JP5716411B2 - 車両用電力供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、車載バッテリの出力する電力を変圧して車載電気機器に供給するとともに、車載電気機器で発生した起電力を変圧して車載バッテリに回生させる車両用電力供給システムに関する。
従来から、ハイブリッド自動車等には高圧バッテリが搭載されている。この高圧バッテリは、例えば、定格電圧が２８８Ｖに設定されており、車両走行用モータの電源として用いられるが、それ以外の車載電気機器の電源としても用いられることがある。車載電気機器としては、電磁サスペンション装置や電動パワーステアリング装置などが挙げられる。高圧バッテリから車載電気機器に電力を供給する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータにより高圧バッテリの出力電圧を降圧し、その降圧した電力を車載電気機器に供給する。
例えば、特許文献１に提案されている電磁サスペンション装置においては、高圧バッテリの出力する電力をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧してモータ駆動回路（３相インバータ）に供給する。この電磁サスペンション装置は、モータと、モータの出力軸に連結されバネ上部材とバネ下部材との相対移動により伸縮するボールネジ機構とを有する電磁アクチュエータを備え、モータの通電制御（３相インバータの制御）によって、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する減衰力だけでなく、サスペンションストロークをアクティブに変化させる推進力をも発生させることができる、いわゆる、アクティブサスペンション装置である。
ＤＣ／ＤＣコンバータは、一般に、トランスの１次側巻線にスイッチング回路を設けてバッテリから供給される電流を１次側巻線に正逆交互に流すことにより、トランスの２次側巻線に交流電圧を発生させ、この交流電圧を整流して所定電圧に変圧された直流電圧を出力する。また、高圧バッテリと電磁サスペンション装置のモータ駆動回路とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続した構成においては、電磁アクチュエータの伸縮動作によりモータが回されて発生した起電力を高圧バッテリに回生できるように、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスの２次側巻線にもスイッチング回路が設けられている。
特開２００９−１２００２６号公報
高圧バッテリと車載電気機器とをＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続した場合には、高圧バッテリからモータへの供給電力あるいはモータから高圧バッテリへの回生電力が増加するとＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子が発熱してしまう。例えば、電磁サスペンション装置においては、車両が凹凸路面を長時間走行すると、電磁アクチュエータの伸縮動作が続くため、ＤＣ／ＤＣコンバータに双方向に大電流が長時間流れる。このため、電磁サスペンション装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの過熱損傷を防止するために、アクティブ制御を中断して、モータの通電端子を相互に短絡させる相間短絡処理と、インバータからモータへの電力供給ラインを遮断するモータ開放処理とを交互に行う。しかし、こうした方法でＤＣ／ＤＣコンバータの過熱損傷防止を図ると、電磁サスペンション装置のストッパ当たりが発生する。サスペンション装置は、伸縮ストロークの終端を規制するストッパ部材（バウンドストッパ、リバウンドストッパ）が設けられているが、このストッパ部材が当接する状態が頻繁に発生すると、乗り心地性能やサスペンションの耐久性能の低下に繋がってしまう。
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、車両性能を低下させないように双方向性の直流電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）の発熱を抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車載バッテリ（２００）と車載電気機器（４０，５０）とを双方向性の直流電圧変換器（１００）を介して接続し、前記車載バッテリから出力される電力を前記直流電圧変換器で変圧して前記車載電気機器に供給するとともに、前記車載電気機器で発生した起電力を前記直流電圧変換器で変圧して前記車載バッテリに回生させる車両用電力供給システムにおいて、
前記直流電圧変換器は、前記車載バッテリに接続される１次側巻線と前記車載電気機器に接続される２次側巻線とを有するトランス（１３０）と、前記１次側巻線に電流を正逆交互に流すための１次側スイッチング回路（１１０）と、前記２次側巻線に電流を正逆交互に流すための２次側スイッチング回路（１２０）とを備え、
前記１次側スイッチング回路と前記２次側スイッチング回路は、それぞれスイッチングする部位に、２つのスイッチング素子（Ｓ）を並列に接続したスイッチング素子対（１１１，１１２，１１３，１１４，１２１，１２２）を備えたことにある。
本発明の車両用電力供給システムにおいては、車載バッテリから出力される電力を直流電圧変換器で車載電気機器の作動用電圧に変換して車載電気機器に供給するとともに、車載電気機器で発生した起電力（発電電力）を直流電圧変換器で変圧して車載バッテリに回生させる。直流電圧変換器においては、トランスの１次側巻線に車載バッテリが接続され、トランスの２次側巻線に車載電気機器が接続される。１次側巻線には１次側スイッチング回路が設けられており、１次側スイッチング回路の作動により、車載バッテリから供給される電流を１次側巻線に正逆交互に流して２次側巻線に交流電力を供給する一方、２次側巻線から供給される交流電力を直流電力に変換して車載バッテリに回生させる。また、トランスの２次側巻線には２次側スイッチング回路が設けられており、２次側スイッチング回路の作動により、車載電気機器で発生した起電力で２次側巻線に電流を正逆交互に流して１次側巻線に交流電力を供給する一方、１次側巻線から供給された交流電力を直流電力に変換して車載電気機器に供給する。こうして、車載バッテリと車載電気機器との間で、所定電圧に変換された直流電力が双方向に供給される。
直流電圧変換器においては、車載バッテリと車載電気機器との間での相互の電力供給が多いと、１次側スイッチング回路および２次側スイッチング回路のスイッチング素子が発熱してしまう。車載電気機器の作動を制限すれば、スイッチング素子の過熱損傷防止を図ることができるが、車両性能が犠牲となってしまう。そこで、本発明においては、１次側スイッチング回路および２次側スイッチング回路には、それぞれスイッチングする部位に、２つのスイッチング素子を並列に接続したスイッチング素子対を備えている。スイッチング素子対を構成する２つのスイッチング素子に共通の制御信号を入力することにより、両スイッチング回路においては、電流経路が分散されて、各スイッチング素子に流れる電流が半分に低減されるため、各スイッチング素子の発熱を抑えることができる。この結果、本発明によれば、車両性能を低下させずに直流電圧変換器の過熱損傷防止を図ることができる。
本発明の他の特徴は、前記１次側スイッチング回路と前記２次側スイッチング回路とにおける各スイッチング素子対の故障を検出する故障検出手段（１４０，Ｓ１１〜Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２７）を備えたことにある。
スイッチング素子対を用いて１次側スイッチング回路と２次側スイッチング回路とを構成した場合には、対をなす一方のスイッチング素子がオフ故障（オフ状態に固着されてオン状態にならない故障）しても、他方のスイッチング素子が正常であれば、直流電圧変換器としては、そのまま作動を継続できるため異常を把握することができない。しかし、そうしたケースでは、他方のスイッチング素子に流れる電流が正常時に比べて２倍になるため、そのまま作動を継続させると、正常側のスイッチング素子が過熱損傷するおそれがある。そして、最終的にスイッチング素子対を構成する２つのスイッチング素子の両方が故障した場合には、直流電圧変換器としては、適正な作動を行うことができない。
そこで、本発明においては、故障検出手段が、１次側スイッチング回路と２次側スイッチング回路とにおける各スイッチング素子対の故障を検出する。これにより、スイッチング素子対の一方のスイッチング素子がオフ故障した時点で直流電圧変換器の故障を把握することができ、早い段階で対処することができる。尚、スイッチング素子対を構成するスイッチング素子の両方がオフ故障した場合、あるいは、１つでもオン故障（オン状態に固着されてオフ状態にならない故障）した場合には、直流電圧変換器が適正な作動を行えなくなり、その作動異常を検出することができるため、本発明における故障検出手段は、各スイッチング素子対を構成する２つのスイッチング素子の片側のオフ故障を検出対象とすればよい。
本発明の他の特徴は、前記故障検出手段は、前記車載バッテリと前記１次側スイッチング回路との間を流れる１次側電流値を表す１次側トータル電流情報を取得する１次側トータル電流取得手段（１５６，Ｓ１１）と、前記１次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対における片側のスイッチング素子に流れる電流値を表す１次側片側素子電流情報を取得する１次側片側素子電流取得手段（１５１，１５２，１５３，１５４，Ｓ１１）と、前記車載電気機器と前記２次側スイッチング回路との間を流れる２次側電流値を表す２次側トータル電流情報を取得する２次側トータル電流取得手段（１５８，Ｓ２１）と、前記２次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対における片側のスイッチング素子に流れる電流値を表す２次側片側素子電流情報を取得する２次側片側素子電流取得手段（１６１，１６２，Ｓ２１）と、前記取得した１次側トータル電流情報と１次側片側素子電流情報とに基づいて、前記１次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対の故障を検出する１次側スイッチング素子対故障検出手段（Ｓ１２〜Ｓ１７）と、前記取得した２次側トータル電流情報と２次側片側素子電流情報とに基づいて、前記２次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対の故障を検出する２次側スイッチング素子対故障検出手段（Ｓ２２〜Ｓ２７）とを備えたことにある。
本発明においては、各スイッチング素子対における片側のスイッチング素子に流れる電流と、車載バッテリと１次側スイッチング回路との間を流れる１次側トータル電流と、車載電気機器と２次側スイッチング回路との間を流れる２次側トータル電流とを表す情報を取得することで、各スイッチング素子対におけるスイッチング素子の故障を検出する。例えば、スイッチング素子対における両方のスイッチング素子が正常であれば、片側のスイッチング素子に流れる電流は、トータル電流（１次側トータル電流あるいは２次側トータル電流）の半分となるが、片側のスイッチング素子に流れる電流がトータル電流に等しい場合には、対となるもう一方のスイッチング素子がオフ故障していると判断することができる。また、片側のスイッチング素子に流れる電流がゼロであれば、そのスイッチング素子がオフ故障していると判断することができる。従って、電流センサ等の電流取得手段の数を減らすことができ、低コストにて実施することができる。尚、１次側トータル電流情報や２次側トータル電流情報は、電流センサにより直接的に検出しなくても、例えば、車載電気機器側で検出した電流値、あるいは、制御指令値から取得するようにしてもよい。
本発明の他の特徴は、前記故障検出手段により前記スイッチング素子対における一方のスイッチング素子のオフ故障が検出された場合、前記故障が検出されたスイッチング素子を有する故障スイッチング素子対をオン状態にするオン期間を、前記故障が検出されていないスイッチング素子対であって前記故障スイッチング素子対と交互にオン・オフするスイッチング素子対をオン状態にするオン期間に比べて短くするオン期間比変更手段（１４０，Ｓ３１〜Ｓ３６，Ｓ４１〜Ｓ４６）を備えたことにある。
スイッチング素子対における一方のスイッチング素子のオフ故障が検出された場合には、対となるもう片方のスイッチング素子に流れる電流が倍増して過熱しやすくなる。そこで本発明においては、オン期間比変更手段が、故障が検出されたスイッチング素子を有する故障スイッチング素子対をオン状態にするオン期間（オン指令期間）を、故障が検出されていないスイッチング素子対であって故障スイッチング素子対と交互にオン・オフするスイッチング素子対をオン状態にするオン期間に比べて短くする。従って、故障スイッチング素子対における正常側のスイッチング素子に電流の流れる期間が短くなり、当該スイッチング素子の過熱を抑制することができる。
本発明の他の特徴は、前記故障検出手段により検出された前記スイッチング素子対の故障に基づいて、前記車載電気機器の作動を制限する作動制限手段（７４）を備えたことにある。
本発明においては、スイッチング素子対の故障が検出された場合、作動制限手段が車載電気機器の作動を、故障が検出されていない場合に比べて制限する。従って、車載バッテリと車載電気機器との間に設けられた直流電圧変換器に流れる電流が低減されて、故障スイッチング素子対における片方の正常なスイッチング素子に流れる電流を低減することができる。従って、各スイッチング回路の過熱損傷防止を図ることができる。
本発明の他の特徴は、前記車載電気機器は、電動モータ（４０）を備えており、前記作動制限手段は、前記電動モータに流れる電流の上限値を低くする（Ｓ６１〜Ｓ６３）、あるいは、前記電動モータの制御量を低減補正する（Ｓ５３〜Ｓ５４）ことにある。
本発明においては、車載電気機器は電動モータを備えている。作動制限手段は、スイッチング素子対の故障が検出された場合、故障が検出されてない場合に比べて、電動モータに流れる電流の上限値を低くする、あるいは、電動モータの制御量を低減補正する。従って、スイッチング素子対の故障が検出された場合には、電動モータに大電流が流れなくなり、結果として、故障スイッチング素子対における片方の正常なスイッチング素子に流れる電流が低減される。従って、直流電圧変換器の各スイッチング回路の過熱損傷防止を図ることができる。
本発明の他の特徴は、前記車載電気機器は、電磁サスペンション装置に設けられ、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電動モータ（４０）を備えており、前記作動制限手段は、前記故障検出手段により前記２次側スイッチング回路のみにおいてスイッチング素子の故障が検出されている場合には、前記電動モータで発生した起電力による前記電動モータから前記車載バッテリへの電力回生のみが制限されるように前記電動モータの作動を制限する（Ｓ１００）ことにある。
本発明の車両用電力供給システムは、電磁サスペンション装置に設けられる電磁アクチュエータを構成する電動モータに、車載バッテリから電力供給するとともに、電動モータで発生した起電力を車載バッテリに回生するシステムである。電磁サスペンション装置においては、車載バッテリから出力される電力を直流電圧変換器の１次側スイッチング回路の作動により所定電圧に変換して電動モータに供給することにより、バネ上部材（車体）とバネ下部材（車輪）との相対移動に対する推進力を発生する。また、外部入力によりバネ上部材とバネ下部材とがストローク運動して電動モータが回されて起電力を発生すると、この起電力を直流電圧変換器の２次側スイッチング回路の作動により所定電圧に変換して車載バッテリに回生させることにより減衰力を発生する。
従って、２次側スイッチング回路におけるスイッチング素子対の故障が検出されている場合には、電動モータから車載バッテリへの電力回生時に２次側スイッチング回路の発熱が問題となる。そこで、本発明においては、作動制限手段は、２次側スイッチング回路のみにおいてスイッチング素子対の故障が検出されている場合、電動モータから車載バッテリへの電力回生のみが制限されるように電動モータの作動を制限する。これにより、２次側スイッチング回路の過熱損傷が防止される。
この場合、１次側スイッチング回路は、故障していないため、車載バッテリから電動モータへの電力供給を制限しなくても、過熱の心配は無い。そこで、作動制限手段は、車載バッテリから電動モータへの電力供給時においては電動モータの作動を制限しない（通常時に比べて制限しない）。これにより、電磁サスペンション装置においては、適正な推進力を発生することができる。
例えば、作動制限手段は、電動モータから車載バッテリに電力回生している状況かを判別する状況判別手段を備え、状況判別手段により判別された電力供給状況に基づいて、電動モータから車載バッテリへの電力回生時に電動モータの作動を制限すればよい。
本発明の他の特徴は、前記車載電気機器は、電磁サスペンション装置に設けられ、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電動モータ（４０）を備えており、前記作動制限手段は、前記故障検出手段により前記１次側スイッチング回路のみにおいてスイッチング素子対の故障が検出されている場合には、前記車載バッテリから前記電動モータへの電力供給のみが制限されるように前記電動モータの作動を制限する（Ｓ９０）ことにある。
本発明においては、１次側スイッチング回路におけるスイッチング素子対の故障が検出されている場合には、車載バッテリから電動モータへの電力供給時に１次側スイッチング回路の発熱が問題となる。そこで、作動制限手段は、１次側スイッチング回路のみにおいてスイッチング素子対の故障が検出されている場合、車載バッテリから電動モータへの電力供給のみが制限されるように電動モータの作動を制限する。これにより、１次側スイッチング回路の過熱損傷が防止される。
この場合、２次側スイッチング回路は、故障していないため、電動モータから車載バッテリへの電力回生を制限しなくても、過熱の心配は無い。そこで、作動制限手段は、電動モータから車載バッテリへの電力回生時においては電動モータの作動を制限しない（通常時に比べて制限しない）。これにより、電磁サスペンション装置においては、適正な減衰力を発生することができる。
例えば、作動制限手段は、電動モータが車載バッテリから電力供給を受けている状況か否かを判別する状況判別手段を備え、状況判別手段により判別された電力供給状況に基づいて、車載バッテリから電動モータへの電力供給時に電動モータの作動を制限すればよい。
本発明の他の特徴は、前記電動モータで発生した起電力により前記電動モータから前記車載バッテリに回生される電力が設定閾値（Ｗref）を超える場合に、前記電動モータの相間を短絡させて前記電力回生を不能にする相間短絡手段（Ｓ１０６〜Ｓ１０９）を備え、前記作動制限手段は、前記設定閾値を低くすること（Ｓ１０１）により前記電力回生を制限することにある。
電動モータは、外力により回されると起電力を発生し、その起電力が車載バッテリに回生される。この場合、回生電力が大きいとモータ駆動回路や車載バッテリの負担が大きくなるため、相間短絡手段は、回生電力が設定閾値を超える場合に、電動モータの通電端子間を短絡させて、電動モータ内に還流電流を流して起電力が外部に供給されないようにする。
作動制限手段は、２次側スイッチング回路のスイッチング素子対の故障が検出された場合には、相間短絡手段が相間短絡を開始する回生電力の閾値である設定閾値を通常よりも低くする。これにより、電動モータで起電力が発生した場合には、その起電力があまり大きくならないうちに相間短絡が行われるようになり、電動モータから車載バッテリへの電力回生が制限される。この結果、２次側スイッチング回路の過熱損傷が防止される。
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。
本発明の実施形態に係る電磁サスペンション装置の電力供給システムを表す概略構成図である。 サスペンション本体の概略構成を表す断面図である。 電磁サスペンション装置の制御システムを表す概略構成図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの概略回路構成図である。 １次側スイッチング回路故障検出ルーチンを表すフローチャートである。 ２次側スイッチング回路故障検出ルーチンを表すフローチャートである。 １次側オン期間比変更制御ルーチンを表すフローチャートである。 ２次側オン期間比変更制御ルーチンを表すフローチャートである。 第１通電路のオン期間と第２通電路のオン期間との比の変化を表すグラフである。 目標モータ力補正ルーチンを表すフローチャートである。 目標モータ力上限制限ルーチンを表すフローチャートである。 上限電流設定ルーチンを表すフローチャートである。 目標モータ力補正ルーチンを表すフローチャートである。 電力消費制限制御ルーチンを表すフローチャートである。 電力回生制限制御ルーチンを表すフローチャートである。 電力回生制限制御ルーチンを表すフローチャートである。 回生領域と消費領域とを表すグラフである。
以下、本発明の一実施形態に係る車両用電力供給システムについて説明する。本実施形態においては、電磁サスペンション装置の電力供給システムについて説明する。本実施形態における電磁サスペンション装置の電力供給システムを備えた車両は、ハイブリッド車両である。ハイブリッド車両の場合、車載電源として、車両走行用の電気アクチュエータである主機モータの電源としての高圧バッテリ（主機バッテリと呼ばれる）と、一般の車両負荷に使用される低圧バッテリ（補機バッテリと呼ばれる）とを備えている。本実施形態においては、ハイブリッドシステムで使用される高圧バッテリを利用して電磁サスペンション装置に電力供給するシステムを構成している。
図１は、本実施形態に係る電磁サスペンション装置の電力供給システムを表す概略構成図である。電磁サスペンション装置は、４組のサスペンション本体１０（右前輪サスペンション本体１０ＦＲ、左前輪サスペンション本体１０ＦＬ、右後輪サスペンション本体１０ＲＲ、左後輪サスペンション本体１０ＲＬ）と、各サスペンション本体１０に対応したモータ駆動ユニット５０（右前輪駆動ユニット５０ＦＲ、左前輪駆動ユニット５０ＦＬ、右後輪駆動ユニット５０ＲＲ、左後輪駆動ユニット５０ＲＬ）と、サスペンション制御装置７０とを備える。４組のサスペンション本体１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬは、各車輪ＷＦＲ，ＷＦＬ，ＷＲＲ，ＷＲＬと車体Ｂとの間にそれぞれ設けられる。
各モータ駆動ユニット５０は、直流電圧変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ１００を介して高圧バッテリ２００と接続されている。従って、本実施形態の電力供給システムは、電磁サスペンション装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００と、高圧バッテリ２００とを主要部として備えている。
以下、４組のサスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲについては、前後左右を区別する場合を除いてサスペンション本体１０と呼び、駆動ユニット５０ＦＬ，５０ＦＲ，５０ＲＬ，５０ＲＲについては、前後左右を区別する場合を除いてモータＥＤＵ５０と呼び、車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲについては、前後左右を区別する場合を除いて車輪Ｗと呼ぶ。また、サスペンション制御装置７０をサスペンションＥＣＵ７０と呼ぶ。
図２は、サスペンション本体１０の部分概略断面図である。図示するように、サスペンション本体１０は、エアバネ装置２０と、電磁アクチュエータ３０とを備える。エアバネ装置２０は、車輪Ｗを支持するロアアームＬＡと車体Ｂとの間に設けられ、空気の弾性（圧縮性）を利用して路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車体Ｂの重量を弾性的に支持する。このエアバネ装置２０に支えられる側、つまり車体Ｂ側の部材がバネ上部材であり、エアバネ装置２０を支持する側、つまり車輪Ｗ側の部材がバネ下部材である。電磁アクチュエータ３０は、エアバネ装置２０の上下振動に対して減衰力だけでなく推進力をも発生させるもので、バネ下部材とバネ上部材との間にエアバネ装置２０と並列に設けられる。
電磁アクチュエータ３０は、同軸状に配置されるアウタシリンダ３１およびインナシリンダ３２と、インナシリンダ３２の内側に設けられるボールネジ機構３５と、ボールネジ機構３５を動作させる電動モータ４０とを備える。本実施形態においては、電動モータ４０として、３相ＤＣブラシレスモータを用いる。
アウタシリンダ３１とインナシリンダ３２とは、同軸異径パイプで構成され、インナシリンダ３２の外周に軸方向へ摺動可能にアウタシリンダ３１が設けられる。図中、符号３３，３４は、アウタシリンダ３１内にインナシリンダ３２を摺動可能に支持する軸受である。
ボールネジ機構３５は、電動モータ４０の回転動作により回転するボールネジ３６と、ボールネジ３６に形成された雄ネジ部分３７に螺合する雌ネジ部分３８を有するボールネジナット３９とからなる。ボールネジナット３９は、図示しない回り止めにより、その回転運動ができないように規制されている。従って、このボールネジ機構３５においては、ボールネジ３６の回転運動がボールネジナット３９の上下軸方向の直線運動に変換され、逆に、ボールネジナット３９の上下軸方向の直線運動がボールネジ３６の回転運動に変換される。
ボールネジナット３９の下端は、アウタシリンダ３１の底面に固着されている。また、インナシリンダ３２の上端は、取付プレート４１に固定される。この取付プレート４１は、電動モータ４０のモータケーシング４２に固定されるとともに、その中央に形成した貫通孔４３にボールネジ３６が挿通される。ボールネジ３６は、モータケーシング４２内においてモータ軸と連結されるとともに、インナシリンダ３２内の軸受４４によって回転可能に支持される。
この電磁アクチュエータ３０は、高圧バッテリ２００からの電力供給により電動モータ４０が回転すると、モータ軸と連結されたボールネジ３６が回転する。ボールネジ３６の回転によってボールネジナット３９が軸方向移動し、ボールネジナット３９の軸方向移動に伴い、アウタシリンダ３１が下方に押し下げられ、あるいは、上方に引き上げられる。これによりバネ上部材とバネ下部材との間の相対距離が変化する。このようにして、電動モータ４０は、高圧バッテリ２００からの電力供給によりボールネジ機構３５を伸縮させて、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力を発生する。この推進力は、例えば、乗り心地が向上するように制御される。
また、外力（路面入力など）がサスペンション本体１０に加えられた場合、この外力がアウタシリンダ３１に働いて、アウタシリンダ３１の運動がボールネジナット３９に伝達される。これによりボールネジナット３９が軸方向に移動し、ボールネジ３６が回転する。ボールネジ３６の回転により電動モータ４０が回される。このとき電動モータ４０は、ロータに設けた永久磁石（図示略）の磁束がステータに設けた電磁コイルを横切ることによって、電磁コイルに誘導起電力を発生させて発電機として作用し、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する抵抗力（減衰力）を発生する。これによりバネ上部材とバネ下部材との間の相対振動が抑制される。この場合、高圧バッテリ２００には、電動モータ４０で発生した誘導起電力により回生電流が流れる。
エアバネ装置２０は、この電磁アクチュエータ３０の外周に設けられるもので、モータケーシング４２の外周を囲む円筒状の上部ケース２１と、アウタシリンダ３１の外周面を囲む下部ケース２２と、両ケース２１，２２を気密状態で連結するゴムを主成分としたダイアフラム２３とを備え、これらのケース２１，２２とダイアフラム２３とによりアウタシリンダ３１、インナシリンダ３２、モータケーシング４２の外周に空気室２４を形成する。上部ケース２１および下部ケース２２は、それぞれモータケーシング４２およびアウタシリンダ３１の外周面に気密的に溶接固定されることで、空気室２４を密閉状態にする。
上部ケース２１には、この空気室２４内に空気を供給したり空気室２４内から空気を排出したりする給排口としてのノズル２５が設けられる。このノズル２５には、図示しない給排装置が接続され、ノズル２５からの給排気により空気室２４内の空気圧が調整されるようになっている。
このように構成されたサスペンション本体１０は、上部ケース２１の上面で弾性材料からなるアッパーサポート２６を介して車体Ｂに取り付けられる。
モータＥＤＵ５０は、各サスペンション本体１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲの近傍に設けられ、サスペンションＥＣＵ７０とＣＡＮ通信によって通信可能に接続されており、サスペンションＥＣＵ７０から出力された制御信号を入力し、その制御信号に従って目標モータ力が発生するように電動モータ４０を駆動制御する。モータＥＤＵ５０は、図３に示すように、モータ駆動回路である３相インバータ５１と、マイクロコンピュータを主要部として備えたモータ制御部５２を備えている。モータ制御部５２は、サスペンションＥＣＵ７０から出力された制御信号に基づいてＰＷＭ制御信号を生成し、そのＰＷＭ制御信号を３相インバータ５１に出力する。
３相インバータ５１は、上アーム回路を構成する３つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、下アーム回路を構成する３つのスイッチング素子Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６とを直列に接続して備え、スイッチング素子Ｓ１−Ｓ４間、スイッチング素子Ｓ２−Ｓ５間、スイッチング素子Ｓ３−Ｓ６間からモータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を引き出して構成される。このモータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、電動モータ４０のＵ相端子，Ｖ相端子，Ｗ相端子に接続される。
また、３相インバータ５１には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流を個々に検出する電流センサ５３と、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧を検出する電圧センサ５４とが設けられている。電流センサ５３は、検出した３相の電流値を表すモータ電流ｉu，ｉv，ｉw（これらを総称してモータ電流ｉuvwと呼ぶ）をモータ制御部５２に出力する。電圧センサ５４は、検出した３相の電圧値を表すモータ電圧Ｖu，Ｖv，Ｖw（これらを総称してモータ電圧Ｖuvwと呼ぶ）をモータ制御部５２に出力する。
３相インバータ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の２次側に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、後述するように、高圧バッテリ２００の出力を降圧して４組の３相インバータ５１に供給するだけでなく、電動モータ４０で発生した起電力を昇圧して高圧バッテリ２００に回生させる機能を備えた双方向性の直流電圧変換器である。
モータ制御部５２は、サスペンションＥＣＵ７０から出力された目標モータ力ｆmotor＊（後述する）を表す制御御信号と、電流センサ５３により検出されるモータ電流ｉuvwとに基づいて、電動モータ４０に目標モータ力ｆmotor＊に応じた電流が流れるようにデューティ比を設定したＰＷＭ制御信号を生成して３相インバータ５１に出力する。これにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のデューティ比が制御されて、目標モータ力ｆmotor＊に応じた電流が電動モータ４０に流れて、電動モータ４０が目標モータ力を発生する。この場合、高圧バッテリ２００の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１００を介して３相インバータ５１に供給される状態と、電動モータ４０で発生した起電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１００を介して高圧バッテリ２００に回生される状態とが存在するが、何れの状態においても、３相インバータ５１のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のデューティ比制御により電動モータ４０で発生する力が目標モータ力ｆmotor＊に制御される。
また、モータＥＤＵ５０には、相間開放用リレーユニット５５が設けられる。相間開放用リレーユニット５５は、モータ駆動ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ相間開放用のリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を設けたものである。各リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、モータ制御部５２から出力されるリレー駆動信号により、オン状態（閉）あるいはオフ状態（開）に切り替えられる。
高圧バッテリ２００は、本実施形態においては定格電圧２８８Ｖのものが使用される。この高圧バッテリ２００の＋端子に高圧電源ライン２０１が接続され、−端子にグランドライン２０２が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、その一次側が、この高圧電源ライン２０１とグランドライン２０２とを介して高圧バッテリ２００に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の２次側は、降圧電源ライン２０３とグランドライン２０４とを介してモータＥＤＵ５０の３相インバータ５１に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、高圧バッテリ２００の出力電圧（２８８Ｖ）を、例えば４６Ｖにまで降圧し、その降圧した電力を各モータＥＤＵ５０の３相インバータ５１に供給する。尚、図３，図４においては、記載を省略しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の２次側には、降圧電源ライン２０３とグランドライン２０４とを介して４つのモータＥＤＵ５０が並列に接続されている。
サスペンションＥＣＵ７０は、マイクロコンピュータを主要部として備えるとともに、ＣＡＮ通信によって４つのモータＥＤＵ５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１００とに通信可能に接続される。サスペンションＥＣＵ７０は、車両状態に基づいて４輪分の電動モータ４０の制御量（目標モータ力ｆmotor＊）を個別に演算し、演算した制御量を各モータＥＤＵ５０に指令する。制御量の演算方法は、４輪とも同様であるため、ここでは１輪分について説明する。
サスペンションＥＣＵ７０には、各サスペンション本体１０が取り付けられている位置（各輪位置）にそれぞれ設けられたバネ上加速度センサ６１、バネ下加速度センサ６２、ストロークセンサ６３が接続されている。バネ上加速度センサ６１は、バネ上部材に設けられており、バネ上部材の各輪位置における上下方向に沿った加速度（バネ上上下加速度）を検出し、バネ上上下加速度Ｇ２を表す検出信号を出力する。バネ下加速度センサ６２は、ロアアームなどのバネ下部材に設けられており、そのバネ下部材の上下方向に沿った加速度（バネ下上下加速度）を検出し、バネ下上下加速度Ｇ１を表す検出信号を出力する。ストロークセンサ６３は、サスペンション本体１０のストローク変位量（バネ上部材とバネ下部材との間の間隔の変化量、つまり、電磁アクチュエータ３０の伸縮量）を検出し、ストローク変位量ｘＳを表す検出信号を出力する。
また、サスペンションＥＣＵ７０には、横加速度センサ６４が接続されている。横加速度センサ６４は、車体に発生する横加速度を検出し、横加速度Ｇｙを表す検出信号を出力する。
次に、サスペンションＥＣＵ７０の行う処理について説明する。図３の上段は、サスペンションＥＣＵ７０におけるマイクロコンピュータが行う制御処理を表す機能ブロック図である。各機能部は、マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶された制御プログラムを所定の演算周期で繰り返し実行することにより実現されるものである。サスペンションＥＣＵ７０は、振動減衰制御力演算部７１と、ロール抑制制御力演算部７２と、目標モータ力演算部７３と、補正演算部７４とを備えている。
振動減衰制御力演算部７１は、バネ上加速度センサ６１の出力する検出信号を入力し、バネ上上下加速度Ｇ２を時間で積分することにより、バネ上部材の上下方向に沿った速度であるバネ上上下速度ｘ２’を演算し、このバネ上上下速度ｘ２’に予め設定されたバネ上ゲインＣ２（減衰係数に相当する）を乗算することにより、バネ上部材の振動を減衰するように働くバネ上減衰制御力（Ｃ２・ｘ２’）を演算する。また、バネ下加速度センサ６２の出力する検出信号を入力し、バネ下上下加速度Ｇ１を時間で積分することにより、バネ下部材の上下方向に沿った速度であるバネ下上下速度ｘ１’を演算し、このバネ下上下速度ｘ１’に予め設定されたバネ下ゲインＣ１（減衰係数に相当する）を乗算することにより、バネ下部材の振動を減衰するように働くバネ下減衰制御力（Ｃ１・ｘ１’）を演算する。振動減衰制御力演算部７１は、次式に示すように、バネ上減衰制御力（Ｃ２・ｘ２’）からバネ下減衰制御力（Ｃ１・ｘ１’）を減算して振動減衰制御力ｆｖを演算する。
ｆｖ＝Ｃ２・ｘ２’−Ｃ１・ｘ１’
この振動減衰制御力ｆｖは、スカイフックダンパ理論に基づく制御と、擬似的なグランドフック理論に基づく制御とにより、バネ上部材およびバネ下部材の振動を減衰させるために必要とされる力を計算したものである。振動減衰制御力演算部７１は、算出した振動減衰制御力ｆｖを目標モータ力演算部７３に出力する。この場合、振動減衰制御力ｆｖは、その値の符号（正・負）により、電磁アクチュエータ３０を作動させる方向（収縮／伸長）が設定される。尚、上記演算に当たっては、バネ上加速度センサ６１およびバネ下加速度センサ６２の出力する検出信号に対してローパスフィルタ処理を行って高周波成分を除去するようにするとよい。
ロール抑制制御力演算部７２は、横加速度センサ６４の出力する検出信号を入力し、次式に示すように、横加速度Ｇｙに予め設定されたロールゲインＫroを乗算することによりロール抑制制御力ｆroを算出し、算出したロール抑制制御力ｆroを目標モータ力演算部７３に出力する。
ｆro＝Ｋro・Ｇｙ
車両の旋回時においては、ロールモーメントによって旋回内輪側のバネ上部材とバネ下部材との相対距離が拡がり、旋回外輪側のバネ上部材とバネ下部材との相対距離が縮まる。そこで、ロール抑制制御力演算部７２は、旋回内輪側のバネ上部材とバネ下部材との相対距離の拡がりを抑制し、旋回外輪側のバネ上部材とバネ下部材との相対距離の縮まりを抑制するように電磁アクチュエータ３０に発生させる力を上記式のように演算する。従って、旋回内輪側の電磁アクチュエータ３０で発生させるロール抑制制御力ｆroと、旋回外輪側の電磁アクチュエータ３０で発生させるロール抑制制御力ｆroとは、その方向（正負）が逆となる。尚、車体に発生する横加速度は、操舵角と車速とに基づいて推定するようにしてもよい。
目標モータ力演算部７３は、振動減衰制御力演算部７１から出力された振動減衰制御力ｆｖと、ロール抑制制御力演算部７２から出力されたロール抑制制御力ｆroとを加算することで、バネ上部材とバネ下部材とのあいだに作用させるべき必要作用力である目標モータ力ｆmotor＊を演算する。
ｆmotor＊＝ｆｖ＋ｆro
目標モータ力演算部７３は、演算した目標モータ力ｆmotor＊を補正演算部７４に出力する。補正演算部７４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００から故障診断信号を入力し、故障診断信号がＤＣ／ＤＣコンバータ１００において故障が検出されていることを表す信号である場合には、目標モータ力ｆmotor＊を補正し、補正された制御量を新たな目標モータ力ｆmotor＊に置き換えて出力する。また、故障診断信号がＤＣ／ＤＣコンバータ１００において故障が検出されていないことを表す信号である場合には、目標モータ力演算部７３から入力した目標モータ力ｆmotor＊を補正することなくそのまま出力する。この補正演算部７４による補正処理については、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の故障検出処理と併せて後述する。
補正演算部７４は、目標モータ力ｆmotor＊に対応する制御信号をモータＥＤＵ５０に出力する。これにより、モータＥＤＵ５０においては、３相インバータ５１のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のデューティ比が制御されることにより、目標モータ力ｆmotor＊に応じた電流が電動モータ４０に流れて、電動モータ４０が目標モータ力ｆmotor＊を発生する。この場合、サスペンション本体１０が実際に伸縮している方向と、目標モータ力ｆmotor＊で表される電磁アクチュエータ３０の制御方向とが同じである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００を介して高圧バッテリ２００からモータＥＤＵ５０に電力が供給されて電動モータ４０が駆動されて推進力を発生する。一方、サスペンション本体１０が実際に伸縮している方向と、目標モータ力ｆmotor＊で表される電磁アクチュエータ３０の制御方向とが逆になる場合には、電動モータ４０で発生する起電力がＤＣ／ＤＣコンバータ１００を介して高圧バッテリ２００に回生される。これにより、電動モータ４０は、モータコイルに回生電流が流れてサスペンション本体１０のストローク運動に対する制動力、つまり、減衰力を発生する。
図１７は、サスペンション本体１０のストローク速度と目標モータ力ｆmotor＊との関係を表している。図１７において、薄く塗りつぶした領域が電動モータ４０から高圧バッテリ２００に電力回生される領域である。例えば、回生領域１は、サスペンション本体１０が伸長動作しているときに、伸長させない方向に目標モータ力ｆmotor＊が設定される領域となり、回生領域２は、サスペンション本体１０が収縮動作しているときに、収縮させない方向に目標モータ力ｆmotor＊が設定される領域となる。また、消費領域１は、サスペンション本体１０が収縮動作しているときに、収縮させる方向に目標モータ力ｆmotor＊が設定される領域となり、消費領域２は、サスペンション本体１０が伸長動作しているときに、伸長させる方向に目標モータ力ｆmotor＊が設定される領域となる。図中、直線Ａは、モータ短絡特性線を表し、電動モータ４０の各相を短絡させた場合に発生する荷重特性を表す。従って、電動モータ４０の電力回生により発生できる減衰力は、モータ短絡特性線Ａと横軸との間の範囲となる。電磁アクチュエータ３０をアクティブ制御した場合には、一般的に、図の軌跡Ｂに沿って、ストローク速度に応じた目標モータ力ｆmotor＊が設定される。
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００について説明する。上述したように電磁アクチュエータ３０をアクティブ制御した場合には、例えば、車両が凹凸路面を長時間走行すると、電磁アクチュエータ３０の伸縮動作が続くため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に双方向に大電流が長時間流れる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の発熱が大きくなってＤＣ／ＤＣコンバータ１００が過熱損傷するおそれがある。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の発熱状態に応じて、電磁アクチュエータ３０のアクティブ制御を中断すれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の過熱損傷防止を図る事ができるが車両性能が犠牲となってしまう。そこで本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、こうした課題を解決する回路構成を採用している。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、図４に示すように、１次側巻線１３１と２次側巻線１３２とを備えたトランス１３０と、１次側巻線１３１に接続される１次側スイッチング回路１１０と、２次側巻線１３２に接続される２次側スイッチング回路１２０と、スイッチ制御部１４０とを備えたフルブリッジ方式の直流−直流電圧変換器である。１次側スイッチング回路１１０は、高圧電源ライン２０１とグランドライン２０２とを介して高圧バッテリ２００に接続され、高圧バッテリ２００から１次側巻線１３１に電流を正逆交互に流す一方、電力回生時には２次側巻線１３２から供給された交流電力を直流に整流する。２次側スイッチング回路１２０は、降圧電源ライン２０３とグランドライン２０４とを介して３相インバータ５１に接続され、１次側巻線１３１から供給された交流電力を直流に整流する一方、電力回生時には３相インバータ５１から２次側巻線１３２に正逆交互に電流を流す。
１次側スイッチング回路１１０は、２つのスイッチング素子Ｓを並列に接続した４つのスイッチング素子対（第１スイッチング素子対１１１、第２スイッチング素子対１１２、第３スイッチング素子対１１３、第４スイッチング素子対１１４）を備えている。本実施形態においては、各スイッチング素子対１１１〜１１４を構成する２つのスイッチング素子Ｓとして、それぞれＭＯＳ―ＦＥＴが使用されるが、他のスイッチング素子を用いることも可能である。
第１スイッチング素子対１１１と第２スイッチング素子対１１２とは直列に接続され、その直列接続された回路により高圧電源ライン２０１とグランドライン２０２とを電気的に接続する。第３スイッチング素子対１１３と第４スイッチング素子対１１４も直列に接続されて、その直列接続された回路により高圧電源ライン２０１とグランドライン２０２とを電気的に接続する。第１スイッチング素子対１１１と第２スイッチング素子対１１２との接続部には、トランス１３０の１次側巻線１３１の一端が接続され、第３スイッチング素子対１１３と第４スイッチング素子対１１４との接続部には、１次側巻線１３１の他端が接続される。
各スイッチング素子対１１１〜１１４におけるスイッチング素子Ｓには、寄生ダイオードが組み込まれている。各スイッチング素子対１１１〜１１４は、この寄生ダイオードが、高圧電源ライン２０１からグランドライン２０２への電流の流れを阻止し、グランドライン２０２から高圧電源ライン２０１への電流の流れを許容する向きとなるように各スイッチング素子Ｓを接続して備えている。尚、寄生ダイオードとは別のダイオードを上記の向きに各スイッチング素子Ｓに並列に設けてもよい。
各スイッチング素子対１１１〜１１４には、スイッチ制御部１４０から出力されるＰＷＭ制御信号がそれぞれ独立して入力される。この場合、各スイッチング素子対１１１〜１１４を構成する２つのスイッチング素子Ｓには、互いに共通のＰＷＭ制御信号が入力される。従って、対をなす２つのスイッチング素子Ｓは、同時にオン・オフするように構成されている。
また、１次側スイッチング回路１１０は、スイッチング素子対１１１、１１２，１１３，１１４における片側のスイッチング素子Ｓに流れる電流を検出する電流センサ１５１，１５２，１５３，１５４を備えている。電流センサ１５１〜１５４は、検出した電流値を表す検出信号をスイッチ制御部１４０に出力する。以下、第１スイッチング素子対１１１に設けられた電流センサ１５１により検出される電流値を第１素子電流ｉ11と呼び、第２スイッチング素子対１１２に設けられた電流センサ１５２により検出される電流値を第２素子電流ｉ12と呼び、第３スイッチング素子対１１３に設けられた電流センサ１５３により検出される電流値を第３素子電流ｉ13と呼び、第４スイッチング素子対１１４に設けられた電流センサ１５４により検出される電流値を第４素子電流ｉ14と呼ぶ。
また、１次側スイッチング回路１１０には、高圧電源ライン２０１に、第１スイッチング素子対１１１との接続位置よりも高圧バッテリ２００側にチョークコイル１８１が設けられている。また、高圧電源ライン２０１には、１次側電圧センサ１５５と、１次側電流センサ１５６が設けられている。１次側電圧センサ１５５は、グランドライン２０２に対する高圧電源ライン２０１の電位を検出し、その検出信号をスイッチ制御部１４０に出力する。１次側電圧センサ１５５で検出される電圧値を１次側電圧Ｖ１と呼ぶ。１次側電流センサ１５６は、高圧バッテリ２００とＤＣ／ＤＣコンバータ１００の１次側巻線１３１との間を流れる電流を検出し、その検出信号をスイッチ制御部１４０に出力する。１次側電流センサ１５６で検出される電流値を１次側トータル電流ｉ１と呼ぶ。
２次側スイッチング回路１２０は、２つのスイッチング素子Ｓを並列に接続した２つのスイッチング素子対（第１スイッチング素子対１２１、第２スイッチング素子対１２２）を備えている。各スイッチング素子対１２１，１２２のスイッチング素子Ｓとしては、１次側スイッチング回路１１０のスイッチング素子Ｓと同様にＭＯＳ―ＦＥＴが使用されるが、他のスイッチング素子を用いることも可能である。
第１スイッチング素子対１２１は、トランス１３０の２次側巻線１３２の一方端とグランドライン２０４とを電気的に接続し、第２スイッチング素子対１２２は、トランス１３０の２次側巻線１３２の他方端とグランドライン２０４とを電気的に接続する。トランス１３０の２次側巻線１３２の中間点は、降圧電源ライン２０３に接続される。各スイッチング素子対１２１，１２２は、寄生ダイオードが、降圧電源ライン２０３からグランドライン２０４への電流の流れを阻止し、グランドライン２０４から降圧電源ライン２０３への電流の流れを許容する向きとなるように各スイッチング素子Ｓを接続して備えている。トランス１３０の２次側巻線１３２において、中間点から一方端までの部分と、中間点から他方端までの部分とを区別する場合には、前者を２次側巻線１３２ａと呼び、後者を２次側巻線１３２ｂと呼ぶ。
各スイッチング素子対１２１，１２２には、スイッチ制御部１４０から出力されるＰＷＭ制御信号がそれぞれ独立して入力される。この場合、各スイッチング素子対１２１，１２２を構成する２つのスイッチング素子Ｓには、互いに共通のＰＷＭ制御信号が入力される。従って、対をなす２つのスイッチング素子Ｓは、同時にオン・オフするように構成されている。
また、２次側スイッチング回路１２０は、各スイッチング素子対１２１，１２２における片側のスイッチング素子Ｓに流れる電流を検出する電流センサ１６１，１６２を備えている。電流センサ１６１，１６２は、検出した電流値を表す検出信号をスイッチ制御部１４０に出力する。以下、第１スイッチング素子対１２１に設けられた電流センサ１６１により検出される電流値を第１素子電流ｉ21と呼び、第２スイッチング素子対１２２に設けられた電流センサ１６２により検出される電流値を第２素子電流ｉ22と呼ぶ。
また、２次側スイッチング回路１２０には、降圧電源ライン２０３にチョークコイル１８２が設けられ、更に、チョークコイル１８２よりもモータＥＤＵ５０側の降圧電源ライン２０３とグランドライン２０４との間にはコンデンサ１８３が設けられている。また、降圧電源ライン２０３には、２次側電圧センサ１５７と、２次側電流センサ１５８が設けられている。２次側電圧センサ１５７は、グランドライン２０４に対する降圧電源ライン２０３の電位を検出し、その検出信号をスイッチ制御部１４０に出力する。２次側電圧センサ１５７で検出される電圧値を２次側電圧Ｖ２と呼ぶ。２次側電流センサ１５８は、モータＥＤＵ５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１００の２次側巻線１３２との間を流れる電流を検出し、その検出信号をスイッチ制御部１４０に出力する。２次側電流センサ１５８で検出される電流値を２次側トータル電流ｉ２と呼ぶ。
２次側スイッチング回路１２０とモータＥＤＵ５０との間には、電力消費回路１９０が設けられている。この電力消費回路１９０は、抵抗素子１９１とスイッチング素子１９２とが直列に接続されて、その直列接続された回路により降圧電源ライン２０３とグランドライン２０４とを電気的に接続する。スイッチング素子１９２は、スイッチ制御部１４０から出力される制御信号によりオン／オフ状態が切り替えられ、通常は、オフ状態に維持されるが、モータＥＤＵ５０からＤＣ／ＤＣコンバータ１００側に出力される回生電力が設定値よりも大きい場合には、スイッチ制御部１４０によりオン状態に切り替えられる。これにより、回生電力の一部が抵抗素子１９１の発熱として消費され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、高圧バッテリ２００に流れる回生電流を低減する。尚、電力消費回路１９０は、必ずしも設ける必要は無い。
スイッチ制御部１４０は、マイクロコンピュータおよびスイッチ駆動回路を主要部として備えている。スイッチ制御部１４０は、高圧バッテリ２００の電力を降圧してモータＥＤＵ５０に供給する場合には、１次側スイッチング回路１１０を作動させる。この場合、スイッチ制御部１４０は、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４とをオン、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３とをオフにした状態（以下、第１通電路と呼ぶ）と、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４とをオフ、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３とをオンにした状態（以下、第２通電路と呼ぶ）とを交互に切り替えることにより、１次側巻線１３１に正逆交互に電流を流す。これにより、２次側巻線１３２に降圧された高周波の交流電圧が発生する。
こうしたスイッチング動作時においては、第１通電路が形成される時間と、第２通電路が形成される時間とは同じ長さに設定されている。従って、８つのスイッチング素子Ｓには、１次側巻線１３１に流れる電流の半分が同じ時間だけ流れることになる。
スイッチ制御部１４０は、１次側スイッチング回路１１０を上記のように作動させているときには、２次側スイッチング回路１２０の２つのスイッチング素子対１２１，１２２をオフ状態に維持する。１次側スイッチング回路１１０で第１通電路が形成されているときには、２次側スイッチング回路１２０では図４に実線矢印で示すように、第２スイッチング素子対１２２の寄生ダイオードに電流が流れて降圧電源ライン２０３からモータＥＤＵ５０に電流が流れる。また、１次側スイッチング回路１１０で第２通電路が形成されているときには、２次側スイッチング回路１２０では図４に破線矢印で示すように、第１スイッチング素子対１２１の寄生ダイオードに電流が流れて降圧電源ライン２０３からモータＥＤＵ５０に電流が流れる。これにより、モータＥＤＵ５０に直流電力が供給される。
モータ制御部５２は、２次側電圧センサ１５７で検出される２次側電圧Ｖ２を読み込み、この２次側電圧Ｖ２が設定電圧になるように、各スイッチング素子対１１１〜１１４のデューティ比を調整する。電磁アクチュエータ３０の伸縮により電動モータ４０が発電機として作用した時には、２次側電圧Ｖ２が上昇する。モータ制御部５２は、２次側電圧Ｖ２の上昇を検出したときには、電動モータ４０で発生した起電力を高圧バッテリ２００に回生させるために、２次側スイッチング回路１２０を作動させる。
モータ制御部５２は、２次側スイッチング回路１２０を作動させるときには、１次側スイッチング回路１１０の作動を停止して、４つのスイッチング素子対１１１〜１１４をオフ状態に維持する。モータ制御部５２は、２次側スイッチング回路１２０の第１スイッチング素子対１２１をオン、第２スイッチング素子対１２２をオフにした状態（第１回生通電路と呼ぶ）と、第１スイッチング素子対１２１をオフ、第２スイッチング素子対１２２をオンにした状態（第２回生通電路と呼ぶ）とを交互に切り替える。この場合、２次側スイッチング回路１２０で第１回生通電路が形成されているときには、回生電流は、降圧電源ライン２０３からトランス１３０の２次側巻線１３２ａ，第１スイッチング素子対１２１を通ってグランドライン２０４に流れる（図４の破線矢印の反対方向）。また、２次側スイッチング回路１２０で第２回生通電路が形成されているときには、回生電流は、降圧電源ライン２０３からトランス１３０の２次側巻線１３２ｂ，第２スイッチング素子対１２２を通ってグランドライン２０４に流れる（図４の実線矢印の反対方向）。
これにより、２次側巻線１３２に回生電流が正逆交互に流れ、１次側巻線１３１に昇圧された高周波の交流電圧が発生する。こうしたスイッチング動作時においては、第１回生通電路が形成される時間と、第２回生通電路が形成される時間とは同じ長さに設定されている。従って、４つのスイッチング素子Ｓには、２次側巻線１３２に流れる電流の半分が同じ時間だけ流れることになる。
このように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ１００によれば、１次側スイッチング回路１１０においてはスイッチング素子対１１１〜１１４で電流経路が２つに分散され、２次側スイッチング回路１２０においてはスイッチング素子対１２１〜１２２で電流経路が２つに分散される。このため、各スイッチング素子Ｓに流れる電流は、各巻線１３１，１３２に流れる電流の半分に低減される。
従って、車両が凹凸路面を長時間走行して電磁アクチュエータ３０の伸縮動作が続く場合のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に双方向に大電流が長時間流れる状況であっても、各スイッチング素子Ｓの発熱を抑制することができる。これにより、電動モータ４０を３相インバータ５２から切り離して回生電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１００に流れないようにするモータ開放処理を行わなくてすむ。従って、電磁アクチュエータ３０の伸縮ストロークを機械的に規制するストッパ当たりが低減され、乗り心地性能の低下、および、電磁アクチュエータ３０の耐久性の低下を防止することができる。これらの結果、本実施形態によれば、電磁サスペンション装置の性能を低下させずにＤＣ／ＤＣコンバータ１００の過熱損傷防止を図ることができる。
ところで、スイッチング素子対１１１〜１１４，１２１〜１２２を用いて１次側スイッチング回路１１０，２次側スイッチング回路１２０を構成した場合には、対をなす一方のスイッチング素子Ｓがオフ故障しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００としては、そのまま電圧変換動作を継続できる。しかし、そうしたケースでは、他方のスイッチング素子Ｓに流れる電流が正常時に比べて２倍になるため、そのまま作動を継続させると、正常側のスイッチング素子Ｓが過熱損傷するおそれがある。対をなす他方のスイッチング素子Ｓまでもオフ故障した場合には、その時点から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００としては、適正な作動を行うことができない。
そこで、本実施形態の電力供給システムは、１次側スイッチング回路１１０と２次側スイッチング回路１２０とにおける各スイッチング素子対１１１〜１１４，１２１〜１２２の故障を検出する機能、および、故障検出に応じた故障対処機能を備えている。以下、スイッチング素子対１１１〜１１４，１２１〜１２２に関して個別に特定しない場合には、それらを単にスイッチング素子対ＳＰと呼ぶ。
まず、１次側スイッチング回路１１０の故障検出処理について説明する。図５は、スイッチ制御部１４０のマイクロコンピュータが実行する１次側スイッチング回路故障検出ルーチンを表す。この１次側スイッチング回路故障検出ルーチンは、１次側スイッチング回路１１０を作動させて高圧バッテリ２００の電力を降圧してモータＥＤＵ５０に供給しているときに、所定の周期で繰り返し実行される。スイッチ制御部１４０は、まず、ステップＳ１１において、１次側電流センサ１５６で検出される１次側トータル電流ｉ１と、１次側スイッチング回路１１０に設けられる４つの電流センサ１５１，１５２，１５３，１５４で検出される第１素子電流ｉ11，第２素子電流ｉ12，第３素子電流ｉ13，第４素子電流ｉ14を読み込む。続いて、ステップＳ１２において、変数ｎの値を「１」に設定する。続いて、ステップＳ１３において、第ｎ素子電流ｉ1nが、１次側トータル電流ｉ１の半分の値（ｉ１／２）にほぼ等しいか否かを判断する。この場合、ｎ＝１であるため、第１素子電流ｉ11が１次側トータル電流ｉ１の半分の値（ｉ１／２）にほぼ等しいか否かについて判断される。
スイッチング素子対ＳＰを構成する２つのスイッチング素子Ｓが正常であれば、２つのスイッチング素子Ｓには互いに同じ電流値の電流が流れる。従って、電流センサ１５１〜１５４にて検出される電流値は、１次側トータル電流ｉ１の半分になる。また、スイッチング素子対ＳＰを構成する２つのスイッチング素子Ｓの片側がオフ故障している場合には、当該故障している側のスイッチング素子Ｓには電流が流れず、故障していない側のスイッチング素子Ｓには１次側トータル電流ｉ１が流れる。従って、片側のスイッチング素子Ｓに流れる電流値を検出することで、スイッチング素子対ＳＰにおける個々のスイッチング素子Ｓの故障の有無を判定することができる。
スイッチ制御部１４０は、第ｎ素子電流ｉ1nが、１次側トータル電流ｉ１の半分の値（ｉ１／２）にほぼ等しいと判断した場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、変数ｎの値を１だけインクリメントし、続く、ステップＳ１５において、インクリメントした変数ｎが「４」を超えたか否かを判断し、「４」を超えない場合には、その処理をステップＳ１３に戻して同様の処理を繰り返す。従って、第１素子電流ｉ11〜第４素子電流ｉ14に関して、順次、１次側トータル電流ｉ１の半分の値（ｉ１／２）にほぼ等しいか否かについての判断が繰り返される。
そして、第ｎ素子電流ｉ1nが、１次側トータル電流ｉ１の半分の値（ｉ１／２）の近傍ではない場合（例えば、ｉ1n＝０、あるいは、ｉ1n＝ｉ１となる場合）には、ステップＳ１６において、第ｎスイッチング素子対ＳＰが故障していると判定する。この場合、ｉ1n＝０である場合には、電流センサが設けられている側のスイッチング素子Ｓがオフ故障、電流センサが設けられていない側のスイッチング素子Ｓが正常であると判定し、ｉ1n＝ｉ１である場合には、電流センサが設けられている側のスイッチング素子Ｓが正常、電流センサが設けられていない側のスイッチング素子Ｓがオフ故障していると判定する。
スイッチ制御部１４０は、４つのスイッチング素子対ＳＰの故障の有無を判定すると、続くステップＳ１７において、故障診断結果を表す故障診断信号をサスペンションＥＣＵ７０に出力して本ルーチンを一旦終了する。この故障診断信号は、１次側スイッチング回路１１０において故障しているスイッチング素子対ＳＰの数を表すもので、正常であれば「０」を表す信号となる。
尚、１次側スイッチング回路１１０および２次側スイッチング回路１２０との何れにおいても、スイッチング素子Ｓが１つでもオン故障している場合、あるいは、スイッチング素子対ＳＰを構成する２つのスイッチング素子Ｓが両方ともオフ故障している場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の電圧制御を適正に行うことができない。このため、スイッチ制御部１４０は、電圧制御が不能となったことを検出した場合には、１次側スイッチング回路故障検出ルーチン、および、後述する２次側スイッチング回路故障検出ルーチンを実行することなく、１次側スイッチング回路１１０および２次側スイッチング回路１２０の作動を停止し、サスペンションＥＣＵ７０にフェイル信号を出力する。従って、本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１００の故障検出処理に関しては、１次側スイッチング回路１１０および２次側スイッチング回路１２０におけるスイッチング素子対ＳＰの一方のスイッチング素子Ｓのオフ故障を検出対象としている。
尚、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の作動を停止させた場合には、例えば、通常の電気負荷に電源供給する車載バッテリである低圧バッテリ（図示略）とモータＥＤＵ５０とを接続するように、電力供給ラインを切り替えるようにしてもよい。
次に、２次側スイッチング回路１２０の故障検出処理について説明する。図６は、スイッチ制御部１４０のマイクロコンピュータが実行する２次側スイッチング回路故障検出ルーチンを表す。この２次側スイッチング回路故障検出ルーチンは、２次側スイッチング回路１２０を作動させてモータＥＤＵ５０から出力される回生電力を昇圧して高圧バッテリ２００に供給しているときに、所定の周期で繰り返し実行される。スイッチ制御部１４０は、まず、ステップＳ２１において、２次側電流センサ１５８で検出される２次側トータル電流ｉ２と、２次側スイッチング回路１２０に設けられる２つの電流センサ１６１，１６２で検出される第１素子電流ｉ21，第２素子電流ｉ22を読み込む。続いて、ステップＳ２２において、変数ｍの値を「１」に設定する。続いて、ステップＳ２３において、第ｍ素子電流ｉ2mが、２次側トータル電流ｉ２の半分の値（ｉ２／２）にほぼ等しいか否かを判断する。この場合、ｍ＝１であるため、第１素子電流ｉ21が２次側トータル電流ｉ２の半分の値（ｉ２／２）にほぼ等しいか否かについて判断される。
２次側スイッチング回路１２０においても、スイッチング素子対ＳＰを構成する２つのスイッチング素子Ｓが正常であれば、２つのスイッチング素子Ｓには互いに同じ電流値の電流が流れる。従って、電流センサ１６１，１６２にて検出される電流値は、２次側トータル電流ｉ２の半分になる。また、スイッチング素子対ＳＰを構成する２つのスイッチング素子Ｓの片側がオフ故障している場合には、当該故障している側のスイッチング素子Ｓには電流が流れず、故障していない側のスイッチング素子Ｓには２次側トータル電流ｉ２が流れる。従って、片側のスイッチング素子Ｓに流れる電流値を検出することで、スイッチング素子対ＳＰのスイッチング素子Ｓの故障の有無を判定することができる。
スイッチ制御部１４０は、第ｍ素子電流ｉ2mが、２次側トータル電流ｉ２の半分の値（ｉ２／２）にほぼ等しいと判断した場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２４において、変数ｍの値を１だけインクリメントし、続く、ステップＳ２５において、インクリメントした変数ｍが「２」を超えたか否かを判断し、「２」を超えない場合には、その処理をステップＳ２３に戻して同様の処理を繰り返す。従って、第２素子電流ｉ22に関して、２次側トータル電流ｉ２の半分の値（ｉ２／２）にほぼ等しいか否かについての判断が行われる。
そして、第ｍ素子電流ｉ2mが、２次側トータル電流ｉ２の半分の値（ｉ２／２）の近傍でない場合（例えば、ｉ2m＝０、あるいは、ｉ2m＝ｉ２となる場合）には、ステップＳ２６において、第ｍスイッチング素子対ＳＰが故障していると判定する。この場合、ｉ2m＝０である場合には、電流センサが設けられている側のスイッチング素子Ｓがオフ故障、電流センサが設けられていない側のスイッチング素子Ｓが正常であると判定し、ｉ2m＝ｉ２である場合には、電流センサが設けられている側のスイッチング素子が正常、電流センサが設けられていない側のスイッチング素子Ｓがオフ故障している判定する。
スイッチ制御部１４０は、２つのスイッチング素子対ＳＰの故障の有無を判定すると、続くステップＳ２７において、故障診断結果を表す故障診断信号をサスペンションＥＣＵ７０に出力して本ルーチンを一旦終了する。この故障診断信号は、２次側スイッチング回路１２０において故障しているスイッチング素子対ＳＰの数を表すもので、正常であれば「０」を表す信号となる。
この故障検出処理によれば、電流センサをスイッチング素子Ｓ毎に設けなくても、個々のスイッチング素子Ｓの故障を検出することができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の構成が複雑にならず、低コストにて実施することができる。
尚、スイッチ制御部１４０は、１次側スイッチング回路１１０あるいは２次側スイッチング回路１２０において故障が検出された場合には、図示しない車両の警告ランプ等の警告装置を作動させて運転者に故障を知らせる。これにより、運転者は、スイッチング素子対ＳＰにおける片側のスイッチング素子Ｓが故障している段階で、車両修理を手配することができる。このため、スイッチング素子対ＳＰを構成する２つのスイッチング素子Ｓがともにオフ故障してしまう２重故障の発生を防止することができる。
また、本実施形態においては、スイッチング素子対ＳＰの片側のスイッチング素子Ｓに流れる電流を検出することで電流センサの数を少なくする構成を採用しているが、片側ではなく各スイッチング素子対ＳＰの両方のスイッチング素子Ｓに流れる電流を個々に電流センサで検出するようにしてもよい。この場合には、１次側スイッチング回路１１０あるいは２次側スイッチング回路１２０において、各電流センサで検出された電流値を互いに比較して故障を判定することができる。
また、２次側トータル電流ｉ２の検出に関しては、２次側電流センサ１５８による直接的な検出に代えて、サスペンションＥＣＵ７０が演算する目標モータ力ｆmotor＊から推定するようにしてもよい。また、モータＥＤＵ５０が電流センサ５３により検出するモータ電流ｉuvwから推定するようにしてもよい。尚、電力消費回路１９０を作動させている場合には、推定電流値から、抵抗素子１９１に流れる電流分を減算するとよい。この電流分は、抵抗素子の抵抗値（既知）と、２次側電圧センサ１５７で検出される２次側電圧Ｖ２とから求めることができる。
同様に、１次側トータル電流ｉ１の検出に関しても、１次側電流センサ１５６による直接的な検出に代えて、サスペンションＥＣＵ７０が演算する目標モータ力ｆmotor＊から推定するようにしてもよいし、モータＥＤＵ５０が電流センサ５３により検出するモータ電流ｉuvwから推定するようにしてもよい。この場合、１次側トータル電流ｉ１は、２次側トータル電流の推定値とＤＣ／ＤＣコンバータ１００の変圧比から算出できる。
次に、スイッチング素子対ＳＰの故障が検出された場合における、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内での処理について説明する。図７は、スイッチ制御部１４０のマイクロコンピュータの実行する１次側オン期間比変更制御ルーチンを表す。この１次側オン期間比変更制御ルーチンは、上述した１次側スイッチング回路故障検出ルーチンと並行して所定の周期で繰り返し実行される。尚、オン期間比変更制御ルーチンにおいても、スイッチング素子対ＳＰの故障とは、対をなす一方のスイッチング素子Ｓのオフ故障を意味している。
スイッチ制御部１４０は、まず、ステップＳ３１において、１次側スイッチング回路１１０におけるスイッチング素子対ＳＰの故障が検出されているか否かを判断する。そして、４つのスイッチング素子対ＳＰ全てについて故障が検出されていない場合には、ステップＳ３２において、図９（ａ）に示すように、第１通電路のオン期間と第２通電路のオン期間との比を同一にする。つまり、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４とをオン、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３とをオフにした第１通電路が形成される期間と、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４とをオフ、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３とをオンにした第２通電路が形成される期間との比を等しくする。
また、ステップＳ３１において、「Ｎｏ」と判断した場合には、ステップＳ３３において、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４との少なくとも一方に故障が検出され、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３には故障が検出されていないかについて判断する。スイッチ制御部１４０は、故障の検出されたスイッチング素子対が、第１スイッチング素子対１１１、あるいは、第４スイッチング素子対１１４、あるいは、その両者である場合には（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、ステップＳ３４において、図９（ｂ）に示すように、第１通電路のオン期間（第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４とをオンする期間）を第２通電路のオン期間（第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３とをオンする期間）に比べて短くする。つまり、第１通電路を形成する期間を第２通電路を形成する期間に比べて短くする。例えば、スイッチング周期Ｔの３０％を第１通電路のオン期間とし、スイッチング周期Ｔの７０％を第２通電路のオン期間として設定する。この場合、第１通電路のオン期間と第２通電路のオン期間とを交互に切り替えるスイッチング周期Ｔに関しては、正常時におけるスイッチング周期Ｔと同一である。
また、ステップＳ３３において、「Ｎｏ」と判断した場合には、ステップＳ３５において、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３との少なくとも一方に故障が検出され、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４には故障が検出されていないかについて判断する。スイッチ制御部１４０は、故障の検出されたスイッチング素子対が、第２スイッチング素子対１１２、あるいは、第３スイッチング素子対１１３、あるいは、その両者である場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３６において、図９（ｃ）に示すように、第２通電路のオン期間を第１通電路のオン期間に比べて短くする。つまり、第２通電路を形成する期間を第１通電路を形成する期間に比べて短くする。例えば、スイッチング周期Ｔの７０％を第１通電路のオン期間とし、スイッチング周期Ｔの３０％を第２通電路のオン期間として設定する。この場合、第１通電路のオン期間と第２通電路のオン期間とを交互に切り替えるスイッチング周期Ｔに関しては、正常時におけるスイッチング周期Ｔと同一である。
また、ステップＳ３５において、「Ｎｏ」と判断した場合、つまり、第１スイッチング素子対１１１と第４スイッチング素子対１１４との少なくとも一方、および、第２スイッチング素子対１１２と第３スイッチング素子対１１３の少なくとも一方に故障が検出されている場合には、その処理をステップＳ３２に進めて、第１通電路のオン期間と第２通電路のオン期間との比を同一にする。
スイッチ制御部１４０は、ステップＳ３２，Ｓ３４，Ｓ３６により第１通電路のオン期間と第２通電路のオン期間との比を設定すると、１次側オン期間比変更制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で上述した処理を繰り返す。
次に、２次側オン期間比変更処理について説明する。図８は、スイッチ制御部１４０のマイクロコンピュータが実行する２次側オン期間比変更制御ルーチンを表す。この２次側オン期間比変更制御ルーチンは、上述した２次側スイッチング回路故障検出ルーチンと並行して所定の周期で繰り返し実行される。
スイッチ制御部１４０は、まず、ステップＳ４１において、２次側スイッチング回路１２０におけるスイッチング素子対ＳＰの故障が検出されているか否かを判断する。そして、２つのスイッチング素子対ＳＰのいずれにも故障が検出されていない場合には、ステップＳ４２において、第１回生通電路のオン期間と第２回生通電路のオン期間との比を同一にする。つまり、第１スイッチング素子対１２１をオン、第２スイッチング素子対１２２をオフにした第１回生通電路が形成される期間と、第１スイッチング素子対１２１をオフ、第２スイッチング素子対１２２をオンにした第２回生通電路が形成される期間との比を等しくする。
また、ステップＳ４１において、「Ｎｏ」と判断した場合には、ステップＳ４３において、第１スイッチング素子対１２１のみ故障が検出されているか否かについて判断する。スイッチ制御部１４０は、故障の検出されたスイッチング素子対が、第１スイッチング素子対１２１のみである場合には（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４４において、第１回生通電路のオン期間（第１スイッチング素子対１２１をオンする期間）を第２回生通電路のオン期間（第２スイッチング素子対１２２をオンする期間）に比べて短くする。つまり、第１回生通電路を形成する期間を第２回生通電路を形成する期間に比べて短くする。例えば、スイッチング周期Ｔの３０％を第１回生通電路のオン期間とし、スイッチング周期Ｔの７０％を第２回生通電路のオン期間として設定する。この場合、第１回生通電路のオン期間と第２回生通電路のオン期間とを交互に切り替えるスイッチング周期Ｔに関しては、正常時におけるスイッチング周期Ｔと同一である。
また、ステップＳ４３において、「Ｎｏ」と判断した場合には、ステップＳ４５において、第２スイッチング素子対１２２のみ故障が検出されているか否かについて判断する。スイッチ制御部１４０は、故障の検出されたスイッチング素子対が、第２スイッチング素子対１２２のみである場合には（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、ステップＳ４６において、第２回生通電路のオン期間を第１回生通電路のオン期間に比べて短くする。つまり、第２回生通電路を形成する期間を第１回生通電路を形成する期間に比べて短くする。例えば、スイッチング周期Ｔの７０％を第１回生通電路のオン期間とし、スイッチング周期Ｔの３０％を第２回生通電路のオン期間として設定する。この場合、第１回生通電路のオン期間と第２回生通電路のオン期間とを交互に切り替えるスイッチング周期Ｔに関しては、正常時におけるスイッチング周期Ｔと同一である。
また、ステップＳ４５において、「Ｎｏ」と判断した場合、つまり、第１スイッチング素子対１２１と第２スイッチング素子対１２２との両方に故障が検出されている場合には、その処理をステップＳ４２に進めて、第１回生通電路のオン期間と第２回生通電路のオン期間との比を同一にする。
スイッチ制御部１４０は、ステップＳ４２，Ｓ４４，Ｓ４６により第１回生通電路のオン期間と第２回生通電路のオン期間との比を設定すると、２次側オン期間比変更制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で上述した処理を繰り返す。
次に、スイッチング素子対ＳＰの故障が検出された場合における、サスペンションＥＣＵ７０の処理について説明する。上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチ制御部１４０は、１次側，２次側スイッチング回路故障検出ルーチンを実行するたびに故障診断信号をサスペンションＥＣＵ７０に出力する。サスペンションＥＣＵ７０においては、補正演算部７４に故障診断信号が入力される。補正演算部７４は、故障診断信号に基づいて目標モータ力を補正する。以下、補正演算部７４により実行される目標モータ力補正処理について説明する。
図１０は、補正演算部７４により実行される目標モータ力補正ルーチンを表す。目標モータ力補正ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。補正演算部７４は、ステップＳ５１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチ制御部１４０の出力する故障診断信号を入力する。続いて、ステップＳ５２において、１次側スイッチング回路１１０の故障診断信号で表される数と、２次側スイッチング回路１２０の診断故障信号で表される数を加算してＤＣ／ＤＣコンバータ１００におけるスイッチング素子対の故障数を算出する。続いて、ステップＳ５３において、故障数に応じた制御ゲインＫを設定する。制御ゲインＫは、故障数が「０」の場合には、「１」（Ｋ＝１）に設定され、故障数が多くなるほど小さな値（０＜Ｋ＜１）に設定される。この制御ゲインＫと故障数との関係は、予め、サスペンションＥＣＵ７０のメモリに記憶されている。
続いて、補正演算部７４は、ステップＳ５４において、目標モータ力演算部７３で演算された目標モータ力ｆmotor＊に制御ゲインＫを乗算し、その乗算結果（Ｋ・ｆmotor＊）を新たな目標モータ力ｆmotor＊に設定する。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子対ＳＰの故障数が多いほど小さくなるように目標モータ力ｆmotor＊が補正される。補正演算部７４は、新たな目標モータ力ｆmotor＊を演算すると、ステップＳ５５において、目標モータ力ｆmotor＊に対応する制御信号をモータＥＤＵ５０に出力して目標モータ力補正ルーチンを一旦終了する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１００においては、スイッチング素子対ＳＰの片側のスイッチング素子Ｓがオフ故障している場合には、もう一方のスイッチング素子に２倍の電流が流れることになるが、この目標モータ力補正ルーチンが実行されることにより、通常時（正常時）に比べて目標モータ力ｆmotor＊が小さな値に設定され、結果的に、その電流が制限される。これにより、スイッチング素子Ｓの発熱が抑えられ、対となる両方のスイッチング素子Ｓが故障して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の作動が停止するという不具合を極力回避することができる。
以上説明した本実施形態の電磁サスペンション装置の電力供給システムによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング回路１１０，１２０をスイッチング素子対ＳＰで構成したため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の過熱損傷を防止できる。従って、電磁サスペンション装置によるアクティブ制御を継続することができ、適正な乗り心地性能、操縦安定性能を維持することができるとともに、サスペンションストロークを規制するストッパ当たりの増加を防止できる。
また、スイッチング素子対ＳＰにおける片側のスイッチング素子Ｓがオフ故障した場合であっても、その故障を検出することができる。また、仮に、片側のスイッチング素子Ｓがオフ故障した場合であっても、目標モータ力ｆmotor＊を補正して電動モータ４０の作動を制限するため、正常側のスイッチング素子Ｓに大きな電流が流れない。このため、正常側のスイッチング素子Ｓまでも故障してＤＣ／ＤＣコンバータ１００が作動不能になってしまうという不具合を防止できる。
また、スイッチング素子対ＳＰの故障数が多いほど、目標モータ力ｆmotor＊を正常時に比べて小さくなるように補正するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に流れる電流を一層適正に制限することができる。
また、１次側，２次側オン期間比変更制御ルーチンを実行して、故障スイッチング素子対ＳＰのオン期間を、故障が検出されていないスイッチング素子対ＳＰのオン期間に比べて短くするため、故障スイッチング素子対ＳＰにおける正常側のスイッチング素子Ｓに電流の流れる期間が短くなり、当該スイッチング素子Ｓの過熱をさらに抑制することができる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内において、複数のスイッチング素子Ｓの発熱状態をバランスさせることができ、特定のスイッチング素子Ｓの負荷が大きくなってしまうことがない。
これらの結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の過熱損傷防止を図りながら、電磁サスペンション装置の性能をできるだけ発揮させることができる。
＜変形例１＞
上述した目標モータ力補正ルーチンにおいては、制御ゲインＫにより目標モータ力ｆmotor＊を補正する構成であるが、それに代えて、目標モータ力ｆmotor＊の上限値を可変する構成であってもよい。その変形例について、図１１を用いて説明する。図１１は、目標モータ力上限制限ルーチンを表す。この制御ルーチンは、上述の目標モータ力補正ルーチンにおけるステップＳ５３，Ｓ５４に代えて、ステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３の処理を行うものである。以下、目標モータ力補正ルーチンと同じ処理については同一のステップ番号を付けて説明を省略し、相違する部分について説明する。
補正演算部７４は、ステップＳ５２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００におけるスイッチング素子対ＳＰの故障数を算出すると、ステップＳ６１において、その故障数に応じた上限目標モータ力ｆlimを設定する。上限目標モータ力ｆlimは、目標モータ力ｆmotor＊の上限値を表すもので、故障数が「０」の場合には、通常上限値ｆlim0に設定され、故障数が多くなるほど小さな値ｆlim（＜ｆlim0）に設定される。この上限目標モータ力ｆlimと故障数との関係は、予め、サスペンションＥＣＵ７０のメモリに記憶されている。
続いて、補正演算部７４は、ステップＳ６２において、目標モータ力演算部１１３で演算された目標モータ力ｆmotor＊が上限目標モータ力ｆlimよりも大きいか否かを判断する。目標モータ力ｆmotor＊が上限目標モータ力ｆlimよりも大きい場合には、ステップＳ６３において、目標モータ力ｆmotor＊を上限目標モータ力ｆlimに変更する（ｆmotor＊←ｆlim）。一方、目標モータ力ｆmotor＊が上限目標モータ力ｆlim以下である場合には、ステップＳ６３の処理をスキップして目標モータ力ｆmotor＊を変更しない。こうして、新たな目標モータ力ｆmotor＊を演算すると、ステップＳ５５において、目標モータ力ｆmotor＊に対応する制御信号をモータＥＤＵ５０に出力して目標モータ力補正ルーチンを終了する。
この変形例１においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子対ＳＰの故障が検出されている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に流れる上限電流が制限されてスイッチング素子Ｓの発熱が抑えられる。このため、変形例１においても、実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
＜変形例２＞
上述した例は、何れも故障診断信号をサスペンションＥＣＵ７０に出力して、目標モータ力ｆmotor＊を可変する構成であるが、それに代えて、モータＥＤＵ５０のモータ制御部５２で電流を制限するようにしてもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチ制御部１４０は、ステップＳ１７およびステップＳ２７において、故障診断信号をモータＥＤＵ５０のモータ制御部５２に出力する。そして、モータ制御部５２は、図１２に示す上限電流設定ルーチンを実施する。モータ制御部５２は、ステップＳ７１において、故障診断信号を入力し、ステップＳ７２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００におけるスイッチング素子対ＳＰの故障数を算出する。続いて、ステップＳ７３において、故障数に応じた上限電流ｉlimを設定する。この場合、上限電流ｉlimは、故障数が多くなるほど小さな値に設定される。この上限電流ｉlimと故障数との関係は、予め、モータ制御部５２のメモリに記憶されている。
モータ制御部５２は、ステップＳ７４において、サスペンションＥＣＵ７０から出力される制御信号の目標モータ力ｆmotor＊に対応する目標電流ｉ＊が上限電流ｉlimよりも大きい場合には、ステップＳ７５において、目標電流ｉ＊を上限電流値ｉlim設定し、目標電流ｉ＊が上限電流値以下である場合には、ステップＳ７５の処理をスキップして目標電流ｉ＊を変更しない。このように、上限電流制限処理は、サスペンションＥＣＵ７０、モータＥＤＵ５０の何れにおいても実施することができる。
＜変形例３＞
また、制御ゲインＫによる補正をモータＥＤＵ５０側で行うこともできる。例えば、モータＥＤＵ５０のモータ制御部５２は、故障診断信号に基づいてスイッチング素子対ＳＰの故障数を算出し、その故障数に応じた制御ゲインＫを設定する。そして、サスペンションＥＣＵ７０から出力される制御信号の目標モータ力ｆmotor＊に制御ゲインＫを乗算し、この目標モータ力ｆmotor＊に応じた目標電流を電動モータ４０に流す。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に流れる電流が制限されて、スイッチング素子Ｓの発熱を抑制することができる。
＜変形例４＞
上述した例においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子対ＳＰの故障数に応じて制御ゲインＫあるいは上限値を設定しているが、故障数に関わらず故障の有無に応じて設定するものであってもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子対ＳＰに故障が発生している場合には、故障数に関わらず、目標モータ力ｆmotor＊に一定の制御ゲインＫ（＜１）を乗算する構成であってもよい。例えば、制御ゲインＫを０．５に設定した場合、片側の正常なスイッチング素子Ｓには、通常時（故障発生前）と変わらない大きさの電流が流れることになり、スイッチング素子Ｓの発熱を適正に抑制することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子対ＳＰに故障が発生している場合には、故障数に関わらず、通常時よりも小さな一定の上限電流ｉlimを設定する構成であってもよい。
＜変形例５＞
この変形例５においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００におけるスイッチング素子対ＳＰの故障発生個所に応じてサスペンションＥＣＵ７０における処理を変更する。上述したように１次側スイッチング回路１１０は、高圧バッテリ２００の電力をモータＥＤＵ５０に供給する場合に作動し、２次側スイッチング回路１２０は、電動モータ４０で発生した起電力を高圧バッテリ２００に回生させる場合に作動する。従って、この変形例５では、１次側スイッチング回路１１０のスイッチング素子対ＳＰに故障が検出された場合には、高圧バッテリ２００からモータＥＤＵ５０への電力供給を制限し、２次側スイッチング回路１２０のスイッチング素子対ＳＰに故障が検出された場合には、モータＥＤＵ５０から高圧バッテリ２００への電力回生を制限する。
図１３は、サスペンションＥＣＵ７０の補正演算部７４により実行される目標モータ力補正ルーチンを表す。目標モータ力補正ルーチンは、所定の短い周期にて繰り返される。補正演算部７４は、まず、ステップＳ８１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチ制御部１４０の出力する故障診断信号を入力する。続いて、ステップＳ８２において、故障診断信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子対ＳＰに故障が検出されているか否かを判断する。補正演算部７４は、故障が検出されていない場合には（Ｓ８２：Ｎｏ）、ステップＳ８３において、目標モータ力演算部１１３で演算された目標モータ力ｆmotor＊を補正することなく、そのままモータＥＤＵ５０に出力して本ルーチンを一旦終了する。
一方、故障が検出されている場合には（Ｓ８２：Ｙｅｓ）、ステップＳ８４において、故障診断信号に基づいてスイッチング素子対ＳＰの故障個所を判断する。故障個所が１次側スイッチング回路１１０である場合には、ステップＳ９０において、電力消費制限制御処理を実行する。故障個所が２次側スイッチング回路１２０である場合には、ステップＳ１００において、電力回生制限制御処理を実行する。故障個所が、１次側スイッチング回路１１０と２次側スイッチング回路１２０との両方である場合には、ステップＳ１１０において、双方向制限制御を実行する。
双方向制限制御としては、図１０または図１１に示す目標モータ力補正ルーチンを実行すればよい。あるいは、モータＥＤＵ５０側で電流制限処理（図１２）を実行するようにすればよい。
電力消費制限制御処理は、図１４に示す電力消費制限制御ルーチンにしたがって実行される。この電力消費制限制御ルーチンは、上記の目標モータ力補正ルーチンのステップＳ９０の処理として組み込まれたサブルーチンである。補正演算部７４は、ステップＳ９１において、ストロークセンサ６３により検出されるストローク変位量ｘＳを読み込み、このストローク変位量ｘＳを時間で微分することによりストローク速度ｘＳ’を計算する。続いて、ステップＳ９２において、ストローク速度ｘＳ’と目標モータ力演算部１１３で演算された目標モータ力ｆmotor＊とから、現在のサスペンション制御における制御領域を判定する。制御領域は、図１７に示すように、ストローク速度ｘＳ’と目標モータ力ｆmotor＊とから決まる。
続いて、補正演算部７４は、ステップＳ９３において、制御領域が消費領域であるか否かを判断する。制御領域が消費領域１あるいは消費領域２である場合には（Ｓ９３：Ｙｅｓ）、ステップＳ９４において、目標モータ力演算部１１３で演算された目標モータ力ｆmotor＊に制御ゲインＫ（０＜Ｋ＜１）を乗算し、その乗算結果（Ｋ・ｆmotor＊）を新たな目標モータ力ｆmotor＊に設定する。この制御ゲインＫは、予め設定されてメモリに記憶されているが（例えば、Ｋ＝０.５）、上述したように故障数に応じて変更するようにしてもよい。一方、制御領域が消費領域１あるいは消費領域２でない場合には（Ｓ９３：Ｎｏ）、目標モータ力ｆmotor＊を補正しない。補正演算部７４は、ステップＳ９５において、目標モータ力ｆmotor＊に対応する制御信号をモータＥＤＵ５０に出力して電力消費制限制御ルーチンを終了する。
従って、制御領域が消費領域１あるいは消費領域２である場合には、高圧バッテリ２００からモータＥＤＵ５０に供給される電流が低減されるため、１次側スイッチング回路１１０のスイッチング素子Ｓの発熱を抑えることができる。また、電力回生時には、目標モータ力ｆmotor＊が補正されないため、十分な減衰力を得ることができる。この場合、２次側スイッチング回路１２０は故障していないため、スイッチング素子対ＳＰでの電流分散により発熱が抑制される。
尚、この例では、目標モータ力ｆmotor＊を、制御ゲインＫを乗算することにより補正しているが、上述した変形例（Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３）のように、上限目標モータ力ｆlimを通常時よりも小さくするようにしても良い。この場合には、高圧バッテリ２００からモータＥＤＵ５０に供給される電流の上限値が抑えられる。これにより、１次側スイッチング回路１１０のスイッチング素子Ｓの発熱を抑えることができる。
また、目標モータ力ｆmotor＊をゼロ（ｆmotor＊＝０）に設定するようにしてもよい。この場合には、減衰力のみを制御するセミアクティブ制御を実行することになる。
また、電動モータ４０に流れる上限電流の制限は、補正演算部７４からモータＥＤＵ５０に対して目標モータ力ｆmotor＊を出力するときに、上限電流の低減指令を併せて出力するようにしてもよい。
次に、ステップＳ１００の電力回生制限制御処理について説明する。図１５は、補正演算部７４が実行する電力回生制限制御ルーチンを表す。この電力回生制限制御ルーチンは、上記の目標モータ力補正ルーチンのステップＳ１００の処理として組み込まれたサブルーチンである。補正演算部７４は、ステップＳ１０１において、相間短絡開始閾値Ｗrefを、通常時（２次側スイッチング回路１２０の故障が検出されていない時）の閾値Ｗ０に代えて、故障用閾値Ｗlowに変更する（Ｗref←Ｗlow）。この故障用閾値Ｗlowは、通常時の閾値Ｗ０よりも小さな値に設定されている。続いて、ステップＳ１０２において、故障用閾値Ｗlowに設定した相間短絡開始閾値ＷrefをモータＥＤＵ５０に出力して電力回生制限制御ルーチンを一旦終了する。この場合、補正演算部７４は、相間短絡開始閾値Ｗrefに加えて、目標モータ力演算部１１３で演算された目標モータ力ｆmotor＊を補正することなくそのままモータＥＤＵ５０出力する。
図１６は、モータＥＤＵ５０のモータ制御部５２で実行される電力回生制限制御ルーチンを表す。この電力回生制限制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。モータ制御部５２は、ステップＳ１０５において、サスペンションＥＣＵ７０の補正演算部７４から出力される相間短絡開始閾値Ｗrefを読み込む。続いて、ステップＳ１０６において、電流センサ５３により検出されるモータ電流ｉuvwと電圧センサ５４により検出されるモータ電圧Ｖuvwを読み込む。続いて、ステップＳ１０７において、モータ電流ｉuvwとモータ電圧Ｖuvwから回生電力Ｗｘを計算する。この場合、モータ電流ｉuvwの流れる方向から電力回生状態が電力消費状態かを判断することができる。電力消費状態の場合には、回生電力Ｗｘの値は、ゼロに設定される（Ｗｘ＝０）。
モータ制御部５２は、続くステップＳ１０８において、回生電力Ｗｘと相間短絡開始閾値Ｗrefとを比較し、回生電力Ｗｘが相間短絡開始閾値Ｗrefよりも大きいか否かを判断する。回生電力Ｗｘが相間短絡開始閾値Ｗrefよりも大きいと判断した場合には（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９において、３相インバータ５１の降圧電源ライン２０３側のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をオン状態にし、グランドライン２０４側のスイッチング素子Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をオフ状態にする。これにより、電動モータ４０の通電端子間が短絡する。この相間短絡状態においては、電動モータ４０で発生した起電力により電動モータ４０の端子間に電流が還流し、３相インバータ５１からＤＣ／ＤＣコンバータ１００には回生電流が流れなくなる。このときモータコイルに流れる電流の大きさに比例した制動力が電動モータ４０に発生し、電磁アクチュエータ３０の伸縮動作（ボールネジ機構の伸縮動作）が減衰する。
一方、モータ制御部５２は、回生電力Ｗｘが相間短絡開始閾値Ｗref以下であると判断した場合には（Ｓ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０９の処理をスキップする。つまり、電動モータ４０の相間短絡処理を行わない。従って、電動モータ４０から高圧バッテリ２００への電力回生が実施される。
モータ制御部５２は、この電力回生制限制御ルーチンを所定の短い周期で繰り返し実行する。従って、回生電力Ｗｘが相間短絡開始閾値Ｗrefを超えている間は、電動モータ４０の相間短絡処理が行われ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００に回生電流が流れなくなる。
このサスペンションＥＣＵ７０およびモータＥＤＵ５０における電力回生制限制御ルーチンによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の２次側スイッチング回路１２０が故障した場合には、相間短絡開始閾値Ｗrefが通常よりも小さな値に設定されるため、相間短絡処理の開始タイミングが早められる。これにより、大きな回生電流がＤＣ／ＤＣコンバータ１００を経由して高圧バッテリ２００に流れることがない。この結果、２次側スイッチング回路１２０のスイッチング素子対ＳＰに流れる電流が制限され、故障したスイッチング素子Ｓと対をなすスイッチング素子Ｓの発熱を抑制することができる。また、高圧バッテリ２００からモータＥＤＵ５０への電力供給は制限されないため、電磁アクチュエータ３０においては、十分な推進力を発生することができる。
尚、相間短絡処理を実行すると電動モータ４０が発熱するため、適宜、相間開放用リレーユニット５５のリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３をオフ状態にして電動モータ４０を電源から開放状態にするとよい。この場合には、電動モータ４０のコイルに電流が流れなくなるため、モータ過熱を防止することができる。
また、電力回生制限制御処理は、相間短絡処理に限るものではなく、例えば、電力消費制限制御ルーチン（図１４）と同様に制御領域を判断して、制御領域が回生領域１あるいは回生領域２となる場合に、目標モータ力ｆmotor＊を低減補正するようにしてもよい。この場合、例えば、図１４の電力消費制限制御ルーチンのステップＳ９３を、制御領域が回生領域１あるいは回生領域２であるか否かを判断する処理に変更すればよい。
以上、本実施形態の電磁サスペンション装置の電力供給システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、スイッチング素子対ＳＰの故障が検出されている場合には、目標モータ力ｆmotor＊を制御ゲインＫを用いて低減補正する処理（＝目標電流を低減補正する処理）と、目標モータ力ｆmotor＊の上限値を低減する処理（＝目標電流の上限値を低減する処理）との両方を行うようにしてもよい。
また、本実施形態は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００を介して高圧バッテリ２００と電磁サスペンション装置との間で電力を相互に供給する電力供給システムであるが、例えば、電磁サスペンション装置に代えて電動パワーステアリング装置等の他の車載電気機器においても適用することができる。電動パワーステアリング装置の場合には、ステアリング機構に設けられた電動モータを駆動するモータ駆動回路（例えば、３相インバータ）にＤＣ／ＤＣコンバータ１００から電力を供給すればよい。
また、本実施形態においては、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ１００に４つのモータＥＤＵ５０を並列に接続する構成を採用しているが、高圧バッテリ２００に４つのＤＣ／ＤＣコンバータ１００の１次側を並列に接続し、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ１００の２次側にモータＥＤＵ５０を接続する構成を採用することもできる。
また、本実施形態においては、高圧バッテリ２００の出力する電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１００で降圧して車載電気機器に供給するシステムであるが、本発明は、低圧バッテリの出力する電力をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧して車載電気機器に供給するシステムにおいても採用することもできる。
１０…サスペンション本体、３０…電磁アクチュエータ、４０…電動モータ、５０…モータＥＤＵ、５１…３相インバータ、５２…モータ制御部、５３…電流センサ、５４…電圧センサ、７０…サスペンションＥＣＵ、７１…振動減衰制御力演算部、７２…ロール抑制制御力演算部、７３…目標モータ力演算部、７４…補正演算部、１００…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１０…１次側スイッチング回路、１１１，１１２，１１３，１１４，１２１，１２２…スイッチング素子対、１２０…２次側スイッチング回路、１３０…トランス、１３１…１次側巻線、１３２…２次側巻線、１４０…スイッチ制御部、１５１，１５２，１５３，１５４，１６１，１６２…電流センサ、１５５…１次側電圧センサ、１５６…１次側電流センサ、１５７…２次側電圧センサ、１５８…２次側電流センサ、１９０…電力消費回路、２００…高圧バッテリ、２０１…高圧電源ライン、２０２，２０４…グランドライン、２０３…降圧電源ライン、ｉ１…１次側トータル電流、ｉ11，ｉ12，ｉ13，ｉ14，ｉ21，ｉ22…素子電流、ｉ２…２次側トータル電流、ＳＰ…スイッチング素子対、Ｓ…スイッチング素子。

Claims (8)

  1. 車載バッテリと車載電気機器とを双方向性の直流電圧変換器を介して接続し、前記車載バッテリから出力される電力を前記直流電圧変換器で変圧して前記車載電気機器に供給するとともに、前記車載電気機器で発生した起電力を前記直流電圧変換器で変圧して前記車載バッテリに回生させる車両用電力供給システムにおいて、
    前記直流電圧変換器は、前記車載バッテリに接続される１次側巻線と前記車載電気機器に接続される２次側巻線とを有するトランスと、前記１次側巻線に電流を正逆交互に流すための１次側スイッチング回路と、前記２次側巻線に電流を正逆交互に流すための２次側スイッチング回路とを備え、
    前記１次側スイッチング回路と前記２次側スイッチング回路は、それぞれスイッチングする部位に、２つのスイッチング素子を並列に接続したスイッチング素子対を備え、
    前記１次側スイッチング回路と前記２次側スイッチング回路とにおける各スイッチング素子対の故障を検出する故障検出手段と、
    前記故障検出手段により前記スイッチング素子対における一方のスイッチング素子のオフ故障が検出された場合、前記故障が検出されたスイッチング素子を有する故障スイッチング素子対をオン状態にするオン期間を、前記故障が検出されていないスイッチング素子対であって前記故障スイッチング素子対と交互にオン・オフするスイッチング素子対をオン状態にするオン期間に比べて短くするオン期間比変更手段と
    を備えたことを特徴とする車両用電力供給システム。
  2. 車載バッテリと車載電気機器とを双方向性の直流電圧変換器を介して接続し、前記車載バッテリから出力される電力を前記直流電圧変換器で変圧して前記車載電気機器に供給するとともに、前記車載電気機器で発生した起電力を前記直流電圧変換器で変圧して前記車載バッテリに回生させる車両用電力供給システムにおいて、
    前記直流電圧変換器は、前記車載バッテリに接続される１次側巻線と前記車載電気機器に接続される２次側巻線とを有するトランスと、前記１次側巻線に電流を正逆交互に流すための１次側スイッチング回路と、前記２次側巻線に電流を正逆交互に流すための２次側スイッチング回路とを備え、
    前記１次側スイッチング回路と前記２次側スイッチング回路は、それぞれスイッチングする部位に、２つのスイッチング素子を並列に接続したスイッチング素子対を備え、
    前記１次側スイッチング回路と前記２次側スイッチング回路とにおける各スイッチング素子対の故障を検出する故障検出手段と、
    前記故障検出手段により検出された前記スイッチング素子対の故障に基づいて、前記車載電気機器の作動を制限する作動制限手段と
    を備えたことを特徴とする車両用電力供給システム。
  3. 前記故障検出手段により前記スイッチング素子対における一方のスイッチング素子のオフ故障が検出された場合、前記故障が検出されたスイッチング素子を有する故障スイッチング素子対をオン状態にするオン期間を、前記故障が検出されていないスイッチング素子対であって前記故障スイッチング素子対と交互にオン・オフするスイッチング素子対をオン状態にするオン期間に比べて短くするオン期間比変更手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の車両用電力供給システム。
  4. 前記車載電気機器は、電動モータを備えており、
    前記作動制限手段は、前記電動モータに流れる電流の上限値を低くする、あるいは、前記電動モータの制御量を低減補正することを特徴とする請求項２または３記載の車両用電力供給システム。
  5. 前記車載電気機器は、電磁サスペンション装置に設けられ、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電動モータを備えており、
    前記作動制限手段は、前記故障検出手段により前記２次側スイッチング回路のみにおいてスイッチング素子対の故障が検出されている場合には、前記電動モータで発生した起電力による前記電動モータから前記車載バッテリへの電力回生のみが制限されるように前記電動モータの作動を制限することを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れか一項記載の車両用電力供給システム。
  6. 前記車載電気機器は、電磁サスペンション装置に設けられ、バネ上部材とバネ下部材との間の相対移動に対する推進力および減衰力を発生する電動モータを備えており、
    前記作動制限手段は、前記故障検出手段により前記１次側スイッチング回路のみにおいてスイッチング素子対の故障が検出されている場合には、前記車載バッテリから前記電動モータへの電力供給のみが制限されるように前記電動モータの作動を制限することを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れか一項記載の車両用電力供給システム。
  7. 前記電動モータで発生した起電力により前記電動モータから前記車載バッテリに回生される電力が設定閾値を超える場合に、前記電動モータの相間を短絡させて前記電力回生を不能にする相間短絡手段を備え、
    前記作動制限手段は、前記設定閾値を低くすることにより前記電力回生を制限することを特徴とする請求項５記載の車両用電力供給システム。
  8. 前記故障検出手段は、
    前記車載バッテリと前記１次側スイッチング回路との間を流れる１次側電流値を表す１次側トータル電流情報を取得する１次側トータル電流取得手段と、
    前記１次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対における片側のスイッチング素子に流れる電流値を表す１次側片側素子電流情報を取得する１次側片側素子電流取得手段と、
    前記車載電気機器と前記２次側スイッチング回路との間を流れる２次側電流値を表す２次側トータル電流情報を取得する２次側トータル電流取得手段と、
    前記２次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対における片側のスイッチング素子に流れる電流値を表す２次側片側素子電流情報を取得する２次側片側素子電流取得手段と、
    前記取得した１次側トータル電流情報と１次側片側素子電流情報とに基づいて、前記１次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対の故障を検出する１次側スイッチング素子対故障検出手段と、
    前記取得した２次側トータル電流情報と２次側片側素子電流情報とに基づいて、前記２次側スイッチング回路に設けられた各スイッチング素子対の故障を検出する２次側スイッチング素子対故障検出手段と
    を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか一項記載の車両用電力供給システム。
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KR101558662B1 (ko) 2013-10-10 2015-10-08 현대자동차주식회사 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치
JP6508026B2 (ja) * 2015-12-14 2019-05-08 株式会社デンソー コンバータ装置
WO2018073875A1 (ja) * 2016-10-17 2018-04-26 三菱電機株式会社 電力変換装置、モータ駆動装置および空気調和機
JP6517847B2 (ja) 2017-01-18 2019-05-22 ファナック株式会社 ワイヤ放電加工機および加工方法
DE102019206704A1 (de) * 2019-05-09 2020-11-12 Audi Ag Elektrisches Antriebssystem und Betriebsverfahren
JP7413227B2 (ja) 2020-10-27 2024-01-15 株式会社Soken 電力変換装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4319613B2 (ja) * 2004-11-22 2009-08-26 株式会社デンソー 車両用ｄｃ−ｄｃコンバータ装置
JP4177392B2 (ja) * 2006-06-08 2008-11-05 三菱電機株式会社 半導体電力変換装置
JP2010241201A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Toyota Motor Corp 車両用サスペンションシステム

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