JP4320788B1

JP4320788B1 - Ｄｃ−ｄｃコンバータ

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Publication number: JP4320788B1
Application number: JP2009507633A
Authority: JP
Inventors: 隆志原; 隆芳西山; 浩一植木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: US7868584B2; WO2009096073A1; CN101926083A; US20100277132A1; CN101926083B; JPWO2009096073A1

Abstract

インダクタ（Ｌ１）、コンデンサ（Ｃ２）、出力電圧検出回路（Ｒ１，Ｒ２）を備え、整流側同期整流素子（Ｑ２１）および転流側同期整流素子（Ｑ２２）によって同期整流回路を構成し、転流側同期整流素子（Ｑ２２）をオンさせることにより、転流側同期整流素子（Ｑ２２）、インダクタ（Ｌ１）、および第２の二次電池（Ｂ２）を備える閉ループに電流を通電し、出力電圧Ｖｏの検出電圧Ｖｏｕｔの電圧降下に基づいて二次電池（Ｂ２）の特性評価を行う。これにより専用の回路を設けることなく、二次電池を充電する回路で、二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えばハイブリッド自動車に用いられ、従来のガソリン車に搭載されているものと同様の１２Ｖの鉛蓄電池の実効容量の測定や特性劣化状態の検知を行えるようにしたＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。

一般に、二次電池は充放電を繰り返す程、内部の物理化学的特性の劣化に起因してその実効容量は低下する。この実効容量がある程度低下して時点で二次電池の寿命が尽きたと見なし、その二次電池を交換することになる。

セルモータでエンジンを始動する自動車においては、鉛蓄電池が完全放電する所謂「バッテリー上がり」を起こさないように、バッテリーの実効容量の低下の程度を把握することは重要である。

一方、近年、ガソリンエンジンと電機モータの両方を搭載した所謂「ハイブリッドカー」が普及しつつある。ハイブリッドカーは、高速道路等の加減速が少なく燃費が良い領域でガソリンエンジンを駆動するとともに電機モータによって電力を発電し、それをリチウムイオン電池等の二次電池に蓄積し、一般道のような加減速の多い、ガソリンエンジンにとって燃費の良くない領域ではリチウムイオン電池から電力供給を受け、電機モータを駆動することによって走行する。

一般的なハイブリッドカーの場合、車を走行させるための電機モータに電力を供給するリチウムイオン電池は約３００〜４００Ｖ程度の電圧を発生する。同時に従来のガソリンエンジンと同様、電装品を駆動させたり、ガソリンエンジンを始動させたりするための鉛蓄電池（出力電圧１２Ｖ）も搭載する必要がある。

従来のガソリン車では、ガソリンエンジンにオルタネータ（発電機）を取り付け、エンジンが回っている間に鉛蓄電池に充電するという方法が採られているが、ハイブリッドカーの場合、電機モータが既に付いているのに、もう１つ別にオルタネータを付けるのはスペース的に無駄である。そこで、電機モータが発生する約３００〜４００Ｖ程度の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータによって降圧して１２Ｖの電圧を発生することによって、オルタネータなしで、鉛蓄電池への充電を可能としている。

ところが、鉛蓄電池が「バッテリー上がり」を起こしていると、ガソリンエンジンを始動できないため、ハイブリッドカーでありながら、ガソリン車同様、鉛蓄電池のバッテリー上がりで「動かない」という事態に陥る。仮に、リチウムイオン電池によってガソリンエンジンを始動するとしても、ＤＣ−ＤＣコンバータにはセルモータを駆動するだけの電流容量がなく、ガソリンエンジンは始動できない。
このようにハイブリッドカーにおいても鉛蓄電池の実効容量の測定や特性劣化状態の検知、すなわち寿命末期状態であるか否かの判定や寿命末期に達する時期の予測は重要である。

バッテリーの実効容量を測定する装置の一つとして特許文献１が開示されている。この特許文献１の装置について図１を基に説明する。
この装置は、マイコン１、二次電池２を充電するための充電器３、Ａ／Ｄ変換器４、定電流負荷５、表示装置７、条件設定部６、および外部装置８を備え、二次電池２はスイッチ１０を介して充電器３に接続されるとともに、スイッチ１１を介して定電流負荷５に接続されるように構成されている。Ａ／Ｄ変換器４および定電流負荷５は、充電終了後に二次電池２の放電特性を測定するために用いられる。この放電測定時には、マイコン１からの負荷電流値の指令に従った値の定電流負荷が調整されるとともに、スイッチ１１がオンされて、定電流負荷５が二次電池２に接続される。この時、充電器３につながるスイッチ１０はオフされる。

このようにして、バッテリーに接続された負荷に対して所定値の電流を流し、その際のバッテリー両端電圧の降下時間（所定の閾値電圧まで下がるのにどれだけの時間が掛かるか）を測定する。
実開平２−４５４７６号公報

ところが、特許文献１に示されている例でもそうであるように、従来の二次電池の実効容量を測定するための装置は、充電回路とは別に測定回路を設けておく必要があり、スペース的、コスト的な負担が大きくなる。

この発明の目的は、専用の回路を設けることなく、二次電池を充電する回路で、二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行えるようにしたＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。

前記課題を解決するために、この発明は次のように構成する。
（１）入力端子に接続される入力電源の電圧を変換して、出力端子に接続される二次電池を充電するＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは整流側同期整流素子および転流側同期整流素子を含む同期整流回路を構成し、
前記整流側同期整流素子がオンし前記転流側同期整流素子がオフしている期間に電気エネルギーを蓄積し、前記整流側同期整流素子がオフし前記転流側同期整流素子がオンしている期間に前記蓄積した電気エネルギーを放出するインダクタと、前記同期整流回路によって整流された電圧を平滑するコンデンサと、前記出力端子の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、を備え、
ＤＣ−ＤＣコンバータの非動作時に、前記転流側同期整流素子をオンさせることにより、前記転流側同期整流素子、前記インダクタ、および前記二次電池を備える閉ループに電流を通電するとともに、前記出力電圧検出回路によって検出される電圧の、前記通電時の降下または降下の傾きを基に、前記二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行う特性評価手段を備えたことを特徴としている。

この構成により、二次電池の充電のために必要なＤＣ−ＤＣコンバータを用い、その他の専用の回路を設けることなく、二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行える。

なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの場合には、整流側同期整流素子のオンにより整流側同期整流素子にも放電電流が流れるので、転流側同期整流素子と共に整流側同期整流素子もオンしてもよい。

（２）前記特性評価手段により前記二次電池が寿命末期に達したことを検知したとき、使用者にその旨を警告する手段を備えてもよい。このことにより適切な時期に二次電池の交換を行うことができ、所謂バッテリー上がりによる問題が回避できる。

（３）前記特性評価手段による評価時に遮断されるスイッチ素子を前記コンデンサに対して直列に接続してもよい。このことにより、前記インダクタまたは線路のインダクタンス成分と前記コンデンサとによる共振を防いで、整流側同期整流素子または転流側同期整流素子に過大電圧が印加されるのを防止できる。

（４）前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子と、前記二次電池との間に過電流遮断器（例えばヒューズ）を設け、前記特性評価手段による評価時に、前記閉ループに電流が流れないことを検出することによって前記過電流遮断器の遮断状態を検出する手段を備えてもよい。

この構成により、二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知時に電流が流れないことによって過電流遮断器の遮断状態の検出もできることになる。

（５）前記特性評価手段は、例えばコンバータ動作の起動前の所定時間内に前記二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行う。このことにより、二次電池への充電開始前に評価できるので、二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知をより正確に行える。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ本来の二次電池の充電という機能を阻害することがないので、二次電池の充電性能が低下することもない。

（６）前記入力電源は、例えば発電機によって充電される、前記二次電池より出力電圧の高い二次電池とする。

これにより、例えばハイブリッドカーのように、高電圧大容量のリチウムイオン電池を備えるとともに、ガソリンエンジンを始動するセルモータ駆動用の鉛蓄電池をＤＣ−ＤＣコンバータで充電するような回路構成の装置に、特別な回路を付加することなく適用できる。

この発明によれば、二次電池の充電のために必要なＤＣ−ＤＣコンバータの回路を有効に利用し、特別な専用の回路を設けることなく二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行える。そのため、スペースが増さず、コスト上昇を伴うこともなく、二次電池の実効容量の低下による問題を未然に回避できる。

特許文献１に示されている二次電池の限界容量測定装置の構成を示す図である。第１の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路部分も含めて表した図である。同ＤＣ−ＤＣコンバータの通常動作時および特性評価時の電流経路を示す図である。二次電池の特性評価の動作について説明する図である。第１の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング制御回路の起動直後から通常動作にいたるまでの各部の動作を表す波形図である。第２の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路部分も含めて表した図である。第３の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路部分も含めて表した図である。第４の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路部分も含めて表した図である。

符号の説明

２１−電機モータ（発電機）
２２−充放電制御回路
２３−スイッチ回路
２４−ヒューズ
３１−スイッチング制御回路
３２−絶縁回路
１０１〜１０４−ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｔ−トランス
Ｂ１−第１の二次電池（リチウムイオン電池）
Ｂ２−第２の二次電池（鉛蓄電池）
ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤ−スイッチ素子
Ｑ１１，Ｑ２１−整流側同期整流素子
Ｑ１２，Ｑ２２−転流側同期整流素子
Ｑ３−スイッチ素子
Ｌ１−インダクタ
Ｃ２−コンデンサ
Ｌｐ−寄生インダクタ
Ｖｏ−第２の二次電池Ｂ２の出力電圧
Ｖｏｕｔ−出力端子電圧の検出電圧
Ｉｏ−放電電流

《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成をその周辺回路も含めて表した回路図である。
この回路はハイブリッドカーの充放電回路系であり、電機モータ（発電機）２１、第１の二次電池Ｂ１および第２の二次電池Ｂ２を備えている。

電機モータ（発電機）２１はハイブリッドカーにおいてガソリンエンジンでの走行中は発電機として作用し、リチウムイオン電池で駆動される時には電機モータとして作用する。

電機モータ（発電機）２１と第１の二次電池Ｂ１との間には充放電制御回路２２を設けている。また第１の二次電池Ｂ１とＤＣ−ＤＣコンバータ１０１の入力部との間にスイッチ回路２３を設けている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０１の出力側にはヒューズ２４を介して第２の二次電池Ｂ２を接続している。このＤＣ−ＤＣコンバータ１０１の出力部と第２の二次電池Ｂ２との間の線路のインダクタンスを寄生インダクタＬｐとして表している。この第２の二次電池Ｂ２およびＤＣ−ＤＣコンバータ１０１には、スイッチＳＷを介して負荷（各種電装品）２５が接続されることになる。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０１は、入力端子に接続される入力電源の電圧を変換して、出力端子に接続される第２の二次電池Ｂ２を充電する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０１にはホストコントローラ３５が接続されている。このホストコントローラ３５は各種制御回路の制御を行い、表示器３６に各種状態の表示を行う。例えば、後述する第２の二次電池Ｂ２の実効容量または寿命末期に達したか否かの状態等を表示する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０１はトランスＴを備え、その一次側に４つのスイッチ素子ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤを備えるスイッチング回路ＦＢおよび平滑コンデンサＣ１を設けている。トランスＴの二次側には、整流側同期整流素子Ｑ２１、転流側同期整流素子Ｑ２２、インダクタＬ１、コンデンサＣ２による同期整流回路を構成している。また出力端子間には、抵抗Ｒ１，Ｒ２による出力電圧検出回路を設けている。

スイッチング制御回路３１は、パルストランス等の絶縁回路３２を介して駆動回路３３へ制御信号を出力する。駆動回路３３は、４つのスイッチ素子ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤを備えるスイッチング回路ＦＢを所定のオンデューティ比で駆動する。また、スイッチング制御回路３１は、スイッチング回路ＦＢの駆動タイミングに同期して整流側同期整流素子Ｑ２１および転流側同期整流素子Ｑ２２をオン／オフすることによって同期整流する。また、このスイッチング制御回路３１は出力電圧の検出電圧Ｖｏｕｔを入力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０１の出力電圧が安定化するように、スイッチング回路ＦＢのオンデューティ比を制御する。

図３は、図２に示したＤＣ−ＤＣコンバータ１０１の通常動作時（第２の二次電池Ｂ２の充電時）および第２の二次電池Ｂ２の実効容量の測定または特性劣化状態の検知（以下特性評価という。）の時の電流経路について示している。但し、トランスＴの二次側の主要部のみ表している。

通常動作時は、図３（Ａ）に示すように、トランスＴの一次側のスイッチ素子ＱＡ，ＱＤのオンに同期して整流側同期整流素子Ｑ２１がオンし、この状態でトランスＴの二次巻線の起電圧によって電流Ｉａが流れる。この電流ＩａによってインダクタＬ１に電気エネルギーが蓄積される。

その後、スイッチ素子ＱＡ，ＱＤのオフおよびスイッチ素子ＱＢ，ＱＣのオンに同期して整流側同期整流素子Ｑ２１がオフし、転流側同期整流素子Ｑ２２がオンすると、インダクタＬ１に蓄積されていたエネルギーが放出される際に電流Ｉｂが流れる。
この繰り返しにより同期整流を行う。

一方、第２の二次電池Ｂ２の特性評価時は、トランスＴの一次側のスイッチ素子ＱＡ〜ＱＤはすべてオフ状態のまま転流側同期整流素子Ｑ２２をオンさせる。この時、図３（Ｂ）に示す経路で電流Ｉｏが流れ、第２の二次電池Ｂ２の放電経路が生じる。この時に整流側同期整流素子Ｑ２１もオンさせてもよい。これにより、図中破線で示す経路で電流が流れる。

前記特性評価時の特性評価の方法は次のとおりである。
図４（Ｂ）は第２の二次電池Ｂ２の放電電流Ｉｏに対する出力電圧（二次電池Ｂ２の端子電圧）Ｖｏの関係を表している。第２の二次電池が定格通りの実効容量を備えている場合、特性Ｓ１で示すように、放電電流が大きいほど（放電率が高いほど）内部抵抗が増大して出力電圧は低下する。二次電池の特性劣化が進行して実効容量が減少している状態では、特性Ｓ２で示すように、比較的放電電流が小さくても（放電率が低くても）出力電圧がより低下することになる。

そのため、図４（Ａ）に示すように、転流側同期整流素子Ｑ２２のオンにより、第２の二次電池Ｂ２の放電電流Ｉｏが流れるが、この時の傾きは、図２，図３に示したインダクタＬ１および寄生インダクタＬｐのインダクタンスと第２の二次電池Ｂ２の出力電圧Ｖｏとによって定まる。但し、Ｑ２２がオンしている期間（Ｔｏｎ）の間に出力電圧Ｖｏは低下するので、この電流Ｉｏの傾きは多少頭打ち形状となる。出力電圧Ｖｏについては電流Ｉｏの変化に伴って低下する。

図中（１）は実効容量が大きい場合、（２）は小さい場合である。実効容量が大きい場合、Ｑ２２をｔ０でオンしてＴｏｎ経過後（ｔ２の時）の電圧はＶｄ１、実効容量が小さい場合はＶｄ２となる。

そこで、Ｑ２２をｔ０でオンしてからＴｏｎ経過後の電圧降下によって実効容量を評価する。実効容量が大きい場合には降下電圧（Ｖｄ０−Ｖｄ１）は小さく、実効容量が小さい場合には降下電圧（Ｖｄ０−Ｖｄ２）が大きくなる。このように降下電圧と実効容量との間には相関関係があるので、これを利用して実効容量を求める。または上記降下電圧が予め定めた値を超えた時、第２の二次電池Ｂ２の寿命が末期に達したことと見なして警告を発するようにする。

上記降下電圧と実効容量との間には相関関係を利用する別の評価方法として、Ｑ２２のオン状態での所定期間での出力電圧Ｖｏの傾きに基づいて特性評価を行ってもよい。例えば、最も単純な例として、Ｑ２２のオン期間Ｔｏｎの中間タイミングｔ１での出力電圧と終了タイミングｔ２での出力電圧との差分をこの出力電圧変化曲線の傾きとして求める。第２の二次電池Ｂ２の実効容量が小さいほど、または特性劣化状態が進行しているほど、この傾きが大きくなることから評価するわけである。

図２に示したスイッチング制御回路３１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２による出力端子電圧の検出回路による検出電圧Ｖｏｕｔ（第２の二次電池Ｂ２の出力電圧Ｖｏの比例電圧）をホストコントローラ３５へ出力して、上記特性評価をホストコントローラ３５側で行ってもよいが、スイッチング制御回路３１をＤＳＰで構成する場合には、その内部でＡ／Ｄ変換し、ディジタル演算によって上記特性評価を行い、その結果をホストコントローラ３５へ出力する。

なお、図２に示したヒューズ２４が溶断していると上記放電電流Ｉｏが流れず、電圧Ｖｏの降下も生じないので、そのことからヒューズ２４の溶断を検出することができる。上記特性評価にはその判定プログラムも含まれている。上記ヒューズ以外にも過電流遮断器であれば同様に作用する。

図５は、図２に示したスイッチング制御回路３１の起動直後から通常動作にいたるまでの期間に亘って各部の状態を波形で表したものである。
スイッチング制御回路３１がＤＳＰで構成されている場合、図２に示したスイッチ回路２３が導通すると、図外の補助電源によってスイッチング制御回路３１が起動して、先ずＤＳＰの初期設定を行う。

その後、転流側同期整流素子Ｑ２２をオンする。また、この例では整流側同期整流素子Ｑ２１もオンする。これにより放電電流Ｉｏが流れる。このＱ２２（Ｑ２１）のオン期間Ｔｏｎは、最大電流をＩｍａｘ、図２に示したインダクタＬ１と寄生インダクタＬｐの合成インダクタンスをＬ、第２の二次電池Ｂ２の定格出力電圧をＶで表すと、
Ｔｏｎ＝Ｉｍａｘ×Ｌ／Ｖ
の関係で定める。

通常に乗用車に搭載されるものと同様のハイブリッドカーに搭載される通常の鉛蓄電池を例にすると、Ｉｍａｘは例えば１５０Ａである。また、Ｔｏｎは数μｓ〜数十μｓのオーダーである。すなわち、Ｖ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔで表すと、電気自動車用の場合、Ｖ＝１２［Ｖ］、ｄｉ＝１５０［Ａ］、Ｌ＝３［μＨ］程度である。コンバータの出力インダクタンスを数μＨとすると（バッテリーまでの寄生インダクタンスはせいぜい数百ｐＨ〜数μＨである）、ｄｔはおよそ数μｓ〜数十μｓのオーダーとなる。

このように特性評価に要する時間Ｔｏｎが短時間であると、運転者はエンジン始動時にこの特性評価に要する時間だけ実際のエンジン始動が遅れても、殆ど気づくことはない。

実質的な特性評価のための測定はＴｏｎの時間（ｔ２のタイミング）で終了するが、評価の結果に応じて、その後の制御が変わるので、２Ｔｏｎが経過したｔ３のタイミング以降に通常動作を開始する。

通常動作では、まずｔ３〜ｔ４の期間に亘ってスイッチ素子ＱＡ，ＱＤをオンするとともに整流側同期整流素子Ｑ２１をオンする。これにより電流Ｉａ（図３（Ａ）参照）が流れる。その後、ｔ４〜ｔ５の期間に亘ってＱＡ，ＱＤ，Ｑ２１をオフし、ＱＢ，ＱＣをオンするとともに転流側同期整流素子Ｑ２２をオンする。これにより電流Ｉｂ（図３（Ａ）参照）が流れる。以降同様の動作を繰り返す。これにより、発生される電圧によって第２の二次電池Ｂ２が充電される。

《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路とともに表した図である。このＤＣ−ＤＣコンバータ１０２が、第１の実施形態で図２に示したＤＣ−ＤＣコンバータ１０１と異なるのは、コンデンサＣ２に対して直列にスイッチ素子Ｑ３を設けた点である。スイッチング制御回路３１は、第２の二次電池Ｂ２の特性評価時にのみオフし、通常動作時はオン状態を保つ。その他の構成は図２に示したものと同様である。

このように特性評価時にのみコンデンサＣ２に流れる電流経路をスイッチ素子Ｑ３で遮断することによって、インダクタＬ１または寄生インダクタＬｐとコンデンサＣ２とのＬＣ共振動作を阻止する。すなわち、スイッチ素子Ｑ３を設けていない状態で、特性評価時に転流側同期整流素子Ｑ２２をオンすると、上記ＬＣ共振によって過大電圧が発生する場合がある。この過大電圧によって整流側同期整流素子Ｑ２１および転流側同期整流素子Ｑ２２が破壊されるおそれがあるが、上記スイッチ素子Ｑ３を設けることによってそれを防止することができ、高耐圧のＱ２１，Ｑ２２を用いる必要がなくなる。

《第３の実施形態》
第１・第２の実施形態では絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを例に挙げたが、第３の実施形態では非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを例に挙げる。
図７は第３の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路とともに表した図である。図７に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１０３以外の構成は第１・第２の実施形態の場合と同様である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０３は、整流側同期整流素子Ｑ１１、転流側同期整流素子Ｑ１２、インダクタＬ１、およびコンデンサＣ２を備え、これらによって同期整流回路を構成している。また、入力側に平滑コンデンサＣ１、出力側に抵抗Ｒ１，Ｒ２を備える出力電圧検出回路を備えている。

スイッチング制御回路４１は、整流側同期整流素子Ｑ１１および転流側同期整流素子Ｑ１２を制御することによって同期整流を行う。また出力端子電圧の検出電圧Ｖｏｕｔを基準電圧と比較してＤＣ−ＤＣコンバータ１０３の出力電圧が所定電圧になるようにＱ１１のオンデューティを制御する。さらにスイッチング制御回路４１は第２の二次電池Ｂ２の特性評価を行い、その評価結果をホストコントローラ３５へ出力する。

図７に示した非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１０３を用いて第２の二次電池Ｂ２の特性評価を行う場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０３の起動時に整流側同期整流素子Ｑ１１をオンすることなく転流側同期整流素子Ｑ１２をオンすることによって放電電流Ｉｏを流し、出力端子電圧の検出電圧Ｖｏｕｔを基に、第１の実施形態で示した方法と同様に評価を行う。

《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの構成をその周辺回路とともに表した図である。このＤＣ−ＤＣコンバータ１０４が、第３の実施形態で図７に示したＤＣ−ＤＣコンバータ１０３と異なるのは、コンデンサＣ２に対して直列にスイッチ素子Ｑ３を設けた点である。スイッチング制御回路３１は、第２の二次電池Ｂ２の特性評価時にのみオフし、通常動作時はオン状態を保つ。

このように特性評価時にのみコンデンサＣ２に流れる電流経路をスイッチ素子Ｑ３で遮断することによって、インダクタＬ１または寄生インダクタＬｐとコンデンサＣ２とのＬＣ共振動作を阻止する。そのため、ＬＣ共振による過大電圧によって転流側同期整流素子Ｑ１２または整流側同期整流素子Ｑ１１が破壊されるのを防止できる。

Claims

入力端子に接続される入力電源の電圧を変換して、出力端子に接続される二次電池を充電するＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは整流側同期整流素子および転流側同期整流素子を含む同期整流回路を構成し、
前記整流側同期整流素子がオンし前記転流側同期整流素子がオフしている期間に電気エネルギーを蓄積し、前記整流側同期整流素子がオフし前記転流側同期整流素子がオンしている期間に前記蓄積した電気エネルギーを放出するインダクタと、前記同期整流回路によって整流された電圧を平滑するコンデンサと、前記出力端子の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、を備え、
ＤＣ−ＤＣコンバータの非動作時に、前記転流側同期整流素子をオンさせることにより、前記転流側同期整流素子、前記インダクタ、および前記二次電池を備える閉ループに電流を通電するとともに、前記出力電圧検出回路によって検出される電圧の、前記通電時の降下または降下の傾きを基に、前記二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行う特性評価手段を備えたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記特性評価手段により前記二次電池が寿命末期に達したことを検知したとき、使用者にその旨を警告する手段を備えた請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記特性評価手段による評価時に遮断されるスイッチ素子を前記コンデンサに対して直列に接続した請求項１または２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子と、前記二次電池との間に過電流遮断器を設け、前記特性評価手段による評価時に、前記閉ループに電流が流れないことを検出することによって前記過電流遮断器の遮断状態を検出する手段を備えた請求項１〜３のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記特性評価手段は、コンバータ動作の起動前の所定時間内に前記二次電池の実効容量の測定または特性劣化状態の検知を行う請求項１〜４のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記入力電源は、発電機によって充電される、前記二次電池より出力電圧の高い二次電池である請求項１〜５のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。