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公開番号2024154292
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-30
出願番号2023068046
出願日2023-04-18
発明の名称充電装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20241023BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】1個のスイッチング素子(SW素子)がオープン故障してもバッテリの充電を続けられる充電装置を提供する。
【解決手段】充電装置は、電流I_nomalを出力する電源とバッテリの間に接続される。充電装置は、並列に接続されたN個の昇圧コンバータを備える。各昇圧コンバータは、昇圧用のSW素子であって並列に接続されたM個のSW素子(許容電流I_lmt)を備える。コントローラは、各々に流れる電流がI_nomal/Nとなるように各昇圧コンバータを制御する。いずれかのSW素子がオープン故障した場合、コントローラは、I_lmt×(M-1)>I_nomal/Nであれば、各々に流れる電流がI_nomal/Nとなるように全ての昇圧コンバータを制御し、そうでなければ、オープン故障したSW素子を含む昇圧コンバータを停止し、各々流れる電流がI_nomal/(N-1)となるように残りの昇圧コンバータを制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電流Ｉ＿ｎｏｍａｌを出力する直流電源とバッテリの間に接続される充電装置であって、
並列に接続されているＮ個（Ｎ＞１）の昇圧コンバータであって、前記直流電源から出力される電力の電圧を昇圧して前記バッテリに供給するＮ個の昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータを制御するコントローラと、
を備えており、
それぞれの前記昇圧コンバータは、並列に接続されたＭ個（Ｍ＞１）の電圧変換用のスイッチング素子であって、それぞれの前記スイッチング素子の許容電流がＩ＿ｌｍｔであるＭ個のスイッチング素子を備えており、
前記コントローラは、
（１）各昇圧コンバータに流れる電流がＩ＿ｎｏｍａｌ／Ｎとなるように各昇圧コンバータを制御し、
いずれかのスイッチング素子がオープン故障した場合、
（２―１）Ｉ＿ｌｍｔ×（Ｍ－１）＞Ｉ＿ｎｏｍａｌ／Ｎであれば、各昇圧コンバータに流れる電流がＩ＿ｎｏｍａｌ／Ｎとなるように全ての昇圧コンバータを制御し、
（２－２）Ｉ＿ｌｍｔ×（Ｍ－１）＜Ｉ＿ｎｏｍａｌ／Ｎであれば、オープン故障したスイッチング素子を含む昇圧コンバータを停止し、残りの各昇圧コンバータに流れる電流がＩ＿ｎｏｍａｌ／（Ｎ－１）となるように残りの昇圧コンバータを制御する、
充電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、直流電源とバッテリの間に接続される充電装置であって、直流電源が供給する電力の電圧を昇圧してバッテリへ出力する充電装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
直流電源の出力電圧よりもバッテリの電圧が高い場合、直流電源とバッテリの間に昇圧コンバータ（充電装置）が接続される（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－０４７６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
充電装置が並列に接続された複数の昇圧コンバータを備えると、充電時間を短くすることができる。また、昇圧コンバータは、並列に接続された電圧変換用の複数のスイッチング素子を備える場合がある。本明細書は、そのような構成の充電装置において、一つの昇圧コンバータの一つのスイッチング素子がオープン故障しても充電を続けることができる技術を提供する。なお、オープン故障とは、スイッチング素子のゲートにオン指令を与えているにも関わらずにそのスイッチング素子のソースとドレインの間（あるいはエミッタとコレクタの間）に電流が流れない故障を意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する充電装置は、電流Ｉ＿ｎｏｍａｌを出力する直流電源とバッテリの間に接続される。充電装置は、並列に接続されているＮ個（Ｎ＞１）の昇圧コンバータと、それらＮ個の昇圧コンバータを制御するコントローラを備える。各昇圧コンバータは、直流電源から供給される電力の電圧を昇圧してバッテリに供給する。それぞれの昇圧コンバータは、並列に接続されたＭ個（Ｍ＞１）の電圧変換用のスイッチング素子を備える。それぞれのスイッチング素子の許容電流はＩ＿ｌｍｔである。
【０００６】
コントローラは、次の処理を行う。（１）コントローラは、各昇圧コンバータに流れる電流がＩ＿ｎｏｍａｌ／Ｎとなるように各昇圧コンバータを制御する。いずれかのスイッチング素子がオープン故障した場合、（２－１）コントローラは、Ｉ＿ｌｍｔ×（Ｍ－１）＞Ｉ＿ｎｏｍａｌ／Ｎであれば、各昇圧コンバータに流れる電流がＩ＿ｎｏｍａｌ／Ｎとなるように全ての昇圧コンバータを制御する。（２－２）コントローラは、Ｉ＿ｌｍｔ×（Ｍ－１）＜Ｉ＿ｎｏｍａｌ／Ｎであれば、オープン故障したスイッチング素子を含む昇圧コンバータを停止し、残りの（Ｎ－１）個の各昇圧コンバータに流れる電流がＩ＿ｎｏｍａｌ／（Ｎ－１）となるように残りの昇圧コンバータを制御する。コントローラの上記した処理により、充電装置は、１個のスイッチング素子がオープン故障してもバッテリの充電を継続することができる。
【０００７】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例の充電装置の回路図である。
オープン故障時の処理のフローチャートである。
オープン故障時の処理のフローチャートである（変形例）。
オープン故障時の処理のフローチャートである（図３の続き）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の充電装置２を説明する。図１に、充電装置２の回路図を示す。充電装置２は、直流電源３とバッテリ４の間に接続される。充電装置２は、直流電源３の電力の電圧を昇圧してバッテリ４へ供給する。なお、直流電源３は、電流Ｉ＿ｎｏｍａｌを出力することができる。
【００１０】
充電装置２は、並列に接続された４個の昇圧コンバータ１０ａ－１０ｄと、昇圧コンバータ１０ａ－１０ｄを制御するコントローラ２０を備える。なお、図１において、点線矢印線は信号線を表す。すなわち、コントローラ２０は昇圧コンバータ１０ａ－１０ｄと通信を行うことができるとともに、直流電源３とも通信する。
（【００１１】以降は省略されています）

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