JPWO2017217022A1 - 多相ｄｃ／ｄｃコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法 - Google Patents

多相ｄｃ／ｄｃコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017217022A1
JPWO2017217022A1 JP2018523309A JP2018523309A JPWO2017217022A1 JP WO2017217022 A1 JPWO2017217022 A1 JP WO2017217022A1 JP 2018523309 A JP2018523309 A JP 2018523309A JP 2018523309 A JP2018523309 A JP 2018523309A JP WO2017217022 A1 JPWO2017217022 A1 JP WO2017217022A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
switching device
current
time
multiphase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018523309A
Other languages
English (en)
Inventor
隆章 佐野
隆章 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of JPWO2017217022A1 publication Critical patent/JPWO2017217022A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、制御部で制御した場合に、電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部とを備える。

Description

本発明は、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法に関する。
本出願は、２０１６年６月１４日出願の日本出願第２０１６−１１７９９５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
車載機器及び産業用機器にはＤＣ／ＤＣコンバータが使用されている。このようなＤＣ／ＤＣコンバータとしては、例えば、負荷に供給する直流電流のリップルを低減するために、いわゆる多相ＤＣ／ＤＣコンバータ（インターリーブ方式のＤＣ／ＤＣコンバータとも称する）が用いられている。
多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続し、各ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する電流のタイミングに位相差を設けて電流を分配し、各ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する電流間の相殺効果により各相の電流の平衡化を実現している（特許文献１参照）。
特開２０１５−２２０９７６号公報
本開示の多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータであって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、前記電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部とを備える。
本開示の多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータであって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、前記電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部とを備える。
本開示のコンピュータプログラムは、コンピュータに、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部から各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を取得する電流取得部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、取得した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部として機能させる。
本開示のコンピュータプログラムは、コンピュータに、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部から各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を取得する電流取得部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、取得した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部として機能させる。
本開示の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出し、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御部が制御し、該制御部で制御された場合に、検出された各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整部が調整する。
本開示の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出し、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御部が制御し、該制御部で制御された場合に、検出された各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整部が調整する。
第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの構成の一例を示す説明図である。 第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの通常動作時の各部の波形の一例を示す模式図である。 第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの調整時の各部の波形の一例を示す模式図である。 第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータによるオン時間の調整の一例を示す説明図である。 ２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗差が１ｍΩである場合の電流波形の一例を示す模式図である。 ２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗差が１０ｍΩである場合の電流波形の一例を示す模式図である。 第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの調整後の電流波形の一例を示す模式図である。 第２実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの構成の一例を示す説明図である。 本実施の形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの調整時の各スイッチングデバイスのデューティ比の変更の一例を示す模式図である。 第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの調整時の電流検出部で検出する出力電流の一例を示す模式図である。 第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの調整時の各相の出力電流の一例を示す模式図である。 第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第４実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの構成の一例を示す説明図である。
［本開示が解決しようとする課題］
しかし、特許文献１のような従来の多相ＤＣ／ＤＣコンバータでは、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ毎の電流を検出するための電流センサが必要となる。このため、相数が増加すると電流センサの数も増加するためコストが高くなるという問題がある。
そこで、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる多相ＤＣ／ＤＣコンバータ、該多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するためのコンピュータプログラム及び多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
本開示によれば、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる。
［本願発明の実施形態の説明］
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータであって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、前記電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部とを備える。
本実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部から各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を取得する電流取得部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、取得した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部として機能させる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出し、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御部が制御し、該制御部で制御された場合に、検出された各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整部が調整する。
電流検出部は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続されている。電流検出部は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する。電流検出部は、例えば、シャント抵抗などで構成することができる。
制御部は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する。例えば、２つのＤＣ／ＤＣコンバータを備える２相方式の場合、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスを時点ｔ１でオンし、時点ｔ１より後の時点ｔ２でオフする。２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスを時点ｔ２より後の時点ｔ４でオンし、時点ｔ４より後の時点ｔ５でオフする。
調整部は、制御部で各スイッチングデバイスのオン状態に制御した場合に、電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。
例えば、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態にしたときに電流検出部で検出した出力電流をＩ１とし、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態にしたときに電流検出部で検出した出力電流をＩ２（＜Ｉ１）とする。この場合、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗成分が、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗成分よりも小さいため、出力電流Ｉ１が出力電流Ｉ２よりも大きくなると考えられる。
上述の場合には、調整部は、例えば、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を短くして出力電流を減少させ、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を長くして出力電流を増加させる。すなわち、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ毎に電流センサを設ける必要がないので、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記制御部は、前記多相ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始時に各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する。
制御部は、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始時に各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する。動作開始の都度、各スイッチングデバイスのオン時間を調整するので、例えば、各相のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗成分が経年変化する場合でも、各相の電流の平衡化を実現することができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記制御部は、一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態に制御した場合、前記電流検出部で検出した前記一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がゼロになった後に他のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態に制御する。
制御部は、一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態に制御した場合、電流検出部で検出した当該一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がゼロになった後に他のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態に制御する。これにより、ある相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する場合に、別の相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の影響を受けることがないので、各相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を個別に正確に検出することができ、例えば、各相の電流の不均衡の程度を把握することができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記制御部は、所定の検出時間に亘って各スイッチングデバイスを異なるタイミングで繰り返しオン状態に制御し、前記電流検出部で繰り返し検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づく統計値を算出する統計値算出部をさらに備え、前記調整部は、前記統計値算出部で算出した統計値に基づいて各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。
制御部は、所定の検出時間に亘って各スイッチングデバイスを異なるタイミングで繰り返しオン状態に制御する。所定の検出時間は、例えば、各スイッチングデバイスをオン状態にする回数が数回（例えば、２〜５回程度）程度となるような時間とすることができる。なお、オン状態にする回数は、２〜５回に限定されない。
統計値算出部は、電流検出部で繰り返し検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づく統計値を算出する。統計値は、例えば、平均値でもよく、又は中央値でもよい。調整部は、統計値算出部で算出した統計値に基づいて各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。例えば、ノイズ等の原因で検出した出力電流に誤差がある場合でも、複数回検出した出力電流の統計値を用いることにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を精度よく求めることができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電流検出部は、各スイッチングデバイスがオンした時点から所定時間経過時点で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する。
電流検出部は、各スイッチングデバイスがオンした時点から所定時間経過時点で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する。所定時間は、各スイッチングデバイスがオンした時点からオフする直前までの所要の時点とすることができる。所定時間経過時点は、例えば、各スイッチングデバイスがオフする直前の時点、あるいは、オン状態となっている時間の中点となる時点などとすることができる。各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する時点を同一時点とすることにより、出力電流を検出する条件を同等にすることができ、各相の電流の不均衡の程度を正確に把握することができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータであって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、前記電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部とを備える。
本実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部から各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を取得する電流取得部と、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する制御部と、該制御部で制御した場合に、取得した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部として機能させる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出し、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御部が制御し、該制御部で制御された場合に、検出された各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整部が調整する。
電流検出部は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続されている。電流検出部は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する。電流検出部は、例えば、シャント抵抗などで構成することができる。
制御部は、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する。例えば、２つのＤＣ／ＤＣコンバータを備える２相方式の場合、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのデューティ比を時点ｔ１１でデューティ比ＤからΔＤだけ大きくしてデューティ比（Ｄ＋ΔＤ）で１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン／オフを制御する。そして、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのデューティ比を時点ｔ１２でデューティ比ＤからΔＤだけ大きくしてデューティ比（Ｄ＋ΔＤ）で２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン／オフを制御する。時点ｔ１１から時点ｔ１２までの時間は、例えば、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出するのに必要な時間であればよい。
調整部は、制御部で制御した場合に、電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。
例えば、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのデューティ比を変更した場合に、電流検出部で検出した出力電流をＩ１１とし、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのデューティ比を変更した場合に、電流検出部で検出した出力電流をＩ１２（＜Ｉ１１）とする。この場合、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗成分が、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗成分よりも小さいため、出力電流Ｉ１１が出力電流Ｉ１２よりも大きくなると考えられる。
上述の場合には、調整部は、例えば、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を短くして１相目のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を減少させ、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を長くして２相目のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を増加させる。すなわち、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ毎に電流センサを設ける必要がないので、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる。なお、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の出力電流は変化しないようにすることができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記制御部は、前記電流検出部で検出した出力電流が変動した場合、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する。
制御部は、電流検出部で検出した出力電流が変動した場合、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する。出力電流が変動とは、例えば、出力電流が所要の範囲よりも大きくなった場合、あるいは所要の範囲よりも小さくなった場合とすることができる。
負荷の変動等によって、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の出力電流が変動すると、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスの特性も変化するおそれがあり、各ＤＣ／ＤＣコンバータそれぞれの出力電流が変化してアンバラスとなるおそれがある。そこで、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の出力電流が変動した場合に、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御し、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を比較することによって、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流のバラツキを是正することができ、各相の電流を平衡化することができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記調整部は、前記電流検出部で検出した一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が他のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流よりも大きい場合、前記一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を前記他のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間より短くする。
調整部は、電流検出部で検出した一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が他のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流よりも大きい場合、当該一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を他のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間より短くする。
例えば、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態にしたときに電流検出部で検出した出力電流をＩ１とし、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態にしたときに電流検出部で検出した出力電流をＩ２（＜Ｉ１）とする。調整部は、例えば、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を短くして出力電流を減少させ、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を長くして出力電流を増加させる。これにより、各相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を平衡化することができる。
本実施の形態に係る多相ＤＣ／ＤＣコンバータは、所要のデューティ比に係る制御信号を取得する取得部を備え、前記調整部は、各スイッチングデバイスのデューティ比の合計が前記所要のデューティ比となるように各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。
取得部は、所要のデューティ比に係る制御信号を取得する。所要のデューティ比は、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体のデューティ比とすることができる。例えば、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、所要のデューティ比を１００％とすると、デューティ比１００％を２つのＤＣ／ＤＣコンバータで分配することになるので、各ＤＣ／ＤＣコンバータは、デューティ比５０％で動作することになる。
調整部は、各スイッチングデバイスのデューティ比の合計が前記所要のデューティ比となるように各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。例えば、所要のデューティ比を２Ｄとすると、各ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比はＤとなる。１相目のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流をＩ１とし、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流をＩ２＜Ｉ１）とする。この場合、調整部は、例えば、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比Ｄ１が、Ｄ１＝Ｄ（１−α）となるようにオン時間を調整し、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比Ｄ２が、Ｄ２＝Ｄ（１＋α）となるようにオン時間を調整する。ここで、αは、α＝ｋ・（Ｉ１／Ｉ２）で表すことができ、ｋは電流差をデューティ比に変換するための変換係数である。ｋは適宜設定することができる。
検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に応じて、各ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比を調整することができるとともに、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体のデューティ比を維持することができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
（第１実施形態）
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の構成の一例を示す説明図である。第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、いわゆる降圧型の多相ＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、本実施の形態では、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータを例として説明するが、２相方式に限定されるものではなく、３相方式以上であってもよい。多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力端子Ｔ１及びＴ２、出力端子Ｔ３及びＴ４を備え、入力端子Ｔ１及びＴ２に印加される入力電圧を降圧変換して出力端子Ｔ３及びＴ４から出力する。入力端子Ｔ２は出力端子Ｔ４に接続されている。
入力端子Ｔ１及びＴ２には、所定のバッテリを接続してもよく、あるいは交流電圧を整流した直流電圧を印加するようにしてもよい。また、出力端子Ｔ３及びＴ４には、所定のバッテリ、電気負荷などを接続することができる。
多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、オン／オフ動作するスイッチングデバイス１１を有する１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０、及びオン／オフ動作するスイッチングデバイス２１を有する２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０を並列に接続してある。
以下では、スイッチングデバイス１１、２１をＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）として説明するが、スイッチングデバイス１１、２１はＩＧＢＴに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのデバイスであってもよい。スイッチングデバイス１１、２１は、それぞれコレクタ・エミッタ間に逆並列に接続されたダイオードを含む。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチングデバイス１１の他に、インダクタ１２、ダイオード１３などを備える。より具体的には、スイッチングデバイス１１のコレクタは、入力端子Ｔ１に接続され、スイッチングデバイス１１のエミッタには、ダイオード１３のカソード及びインダクタ１２の一端を接続してある。ダイオード１３のアノードは、入力端子Ｔ２に接続されている。スイッチングデバイス１１のベースには、後述の駆動部３１から駆動信号が入力される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、スイッチングデバイス２１の他に、インダクタ２２、ダイオード２３などを備える。より具体的には、スイッチングデバイス２１のコレクタは、入力端子Ｔ１に接続され、スイッチングデバイス２１のエミッタには、ダイオード２３のカソード及びインダクタ２２の一端を接続してある。ダイオード２３のアノードは、入力端子Ｔ２に接続されている。スイッチングデバイス２１のベースには、後述の駆動部３２から駆動信号が入力される。
インダクタ１２、２２の他端同士は接続点（符号Ａで示す）で接続されている。すなわち、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の入力端は、入力端子Ｔ１に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力端は、接続点Ａに接続されている。
接続点Ａの後段には電流検出部４１を接続している。すなわち、電流検出部４１は、接続点Ａと出力端子Ｔ３との間に接続されている。電流検出部４１は、例えば、シャント抵抗等により構成することができるが、シャント抵抗に限定されるものではない。出力端子Ｔ３、Ｔ４間には平滑用のキャパシタ４２を接続してある。
制御ユニット３０は、駆動部３１、３２、制御部３３、調整部３４、制御ユニット３０内での処理に必要な情報及び処理の結果得られた情報などを記憶する記憶部３５、電流取得部３６、統計値算出部３７、信号取得部３８などを備える。
電流取得部３６は、電流検出部４１で検出した電流値（実際には、電圧値）を取得し、取得した電流値を制御部３３及び統計値算出部３７へ出力する。
駆動部３１は、調整部３４からの指令に基づいて、所要のデューティ比を有する駆動信号をスイッチングデバイス１１のベースへ出力する。これにより、スイッチングデバイス１１は、所要のデューティ比でオン／オフ動作を行う。
駆動部３２は、調整部３４からの指令に基づいて、所要のデューティ比を有する駆動信号をスイッチングデバイス２１のベースへ出力する。これにより、スイッチングデバイス２１は、所要のデューティ比でオン／オフ動作を行う。
図１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１がオンすると、入力端子Ｔ１からの電流がスイッチングデバイス１１、インダクタ１２へと流れ、出力端子Ｔ３から電流が出力される。この電流によってインダクタ１２にはエネルギーが蓄積される。そして、スイッチングデバイス１１がオフすると、インダクタ１２に蓄えられたエネルギーにより、ダイオード１３を循環して出力端子Ｔ３から電流が出力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作もＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作と同様である。
図２は第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の通常動作時の各部の波形の一例を示す模式図である。図２において、上段の図はスイッチングデバイス１１のオン／オフ状態を示し、中段の図はスイッチングデバイス２１のオン／オフ状態を示し、下段の図は多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力電流を模式的に示す。図２の例では、各ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比Ｄは５０％としている。すなわち、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００全体としては、デューティ比は１００％である。仮に、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００全体としてのデューティ比が５０％であるとすると、各ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比Ｄは２５％となる。
第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、図２に示すような通常の動作を開始する前に、各相の電流の不均衡を低減すべく、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のデューティ比Ｄ（すなわち、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のスイッチングデバイス１１、２１のオン時間）を調整する。以下、スイッチングデバイス１１、２１のオン時間の調整について、詳細に説明する。
制御部３３は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の各スイッチングデバイス１１、２１を異なるタイミングでオン状態に制御する。
より具体的には、駆動部３１は、制御部３３からの指令に基づいて、所要の駆動信号をスイッチングデバイス１１のベースへ出力する。また、駆動部３２は、制御部３３からの指令に基づいて、所要の駆動信号をスイッチングデバイス２１のベースへ出力する。
図３は第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の調整時の各部の波形の一例を示す模式図である。図３において、上段の図はスイッチングデバイス１１のオン／オフ状態を示し、中段の図はスイッチングデバイス２１のオン／オフ状態を示し、下段の図は電流検出部４１で検出する電流を模式的に示す。
図３の例では、制御部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１を時点ｔ１でオンし、時点ｔ１より後の時点ｔ２でオフする。時点ｔ１から時点ｔ２までの時間をＴとする。時間Ｔは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のデューティ比Ｄに基づくオン時間である。また、制御部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１を時点ｔ２より後の時点ｔ４でオンし、時点ｔ４より後の時点ｔ５でオフする。時点ｔ４から時点ｔ５までの時間をＴとする。
また、図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１が時点ｔ１でオンすると、電流検出部４１に流れる電流は時点ｔ１以降増加する。また、スイッチングデバイス１１が時点ｔ２でオフすると、電流検出部４１に流れる電流は時点ｔ２以降減少し、時点ｔ３でゼロになる。時点ｔ２の直前、すなわちスイッチングデバイス１１がオフする直前において、電流検出部４１で検出した電流をＩ１とする。
また、図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１が時点ｔ４でオンすると、電流検出部４１に流れる電流は時点ｔ４以降増加する。また、スイッチングデバイス２１が時点ｔ５でオフすると、電流検出部４１に流れる電流は時点ｔ５以降減少し、時点ｔ６でゼロになる。時点ｔ５の直前、すなわちスイッチングデバイス２１がオフする直前において、電流検出部４１で検出した電流をＩ２（＜Ｉ１）とする。なお、図３では、説明を分かりやすくするため、電流差ΔＩ（＝Ｉ１−Ｉ２）を拡大して図示しているが、実際にはもっと小さい。
図３に示すような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の実装上の抵抗成分が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の実装上の抵抗成分よりも小さいため、スイッチングデバイス１１、２１それぞれが同じ時間Ｔだけオン（すなわち、同じデューティ比と同意）しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流Ｉ１がＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電流Ｉ２よりも大きくなると考えられる。
調整部３４は、制御部３３で各スイッチングデバイス１１、２１のオン状態に制御した場合に、電流検出部４１で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力電流に基づいて、通常動作時を行う際の各スイッチングデバイス１１、２１のオン時間を調整する。
図４は第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００によるオン時間の調整の一例を示す説明図である。図４において、上段の図はスイッチングデバイス１１の調整後のオン／オフ状態を示し、下段の図はスイッチングデバイス２１の調整後のオン／オフ状態を示す。図４に示すように、調整部３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のオン時間を短く（図４の例では、ΔＴだけ短く）して出力電流を減少させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のオン時間を長く（図４の例では、ΔＴだけ長く）して出力電流を増加させる。
すなわち、調整部３４は、電流検出部４１で検出したＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流がＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電流よりも大きい場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のオン時間をＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のオン時間より短くする。
上述の構成により、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ毎に電流センサを設ける必要がなく、各相のＤＣ／ＤＣコンバータの共通の電流検出部を１つ設けるだけなので、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる。
また、信号取得部３８は、取得部としての機能を有し、所要のデューティ比に係る制御信号を取得する。所要のデューティ比は、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００全体のデューティ比とすることができる。例えば、本実施の形態のような、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、所要のデューティ比を１００％とすると、デューティ比１００％を２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０で分配することになるので、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０は、デューティ比５０％で動作することになる。
調整部３４は、各スイッチングデバイス１１、２１のデューティ比の合計が所要のデューティ比となるように各スイッチングデバイス１１、２１のオン時間を調整する。
例えば、所要のデューティ比を２Ｄとすると、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のデューティ比はＤとなる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流をＩ１とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電流をＩ２（＜Ｉ１）とする。
この場合、調整部３４は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のデューティ比Ｄ１が、Ｄ１＝Ｄ（１−α）となるようにスイッチングデバイス１１のオン時間を調整する。また、調整部３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のデューティ比Ｄ２が、Ｄ２＝Ｄ（１＋α）となるようにスイッチングデバイス２１のオン時間を調整する。ここで、αは、α＝ｋ・Ｉ１／Ｉ２）で表すことができ、ｋは電流差をデューティ比に変換するための変換係数である。ｋは適宜設定することができる。
例えば、オン時間の調整前のＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のデューティ比Ｄをそれぞれ５０％とする。仮に、オン時間の調整後のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のデューティ比Ｄ１を４５％とした場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のデューティ比Ｄ１を５５％とすることにより、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００全体のデューティ比は１００％となる。
上述の構成により、検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力電流に応じて、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のデューティ比を調整することができるとともに、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００全体のデューティ比を維持することができる。
なお、各スイッチングデバイス１１、２１のオン時間の調整（すなわち、デューティ比の調整）は、上述の例に限定されるものではない。以下、デューティ比の調整の他の例について説明する。
多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の相数をＮとする。電流検出部４１で検出した１相目のＤＣ／ＤＣコンバータの電流（１相目電流）をＩ１とし、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータの電流（２相目電流）をＩ２とし、Ｋ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの電流（Ｋ相目電流）をＩｋとし、以下、同様に、Ｎ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの電流（Ｎ相目電流）をＩｎとする。各相の電流の平均を基準電流Ｉｒとする。基準電流Ｉｒは、Ｉｒ＝｛（Ｉ１＋Ｉ２＋…Ｉｎ）／Ｎ}で表すことができる。各相のＤＣ／ＤＣコンバータの調整前のデューティ比をＤとする。つまり、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００全体のデューティ比は（Ｎ×Ｄ）となる。
この場合、Ｋ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの調整後のデューティ比をＤｋは、Ｄｋ＝Ｄ＋{（Ｉｒ−Ｉｋ）×ｐ}で表すことができる。ｐは所定の係数である。例えば、Ｋ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの電流Ｉｋが基準電流Ｉｒよりも小さい場合には、Ｋ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの調整後のデューティ比をＤｋは、調整前のデューティ比Ｄより大きくなる。逆に、Ｋ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの電流Ｉｋが基準電流Ｉｒよりも大きい場合には、Ｋ相目のＤＣ／ＤＣコンバータの調整後のデューティ比をＤｋは、調整前のデューティ比Ｄより小さくなる。
制御部３３は、所定の調整タイミング（例えば、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の始動直後、ソフトスタート時などの動作開始時）に各スイッチングデバイス１１、２１を異なるタイミングでオン状態に制御することができる。
多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の動作開始の都度、各スイッチングデバイス１１、２１のオン時間を調整することができるので、例えば、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の実装上の抵抗成分が経年変化する場合でも、各相の電流の平衡化を実現することができる。
また、制御部３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１をオン状態に制御した場合、電流検出部４１で検出したＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流がゼロになった後にＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１をオン状態に制御することができる。図３の例では、時点ｔ３以降、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流がゼロになっている。
これにより、ある相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する場合に、別の相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の影響を受けることがないので、各相のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を個別に正確に検出することができ、例えば、各相の電流の不均衡の程度を把握することができる。
電流検出部４１は、各スイッチングデバイス１１、２１がオンした時点から所定時間経過時点で各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力電流を検出する。すなわち、制御部３３は、各スイッチングデバイス１１、２１がオンした時点から所定時間経過時点において、電流検出部４１で電流を検出するように電流取得部３６に対して指令を出力することができる。
図３の例では、各スイッチングデバイス１１、２１がオフする時点ｔ２の直前、及び時点ｔ５の直前で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する。なお、所定時間は、各スイッチングデバイスがオンした時点からオフする直前までの所要の時点とすることができる。すなわち、所定時間経過時点は、例えば、各スイッチングデバイスがオフする直前の時点に限定されるものではなく、オン状態となっている時間の中点となる時点などであってもよい。
各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する時点を同一時点とすることにより、出力電流を検出する条件を同等にすることができ、各相の電流の不均衡の程度を正確に把握することができる。
また、図３の例では、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を１回だけ検出する構成となっているが、検出回数は１回に限定されない。すなわち、制御部３３は、所定の検出時間に亘って各スイッチングデバイス１１、２１を異なるタイミングで繰り返しオン状態に制御することができる。所定の検出時間は、例えば、各スイッチングデバイス１１、２１をオン状態にする回数が数回（例えば、２〜５回程度）程度となるような時間とすることができる。なお、オン状態にする回数は、２〜５回に限定されない。
統計値算出部３７は、電流検出部４１で繰り返し検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０毎の出力電流に基づく統計値を算出する。統計値は、例えば、平均値でもよく、又は中央値でもよい。例えば、スイッチングデバイス１１を繰り返しオン状態にしたときに電流検出部４１で検出した電流をＩ１１、Ｉ１２、Ｉ１３、…Ｉ１ｎとした場合、平均値は、（Ｉ１１＋Ｉ１２＋Ｉ１３＋…＋Ｉ１ｎ）／ｎという式で求めることができる。また、スイッチングデバイス２１を繰り返しオン状態にしたときに電流検出部４１で検出した電流をＩ２１、Ｉ２２、Ｉ２３、…Ｉ２ｎとした場合、平均値は、（Ｉ２１＋Ｉ２２＋Ｉ２３＋…＋Ｉ２ｎ）／ｎという式で求めることができる。
調整部３４は、統計値算出部３７で算出した統計値に基づいて各スイッチングデバイス１１、２１のオン時間を調整する。例えば、ノイズ等の原因で検出した出力電流に誤差がある場合でも、複数回検出した出力電流の統計値を用いることにより、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を精度よく求めることができる。
図５は２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗差が１ｍΩである場合の電流波形の一例を示す模式図である。すなわち、図５に示す例は、電流不均衡が存在する比較例として、実装上の抵抗差が１ｍΩである場合の各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流をシミュレーションした結果を示す。図５において、実線は第１相のＤＣ／ＤＣコンバータの電流波形を示し、破線は第２相のＤＣ／ＤＣコンバータの電流波形を示す。なお、出力電流波形は、一定ではなくリップル成分を含むので、簡便のため電流値のピークをプロットしている。図５から分かるように、電流不均衡が生じるため、スイッチングデバイスを含む電気部品の損失又は温度上昇などの偏り又は増大が生じる。
図６は２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータの実装上の抵抗差が１０ｍΩである場合の電流波形の一例を示す模式図である。すなわち、図６に示す例は、電流不均衡が存在する比較例として、実装上の抵抗差が１０ｍΩである場合の各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流をシミュレーションした結果を示す。図６において、実線は第１相のＤＣ／ＤＣコンバータの電流波形を示し、破線は第２相のＤＣ／ＤＣコンバータの電流波形を示す。なお、出力電流波形は、一定ではなくリップル成分を含むので、簡便のため電流値のピークをプロットしている。図６から分かるように、抵抗差がさらに大きくなると、電流不均衡がさらに増大し、スイッチングデバイスを含む電気部品の損失又は温度上昇などの偏りがさらに増大する。
図７は第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の調整後の電流波形の一例を示す模式図である。なお、出力電流波形は、一定ではなくリップル成分を含むので、簡便のため電流値のピークをプロットしている。図７から分かるように、第１相のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の電流、及び第２相のＤＣ／ＤＣコンバータ２０の電流は同等になり、各相の電流が平衡化されていることが分かる。これにより、スイッチングデバイスを含む電気部品の損失又は温度上昇の偏りを少なくして、スイッチングデバイスを含む電気部品の損失の低減又は温度上昇の抑制を行うことができる。
（第２実施形態）
第１実施形態では、降圧型の多相ＤＣ／ＤＣコンバータについて説明したが、多相ＤＣ／ＤＣコンバータは降圧型に限定されるものではなく、昇圧型であってもよい。以下、昇圧型の多相ＤＣ／ＤＣコンバータについて説明する。
図８は第２実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の構成の一例を示す説明図である。第２実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、いわゆる昇圧型の多相ＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、本実施の形態では、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータを例として説明するが、２相方式に限定されるものではなく、３相方式以上であってもよい。多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、入力端子Ｔ１及びＴ２、出力端子Ｔ３及びＴ４を備え、入力端子Ｔ１及びＴ２に印加される入力電圧を降圧変換して出力端子Ｔ３及びＴ４から出力する。入力端子Ｔ２は出力端子Ｔ４に接続されている。
多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０は、オン／オフ動作するスイッチングデバイス５１を有する１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ５０、及びオン／オフ動作するスイッチングデバイス６１を有する２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ６０を並列に接続してある。
以下では、スイッチングデバイス５１、６１をＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）として説明するが、スイッチングデバイス５１、６１はＩＧＢＴに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのデバイスであってもよい。スイッチングデバイス５１、６１は、それぞれコレクタ・エミッタ間に逆並列に接続されたダイオードを含む。
ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、スイッチングデバイス５１の他に、インダクタ５２などを備える。より具体的には、インダクタ５２の一端は、入力端子Ｔ１に接続され、インダクタ５２の他端には、スイッチングデバイス５１のコレクタを接続してある。スイッチングデバイス５１のエミッタには、入力端子Ｔ２に接続してある。
ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、スイッチングデバイス６１の他に、インダクタ６２などを備える。より具体的には、インダクタ６２の一端は、入力端子Ｔ１に接続され、インダクタ６２の他端には、スイッチングデバイス６１のコレクタを接続してある。スイッチングデバイス６１のエミッタには、入力端子Ｔ２に接続してある。
インダクタ５２、６２の他端同士は接続点（符号Ａで示す）で接続されている。すなわち、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、６０の入力端は、入力端子Ｔ１に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、６０の出力端は、接続点Ａに接続されている。
接続点Ａの後段には電流検出部４１を接続している。すなわち、電流検出部４１は、接続点Ａと出力端子Ｔ３との間に接続されている。電流検出部４１は、例えば、シャント抵抗等により構成することができるが、シャント抵抗に限定されるものではない。出力端子Ｔ３、Ｔ４間には平滑用のキャパシタ４２を接続してある。
制御ユニット３０の構成及び動作は、第１実施形態の場合と同様であるので、説明は省略する。第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ毎に電流センサを設ける必要がなく、各相のＤＣ／ＤＣコンバータの共通の電流検出部を１つ設けるだけなので、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる。また、スイッチングデバイスを含む電気部品の損失又は温度上昇の偏りを少なくして、スイッチングデバイスを含む電気部品の損失の低減又は温度上昇の抑制を行うことができる。
次に、前述の実施の形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の制御方法について説明する。図９は本実施の形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、便宜上、処理の主体を制御ユニット３０として説明する。制御ユニット３０は、調整タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１１）。調整タイミングは、例えば、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の始動直後、ソフトスタート時などの動作開始時である。
調整タイミングでない場合（Ｓ１１でＮＯ）、制御ユニット３０は、ステップＳ１１の処理を続ける。調整タイミングである場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御ユニット３０は、各相のうちの任意の一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスを所定の時間（例えば、調整前のデューティ比に相当する時間）オン状態に制御し（Ｓ１２）、所定のタイミング（例えば、当該スイッチングデバイスがオフする直前の時点）で当該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する（Ｓ１３）。
制御ユニット３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がゼロになったか否かを判定し（Ｓ１４）、ゼロになっていない場合（Ｓ１４でＮＯ）、ステップＳ１４の処理を続ける。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がゼロになった場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、未だ出力電流を検出していない他のＤＣ／ＤＣコンバータの有無を判定する（Ｓ１５）。他のＤＣ／ＤＣコンバータがある場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御ユニット３０は、ステップＳ１２以降の処理を続ける。
他のＤＣ／ＤＣコンバータがない場合（Ｓ１５でＮＯ）、制御ユニット３０は、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０全体のデューティ比を取得する（Ｓ１６）。制御ユニット３０は、検出した電流（各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流）及び取得したデューティ比に基づいて、各ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を算出し（Ｓ１７）、算出したオン時間に基づいて各ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を調整して、各ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン／オフ動作を開始し（Ｓ１８）、処理を終了する。
本実施の形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、制御ユニット３０を、例えば、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＡＭ（メモリ）などで構成し、図９に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法を実現することができる。
（第３実施形態）
上述の第１実施形態及び第２実施形態では、調整タイミングは、例えば、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の始動直後、ソフトスタート時などの動作開始時であったが、これに限定されるものではない。第３実施形態では、調整タイミングは、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの動作中とすることができる。以下、具体的に説明する。
図１０は第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の調整時の各スイッチングデバイス１１、２１のデューティ比の変更の一例を示す模式図である。図１０において、上段の図はスイッチングデバイス１１のオン／オフ状態を示し、下段の図はスイッチングデバイス２１のオン／オフ状態を示す。横軸は時間を示す。また、各スイッチングデバイス１１、２１は、デューティ比Ｄで動作中であるとする。
制御部３３は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の各スイッチングデバイス１１、２１のデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイス１１、２１のオン／オフを制御する。所要時間は、適宜決定することができ、例えば、電流取得部３６で出力電流が取得することができる程度の時間であればよい。
例えば、図１０の例では、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０を備える２相方式の場合、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のデューティ比を時点ｔ１１でデューティ比ＤからΔＤだけ大きくしてデューティ比（Ｄ＋ΔＤ）で１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のオン／オフを制御する。
そして、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のデューティ比を時点ｔ１２でデューティ比ＤからΔＤだけ大きくしてデューティ比（Ｄ＋ΔＤ）で２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のオン／オフを制御する。時点ｔ１１から時点ｔ１２までの時間は、例えば、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出するのに必要な時間であればよい。より具体的には、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のデューティ比をＤに戻した後、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が元の値（例えば、スイッチングデバイス１１のデューティ比を変更する前の値）に戻るのに要する時間程度であればよい。
図１０の例では、スイッチングデバイス１１のデューティ比を先に変更しているが、これに限定されるものではなく、デューティ比の変更順序は適宜決定することができる。
図１１は第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の調整時の電流検出部４１で検出する出力電流の一例を示す模式図である。図１１に示す出力電流は、電流検出部４１で検出する電流を模式的に示す。図において、横軸は時間を示す。
図１１に示すように、例えば、２相方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のデューティ比を時点ｔ１１において変更した場合に、電流検出部４１で検出した出力電流をＩ１１とする。また、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のデューティ比を変更した場合に、電流検出部４１で検出した出力電流をＩ１２（＜Ｉ１１）とする。この場合、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の実装上の抵抗成分が、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０の実装上の抵抗成分よりも小さいため、出力電流Ｉ１１が出力電流Ｉ１２よりも大きくなると考えられる。なお、図１１の例では、出力電流Ｉ１１＞Ｉ１２であるが、これに限定されるものではない。
図１２は第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の調整時の各相の出力電流の一例を示す模式図である。図１２に示すように、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の動作中に負荷変動などによってスイッチングデバイス等の特性が変化し、例えば、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流が、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電流よりも大きくなったとする。なお、電流検出部４１で検出する電流は、第１相の電流と第２相の電流の合計となる。なお、図１２の例では、第１相の電流が第２相の電流よりも大きいが、これに限定されるものではない。
時点ｔ１１において、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のデューティ比をΔＤだけ大きくすることにより、第１相の電流が増加する。また、時点ｔ１２において、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のデューティ比をΔＤだけ大きくすることにより、第２相の電流が増加する。
調整部３４は、制御部３３で制御した場合に、電流検出部４１で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する。
より具体的には、調整部３４は、図１０に示すように、時点ｔ１３において、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のスイッチングデバイス１１のオン時間を短く（例えば、デューティ比をＤからＤ１へと小さく）する。これにより、図１２に示すように、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流（第１相の電流）を減少させる。
また、調整部３４は、図１０に示すように、時点ｔ１３において、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチングデバイス２１のオン時間を長く（例えば、デューティ比をＤからＤ２へと大きく）して２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電流（第２相の電流）を増加させる。なお、変更後のデューティ比Ｄ１、Ｄ２については、（Ｄ１＋Ｄ２）＝２×Ｄの関係が成り立つようにすることができる。
すなわち、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ毎に電流センサを設ける必要がないので、各相の電流の平衡化を安価に実現することができる。なお、図１１に示すように、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の出力電流は変化しないようにすることができる。
制御部３３は、電流検出部４１で検出した出力電流が変動した場合、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の各スイッチングデバイス１１、２１のデューティ比を所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイス１１、２１のオン／オフを制御することができる。出力電流が変動とは、例えば、出力電流が所要の範囲よりも大きくなった場合、あるいは所要の範囲よりも小さくなった場合とすることができる。
負荷の変動等によって、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の出力電流が変動すると、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の各スイッチングデバイス１１、２１の特性も変化するおそれがあり、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０それぞれの出力電流が変化してアンバラスとなるおそれがある。そこで、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の出力電流が変動した場合に、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の各スイッチングデバイス１１、２１のデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイス１０、２０のオン／オフを制御し、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力電流を比較することによって、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力電流のバラツキを是正することができ、各相の電流を平衡化することができる。
図１３は第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、便宜上、処理の主体を制御ユニット３０として説明する。制御ユニット３０は、調整タイミングであるか否かを判定する（Ｓ３１）。調整タイミングは、例えば、多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、１２０の負荷変動があった場合である。
調整タイミングでない場合（Ｓ３１でＮＯ）、制御ユニット３０は、ステップＳ３１の処理を続ける。調整タイミングである場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、制御ユニット３０は、１相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のデューティ比を所要時間の間、所定値に変更し（Ｓ３２）、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を電流検出部４１で検出する（Ｓ３３）。
電流検出部４１で出力電流を検出した後に、制御ユニット３０は、２相目のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のデューティ比を所要時間の間、所定値に変更し（Ｓ３４）、多相ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を電流検出部４１で検出する（Ｓ３５）。
制御ユニット３０は、検出した各出力電流に基づいて、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のスイッチングデバイス１１、２１のデューティ比を決定（調整）し（Ｓ３６）、決定（調整）したデューティ比で各相のＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０のスイッチングデバイス１１、２１のオン／オフ動作を行う（Ｓ３７）。
制御ユニット３０は、処理を終了するか否かを判定し（Ｓ３８）、処理を終了しない場合（Ｓ３８でＮＯ）、ステップＳ３１以降の処理を続け、処理を終了する場合（Ｓ３８でＹＥＳ）、処理を終了する。
第３実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、制御ユニット３０を、例えば、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＡＭ（メモリ）などで構成し、図１３に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法を実現することができる。
（第４実施形態）
図１４は第４実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の構成の一例を示す説明図である。第１実施形態の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１００との相違点は、インダクタ１２、２２に代えて、一つのコアに巻回された二つのインダクタ（コイル）７１、７２で構成される磁気回路７０を備える点である。
磁気回路７０では、二つのコイル７１、７２の巻線数の比は１：１であり、逆方向（逆相）に巻かれている。各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０を動作させた場合、コイル７１、７２は磁気的に結合しているので、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０の出力電流を平衡化することにより、磁束を打ち消すことができ、飽和磁束を小さくすることができる。これにより、コイルの小型化を図ることができる。
すなわち、図１４に示すような、磁気回路７０を備える多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０では、各相のＤＣ／ＤＣコンバータ１０、２０それぞれの出力電流を平衡化することが重要である。前述の第３実施形態の調整方法は、第１、第２実施形態においても有用であるが、特に第４実施形態のような磁気回路７０を備える多相ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０にあっては、電流の平衡化によって、磁気飽和に至ることを防止することができるので、特に有用な調整方法である。
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。
１０、２０、５０、６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１、２１、５１、６１ スイッチングデバイス
１２、２２、５２、６２ インダクタ
１３、２３ ダイオード
４１ 電流検出部
４２ キャパシタ
３０ 制御ユニット
３１、３２ 駆動部
３３ 制御部
３４ 調整部
３５ 記憶部
３６ 電流取得部
３７ 統計値算出部
３８ 信号取得部
７０ 磁気回路
７１、７２ コイル（インダクタ）

Claims (13)

  1. オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、
    該制御部で制御した場合に、前記電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部と
    を備える多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  2. 前記制御部は、
    前記多相ＤＣ／ＤＣコンバータの動作開始時に各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する請求項１に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  3. 前記制御部は、
    一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態に制御した場合、前記電流検出部で検出した前記一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がゼロになった後に他のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスをオン状態に制御する請求項１又は請求項２に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  4. 前記制御部は、
    所定の検出時間に亘って各スイッチングデバイスを異なるタイミングで繰り返しオン状態に制御し、
    前記電流検出部で繰り返し検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づく統計値を算出する統計値算出部をさらに備え、
    前記調整部は、
    前記統計値算出部で算出した統計値に基づいて各スイッチングデバイスのオン時間を調整する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  5. 前記電流検出部は、
    各スイッチングデバイスがオンした時点から所定時間経過時点で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  6. オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続され、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する制御部と、
    該制御部で制御した場合に、前記電流検出部で検出した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部と
    を備える多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  7. 前記制御部は、
    前記電流検出部で検出した出力電流が変動した場合、各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する請求項６に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  8. 前記調整部は、
    前記電流検出部で検出した一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が他のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流よりも大きい場合、前記一のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を前記他のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングデバイスのオン時間より短くする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  9. 所要のデューティ比に係る制御信号を取得する取得部を備え、
    前記調整部は、
    各スイッチングデバイスのデューティ比の合計が前記所要のデューティ比となるように各スイッチングデバイスのオン時間を調整する請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の多相ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  10. コンピュータに、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御させるためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータを、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部から各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を取得する電流取得部と、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御する制御部と、
    該制御部で制御した場合に、取得した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部と
    して機能させるコンピュータプログラム。
  11. コンピュータに、オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータを制御させるためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータを、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部から各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を取得する電流取得部と、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御する制御部と、
    該制御部で制御した場合に、取得した各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整する調整部と
    して機能させるコンピュータプログラム。
  12. オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出し、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスを異なるタイミングでオン状態に制御部が制御し、
    該制御部で制御された場合に、検出された各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整部が調整する多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
  13. オン／オフ動作するスイッチングデバイスを有するＤＣ／ＤＣコンバータを複数並列に接続した多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端が接続された接続点の後段に接続された電流検出部で各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出し、
    各ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチングデバイスのデューティ比を異なるタイミングで所要時間の間、所定値に変更して各スイッチングデバイスのオン／オフを制御部が制御し、
    該制御部で制御された場合に、検出された各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流に基づいて、オン／オフ動作する際の各スイッチングデバイスのオン時間を調整部が調整する多相ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
JP2018523309A 2016-06-14 2017-02-28 多相ｄｃ／ｄｃコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法 Pending JPWO2017217022A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016117995 2016-06-14
JP2016117995 2016-06-14
PCT/JP2017/007697 WO2017217022A1 (ja) 2016-06-14 2017-02-28 多相ｄｃ／ｄｃコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2017217022A1 true JPWO2017217022A1 (ja) 2019-04-04

Family

ID=60664126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018523309A Pending JPWO2017217022A1 (ja) 2016-06-14 2017-02-28 多相ｄｃ／ｄｃコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190181761A1 (ja)
EP (1) EP3471251A1 (ja)
JP (1) JPWO2017217022A1 (ja)
CN (1) CN109314463A (ja)
WO (1) WO2017217022A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7055030B2 (ja) * 2018-02-15 2022-04-15 新電元工業株式会社 電流検出装置、及びスイッチング電源装置
US11735995B2 (en) 2018-06-18 2023-08-22 Hitachi Astemo, Ltd. Multi-phase power converter with drift current
US11264896B2 (en) * 2019-06-18 2022-03-01 Kinetic Technologies Two-phase boost converter with reduced voltage stress, and inherent current balancing
CN110190731B (zh) * 2019-06-28 2020-08-04 西安易朴通讯技术有限公司 供电电路及系统
US11522460B2 (en) * 2020-07-24 2022-12-06 Cirrus Logic, Inc. Optimizing the control of a hysteretic power converter at low duty cycles
CN112600421B (zh) * 2020-12-07 2021-12-07 深圳市蓝德汽车电源技术有限公司 一种氢燃料电池dc-dc变换器装置的电流控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7977898B2 (en) * 2008-07-21 2011-07-12 GM Global Technology Operations LLC Current sensing for a multi-phase DC/DC boost converter
US8188720B2 (en) * 2008-11-14 2012-05-29 Ford Global Technologies, Llc Multi-phase DC-DC converter control
JP5570338B2 (ja) * 2010-07-26 2014-08-13 三菱電機株式会社 多重チョッパ装置
CN103208917A (zh) * 2012-01-12 2013-07-17 登丰微电子股份有限公司 多相直流对直流转换控制器及其控制方法
JP2014060851A (ja) * 2012-09-18 2014-04-03 Toshiba Corp Ｄｃｄｃコンバータ
CN203851025U (zh) * 2013-04-15 2014-09-24 罗姆股份有限公司 Dc／dc变换器和使用它的电子设备
US9748846B2 (en) * 2013-10-28 2017-08-29 Intersil Americas LLC Power supply with droop control feedback for enhanced phase current sharing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017217022A1 (ja) 2017-12-21
US20190181761A1 (en) 2019-06-13
EP3471251A1 (en) 2019-04-17
CN109314463A (zh) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017217022A1 (ja) 多相ｄｃ／ｄｃコンバータ、コンピュータプログラム及び多相ｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法
US7928600B2 (en) Power source device and magnetic resonance imaging apparatus using the same
US8446133B2 (en) Methods and control circuits for controlling buck-boost converting circuit to generate regulated output voltage under reduced average inductor current
US10224826B2 (en) Control apparatus determining transformer magnetization in a DC/DC converter based on difference between primary and secondary currents
US10763668B2 (en) Converter with inductors coupled in series
US9160238B2 (en) Power converter with current feedback loop
JP5501857B2 (ja) スイッチング電源装置
CN107342681B (zh) 用于在半谐振功率转换器中有效切换的方法和装置
WO2015136592A1 (ja) 電流検出器及び電力変換装置
JP2005518775A (ja) Ｎ位相集積バックコンバータ
JP2018121473A (ja) 電力変換装置
JP2014030285A (ja) 電力変換装置及び該電力変換装置を備えた充電装置、電力変換装置のスイッチング制御方法
US10135401B2 (en) Switching amplifier with zero voltage switching and balanced thermal control algorithm
US7075801B2 (en) Dc converter
JP2007082332A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びその制御方法
US11539282B2 (en) Switching control circuit and power supply circuit
JP4464263B2 (ja) スイッチング電源装置
JP5954256B2 (ja) 制御方法
JP7329972B2 (ja) コンバータ及びコンバータの制御方法
JP2022532301A (ja) 同期ｂｕｃｋ回路の制御方法、装置、システム及び電子装置
JP2017184555A (ja) Ｄｃ／ｄｃ変換装置、コンピュータプログラム及びｄｃ／ｄｃ変換装置の制御方法
JP2002252976A (ja) スイッチング電源装置
JP2020022308A (ja) 電源装置及び電源装置の制御方法
JP2014197949A (ja) 電力変換回路
WO2019131469A1 (ja) 電源装置及び電源装置の制御方法