JP5621619B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、並列接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源装置に関するものである。

従来、大電力を扱う電源装置において、入力電圧を昇圧、または降圧する際にＤＣ／ＤＣコンバータが用いられるが、単一のＤＣ／ＤＣコンバータを用いた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータに内蔵される回路素子、例えば半導体スイッチング素子に大電流が流れるので、耐電流性はもちろん、スイッチング損失により発生する熱に対する耐熱性をも備えた半導体スイッチング素子が必要となる。しかし、電力仕様によっては、要求される耐電流性や耐熱性を備えた好適な半導体スイッチング素子が入手できない可能性がある。

そこで、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続し、電流を分散させることで半導体スイッチング素子に要求される耐電流性や耐熱性を下げる構成の電源装置が考えられる。このように複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続した構成が例えば特許文献１に提案されている。このようなＤＣ／ＤＣコンバータの構成を図６の回路図に示す。なお、特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータは点灯直後に大電力を供給することが必要な車載ヘッドランプ用放電灯に適用可能なものである。

図６において、電源１０１には、コイル１０３、ダイオード１０５、ＦＥＴ１０７の回路素子、およびＰＷＭ制御部１０９からなる第１のコンバータ回路が接続される。ここで、ＦＥＴは電界効果トランジスタのことである。同様に、電源１０１には、コイル１１３、ダイオード１１５、ＦＥＴ１１７の回路素子、およびＰＷＭ制御部１１９からなる第２のコンバータ回路が接続される。そして、ダイオード１０５、１１５のカソードには平滑用のコンデンサ１２１と負荷１２３が接続される。負荷１２３は例えば上記した放電灯である。このような構成から、第１のコンバータ回路と第２のコンバータ回路は並列接続される。また、ＦＥＴ１０７、１１７には、各々の温度を測定する温度センサ１２５、１２７が取り付けられている。温度センサ１２５、１２７は温度バランス部１２９に接続される。さらに、温度バランス部１２９はＰＷＭ制御部１０９、１１９とも接続される。

次に、このようなＤＣ／ＤＣコンバータの動作について述べる。まず、ＰＷＭ制御部１０９がＦＥＴ１０７を、ＰＷＭ制御部１１９がＦＥＴ１１７を、それぞれオンオフ制御することにより、電源１０１の電圧を昇圧して負荷１２３に印加する。このような動作において、温度バランス部１２９は温度センサ１２５、１２７から、ＦＥＴ１０７、１１７の温度をそれぞれ測定することで、ＦＥＴ１０７、１１７の発熱を検知する。そして、ＦＥＴ１０７の発熱に対してＦＥＴ１１７の発熱が大きく高温になっている場合はＦＥＴ１１７の動作デューティを縮小し、ＦＥＴ１１７の発熱が小さく温度が低い場合はＦＥＴ１１７の動作デューティを拡大することでＦＥＴ１０７、１１７の温度が同等となるようにＰＷＭ制御部１１９を制御する。その結果、ＦＥＴ１０７、１１７が負荷１２３へ通電させる各々の電流は異なるが、温度が同等になるので、電流を分散させつつＦＥＴ１０７、１１７の熱ストレスを均衡にでき、一部のＦＥＴの過熱を防ぐことが可能となる。

特開２００８−２５９３０７号公報

上記した図６のＤＣ／ＤＣコンバータによると、電流を分散させつつ一部のＦＥＴの過熱を防ぐことが可能となるが、ダイオード１０５、１１５を用いているので、特に大電流用途ではその損失が大きくなりＤＣ／ＤＣコンバータの効率が低下する。そこで、ダイオード１０５、１１５を、いずれもＦＥＴに置き換えた構成のＤＣ／ＤＣコンバータとすれば大電流用途でも高効率化が図れる。このようなＤＣ／ＤＣコンバータでは、ダイオード１０５、１１５と置き換えたＦＥＴは、ＦＥＴ１０７、１１７とそれぞれ互いにオンオフが反転したスイッチング動作が行われる。

上記したＤＣ／ＤＣコンバータを２つ並列接続した構成で、ＦＥＴの温度が同等となるように制御すると、負荷１２３が大電流を消費している状態から急に消費電流が下がった場合、２つのＤＣ／ＤＣコンバータに流れる電流が異なるため、一方のＤＣ／ＤＣコンバータから他方のＤＣ／ＤＣコンバータに還流電流が流れ、その分の電力が無駄になり効率が低下するという課題があった。

なお、図６の構成ではダイオード１０５、１１５が接続されているので、負荷１２３の消費電流が急減しても還流電流は流れないものの、上記したようにダイオード１０５、１１５による損失が発生する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、過昇温を低減でき、かつ高効率化が図れる電源装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、複数の並列接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記各ＤＣ／ＤＣコンバータに内蔵される回路素子の素子温度（Ｔｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎは前記ＤＣ／ＤＣコンバータの数）をそれぞれ検出する素子温度センサと、前記各ＤＣ／ＤＣコンバータに流れる電流（Ｉｉ）をそれぞれ検出する電流センサと、前記各ＤＣ／ＤＣコンバータ、各素子温度センサ、および各電流センサと電気的に接続される制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記素子温度（Ｔｉ）が高いほど、かつ前記電流（Ｉｉ）の絶対値が大きいほど切替温度（Ｔｓｉ）が低くなる切替温度相関関係に基いて、前記各回路素子の前記切替温度（Ｔｓｉ）をそれぞれ求め、前記各素子温度（Ｔｉ）のいずれもが前記各切替温度（Ｔｓｉ）に至るまでは、前記各電流（Ｉｉ）が均衡するように前記各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記各素子温度（Ｔｉ）のいずれかが前記各切替温度（Ｔｓｉ）以上となれば、前記各素子温度（Ｔｉ）が均衡するように前記各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する動作を繰り返すようにしたものである。

本発明の電源装置によれば、素子温度（Ｔｉ）が、素子温度（Ｔｉ）と電流（Ｉｉ）の絶対値に基く切替温度相関関係から得られる切替温度（Ｔｓｉ）以上となれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各電流（Ｉｉ）を均衡させる制御から、各素子温度（Ｔｉ）を均衡させる制御に切り替えるので、各回路素子の過昇温を低減することが可能となる。また、電流（Ｉｉ）の絶対値が小さくなれば素子温度（Ｔｉ）が高くても切替温度相関関係に基いて得られる切替温度（Ｔｓｉ）が高くなるので、電流（Ｉｉ）の絶対値が小さくなった場合は各電流（Ｉｉ）が均衡するように各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する方向となり、還流電流を低減でき高効率化が図れる。従って、過昇温を低減できる高効率電源装置が実現できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１における電源装置のブロック回路図 本発明の実施の形態１における電源装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における電源装置の電流Ｉｉと素子温度Ｔｉに基く切替温度相関関係図であり、（ａ）は第１電流Ｉ１と第１素子温度Ｔ１に基く第１切替温度相関関係図、（ｂ）は第２電流Ｉ２と第２素子温度Ｔ２に基く第２切替温度相関関係図 本発明の実施の形態２における電源装置のブロック回路図 本発明の実施の形態２における電源装置の動作を示すフローチャート 従来のＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは電源装置を回生機能付き車両に適用した場合について説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＤＣ／ＤＣコンバータのブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における電源装置の動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における電源装置の電流Ｉｉと素子温度Ｔｉに基く切替温度相関関係図であり、（ａ）は第１電流Ｉ１と第１素子温度Ｔ１に基く第１切替温度相関関係図を、（ｂ）は第２電流Ｉ２と第２素子温度Ｔ２に基く第２切替温度相関関係図を、それぞれ示す。

図１において、モータジェネレータ１１は、車両の駆動、および制動時の回生電力発電を行なう。このモータジェネレータ１１には主電源１３が電気的に接続される。主電源１３はモータジェネレータ１１を駆動するために数１００Ｖの定格電圧を有する二次電池（ニッケル水素電池やリチウムイオン電池）で構成される。従って、モータジェネレータ１１は主電源１３の電力で車両駆動を行なうとともに、制動時に発電する回生電力の一部を主電源１３に充電する。

さらに、モータジェネレータ１１には、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ、すなわち第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の並列接続回路を介して蓄電部１９が電気的に接続される。ここで、蓄電部１９は急峻に発生する回生電力の取りこぼしをできるだけ少なくするために、急速充放電が可能な電気二重層キャパシタで構成されている。これにより、車両のさらなる高効率化を図ることができる。なお、上記したように、回生電力の一部は主電源１３にも充電されるので、蓄電部１９は急峻に発生するために主電源１３に充電し切れない回生電力を充電する役割を担う。従って、短期間に大電力を充電するため、蓄電部１９の蓄電エネルギは主電源１３に比べ少ない構成としている。このことから、蓄電エネルギは蓄電部１９の電圧の二乗に比例するので、蓄電部１９の定格電圧は主電源１３の定格電圧より１桁程度小さい値となるよう構成している。

このような構成としているので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７はいずれも主電源１３から蓄電部１９へ電圧を降圧する構成となる。また、蓄電部１９が蓄えた回生電力は、例えば車両の加速時にモータジェネレータ１１へ放電され、駆動力をアシストする。これにより、回生電力が有効活用され車両の高効率化が図れる。従って、蓄電部１９の放電時には第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７はいずれも蓄電部１９から主電源１３側へ電圧を昇圧する構成となる。これらのことから、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は双方向コンバータ構成となる。

なお、回生電力が発生した場合に蓄電部１９へ流れる電流は１００Ａ程度と極めて大きいので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を用いて電流を分散させることで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に内蔵される回路素子（図示せず）の必要な耐電流性や耐熱性を下げることができる。

また、本実施の形態１では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は周囲温度の変化が少ない車室内に配置されている。

ここで、図１には示していない第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に内蔵される前記回路素子とは、基本的にはそれぞれ従来の図６の構成と同様に、２個のスイッチング素子とコイルである。従って、詳細な構成図を省略している。なお、平滑コンデンサについては、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のそれぞれに設ける構成としてもよいし、図６と同様に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７で共用する構成としてもよい。本実施の形態１における第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の図６の構成との違いは、高効率化のためにダイオードをＦＥＴに置き換えた点と、後述する制御回路からの信号に応じて双方向に動作させることができる点である。

また、本実施の形態１においては、従来の図６の構成と同様に、前記回路素子の内、前記スイッチング素子の素子温度（Ｔｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎはＤＣ／ＤＣコンバータの数で本実施の形態１ではｎ＝２）をそれぞれ検出する素子温度センサ、すなわち、図１における第１素子温度センサ２１と第２素子温度センサ２３が設けられている。これは、本実施の形態１の前記回路素子において、前記スイッチング素子が前記コイルより高温になる構成のためである。これらの第１素子温度センサ２１と第２素子温度センサ２３は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のそれぞれにおいて、２つの前記スイッチング素子の内、より高温になる方の近傍に配置される。なお、各々の前記スイッチング素子における温度上昇は、配置される場所やヒートシンクの形状、空冷や水冷の有無等により、放熱特性が異なってくるので、予め実際に各々の前記スイッチング素子の温度上昇を測定することで、どの前記スイッチング素子が、より高温になるかを求めて、第１素子温度センサ２１と第２素子温度センサ２３の配置をそれぞれ決定すればよい。第１素子温度センサ２１、第２素子温度センサ２３としては、サーミスタや熱電対等のように、温度を電気信号として出力できる構成のものであればよい。

また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５には、それに流れる第１電流Ｉ１を検出する第１電流センサ２５が、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７には、それに流れる第２電流Ｉ２を検出する第２電流センサ２７が、それぞれ設けられている。ここで、第１電流センサ２５、および第２電流センサ２７としては、シャント抵抗器を用いる構成とし、その両端電圧から第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２を検出している。なお、第１電流センサ２５、および第２電流センサ２７は、シャント抵抗器に限定されるものではなく、ホール素子のように磁気的に検出するものを用いてもよい。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５や第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が、それぞれ電流センサを内蔵する構成であれば、それを各々第１電流センサ２５、および第２電流センサ２７として用いてもよい。

第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、第１素子温度センサ２１、第２素子温度センサ２３、第１電流センサ２５、および第２電流センサ２７は制御回路２９と信号系配線で電気的に接続される。制御回路２９は、マイクロコンピュータと周辺回路で構成されており、第１素子温度センサ２１から第１素子温度Ｔ１を、第２素子温度センサ２３から第２素子温度Ｔ２を、第１電流センサ２５から第１電流Ｉ１を、第２電流センサ２７から第２電流Ｉ２を、それぞれ読み込む。また、制御回路２９は、第１制御信号ｃｏｎｔ１を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に出力することで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の動作を制御するとともに、第２制御信号ｃｏｎｔ２を第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に出力することで、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の動作を制御する。さらに、制御回路２９は車両用制御回路（図示せず）とも信号系配線で電気的に接続されており、車両情報や電流、温度等の様々な情報をデータ信号ｄａｔａにより送受信する構成としている。

次に、このような電源装置の動作について説明する。

車両の使用中において、電源装置は制動動作によりモータジェネレータ１１が急峻に発生する回生電力の一部を蓄電部１９に充電して回収し、再加速動作により蓄電部１９に回収した電力をモータジェネレータ１１に供給するよう第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を動作させる。これにより、回生電力の有効活用が図れるとともに、再加速時に加速性を確保することができる。さらに、車両がハイブリッド車であれば、再加速時のエンジンによる燃料消費を抑制することも可能となる。

このような車両の基本動作において、制御回路２９は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に対し、図２に示すフローチャートの制御を行なう。なお、図２のフローチャートは制御回路２９のマイクロコンピュータによって実行されるメインルーチン（図示せず）から呼び出されるサブルーチンである。また、図２のサブルーチンは車両使用中に割り込みにより定期的に呼び出される。

メインルーチンから図２のサブルーチンが呼び出されると、制御回路２９は、まず第１電流センサ２５より第１電流Ｉ１を読み込む（ステップ番号Ｓ１１）。次に、第１電流Ｉ１の絶対値が第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための範囲を超えるか否かを判断する（Ｓ１３）。

ここで、第１切替温度相関関係、および第１切替温度Ｔｓ１について説明する。

本実施の形態１における電源装置では、制御回路２９は各ＤＣ／ＤＣコンバータ（ここでは第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７）における各素子温度Ｔｉ（ここでは第１素子温度Ｔ１、および第２素子温度Ｔ２）のいずれもが、それぞれの切替温度相関関係（ここでは第１切替温度相関関係、および第２切替温度相関関係）により得られる各切替温度Ｔｓｉ（ここでは第１切替温度Ｔｓ１、および第２切替温度Ｔｓ２）に至るまでは、各電流Ｉｉ（ここでは第１電流Ｉ１、および第２電流Ｉ２）が均衡するように各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。そして、各素子温度Ｔｉのいずれかが各切替温度Ｔｓｉ以上となれば、各素子温度Ｔｉが均衡するように各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。このような動作を繰り返すことで蓄電部１９の充放電を制御している。なお、均衡するとは、各電流Ｉｉや各素子温度Ｔｉの検出誤差や、制御回路２９、各ＤＣ／ＤＣコンバータの制御誤差によるトータルの誤差範囲内で等しい状態であると定義する。

従って、第１切替温度相関関係は第１切替温度Ｔｓ１を求めるための相関関係であり、これを用いて第１電流Ｉ１の絶対値と第１素子温度Ｔ１に基く第１切替温度Ｔｓ１が得られる。この第１切替温度相関関係を図３（ａ）に示す。なお、図３（ａ）において、横軸は第１電流Ｉ１を、縦軸は第１切替温度Ｔｓ１を示す。また、第１切替温度相関関係は第１素子温度Ｔ１にも基くので、第１素子温度Ｔ１毎に複数の相関関係が存在する。

図３（ａ）より、第１切替温度相関関係は、まず第１電流Ｉ１の絶対値が大きいほど第１切替温度Ｔｓ１が低くなる特性を有する。そして、大電流ほど低下する特性は非線形であり、第１電流Ｉ１の絶対値が大きくなると、第１切替温度Ｔｓ１は、より急に低下する。これは次の理由による。

第１切替温度Ｔｓ１は前記スイッチング素子に流れる第１電流Ｉ１の絶対値が小さいほどその発熱は少なく、第１電流Ｉ１の絶対値が増えるほど、第１電流Ｉ１の二乗に比例して発熱が増える。従って、第１電流Ｉ１の絶対値が大きいほど、前記スイッチング素子が過昇温に至る期間が短くなるので、早く第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する必要がある。そのため、第１電流Ｉ１の絶対値が大きいほど急に第１切替温度Ｔｓ１が低くなる相関関係としている。なお、この相関関係は使用する前記各スイッチング素子の特性バラツキや前記放熱特性が異なるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ毎に、それぞれの電流Ｉｉに応じた切替温度Ｔｓｉを実測して制御回路２９に内蔵したメモリ（図示せず）に記憶しておく。この際に、各ＤＣ／ＤＣコンバータにおける各電流Ｉｉの均衡制御から各素子温度Ｔｉの均衡制御に切り替えても、直ちに各素子温度Ｔｉが均衡するわけではなく、ある程度のオーバーシュートの後に均衡する。このオーバーシュートは素子特性や前記放熱特性によって異なるので、切替温度Ｔｓｉを実測して求める際にオーバーシュートの影響を加味して、オーバーシュートしても前記スイッチング素子が過昇温に至らないように相関関係を決定する。

次に、第１切替温度相関関係は第１素子温度Ｔ１によっても変化する。すなわち、車両の使用過程で蓄電部１９の充放電が繰り返されることにより、第１素子温度Ｔ１が上昇していると、たとえ第１電流Ｉ１の絶対値が小さくても前記スイッチング素子が過昇温に至る期間が短くなるので、この場合、早く第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する必要がある。そのため、第１素子温度Ｔ１が高いほど第１切替温度Ｔｓ１が低くなる相関関係としている。従って、図３（ａ）に示すように、第１素子温度Ｔ１が高温ほど、第１電流Ｉ１と第１切替温度Ｔｓ１との相関関係が下側になるように第１切替温度相関関係が決定される。なお、この第１素子温度Ｔ１毎の複数の相関関係も予め実測して制御回路２９に内蔵したメモリ（図示せず）に記憶しておく。この際も、前記オーバーシュートの影響を加味して相関関係を決定する。また、予め求めておく第１素子温度Ｔ１毎の相関関係における温度間隔は、小さいほど高精度に第１切替温度Ｔｓ１を求められるが、データ量が増大する上、実測の手間も増えるので、第１切替温度Ｔｓ１の許容できる誤差に応じて温度間隔を決定すればよい。

なお、決定された第１切替温度相関関係は図３（ａ）の相関関係のデータをテーブルとしてメモリに記憶してある。これにより、第１電流Ｉ１の絶対値と第１素子温度Ｔ１が決まれば、第１切替温度相関関係のデータテーブルから即座に第１切替温度Ｔｓ１を求めることができる。但し、データのテーブル化によりメモリを多く消費するので、メモリが少ない構成の場合は、テーブルに替わって図３（ａ）の相関関係の近似式を記憶しておくようにしてもよい。この場合、メモリの節約が可能であるが、第１電流Ｉ１の絶対値と第１素子温度Ｔ１から近似式を用いて第１切替温度Ｔｓ１を計算する必要があるため、高速演算が可能なマイクロコンピュータを用いることが望ましい。

また、第１切替温度相関関係は、生産過程で個々の電源装置毎に実測して求めてもよいし、個々の電源装置毎の第１切替温度相関関係にバラツキが少ない場合は、個々に求めずに、実測で求めた代表的な第１切替温度相関関係をメモリに記憶するようにしてもよい。

以上のようにして、第１素子温度Ｔ１が高いほど、かつ第１電流Ｉｉの絶対値が大きいほど第１切替温度Ｔｓ１が低くなる第１切替温度相関関係が得られる。従って、第１切替温度Ｔｓ１を求めるためには、第１電流Ｉ１と第１素子温度Ｔ１が必要となる。しかし、第１電流Ｉ１と第１素子温度Ｔ１がどのような値であっても第１切替温度Ｔｓ１が求められるわけではなく、図３（ａ）に示した第１切替温度相関関係の範囲内でなければならない。すなわち、第１電流Ｉ１の絶対値については、前記スイッチング素子に流れても問題のない上限電流Ｉｍ以下である必要がある。この上限電流Ｉｍは使用する前記スイッチング素子の定格電流であってもよいし、さらにマージンを考慮した分、低く設定してもよい。従って、第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための第１電流Ｉ１（絶対値）の範囲は０アンペア以上で上限電流Ｉｍ以下となる。

同様に、第１素子温度Ｔ１についても、前記スイッチング素子が動作可能な上限温度Ｔｍ以下である必要がある。この上限温度Ｔｍは使用する前記スイッチング素子によって定まる定格上限温度（例えば１００℃）であってもよいし、さらにマージンを考慮した分、低く設定してもよい。また、第１素子温度Ｔ１の下限については、通常の車載用部品における下限保証温度の−４０℃としている。従って、第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための第１素子温度Ｔ１の範囲は下限温度である−４０℃以上で上限温度Ｔｍ以下となる。

なお、図３（ａ）に示すように、第１切替温度Ｔｓ１は第１電流Ｉ１が０アンペアの時に第１素子温度Ｔ１の値によらず、上記した上限温度Ｔｍとなる。これは、第１電流Ｉ１が流れていなければ前記スイッチング素子が発熱して過昇温に至る要因がないため、第１電流Ｉ１が０アンペアの時の第１切替温度Ｔｓ１は第１素子温度Ｔ１の範囲における最大値、すなわち前記スイッチング素子の上限温度Ｔｍとしてもよいことによる。

これらのことから、上記した第１電流Ｉ１の絶対値の範囲と、第１素子温度Ｔ１の範囲により、第１切替温度Ｔｓ１は図３（ａ）の第１切替温度相関関係で示される範囲において得ることができる。

ここで、図２のＳ１３に戻り、第１電流Ｉ１の絶対値が上記した第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための範囲を超えれば（Ｓ１３のＹｅｓ）、第１電流Ｉ１の絶対値が上限電流Ｉｍを超えていることになるので、制御回路２９は前記スイッチング素子が過電流により過昇温に至らないように、直ちに第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止する（Ｓ１４）。具体的には、制御回路２９は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に、第１制御信号ｃｏｎｔ１と第２制御信号ｃｏｎｔ２をそれぞれに出力する。その結果、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が停止するので、電流Ｉｉが流れなくなり、前記スイッチング素子が放熱される。従って、過昇温の可能性を低減することができる。その後、制御回路２９は過昇温の可能性があった事実を車両用制御回路に伝えるために、過昇温信号をデータ信号ｄａｔａとして出力する（Ｓ１５）。これにより、車両用制御回路は例えばモータジェネレータ１１が発電する回生電力量を減らすなどの制御を行い、電源装置全体の保護を行なう。その後、制御回路２９はＳ１４で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止したことにより、それらの制御をする必要がなくなったため、図２のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。

一方、第１電流Ｉ１の絶対値が上記した第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための範囲内であれば（Ｓ１３のＮｏ）、制御回路２９は第２電流センサ２７から第２電流Ｉ２を読み込む（Ｓ１６）。その後、第２電流Ｉ２の絶対値が第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲を超えるか否かを判断する（Ｓ１７）。

ここで、第２切替温度相関関係について説明する。これは、基本的にはＳ１３で説明した第１切替温度相関関係と同様にして決定される。しかし、使用されるスイッチング素子にバラツキがあり、また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の配置場所が異なることに起因した放熱特性の違い等が存在する。従って、第２切替温度相関関係は必ずしも第１切替温度相関関係と同じであるとは限らない。ゆえに、第２切替温度相関関係についても予め決定してメモリに記憶しておく必要がある。本実施の形態１では、図３（ｂ）に示す第２切替温度相関関係が得られる。なお、図３（ｂ）において、横軸は第２電流Ｉ２を、縦軸は第２切替温度Ｔｓ２を、それぞれ示す。

図３（ｂ）の第２切替温度相関関係は、図３（ａ）とは異なった相関関係となる。すなわち、第２電流Ｉ２の絶対値が大きくなっても、第２切替温度Ｔｓ２が、図３（ａ）の第１切替温度Ｔｓ１ほど大きく下がらない相関関係となる。これは、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に比較し、放熱特性が良好であったためである。すなわち、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の配置位置は、ヒートシンク容量や冷却性能が第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の配置位置より優れているため、大電流を流しても第２素子温度Ｔ２が第１素子温度Ｔ１ほど高くならない。従って、同じ電流絶対値であっても、第２切替温度Ｔｓ２は第１素子温度Ｔ１よりも高く設定できる。ゆえに、第２切替温度相関関係は図３（ｂ）に示すものが決定される。このように、各切替温度相関関係は各ＤＣ／ＤＣコンバータ毎に異なる可能性を有するので、それぞれを実測して決定することが望ましい。

但し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の放熱特性が等価になるように設計し、実際に第１切替温度相関関係と第２切替温度相関関係とが誤差範囲内で同じであれば、１種類の切替温度相関関係を用いてもよい。

なお、図３（ｂ）における上限電流Ｉｍと上限温度Ｔｍは、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７において同種のスイッチング素子を用いているので、その素子仕様から同じ値と決定している。しかし、使用するスイッチング素子が異なる特性であれば、それぞれ異なる上限電流Ｉｍと上限温度Ｔｍを決定してもよい。

以上をまとめると、電流Ｉｉと素子温度Ｔｉの２つのパラメータがそろって初めて各切替温度相関関係が得られ、それぞれの切替温度Ｔｓｉを求めることが可能となる。

ここで、図２のＳ１７に戻り、第２電流Ｉ２の絶対値が上記した第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲を超えれば（Ｓ１７のＹｅｓ）、第２電流Ｉ２の絶対値が上限電流Ｉｍを超えていることになるので、制御回路２９は前記スイッチング素子が過電流により過昇温に至らないように、上記したＳ１４以降の動作を行う。

一方、第２電流Ｉ２の絶対値が上記した第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲内であれば（Ｓ１７のＮｏ）、次に制御回路２９は第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に内蔵された第１素子温度Ｔ１を読み込む（Ｓ１９）。その後、第１素子温度Ｔ１が第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための範囲を超えるか否かを判断する（Ｓ２１）。ここで、上記したように第１素子温度Ｔ１の範囲は通常の車載用部品における下限保証温度の−４０℃から上限温度Ｔｍまでであるので、第１素子温度Ｔ１が上記した範囲を超えていれば（Ｓ２１のＹｅｓ）、上記したＳ１４にジャンプする。これにより、第１素子温度Ｔ１が上限温度Ｔｍより高ければ、制御回路２９は、前記スイッチング素子が放熱されるように制御するので、過昇温の可能性を低減することができる。また、第１素子温度Ｔ１が−４０℃より低ければ、電源装置全体の動作保証外となるので、制御回路２９はＳ１４で第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止することで、高信頼性を得ている。なお、図２のサブルーチンはメインルーチンにより繰り返し実行されるので、車両の使用に伴い第１素子温度Ｔ１が上昇してくると、Ｓ２１でＮｏとなるので、制御回路２９は通常の電源装置の動作を行うように制御される。

一方、第１素子温度Ｔ１が第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための範囲以内であれば（Ｓ２１のＮｏ）、次に制御回路２９は第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に内蔵された第２素子温度Ｔ２を読み込む（Ｓ２３）。その後、第２素子温度Ｔ２が第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲を超えるか否かを判断する（Ｓ２５）。ここで、Ｓ２５の動作はＳ２１と同等であるので、詳細な説明を省略する。すなわち、もし第２素子温度Ｔ２が第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲を超えていれば（Ｓ２５のＹｅｓ）、上記したＳ１４にジャンプする。

ここまでの動作をまとめると、制御回路２９は、各切替温度Ｔｓｉを求める際に、電流Ｉｉの絶対値、または素子温度Ｔｉが各切替温度相関関係により各切替温度Ｔｓｉを求めるための範囲を超える場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止するようにしている。これにより、前記スイッチング素子の過昇温の可能性を低減できる。

一方、第２素子温度Ｔ２が第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲以内であれば（Ｓ２５のＮｏ）、この時点で第１電流Ｉ１の絶対値と第１素子温度Ｔ１が第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求めるための範囲以内であり、かつ第２電流Ｉ２の絶対値と第２素子温度Ｔ２が第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求めるための範囲以内であるので、制御回路２９は第１切替温度Ｔｓ１と第２切替温度Ｔｓ２を求めることができる。具体的には、まず第１電流Ｉ１の絶対値と第１素子温度Ｔ１から、図３（ａ）の第１切替温度相関関係により第１切替温度Ｔｓ１を求める（Ｓ２７）。次に、第２電流Ｉ２の絶対値と第２素子温度Ｔ２から、図３（ｂ）の第２切替温度相関関係により第２切替温度Ｔｓ２を求める（Ｓ２９）。

次に、制御回路２９は、第１素子温度Ｔ１と第１切替温度Ｔｓ１を比較する（Ｓ３１）。もし、第１素子温度Ｔ１が第１切替温度Ｔｓ１以上であれば（Ｓ３１のＹｅｓ）、蓄電部１９の充放電により第１素子温度Ｔ１が上昇して第１切替温度Ｔｓ１に至っているか、超えている状態である。従って、制御回路２９は第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御するために、後述するＳ３７にジャンプする。

一方、第１素子温度Ｔ１が第１切替温度Ｔｓ１未満であれば（Ｓ３１のＮｏ）、蓄電部１９の充放電を行なっていても、まだ第１素子温度Ｔ１が第１切替温度Ｔｓ１に至っていない状態である。そこで、次に第２素子温度Ｔ２と第２切替温度Ｔｓ２を比較する（Ｓ３３）。もし、第２素子温度Ｔ２が第２切替温度Ｔｓ２以上であれば（Ｓ３３のＹｅｓ）、蓄電部１９の充放電により第２素子温度Ｔ２が上昇して第２切替温度Ｔｓ２に至っているか、超えている状態である。従って、制御回路２９はＳ３１のＹｅｓと同様に、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御するために、後述するＳ３７にジャンプする。

一方、第２素子温度Ｔ２が第２切替温度Ｔｓ２未満であれば（Ｓ３３のＮｏ）、この時点で、Ｓ３１でＮｏ、Ｓ３３でＮｏであったので、蓄電部１９の充放電を行なっていても、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２の両方が過昇温に至るまでにまだ余裕がある状態であることがわかる。そこで、制御回路２９は、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する（Ｓ３５）。具体的には、制御回路２９は第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２とを、それぞれＳ１１とＳ１６で読み込んでいるので、両者を比較し、第１電流Ｉ１が第２電流Ｉ２より大きければ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に流れる第１電流Ｉ１が小さくなるように第１制御信号ｃｏｎｔ１を出力するとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に流れる第２電流Ｉ２が大きくなるように第２制御信号ｃｏｎｔ２を出力する。一方、第１電流Ｉ１が第２電流Ｉ２より小さければ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に流れる第１電流Ｉ１が大きくなるように第１制御信号ｃｏｎｔ１を出力するとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に流れる第２電流Ｉ２が小さくなるように第２制御信号ｃｏｎｔ２を出力する。なお、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２をどれだけ変化させるかは、両者の電流差に基いて決定される。また、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が誤差範囲内で等しければ、既に第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が均衡しているので、制御回路２９は、その状態を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する。

このような動作により、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２の両方が過昇温に至るまでに余裕があれば、制御回路２９は第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７をそれぞれ制御するので、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の相互間に流れる還流電流を低減できるので、その分、無駄になる電力を抑制でき高効率化が図れる。

その後、制御回路２９は図２のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。

ここで、Ｓ３１でＹｅｓの場合は第１素子温度Ｔ１が第１切替温度Ｔｓ１に、またＳ３３でＹｅｓの場合は第２素子温度Ｔ２が第２切替温度Ｔｓ２に、それぞれ至っているので、制御回路２９は第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する（Ｓ３７）。具体的には、制御回路２９は第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２とを、それぞれＳ１９とＳ２３で読み込んでいるので、両者を比較し、第１素子温度Ｔ１が第２素子温度Ｔ２より大きければ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に流れる第１電流Ｉ１の絶対値が小さくなるように第１制御信号ｃｏｎｔ１を出力するとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に流れる第２電流Ｉ２の絶対値が大きくなるように第２制御信号ｃｏｎｔ２を出力する。一方、第１素子温度Ｔ１が第２素子温度Ｔ２より小さければ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に流れる第１電流Ｉ１の絶対値が大きくなるように第１制御信号ｃｏｎｔ１を出力するとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に流れる第２電流Ｉ２の絶対値が小さくなるように第２制御信号ｃｏｎｔ２を出力する。なお、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２をどれだけ変化させるかは、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２との温度差に基いて決定される。また、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が誤差範囲内で等しければ、既に第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡しているので、制御回路２９は、その状態を維持するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御する。

このような動作により、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２のいずれかが、それぞれの切替温度Ｔｓｉに至っていれば、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性が高くなるので、制御回路２９は第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡するように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７をそれぞれ制御する。その結果、前記スイッチング素子の過昇温可能性を低減することができる。

その後、制御回路２９は図２のサブルーチンを終了し、メインルーチンに戻る。

メインルーチンは、上記したように図２のサブルーチンを車両使用中に割り込みにより定期的に呼び出して繰り返し実行する。従って、Ｓ３７の動作を行って第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２のアンバランスが発生する状態であっても、蓄電部１９は充放電を繰り返すので、第１電流Ｉ１の絶対値と第２電流Ｉ２の絶対値が下がる局面が存在する。その結果、各素子温度Ｔｉが高くても、図３に示すように各切替温度Ｔｓｉは上がる方向となる。また、第１電流Ｉ１の絶対値と第２電流Ｉ２の絶対値が下がる期間が長ければ各素子温度Ｔｉも下がるので、この場合は図３に示すように各切替温度Ｔｓｉはさらに上がる方向となる。ゆえに、いずれ第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が均衡する動作に戻る。このように、各切替温度Ｔｓｉを境に第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２の均衡動作と、第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２の均衡動作を繰り返すことで、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性が低い間は還流電流が少なく高効率な動作を行い、過昇温に至る可能性が高くなると第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２を均衡させ過昇温になる可能性を低減している。

以上の構成、動作により、前記スイッチング素子の過昇温を低減できる高効率な電源装置が実現できる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における電源装置のブロック回路図である。図５は、本発明の実施の形態２における電源装置の動作を示すフローチャートである。

本実施の形態２における電源装置の構成において、実施の形態１の図１に示す構成と同じ部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態２において実施の形態１と異なる点は、図４に示す以下の部分である。

１）第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のそれぞれに、第１周囲温度Ｔａ１を測定する第１周囲温度センサ３１と、第２周囲温度Ｔａ２を測定する第２周囲温度センサ３３を備えた。なお、本実施の形態２では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７はボンネット内に配置される。

２）第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３を信号系配線で制御回路２９と電気的に接続した。

このような構成とすることで、制御回路２９は第１周囲温度センサ３１から第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の第１周囲温度Ｔａ１を、第２周囲温度センサ３３から第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の第２周囲温度Ｔａ２を、それぞれ読み込むことができる。

ここで、第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３の詳細について説明する。

第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７において、両者それぞれの周囲の温度が測定できる位置に配置される構成とすればよい。従って、第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３の位置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５や第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の近傍であればよい。

但し、電源装置全体の小型化を考慮すると、第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３を、それぞれ第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に組み込む構成が望ましい。このような構成とする場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５や第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の機構設計によっては、前記スイッチング素子の温度上昇の影響を受ける部分が存在する。そこで、本実施の形態２では、第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３とが、それぞれ第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の中、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の中で、各々のスイッチング素子の発熱伝達範囲外の位置に配置される構成としている。具体的には、図４に示すように、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の中で、発熱伝達範囲外である第１素子温度センサ２１から最も遠い位置に第１周囲温度センサ３１を配置するとともに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の中で、発熱伝達範囲外である第２素子温度センサ２３から最も遠い位置に第２周囲温度センサ３３を配置している。これにより、前記スイッチング素子の発熱における第１周囲温度Ｔａ１と第２周囲温度Ｔａ２の変化による誤差を低減できるので、上記した第１切替温度Ｔｓ１と第２切替温度Ｔｓ２の精度が向上し、還流電流による損失を低減できる。ゆえに、高効率化を図ることが可能となる。

なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の中、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の中とは、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が構成される構造体の範囲内という意味であり、例えば第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が、それぞれ専用のケース内に構成されるのであれば、そのケースの中ということになる。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が、それぞれ回路基板上に構成部品（ヒートシンク等の放熱部品も含む）を実装した状態で形成されていれば、回路基板と構成部品を合わせた体積内となる。

また、各スイッチング素子の発熱伝達範囲は、上記した機構設計によって放熱特性が異なってくるので、一概に決定されない。従って、予め実際に各々のスイッチング素子が昇温した際の、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の中、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の中の各部における温度上昇を測定することで発熱伝達範囲を求め、その範囲外で、かつ第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の中、および第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の中の位置に、第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３をそれぞれ配置すればよい。

また、第１周囲温度センサ３１と第２周囲温度センサ３３は、第１素子温度センサ２１や第２素子温度センサ２３と同様に、サーミスタや熱電対等のような、温度を電気信号として出力できる構成のものであればよい。

次に、このような電源装置の動作における特徴となる部分について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図５において、図２と同じ動作については同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。

メインルーチンから図５のサブルーチンが実行されると、図２と同様にＳ１１からＳ２５までの動作を行う。

Ｓ２５でＮｏの場合は、第１切替温度Ｔｓ１と第２切替温度Ｔｓ２を求めることができる状態であるので、次に制御回路２９は第１周囲温度センサ３１より第１周囲温度Ｔａ１を読み込む（Ｓ５１）。そして、制御回路２９は第１周囲温度Ｔａ１に対応する第１切替温度相関関係を選択する（Ｓ５３）。

ここで、制御回路２９がＳ５１からＳ５３までの動作を行う理由を説明する。

図３（ａ）に示す第１切替温度相関関係は、第１周囲温度Ｔａ１が常温（ここでは２５℃）において得られたものであり、１種類しかない。これは、上記したように、実施の形態１における第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７が車室内に配置され、これらの周囲温度が常温から大きく変化することがない環境にあることによる。

一方、本実施の形態２では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７をボンネット内に配置する構成としているので、それらの周囲温度は車両使用中に大きく変化する。そして、第１周囲温度Ｔａ１が高温であるほど、前記スイッチング素子が過昇温に至るまでの余裕が少なくなるので、第１切替温度Ｔｓ１を予め低く設定しておく必要がある。ゆえに、第１切替温度相関関係としては、第１周囲温度Ｔａ１に応じて複数求めておく。すなわち、まず図３（ａ）に示した相関関係を第１周囲温度Ｔａ１毎に複数求めてメモリに記憶しておく。従って、図３（ａ）の相関関係が第１周囲温度Ｔａ１を、ある温度間隔毎に変えた状態で、それぞれ求められることになる。なお、温度間隔については、上記した第１素子温度Ｔ１毎に相関関係を求める際の温度間隔と同様に、第１切替温度Ｔｓ１の許容できる誤差に応じて決めればよい。この状態で、Ｓ５１にて読み込んだ第１周囲温度Ｔａ１に対応する第１切替温度相関関係を選択する（Ｓ５３）。その結果、第１周囲温度Ｔａ１が高温であれば、第１切替温度Ｔｓ１が低く設定された第１切替温度相関関係が選択されるので、それを用いて早めに制御回路２９が第１素子温度Ｔ１と第２素子温度Ｔ２が均衡する制御を行なっている。

なお、複数の第１切替温度相関関係は、実施の形態１と同様に、テーブルとしてメモリに記憶してもよいし、近似式として記憶してもよい。

ここで図５に戻り、制御回路２９は第１電流Ｉ１の絶対値と第１素子温度Ｔ１から、Ｓ５３で選択された第１切替温度相関関係を用いて第１切替温度Ｔｓ１を求める（Ｓ５５）。これにより、第１周囲温度Ｔａ１により補正された第１切替温度Ｔｓ１が得られるので、第１素子温度Ｔ１が過昇温に至る可能性をさらに低減することができる。

次に、制御回路２９は第２周囲温度センサ３３より第２周囲温度Ｔａ２を読み込む（Ｓ５７）。そして、制御回路２９は第２周囲温度Ｔａ２に対応する第２切替温度相関関係を選択する（Ｓ５９）。これらの動作はＳ５１からＳ５３と同等である。また、第１切替温度相関関係と同様にして、第２切替温度相関関係においても、図３（ｂ）に示した相関関係を第２周囲温度Ｔａ２毎に複数求めてメモリに記憶してある。

次に、制御回路２９は第２電流Ｉ２の絶対値と第２素子温度Ｔ２から、Ｓ５９で選択された第２切替温度相関関係を用いて第２切替温度Ｔｓ２を求める（Ｓ６１）。これにより、第２周囲温度Ｔａ２により補正された第２切替温度Ｔｓ２が得られるので、第２素子温度Ｔ２においても過昇温に至る可能性をさらに低減することができる。

Ｓ６１以降の動作は実施の形態１で説明したＳ３１以降の動作と同じであるので、説明を省略する。

以上の構成、動作により、実施の形態１の動作に加え、第１切替温度Ｔｓ１と第２切替温度Ｔｓ２を、それぞれ第１周囲温度Ｔａ１、および第２周囲温度Ｔａ２により補正するようにしたので、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性をさらに低減できる高効率な電源装置が実現できる。

（実施の形態３）
本実施の形態３における電源装置の構成は、実施の形態１の図１と同じであるので、詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態３における特徴部分は、実施の形態１の図２におけるＳ１４の動作である。なお、Ｓ１４以外の動作は実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明を省略する。

実施の形態１では図２に示すように、制御回路２９は、各切替温度Ｔｓｉ（第１切替温度Ｔｓ１、第２切替温度Ｔｓ２）を求める際に、電流Ｉｉ（第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２）の絶対値、または素子温度Ｔｉ（第１素子温度Ｔ１、第２素子温度Ｔ２）が各切替温度相関関係（第１切替温度相関関係、第２切替温度相関関係）により各切替温度Ｔｓｉ（第１切替温度Ｔｓ１、第２切替温度Ｔｓ２）を求めるための範囲を超える場合、すなわち、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性が高い場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７）を停止している（Ｓ１４）。

これに対し、本実施の形態３では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止する動作に替えて、Ｓ１４の時点でＤＣ／ＤＣコンバータ（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７）に流れる電流Ｉｉ（第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２）が所定電流Ｉｓｉ（第１所定電流Ｉｓ１、第２所定電流Ｉｓ２）以下になるようにそれぞれ制御する動作を行う。

ここで、第１所定電流Ｉｓ１とは、第１素子温度Ｔ１が下限温度（−４０℃）である場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を動作させても前記スイッチング素子からの放熱が勝り、第１素子温度Ｔ１が上昇しない最大の電流値のことである。なお、第１所定電流Ｉｓ１は前記スイッチング素子の配置や放熱設計によって変わってくるので、予め実測してメモリに記憶してある。

従って、上記した第１素子温度Ｔ１の全範囲（−４０℃から上限温度Ｔｍまで）において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を第１所定電流Ｉｓ１までの第１電流Ｉ１が流れるように絞って制御することで、第１素子温度Ｔ１は上昇することがなく、例えば空冷や水冷を組み合わせる等の放熱設計によっては第１素子温度Ｔ１を低下させることができる。このように制御することにより、実施の形態１のように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を停止するよりは時間がかかるものの、第１素子温度Ｔ１が低下するので、前記スイッチング素子の過昇温の可能性を低減できる。

なお、第２所定電流Ｉｓ２についても、第１所定電流Ｉｓ１と同じ意味であり、同様の方法で予め求めておく。従って、第２素子温度Ｔ２が低下するので、前記スイッチング素子の過昇温の可能性を低減できる。

但し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７との配置の違いや、それらの内部における前記各スイッチング素子の放熱特性の違いが存在する場合は、第１所定電流Ｉｓ１と第２所定電流Ｉｓ２が異なる値になるので、それぞれについて実測により求める必要がある。この際、蓄電部１９の充放電要求電流が大きい場合は、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が均衡しないことがある。しかし、図２のＳ１４の時点では、前記スイッチング素子の過昇温の可能性を低減することが優先されるので、制御回路２９は第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２が不均衡であっても、第１電流Ｉ１は第１所定電流Ｉｓ１以下になるように、第２電流Ｉ２は第２所定電流Ｉｓ２以下になるように、それぞれ制御する。

このような動作を行うことにより、本実施の形態３では図２のＳ１４の時点において、制御回路２９は、上記したように第１電流Ｉ１が第１所定電流Ｉｓ１以下になるように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を制御するとともに、第２電流Ｉ２が第２所定電流Ｉｓ２以下になるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御するので、それぞれに電流Ｉｉが流れ続ける。従って、電源装置としての本来の回生電力回収能力、および放電能力からは不十分となるが、実施の形態１のように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を停止させるよりは、僅かでも回生電力の有効活用が図れ、その分、高効率化が可能となる。

以上の構成、動作により、実施の形態１の動作に加え、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性が高い場合は、第１電流Ｉ１が第１所定電流Ｉｓ１以下になるように第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を制御するとともに、第２電流Ｉ２が第２所定電流Ｉｓ２以下になるように第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を制御するので、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性をさらに低減できる高効率な電源装置が実現できる。

なお、本実施の形態３で述べた構成、動作は、実施の形態２において実施してもよい。この場合、周囲温度Ｔａｉによる切替温度Ｔｓｉの補正と、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性が高い場合における電流Ｉｉの所定電流Ｉｓｉ以下になる制御の両方を行なうことにより、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性を、なお一層低減できる。

また、実施の形態１〜３において、電流Ｉｉの絶対値、または素子温度Ｔｉが各切替温度相関関係により各切替温度Ｔｓｉを求めるための範囲を超えない仕様であったり、超えないように予め設計されている場合は、図２、および図５におけるＳ１３〜Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ２１、およびＳ２５の動作を行わず、直ちに各切替温度Ｔｓｉを求めるようにしてもよい。この場合、制御が簡単になり、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性がある状態で、タイムリーに各素子温度Ｔｉが均衡する制御に切り替えることができるので、過昇温の可能性をさらに低減できる。

また、実施の形態１〜３において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、スイッチング素子として、それぞれ２つのＦＥＴを用いる構成としたが、これは一方のスイッチング素子をダイオードとしてもよい。この場合、前記ダイオードの方が前記ＦＥＴより高温になる構成であれば、第１素子温度センサ２１や第２素子温度センサ２３を前記ダイオードの近傍に配置する。これにより、前記スイッチング素子が過昇温に至る可能性を低減できる高効率電源装置が得られる。

また、実施の形態１〜３において、前記回路素子の内、前記スイッチング素子に第１素子温度センサ２１と第２素子温度センサ２３を設ける構成について説明したが、これは前記回路素子の内のコイルでもよい。すなわち、前記コイルの方が前記スイッチング素子より高温になる構成であれば、前記コイルの近傍に第１素子温度センサ２１や第２素子温度センサ２３を配置する。この場合の構成、動作については、上記までに説明した「スイッチング素子」を「コイル」に置き換えた構成、動作とすればよい。これにより、前記コイルが過昇温に至る可能性を低減できる高効率電源装置が得られる。

また、実施の形態１〜３において、ＤＣ／ＤＣコンバータを２つ並列接続した構成について説明したが、これはＤＣ／ＤＣコンバータが３つ以上並列となる構成でもよい。この場合も、２つ並列接続の場合と同様に動作させることにより、前記回路素子が過昇温に至る可能性を低減できる高効率電源装置が得られる。

また、実施の形態１〜３において、蓄電部１９として電気二重層キャパシタを用いた場合について説明したが、これに限らず、急峻に発生する回生電力を十分に受け入れることができる蓄電部品（例えば電気化学キャパシタ）であってもよい。

さらに、実施の形態１〜３において、電源装置を回生機能付き車両に用いた場合について説明したが、これに限定されず、ハイブリッド車や電気自動車の高電圧蓄電部（主電源１３）により、電装品への電力供給用の鉛バッテリを充電するための電源装置として用いてもよい。この場合、蓄電部１９は鉛バッテリに相当する。このような構成であっても、前記回路素子が過昇温に至る可能性を低減できる高効率電源装置が得られる。

また、実施の形態１〜３で述べた各種電流電圧値はいずれも一例であり、電源装置を使用する用途における仕様に基いて適宜最適値を決定すればよい。

また、実施の形態１〜３では電源装置を回生機能付き車両に用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばクレーン等の産業機器やエレベータなど回生電力を充放電する機器へ適用してもよい。さらに、大電力を扱う２つの電源間の電源装置として用いてもよい。

本発明にかかる電源装置は、回路素子が過昇温に至る可能性を低減するとともに高効率化が可能であるので、特に、回生電力の充放電機器用や２つの電源間用などに適用可能な、並列接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータで構成される電源装置等として有用である。

１５ 第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７ 第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１ 第１素子温度センサ
２３ 第２素子温度センサ
２５ 第１電流センサ
２７ 第２電流センサ
２９ 制御回路
３１ 第１周囲温度センサ
３３ 第２周囲温度センサ

Claims (5)

1. 複数の並列接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記各ＤＣ／ＤＣコンバータに内蔵される回路素子の素子温度（Ｔｉ、ｉ＝１〜ｎ、ｎは前記ＤＣ／ＤＣコンバータの数）をそれぞれ検出する素子温度センサと、
   前記各ＤＣ／ＤＣコンバータに流れる電流（Ｉｉ）をそれぞれ検出する電流センサと、
   前記各ＤＣ／ＤＣコンバータ、各素子温度センサ、および各電流センサと電気的に接続される制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記素子温度（Ｔｉ）が高いほど、かつ前記電流（Ｉｉ）の絶対値が大きいほど切替温度（Ｔｓｉ）が低くなる切替温度相関関係に基いて、前記各回路素子の前記切替温度（Ｔｓｉ）をそれぞれ求め、
   前記各素子温度（Ｔｉ）のいずれもが前記各切替温度（Ｔｓｉ）に至るまでは、前記各電流（Ｉｉ）が均衡するように前記各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
   前記各素子温度（Ｔｉ）のいずれかが前記各切替温度（Ｔｓｉ）以上となれば、前記各素子温度（Ｔｉ）が均衡するように前記各ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する動作を繰り返すようにした電源装置。
2. 前記制御回路と電気的に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの周囲温度（Ｔａｉ）を測定する周囲温度センサを備え、
   前記制御回路は、前記周囲温度（Ｔａｉ）に応じた前記切替温度相関関係をそれぞれ用いて前記各切替温度（Ｔｓｉ）を求めるようにした請求項１に記載の電源装置。
3. 前記周囲温度センサは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの中で前記回路素子の発熱伝達範囲外の位置にそれぞれ配置される請求項２に記載の電源装置。
4. 前記制御回路は、前記各切替温度（Ｔｓｉ）を求める際に、前記電流（Ｉｉ）の絶対値、または前記素子温度（Ｔｉ）が前記各切替温度相関関係により前記各切替温度（Ｔｓｉ）を求めるための範囲を超える場合は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止するようにした請求項１に記載の電源装置。
5. 前記制御回路は、前記各切替温度（Ｔｓｉ）を求める際に、前記電流（Ｉｉ）の絶対値、または前記素子温度（Ｔｉ）が前記各切替温度相関関係により前記各切替温度（Ｔｓｉ）を求めるための範囲を超える場合は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに流れる前記電流（Ｉｉ）が所定電流（Ｉｓｉ）以下になるようにそれぞれ制御するようにした請求項１に記載の電源装置。

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