JP2015126688A - 電源装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のスイッチの何れかが停止しても、電気負荷に対する給電を維持する。【解決手段】制御装置２７が、第１および第３スイッチング素子２０，２２、並びに第１および第３ダイオードＤ１，Ｄ３の少なくとも何れかが異常である場合、負荷２５の駆動時に第２ダイオードＤ２が異常である場合、または負荷２５の回生時に第２スイッチング素子２１が異常である場合に、オン状態に指示した正常な第２スイッチング素子２１または正常な第２ダイオードＤ２によって第１電源１１および第２電源１２を負荷２５に直列に接続するステップを含む。【選択図】図１
Description
この発明は、電源装置の制御方法に関する。
従来、４つの第１〜第４リレー、２つの２次電池、および昇圧コンバータを備え、電気負荷に印加される電圧を昇圧コンバータによって調整しつつ、電気負荷に対して２つの２次電池を直列接続状態と並列接続状態とに切り替えて接続する電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、４つの第１〜第４のスイッチング素子、２つのリアクトル、および２つの直流電源を備え、電気負荷に印加される電圧を調整しつつ、電気負荷に対して２つの直流電源を直列接続状態と並列接続状態とに切り替えて接続する電源システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、従来、４つの第１〜第４のスイッチング素子、２つのリアクトル、および２つの直流電源を備え、電気負荷に印加される電圧を調整しつつ、電気負荷に対して２つの直流電源を直列接続状態と並列接続状態とに切り替えて接続する電源システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
ところで、上記従来技術に係る電源装置および電源システムにおいて、複数のスイッチング素子の何れかが過熱保護によって動作停止状態となった場合であっても、電気負荷に対する給電を維持することが望まれる場合がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数のスイッチの何れかが停止した場合であっても、電気負荷に対する給電を維持することが可能な電源装置の制御方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電源装置の制御方法は、第１ノード（例えば、実施形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施形態での第１電源１１）と、第３ノード（例えば、実施形態での第３ノードＣ）と第４ノード（例えば、実施形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施形態での第２電源１２）と、第５ノード（例えば、実施形態での第５ノードＥ）と第６ノード（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子２０）と、前記第６ノードと第７ノード（例えば、実施形態での第７ノードＧ）との間に接続された第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子２１）と、前記第７ノードと第８ノード（例えば、実施形態での第８ノードＨ）との間に接続された第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子２２）と、前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子（例えば、実施形態での第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷（例えば、実施形態での負荷２５）と、前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタ（例えば、実施形態での第１コンタクタ１５）と、前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタ（例えば、実施形態での第２コンタクタ１６）と、前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタ（例えば、実施形態での第３コンタクタ１７）と、前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタ（例えば、実施形態での第４コンタクタ１８）と、前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル２３）と、前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル２４）と、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段（例えば、実施形態での制御装置２７）と、を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、前記制御手段が、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第１逆導通素子、および前記第３逆導通素子の少なくとも何れかが異常である場合、前記電気負荷の駆動時に前記第２逆導通素子が異常である場合、または前記電気負荷の回生時に前記第２スイッチが異常である場合に、オン状態に指示した正常な前記第２スイッチまたは正常な前記第２逆導通素子によって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続するステップを含む。
（１）本発明の一態様に係る電源装置の制御方法は、第１ノード（例えば、実施形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施形態での第１電源１１）と、第３ノード（例えば、実施形態での第３ノードＣ）と第４ノード（例えば、実施形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施形態での第２電源１２）と、第５ノード（例えば、実施形態での第５ノードＥ）と第６ノード（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子２０）と、前記第６ノードと第７ノード（例えば、実施形態での第７ノードＧ）との間に接続された第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子２１）と、前記第７ノードと第８ノード（例えば、実施形態での第８ノードＨ）との間に接続された第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子２２）と、前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子（例えば、実施形態での第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷（例えば、実施形態での負荷２５）と、前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタ（例えば、実施形態での第１コンタクタ１５）と、前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタ（例えば、実施形態での第２コンタクタ１６）と、前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタ（例えば、実施形態での第３コンタクタ１７）と、前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタ（例えば、実施形態での第４コンタクタ１８）と、前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル２３）と、前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル２４）と、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段（例えば、実施形態での制御装置２７）と、を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、前記制御手段が、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第１逆導通素子、および前記第３逆導通素子の少なくとも何れかが異常である場合、前記電気負荷の駆動時に前記第２逆導通素子が異常である場合、または前記電気負荷の回生時に前記第２スイッチが異常である場合に、オン状態に指示した正常な前記第２スイッチまたは正常な前記第２逆導通素子によって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続するステップを含む。
（２）本発明の他の態様に係る電源装置の制御方法は、第１ノード（例えば、実施形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施形態での第１電源１１）と、第３ノード（例えば、実施形態での第３ノードＣ）と第４ノード（例えば、実施形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施形態での第２電源１２）と、第５ノード（例えば、実施形態での第５ノードＥ）と第６ノード（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子２０）と、前記第６ノードと第７ノード（例えば、実施形態での第７ノードＧ）との間に接続された第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子２１）と、前記第７ノードと第８ノード（例えば、実施形態での第８ノードＨ）との間に接続された第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子２２）と、前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子（例えば、実施形態での第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷（例えば、実施形態での負荷２５）と、前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタ（例えば、実施形態での第１コンタクタ１５）と、前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタ（例えば、実施形態での第２コンタクタ１６）と、前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタ（例えば、実施形態での第３コンタクタ１７）と、前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタ（例えば、実施形態での第４コンタクタ１８）と、前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル２３）と、前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル２４）と、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段（例えば、実施形態での制御装置２７）と、を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、前記制御手段が、前記第２スイッチもしくは前記第２逆導通素子が異常である場合、前記電気負荷の駆動時に前記第１スイッチもしくは前記第３スイッチが異常である場合、または前記電気負荷の回生時に前記第１逆導通素子もしくは前記第３逆導通素子が異常である場合に、オン状態に指示した正常な前記第１スイッチおよび前記第３スイッチまたは正常な前記第１逆導通素子および前記第３逆導通素子によって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続するステップを含む。
（３）本発明の他の態様に係る電源装置の制御方法は、第１ノード（例えば、実施形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施形態での第１電源１１）と、第３ノード（例えば、実施形態での第３ノードＣ）と第４ノード（例えば、実施形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施形態での第２電源１２）と、第５ノード（例えば、実施形態での第５ノードＥ）と第６ノード（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子２０）と、前記第６ノードと第７ノード（例えば、実施形態での第７ノードＧ）との間に接続された第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子２１）と、前記第７ノードと第８ノード（例えば、実施形態での第８ノードＨ）との間に接続された第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子２２）と、前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子（例えば、実施形態での第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷（例えば、実施形態での負荷２５）と、前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタ（例えば、実施形態での第１コンタクタ１５）と、前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタ（例えば、実施形態での第２コンタクタ１６）と、前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタ（例えば、実施形態での第３コンタクタ１７）と、前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタ（例えば、実施形態での第４コンタクタ１８）と、前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル２３）と、前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル２４）と、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段（例えば、実施形態での制御装置２７）と、を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、前記制御手段が、前記電気負荷の駆動時に前記第１逆導通素子が異常である場合、または前記電気負荷の回生時に前記第１スイッチが異常である場合に、オン状態に指示した正常な前記第３スイッチによって前記第２電源のみを前記電気負荷に接続するステップを含む。
（４）本発明の他の態様に係る電源装置の制御方法は、第１ノード（例えば、実施形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施形態での第１電源１１）と、第３ノード（例えば、実施形態での第３ノードＣ）と第４ノード（例えば、実施形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施形態での第２電源１２）と、第５ノード（例えば、実施形態での第５ノードＥ）と第６ノード（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子２０）と、前記第６ノードと第７ノード（例えば、実施形態での第７ノードＧ）との間に接続された第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子２１）と、前記第７ノードと第８ノード（例えば、実施形態での第８ノードＨ）との間に接続された第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子２２）と、前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子（例えば、実施形態での第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷（例えば、実施形態での負荷２５）と、前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタ（例えば、実施形態での第１コンタクタ１５）と、前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタ（例えば、実施形態での第２コンタクタ１６）と、前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタ（例えば、実施形態での第３コンタクタ１７）と、前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタ（例えば、実施形態での第４コンタクタ１８）と、前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル２３）と、前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル２４）と、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段（例えば、実施形態での制御装置２７）と、を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、前記制御手段が、前記電気負荷の駆動時に前記第３逆導通素子が異常である場合、または前記電気負荷の回生時に前記第３スイッチが異常である場合に、オン状態に指示した正常な前記第１スイッチによって前記第１電源のみを前記電気負荷に接続するステップを含む。
上記（１）に記載の態様に係る電源装置の制御方法によれば、第１スイッチ、第３スイッチ、第１逆導通素子、および第３逆導通素子の少なくとも何れかが異常である場合、電気負荷の駆動時に第２逆導通素子が異常である場合、または電気負荷の回生時に第２スイッチが異常である場合であっても、直列に接続された第１電源および第２電源によって電気負荷に対する給電を維持することができる。
上記（２）に記載の態様に係る電源装置の制御方法によれば、第２スイッチもしくは第２逆導通素子が異常である場合、電気負荷の駆動時に第１スイッチもしくは第３スイッチが異常である場合、または電気負荷の回生時に第１逆導通素子もしくは第３逆導通素子が異常である場合であっても、並列に接続された第１電源および第２電源の各々によって電気負荷に対する給電を維持することができる。
上記（３）に記載の態様に係る電源装置の制御方法によれば、電気負荷の駆動時に第１逆導通素子が異常である場合、または電気負荷の回生時に第１スイッチが異常である場合であっても、第２電源のみによって電気負荷に対する給電を維持することができる。
上記（４）に記載の態様に係る電源装置の制御方法によれば、電気負荷の駆動時に第３逆導通素子が異常である場合、または電気負荷の回生時に第３スイッチが異常である場合であっても、第１電源のみによって電気負荷に対する給電を維持することができる。
以下、本発明の実施形態に係る電源装置について添付図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係る電源装置は、例えば車両の走行駆動力を発生可能な電動機の力行および回生を制御するインバータなどの負荷に直流電力を供給する電源装置を成している。
本発明の実施形態に係る電源装置は、例えば車両の走行駆動力を発生可能な電動機の力行および回生を制御するインバータなどの負荷に直流電力を供給する電源装置を成している。
本発明の実施形態による電源装置１０は、図１に示すように、例えばバッテリなどの第１電源（Ｅ１）１１および第２電源（Ｅ２）１２と、第１電源１１の正極および負極間に接続された第１キャパシタ（Ｃ１）１３と、第２電源１２の正極および負極間に接続された第２キャパシタ（Ｃ２）１４と、を備えている。
電源装置１０は、第１電源１１の正極と第１キャパシタ１３の正極との間に接続された第１コンタクタ（ＣＰ１）１５と、第１電源１１の負極と第１キャパシタ１３の負極との間に接続された第２コンタクタ（ＣＮ１）１６と、を備えている。
電源装置１０は、第２電源１２の正極と第２キャパシタ１４の正極との間に接続された第３コンタクタ（ＣＰ２）１７と、第２電源１２の負極と第２キャパシタ１４の負極との間に接続された第４コンタクタ（ＣＮ２）１８と、を備えている。
電源装置１０は、第１電源１１の正極と第１キャパシタ１３の正極との間に接続された第１コンタクタ（ＣＰ１）１５と、第１電源１１の負極と第１キャパシタ１３の負極との間に接続された第２コンタクタ（ＣＮ１）１６と、を備えている。
電源装置１０は、第２電源１２の正極と第２キャパシタ１４の正極との間に接続された第３コンタクタ（ＣＰ２）１７と、第２電源１２の負極と第２キャパシタ１４の負極との間に接続された第４コンタクタ（ＣＮ２）１８と、を備えている。
電源装置１０は、直列に接続された３つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transistor）などの第１スイッチング素子（ＳＷ１）２０、第２スイッチング素子（ＳＷ２）２１、および第３スイッチング素子（ＳＷ３）２２を備えている。
電源装置１０は、第１リアクトル（Ｌ１）２３および第２リアクトル（Ｌ２）２４と、負荷（ＲＬ）２５と、負荷２５の両端に接続された負荷キャパシタ（Ｃｏｕｔ）２６と、制御装置２７と、を備えている。
電源装置１０は、第１リアクトル（Ｌ１）２３および第２リアクトル（Ｌ２）２４と、負荷（ＲＬ）２５と、負荷２５の両端に接続された負荷キャパシタ（Ｃｏｕｔ）２６と、制御装置２７と、を備えている。
第１スイッチング素子２０のコレクタは負荷キャパシタ２６および第２キャパシタ１４の正極に接続され、エミッタは第２スイッチング素子２１のコレクタに接続されている。第３スイッチング素子２２のエミッタは負荷キャパシタ２６および第１キャパシタ１３の負極に接続され、コレクタは第２スイッチング素子２１のエミッタに接続されている。各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２のエミッタとコレクタとの間には、エミッタからコレクタに向けて順方向になるようにして各第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が接続されている。
第１リアクトル２３は第１キャパシタ１３の正極と第１スイッチング素子２０のエミッタおよび第２スイッチング素子２１のコレクタとの間に接続され、第２リアクトル２４は第２キャパシタ１４の負極と第２スイッチング素子２１のエミッタおよび第３スイッチング素子２２のコレクタとの間に接続されている。
負荷２５は、例えば電動機およびインバータなどであって、第１および第２電源１１，１２から供給される直流電力によって駆動可能であるとともに、発電による直流電力を第１および第２電源１１，１２に供給可能である。
第１リアクトル２３は第１キャパシタ１３の正極と第１スイッチング素子２０のエミッタおよび第２スイッチング素子２１のコレクタとの間に接続され、第２リアクトル２４は第２キャパシタ１４の負極と第２スイッチング素子２１のエミッタおよび第３スイッチング素子２２のコレクタとの間に接続されている。
負荷２５は、例えば電動機およびインバータなどであって、第１および第２電源１１，１２から供給される直流電力によって駆動可能であるとともに、発電による直流電力を第１および第２電源１１，１２に供給可能である。
電源装置１０は、第１ノードＡ〜第８ノードＨを備えている。
第１ノードＡは第１キャパシタ１３の正極に接続され、第２ノードＢは第１キャパシタ１３の負極に接続され、第３ノードＣは第２キャパシタ１４の正極に接続され、第４ノードＤは第２キャパシタ１４の負極に接続されている。第５ノードＥは第１スイッチング素子２０のコレクタに接続され、第６ノードＦは第１スイッチング素子２０のエミッタおよび第２スイッチング素子２１のコレクタに接続され、第７ノードＧは第２スイッチング素子２１のエミッタおよび第３スイッチング素子２２のコレクタに接続され、第８ノードＨは第３スイッチング素子２２のエミッタに接続されている。これによって、第１ノードＡと第６ノードＦとの間に第１リアクトル２３が接続され、第４ノードＤと第７ノードＧとの間に第２リアクトル２４が接続され、負荷キャパシタ２６の正極は第５ノードＥに接続され、負荷キャパシタ２６の負極は第８ノードＨに接続されている。また、負荷２５は、第５ノードＥと第８ノードＨとの間に接続されている。
第１ノードＡは第１キャパシタ１３の正極に接続され、第２ノードＢは第１キャパシタ１３の負極に接続され、第３ノードＣは第２キャパシタ１４の正極に接続され、第４ノードＤは第２キャパシタ１４の負極に接続されている。第５ノードＥは第１スイッチング素子２０のコレクタに接続され、第６ノードＦは第１スイッチング素子２０のエミッタおよび第２スイッチング素子２１のコレクタに接続され、第７ノードＧは第２スイッチング素子２１のエミッタおよび第３スイッチング素子２２のコレクタに接続され、第８ノードＨは第３スイッチング素子２２のエミッタに接続されている。これによって、第１ノードＡと第６ノードＦとの間に第１リアクトル２３が接続され、第４ノードＤと第７ノードＧとの間に第２リアクトル２４が接続され、負荷キャパシタ２６の正極は第５ノードＥに接続され、負荷キャパシタ２６の負極は第８ノードＨに接続されている。また、負荷２５は、第５ノードＥと第８ノードＨとの間に接続されている。
第１リアクトル２３を通過する第１リアクトル電流Ｉ（Ｌ１）は第１ノードＡから第６ノードＦに向かう方向を正としている。第２リアクトル２４を通過する第２リアクトル電流Ｉ（Ｌ２）は第７ノードＧから第４ノードＤに向かう方向を正としている。各第１および第２電源１１，１２を通過する電流Ｉ（Ｅ１），Ｉ（Ｅ２）は、負極から正極に向かう方向を正としている。負荷２５および負荷キャパシタ２６を通過する電流を合算した電流Ｉ（ＲＬ）は第５ノードＥから第８ノードＨに向かう方向を正としている。
第１電源１１は正極と負極との間に電圧Ｖ１を発生させ、正極は第１コンタクタ１５を介して第１ノードＡに接続され、負極は第２コンタクタ１６を介して第２ノードＢに接続されている。第２電源１２は正極と負極との間に電圧Ｖ２を発生させ、正極は第３コンタクタ１７を介して第３ノードＣに接続され、負極は第４コンタクタ１８を介して第４ノードＤに接続されている。第１キャパシタ１３の正極と負極との間には電圧ＶＣ１が印加され、第２キャパシタ１４の正極と負極との間には電圧ＶＣ２が印加され、負荷キャパシタ２６の正極と負極との間には電圧Ｖｏｕｔが印加されている。
第１電源１１は正極と負極との間に電圧Ｖ１を発生させ、正極は第１コンタクタ１５を介して第１ノードＡに接続され、負極は第２コンタクタ１６を介して第２ノードＢに接続されている。第２電源１２は正極と負極との間に電圧Ｖ２を発生させ、正極は第３コンタクタ１７を介して第３ノードＣに接続され、負極は第４コンタクタ１８を介して第４ノードＤに接続されている。第１キャパシタ１３の正極と負極との間には電圧ＶＣ１が印加され、第２キャパシタ１４の正極と負極との間には電圧ＶＣ２が印加され、負荷キャパシタ２６の正極と負極との間には電圧Ｖｏｕｔが印加されている。
制御装置２７は、負荷制御部３１と、接続切替制御部３２と、を備えている。
負荷制御部３１は、負荷２５の動作を制御する。例えば、負荷２５が３相のブラシレスＤＣモータなどの電動機と、この電動機の力行および回生を制御するインバータとを備える場合には、負荷制御部３１はインバータの電力変換動作を制御する。より詳細には、電動機の力行運転時には、負荷制御部３１は、インバータの直流側の両極間に印加される直流電力を３相交流電力に変換し、電動機の各相への通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。一方、電動機の回生運転時には、負荷制御部３１は、電動機の回転角に基づいて同期を取りつつ電動機から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
負荷制御部３１は、負荷２５の動作を制御する。例えば、負荷２５が３相のブラシレスＤＣモータなどの電動機と、この電動機の力行および回生を制御するインバータとを備える場合には、負荷制御部３１はインバータの電力変換動作を制御する。より詳細には、電動機の力行運転時には、負荷制御部３１は、インバータの直流側の両極間に印加される直流電力を３相交流電力に変換し、電動機の各相への通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。一方、電動機の回生運転時には、負荷制御部３１は、電動機の回転角に基づいて同期を取りつつ電動機から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
接続切替制御部３２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）による信号（ＰＷＭ信号）を各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２のゲートに入力することによって、各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２の閉接（ＯＮ）および開放（ＯＦＦ）を切り替える。
例えば、接続切替制御部３２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示す負荷２５の力行時および回生時と負荷２５が停止している状態（つまり、電力消費および回生を行なわない状態）となどにおける電源装置１０の作動時に、各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２によって第１および第２電源１１，１２の接続を切り替える。負荷２５の力行時は負荷２５に各第１および第２電源１１，１２から直流電力を供給する状態であり、負荷２５の回生時は各第１および第２電源１１，１２に負荷２５から直流電力が供給される状態である。接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をＯＦＦかつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をＯＮにすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を並列に接続する。一方、第２スイッチング素子２１をＯＮかつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をＯＦＦにすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を直列に接続する。
例えば、接続切替制御部３２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示す負荷２５の力行時および回生時と負荷２５が停止している状態（つまり、電力消費および回生を行なわない状態）となどにおける電源装置１０の作動時に、各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２によって第１および第２電源１１，１２の接続を切り替える。負荷２５の力行時は負荷２５に各第１および第２電源１１，１２から直流電力を供給する状態であり、負荷２５の回生時は各第１および第２電源１１，１２に負荷２５から直流電力が供給される状態である。接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をＯＦＦかつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をＯＮにすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を並列に接続する。一方、第２スイッチング素子２１をＯＮかつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をＯＦＦにすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を直列に接続する。
例えば図２（Ａ）に示すように負荷２５に直流電力を供給する力行時に、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を並列に接続すると、順次、第１電源１１と、第１リアクトル２３と、第１スイッチング素子２０の第１ダイオードＤ１と、を経由する還流電流が流れる。さらに、順次、第３スイッチング素子２２の第３ダイオードＤ３と、第２リアクトル２４と、第２電源１２と、を経由する還流電流が流れる。一方、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を直列に接続すると、順次、第１電源１１と、第１リアクトル２３と、第２スイッチング素子２１と、第２リアクトル２４と、第２電源１２と、を経由する還流電流が流れる。
接続切替制御部３２は、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間における第１および第２電源１１，１２の直列および並列の接続を切り替える場合に、第２スイッチング素子２１と、第１および第３スイッチング素子２０，２２の組とを、反転して交互に閉接および開放（ＯＮ／ＯＦＦ）に切り替えるスイッチング動作を実行する。接続切替制御部３２は、このスイッチング動作をデューティ（Ｄｕｔｙ）によって制御する。デューティ（Ｄｕｔｙ）は、第２スイッチング素子２１のオン時間ｔ（ＳＷ２）と第１および第３スイッチング素子２０，２２の組のオン時間ｔ（ＳＷ１＆ＳＷ３）とにより定義されている。接続切替制御部３２は、デューティ（Ｄｕｔｙ）を増減させることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第２電源１１，１２を、直列から並列または並列から直列へと接続を切り替える。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で負荷キャパシタ２６に印加される電圧Ｖｏｕｔを、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２の何れかと、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２の和の電圧（Ｖ１＋Ｖ２）との間の任意の電圧に制御する。したがって、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２が等しい場合（Ｖ１＝Ｖ２）には、負荷２５に印加される電圧の昇圧比は１から２までの間の任意の値に制御される。
接続切替制御部３２は、第１および第２コンタクタ１５，１６と、第３および第４コンタクタ１７，１８とのそれぞれに、閉接（ＯＮ）および開放（ＯＦＦ）を指示する信号を出力することによって、各コンタクタ１５，１６，１７，１８の閉接および開放を切り替える。
例えば、接続切替制御部３２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すような電源装置１０の作動時には、各コンタクタ１５，１６，１７，１８をＯＮにする。
例えば、接続切替制御部３２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すような電源装置１０の作動時には、各コンタクタ１５，１６，１７，１８をＯＮにする。
本発明の実施形態による電源装置１０は上記構成を備えており、次に、電源装置１０の制御方法、特に、各スイッチング素子２０，２１，２２および各ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の何れかのオフ固定時の制御方法について説明する。
接続切替制御部３２は、第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の何れかのオフ固定時には、駆動可能な各スイッチング素子２０，２１，２２によって、少なくとも第１および第２電源１１，１２の何れかの放電および充電を可能にする。より詳細には、各コンタクタ１５，１６，１７，１８の閉接（ＯＮ）と、駆動可能な各スイッチング素子２０，２１，２２の閉接および開放とを組み合わせることによって、少なくとも第１および第２電源１１，１２の何れかを負荷２５に接続する。なお、オフ固定時は、例えば、第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の何れかが過熱保護回路(図示略)などによってＯＦＦとなるように保護された時、または異常によってＯＦＦに固定されたＯＦＦ故障時などである。
なお、接続切替制御部３２は、第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の何れかのオフ固定の有無を、例えば、電源装置１０内を流れる電流を検出する適宜の位置に配置された電流センサ（図示略）から出力される信号に基づいて検知する。
なお、接続切替制御部３２は、第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の何れかのオフ固定の有無を、例えば、電源装置１０内を流れる電流を検出する適宜の位置に配置された電流センサ（図示略）から出力される信号に基づいて検知する。
例えば、接続切替制御部３２は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すような第１スイッチング素子２０の過熱保護によるオフ固定時において、負荷２５の力行時には、第２スイッチング素子２１を常時オンかつ第３スイッチング素子２２を常時オフとする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２スイッチング素子２１を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の放電を可能にする。一方、負荷２５の回生時には、第２スイッチング素子２１を常時オフかつ第３スイッチング素子２２を常時オンとする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第３スイッチング素子２２を介して第２電源１２のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第２電源１２の充電を可能にする。
また、接続切替制御部３２は、図４に示すように、先ず、ステップＳ０１において、第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の何れか１つの停止によるオフ固定が生じたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をエンドに進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をステップＳ０２に進める。
そして、ステップＳ０２において、接続切替制御部３２は、停止によるオフ固定が生じた何れか１つ以外、つまり第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のうちの正常なものを用いて、下記表１に応じた接続切替処理を実行し、処理をエンドに進める。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をエンドに進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をステップＳ０２に進める。
そして、ステップＳ０２において、接続切替制御部３２は、停止によるオフ固定が生じた何れか１つ以外、つまり第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２および第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のうちの正常なものを用いて、下記表１に応じた接続切替処理を実行し、処理をエンドに進める。
例えば、接続切替制御部３２は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すような第１スイッチング素子２０のオフ故障時において、負荷２５の力行時には、第２スイッチング素子２１をオン固定および第３スイッチング素子２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２スイッチング素子２１を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の放電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定および第３スイッチング素子２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３ダイオードＤ１，Ｄ３の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の放電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定および第３スイッチング素子２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定および第３スイッチング素子２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第３スイッチング素子２２を介して第２電源１２のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第２電源１２の充電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定および第３スイッチング素子２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定および第３スイッチング素子２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第３スイッチング素子２２を介して第２電源１２のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第２電源１２の充電を可能にする。
また、例えば、接続切替制御部３２は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すような第１ダイオードＤ１のオフ故障時において、負荷２５の力行時には、第２スイッチング素子２１をオン固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２スイッチング素子２１を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の放電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第３ダイオードＤ３を介して第２電源１２のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第２電源１２の放電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
また、例えば、接続切替制御部３２は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すような第２スイッチング素子２１のオフ故障時において、負荷２５の力行時には、第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３ダイオードＤ１，Ｄ３の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の放電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第１および第３スイッチング素子２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第１および第３スイッチング素子２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
また、例えば、接続切替制御部３２は、図８（Ａ），（Ｂ）に示すような第２ダイオードＤ２のオフ故障時において、負荷２５の力行時には、第２スイッチング素子２１をオン固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２スイッチング素子２１を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の放電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３ダイオードＤ１，Ｄ３の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の放電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
また、例えば、接続切替制御部３２は、図９（Ａ），（Ｂ）に示すような第３スイッチング素子２２のオフ故障時において、負荷２５の力行時には、第２スイッチング素子２１をオン固定および第１スイッチング素子２０をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２スイッチング素子２１を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の放電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定かつ第１スイッチング素子２０をオン固定にすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３ダイオードＤ１，Ｄ３の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の放電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定かつ第１スイッチング素子２０をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定および第１スイッチング素子２０をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１スイッチング素子２０を介して第１電源１１のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第１電源１１の充電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定かつ第１スイッチング素子２０をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定および第１スイッチング素子２０をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１スイッチング素子２０を介して第１電源１１のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第１電源１１の充電を可能にする。
また、例えば、接続切替制御部３２は、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すような第３ダイオードＤ３のオフ故障時において、負荷２５の力行時には、第２スイッチング素子２１をオン固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定とする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２スイッチング素子２１を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の放電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１ダイオードＤ１を介して第１電源１１のみを負荷２５に接続し、負荷２５に対して第１電源１１の放電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定かつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
一方、負荷２５の回生時には、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオン固定かつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をオフ固定にする。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第２ダイオードＤ２を介して第１および第２電源１１，１２を直列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の充電を可能にする。また、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をオフ固定、並びに第１および第３スイッチング素子２０，２２をオン固定にすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第３スイッチング素子２０，２２の各々を介して第１および第２電源１１，１２の各々を並列に接続し、負荷２５に対して第１および第２電源１１，１２の各々の充電を可能にする。
上述したように、本発明の実施形態による電源装置１０によれば、第１および第３スイッチング素子２０，２２、並びに第１および第３ダイオードＤ１，Ｄ３の少なくとも何れかが異常である場合、負荷２５の駆動時に第２ダイオードＤ２が異常である場合、または負荷２５の回生時に第２スイッチング素子２１が異常である場合であっても、直列に接続された第１電源１１および第２電源１２によって負荷２５に対する給電を維持することができる。
さらに、第２スイッチング素子２１もしくは第２ダイオードＤ２が異常である場合、負荷２５の駆動時に第１もしくは第３スイッチング素子２０，２２が異常である場合、または負荷２５の回生時に第１もしくは第３ダイオードＤ１，Ｄ３が異常である場合であっても、並列に接続された第１電源１１および第２電源１２の各々によって負荷２５に対する給電を維持することができる。
さらに、負荷２５の駆動時に第１ダイオードＤ１が異常である場合、または負荷２５の回生時に第１スイッチング素子２０が異常である場合であっても、第２電源１２のみによって負荷２５に対する給電を維持することができる。
さらに、負荷２５の駆動時に第３ダイオードＤ３が異常である場合、または負荷２５の回生時に第３スイッチング素子２２が異常である場合であっても、第１電源１１のみによって負荷２５に対する給電を維持することができる。
さらに、負荷２５の駆動時に第３ダイオードＤ３が異常である場合、または負荷２５の回生時に第３スイッチング素子２２が異常である場合であっても、第１電源１１のみによって負荷２５に対する給電を維持することができる。
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態の構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、第１電源１１および第２電源１２は、放電および充電が可能なバッテリなどに限定されず、放電のみが可能な燃料電池や発電機などであってもよい。
例えば、第１電源１１および第２電源１２は、放電および充電が可能なバッテリなどに限定されず、放電のみが可能な燃料電池や発電機などであってもよい。
１０ 電源装置
１１ 第１電源
１２ 第２電源
１５ 第１コンタクタ
１６ 第２コンタクタ
１７ 第３コンタクタ
１８ 第４コンタクタ
２０ 第１スイッチング素子
２１ 第２スイッチング素子
２２ 第３スイッチング素子
２３ 第１リアクトル
２４ 第２リアクトル
２５ 負荷（電気負荷）
２７ 制御装置（制御手段）
１１ 第１電源
１２ 第２電源
１５ 第１コンタクタ
１６ 第２コンタクタ
１７ 第３コンタクタ
１８ 第４コンタクタ
２０ 第１スイッチング素子
２１ 第２スイッチング素子
２２ 第３スイッチング素子
２３ 第１リアクトル
２４ 第２リアクトル
２５ 負荷（電気負荷）
２７ 制御装置（制御手段）
Claims (4)
- 第１ノードと第２ノードとの間に接続された第１電源と、
第３ノードと第４ノードとの間に接続された第２電源と、
第５ノードと第６ノードとの間に接続された第１スイッチと、
前記第６ノードと第７ノードとの間に接続された第２スイッチと、
前記第７ノードと第８ノードとの間に接続された第３スイッチと、
前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子と、
前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷と、
前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタと、
前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタと、
前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタと、
前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタと、
前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトルと、
前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトルと、
前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、
前記制御手段が、
前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第１逆導通素子、および前記第３逆導通素子の少なくとも何れかが異常である場合、
前記電気負荷の駆動時に前記第２逆導通素子が異常である場合、
または前記電気負荷の回生時に前記第２スイッチが異常である場合に、
オン状態に指示した正常な前記第２スイッチまたは正常な前記第２逆導通素子によって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続するステップを含む、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。 - 第１ノードと第２ノードとの間に接続された第１電源と、
第３ノードと第４ノードとの間に接続された第２電源と、
第５ノードと第６ノードとの間に接続された第１スイッチと、
前記第６ノードと第７ノードとの間に接続された第２スイッチと、
前記第７ノードと第８ノードとの間に接続された第３スイッチと、
前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子と、
前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷と、
前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタと、
前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタと、
前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタと、
前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタと、
前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトルと、
前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトルと、
前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、
前記制御手段が、
前記第２スイッチもしくは前記第２逆導通素子が異常である場合、
前記電気負荷の駆動時に前記第１スイッチもしくは前記第３スイッチが異常である場合、
または前記電気負荷の回生時に前記第１逆導通素子もしくは前記第３逆導通素子が異常である場合に、
オン状態に指示した正常な前記第１スイッチおよび前記第３スイッチまたは正常な前記第１逆導通素子および前記第３逆導通素子によって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続するステップを含む、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。 - 第１ノードと第２ノードとの間に接続された第１電源と、
第３ノードと第４ノードとの間に接続された第２電源と、
第５ノードと第６ノードとの間に接続された第１スイッチと、
前記第６ノードと第７ノードとの間に接続された第２スイッチと、
前記第７ノードと第８ノードとの間に接続された第３スイッチと、
前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子と、
前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷と、
前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタと、
前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタと、
前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタと、
前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタと、
前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトルと、
前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトルと、
前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、
前記制御手段が、
前記電気負荷の駆動時に前記第１逆導通素子が異常である場合、
または前記電気負荷の回生時に前記第１スイッチが異常である場合に、
オン状態に指示した正常な前記第３スイッチによって前記第２電源のみを前記電気負荷に接続するステップを含む、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。 - 第１ノードと第２ノードとの間に接続された第１電源と、
第３ノードと第４ノードとの間に接続された第２電源と、
第５ノードと第６ノードとの間に接続された第１スイッチと、
前記第６ノードと第７ノードとの間に接続された第２スイッチと、
前記第７ノードと第８ノードとの間に接続された第３スイッチと、
前記第１〜前記第３スイッチの各々に並列に接続されて前記第１〜前記第３スイッチの各々の順方向導通に対して逆導通する第１〜第３逆導通素子と、
前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷と、
前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタと、
前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタと、
前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタと、
前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタと、
前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトルと、
前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトルと、
前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、
前記制御手段が、
前記電気負荷の駆動時に前記第３逆導通素子が異常である場合、
または前記電気負荷の回生時に前記第３スイッチが異常である場合に、
オン状態に指示した正常な前記第１スイッチによって前記第１電源のみを前記電気負荷に接続するステップを含む、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013272180A JP2015126688A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 電源装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013272180A JP2015126688A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 電源装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015126688A true JP2015126688A (ja) | 2015-07-06 |
Family
ID=53537021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013272180A Pending JP2015126688A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 電源装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015126688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015223020A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 電源システム |
| JP2019126238A (ja) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
-
2013
- 2013-12-27 JP JP2013272180A patent/JP2015126688A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015223020A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 電源システム |
| JP2019126238A (ja) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
| CN110061533A (zh) * | 2018-01-19 | 2019-07-26 | 丰田自动车株式会社 | 电池系统 |
| US11214169B2 (en) | 2018-01-19 | 2022-01-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery system |
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