スイッチング装置
【課題】ＤＣＤＣコンバータを複数用いてこれらをスイッチング制御によって駆動するに際し、特定の周波数のノイズが特に大きくなるおそれがあること。
【解決手段】３つのＤＣＤＣコンバータ（コンバータＡ，Ｂ，Ｃ）の操作に際し、互いに相違するスイッチング周波数によって構成される拡散パターンに従ってスイッチング周波数を周期的に変化させることで、スペクトラム拡散を行う。ここで、３つのＤＣＤＣコンバータの拡散パターンは互いに同一であるが、その位相は、互いにずらされている。
【解決手段】３つのＤＣＤＣコンバータ（コンバータＡ，Ｂ，Ｃ）の操作に際し、互いに相違するスイッチング周波数によって構成される拡散パターンに従ってスイッチング周波数を周期的に変化させることで、スペクトラム拡散を行う。ここで、３つのＤＣＤＣコンバータの拡散パターンは互いに同一であるが、その位相は、互いにずらされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータについて、該ＤＣＤＣコンバータの備えるスイッチング素子を操作するスイッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１には、ＤＣＤＣコンバータを複数並列に接続する技術が提案されている。これにより、これら複数のＤＣＤＣコンバータを同一のスイッチング周波数にて駆動することで出力電流を適切に制御することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５７７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数のＤＣＤＣコンバータを同一のスイッチング周波数で駆動する場合、この周波数や、その高次高調波の周波数においてノイズが大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータを複数用いてこれらをスイッチング制御によって駆動するに際し、そのノイズを好適に抑制することのできるスイッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータについて、該ＤＣＤＣコンバータの備えるスイッチング素子を操作するスイッチング装置において、前記ＤＣＤＣコンバータが２以上のＤＣＤＣコンバータからなり、互いに相違する複数のスイッチング周波数を含む時系列パターンに従って前記スイッチング素子を操作するスペクトラム拡散手段を備え、前記スペクトラム拡散手段は、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に、前記時系列パターンの位相をずらすことを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、時系列パターンの位相をずらすことで、各ＤＣＤＣコンバータの操作に用いられるスイッチング周波数同士を互いに相違させることが可能となる。このため、特定のスイッチング周波数やその高調波におけるノイズレベルを抑制することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記時系列パターン内の前記複数のスイッチング周波数は、所定の無線放送領域において、互いに共通の高調波成分を有しないことを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、無線放送領域における特定の周波数のノイズレベルが特に大きくなる事態を回避することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記互いに相違するスイッチング周波数の数は、前記ＤＣＤＣコンバータの数よりも多いことを特徴とする。
【００１２】
上記発明では、１度のスイッチング期間（オン・オフの一周期）が互いに隣接するもの同士で、利用されるスイッチング周波数同士に相違するものがあるようにすることができる。このため、スペクトラム拡散を好適に行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記時系列パターンの一周期の逆数は、可聴周波数以上に設定されることを特徴とする。
【００１４】
上記発明では、拡散された各スイッチング周波数やそれらの高調波が、ノイズ対策の所望される無線放送の周波数に重なったとしても、重なりが生じるタイミングから次に重なりが生じるタイミングまでの時間の逆数を可聴周波数以上とすることができる。このため、上記無線放送を受信した場合であっても、再生された音声信号に上記重なりに起因して可聴領域内のノイズが生じることを回避することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記スイッチング素子を操作する操作手段を前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えて且つ、前記位相のずれの時間変化を補正する補正信号を前記各操作手段に出力する補正信号出力手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
ＤＣＤＣコンバータ同士の個体差等に起因して、上記時系列パターンに従ったスイッチング制御を継続しているうちに、上記位相のずれに時間変化が生じるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、補正信号を各操作手段に出力することでこうした事態に対処することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記補正信号出力手段は、前記スイッチング素子の操作のための前記時系列パターン上の時点を指定する時点指定信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、各操作手段が現在時系列パターン上のどの時点に居るべきかを把握することができるため、互いの操作手段同士が直接通信することなく、互いの位相のずれ量を調節することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記補正信号出力手段は、前記ＤＣＤＣコンバータが規定時間稼動される毎にこれを一時停止させる信号を前記操作手段に出力し、その後稼働を指令する信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、ＤＣＤＣコンバータを一旦停止させその後再度稼働させることで、稼働時間が長くなることによる位相のずれの時間変化を補正することができる。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備え、前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ毎に、その開始時の位相が相違する情報であることを特徴とする。
【００２２】
上記発明では、記憶手段に記憶される時系列パターンに関する情報を、ＤＣＤＣコンバータ毎に開始時の位相が相違するものとするために、位相にずれを生じさせることができる。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各操作手段に前記スイッチング素子の操作の開始を指令する指令信号を出力する指令信号出力手段を備え、前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ同士でその開始時の位相が一致した情報であり、前記指令信号出力手段は、前記操作手段毎に、前記開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらすことを特徴とする。
【００２４】
上記発明では、開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらすことで、ＤＣＤＣコンバータのそれぞれの記憶手段に記憶された情報が同一であるにもかかわらず、時系列パターンの位相を好適にずらすことができる。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各記憶手段に、前記時系列パターンに関する情報を出力する手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記発明では、記憶手段に出力する情報を互いに相違させることで、上記時系列パターン同士の位相をＤＣＤＣコンバータ毎にずらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるコンバータユニットの回路構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかるスペクトラム拡散態様を示す図。
【図４】同実施形態にかかる拡散されたスイッチング周波数の設定手法を示す図。
【図５】第２の実施形態にかかるスペクトラム拡散態様を示すタイムチャート。
【図６】第３の実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの時間変化の補正処理の手順を示す流れ図。
【図７】第４の実施形態にかかる拡散パターンを示す図。
【図８】同実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの時間変化の補正手法を示すタイムチャート。
【図９】第５の実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの生成手法を示す図。
【図１０】第６の実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの生成手法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるスイッチング装置をハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３０】
図示されるように、高圧バッテリ１０は、車載低圧システムから絶縁された車載高圧システムを構成するものであり、所定の高電圧（例えば数百ボルト以上）の出力電圧を有する。コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、高圧バッテリ１０に並列接続されている。すなわち、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｍを介して、高圧バッテリ１０の正極及び負極にそれぞれ接続されている。
【００３１】
コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃはいずれも、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して車載低圧システムを構成する低圧バッテリ１２に印加するものである。詳しくは、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれその一対の出力端子が高電位側ラインＬｈとグランドラインＬｇとに接続されており、高電位側ラインＬｈは、低圧バッテリ１２の正極に接続されている。ここで、低圧バッテリ１２は、車載補機類の電源となるものであり、特に制御装置１４の電源となる。制御装置１４は、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを操作することで、これらの出力電圧を制御する制御装置である。詳しくは、制御装置１４は、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに、信号線Ｌｓａ、Ｌｓｂ、Ｌｓｃを介してその動作開始及び停止を指令する指令信号ｓａ，ｓｂ，ｓｃを出力することで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの起動、停止の操作を行う。
【００３２】
図２に、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ（図中、これらをコンバータユニット２０と総括表記）の回路構成を示す。
【００３３】
図示されるように、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、ＤＣＤＣコンバータ２２を備えている。ＤＣＤＣコンバータ２２は、絶縁型の降圧コンバータ回路である。すなわち、トランス２２ｂと、上記正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｍに接続される１次側回路２２ａと、上記高電位側ラインＬｈ及びグランドラインＬｇに接続される２次側回路２２ｃとを備えている。ＤＣＤＣコンバータ２２の２次側のうち、高電位側ラインＬｈに接続される電気経路には、電流センサ２４が設けられている。また、高電位側ラインＬｈ及びグランドラインＬｇのそれぞれに接続される電気経路間には、電圧センサ２６が接続されている。これら電流センサ２４による出力電流の検出値や、電圧センサ２６による出力電圧の検出値は、操作部２８に取り込まれる。
【００３４】
操作部２８は、上記信号線Ｌｓ（Ｌｓａ，Ｌｓｂ，Ｌｓｃの総括表記）を介して入力される指令信号に基づき、ＤＣＤＣコンバータ２２を稼動、停止制御する。すなわち、上記出力電流や出力電圧に基づき、これらをフィードバック制御するうえで適切な値となるように、ＤＣＤＣコンバータ２２の各スイッチング素子に操作信号ｇ１〜ｇ４を出力する。ここで、操作信号は、オン・オフの一周期に対するオン時間の比率（時比率）を、出力電流や出力電圧を制御するための操作量とする信号である。特に、操作部２８は、上記一周期の逆数であるスイッチング周波数についての拡散パターンを記憶しており、これに基づき操作信号を出力することでスイッチング制御を行う。
【００３５】
図３に、操作部２８に記憶された拡散周波数のパターンを示す。
【００３６】
図示されるように、拡散周波数のパターンは、互いに相違する６個のスイッチング周波数ｆ１〜ｆ６の時系列パターンである。このパターンに従ってスイッチング制御を行うことで、スイッチング周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６のそれぞれに従ったスイッチングが周期的になされることとなる。ここで、本実施形態では、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの操作部２８の記憶する拡散パターンの位相が互いに相違する。すなわち、いずれの拡散パターンもｆ１〜ｆ６の順に周期的にスイッチング制御を行う旨を定めたパターンであることには相違ないが、第１番目のスイッチング制御に採用されるスイッチング周波数が互いに相違するように設定されている。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれにおいて、これらの記憶するパターンに従って同時にスイッチング制御が開始されるなら、拡散パターンに従ったスイッチング制御がなされることとなるものの、周期的なスイッチング制御の位相が互いに相違することとなる。
【００３７】
これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間で、同一タイミングにおけるスイッチング周波数が互いに相違することとなるため、スイッチング周波数を拡散させることができる。
【００３８】
更に、上記スイッチング周波数は、図４に示されるように、ＡＭ放送帯域において、互いの高調波が一致しないように設定されている。これは、本実施形態では、スイッチング周波数を「百数十〜数百ｋＨｚ（図では、百数十ｋＨｚ）」としており、比較的低次の高調波がＡＭ放送帯域と重なることに鑑みた設定である。高調波同士が一致しないようにすることで、特定の放送局の周波数のノイズが特に大きくなることを回避する。
【００３９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４０】
（１）コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの操作部２８の記憶する拡散パターンの位相を互いに相違させた。これにより、特定のスイッチング周波数やその高調波におけるノイズレベルを抑制することが可能となる。
【００４１】
（２）拡散パターン内の複数のスイッチング周波数が、AM放送領域において、互いに共通の高調波成分を有しないようにした。これにより、AM放送領域における特定の周波数のノイズレベルが特に大きくなる事態を回避することができる。
【００４２】
（３）拡散パターンにおいて互いに相違するスイッチング周波数の数を、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの数の２倍以上とした。これにより、同時に同一のスイッチング周波数が用いられることや、時系列上隣接するスイッチング同士でスイッチング周波数が同一となることを回避することができる。
【００４３】
（４）各コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに制御装置１４から起動、停止の指令を出力するようにした。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士の通信を可能とする手段を有しなくても、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間で容易に位相にずれを生じさせることができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
図５に、本実施形態にかかる拡散パターンを示す。図示されるように、本実施形態では、周期的に変更されるスイッチング周波数の時系列パターンの一周期の逆数Fを、可聴周波数に応じた閾値周波数Ｆｔｈ以上に設定する。これにより、特定のスイッチング周波数の高調波が特定のＡＭ放送周波数領域に重なったとしても、いったん重なりが生じてから次に重なりが生じるまでの時間の逆数を閾値周波数Ｆｔｈ以上とすることができる。このため、閾値周波数Ｆｔｈを、人間が知覚できない周波数とすることで、ＡＭ放送の受信に際して、スピーカーから人間に知覚できるノイズが生じる事態を好適に回避することができる。ここで、閾値周波数Ｆｔｈは、例えば「２０ｋＨｚ」以上とすればよい。これは、可聴周波数が「２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ」といわれていることによる。もっとも、この設定は絶対的なものではない。実際、人間の聴力には個人差があり、例えば「２０ｋＨｚ」の音波をキャッチできる人間は稀である。このため、上記拡散周波数を、例えば「１５ｋＨｚ」以上に設定しても顕著な効果が得られる。
【００４６】
こうした設定によれば、高次高調波同士がＡＭ放送領域内で一致しないような設定にしなくても、ＡＭ放送の受信に際して人間に知覚できるノイズを好適に抑制又は回避することができる。もっとも、特定の周波数帯域のノイズが特に大きくなる事態を回避する観点からは、高次高調波同士が一致しない設定を行うことは有効である。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００４８】
（５）拡散パターンの一周期の逆数を、可聴周波数以上に設定した。これにより、ＡＭ放送の受信に際し、再生された音声信号に可聴領域内のノイズが生じることを回避することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５０】
複数のコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを用いる場合、これらには個体差があるのが常である。このため、先の図３に示した拡散パターンの一周期の時間が実際には、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ毎で微妙にずれるおそれがある。そしてこの場合には、先の図３に示したパターンによって当初設定しておいた位相のずれ量がスイッチング制御の継続につれて変化するおそれがある。
【００５１】
そこで本実施形態では、上記位相のずれの時間変化を補正する処理を行う。
【００５２】
図６に、本実施形態にかかる位相ずれの時間変化の補正処理の手順を示す。この処理は、制御装置１４によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５３】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一時停止させる処理が実行された直後であるか否かを判断する。そして、実行直後であると判断される場合、ステップＳ１２において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに起動指令を出力する。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、先の図３に示した拡散パターンに従ってスイッチング制御を行うようになる。
【００５４】
ステップＳ１２の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、ステップＳ１４において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを起動してからの稼動時間を計時する計時処理を行う。続くステップＳ１６においては、計時された時間が所定時間以上であるか否かを判断する。この所定時間は、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの個体差に起因して、拡散パターンに従ったスイッチング制御同士の位相のずれが、先の図３に示したものから規定値以上ずれると想定される時間に設定されている。ここで、規定値は、互いのスイッチング周波数が一致するようになるずれよりも小さい値である。そして、所定時間以上である場合には、ステップＳ１８において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの一時停止処理を行う。これにより、低圧バッテリ１２等の車載補機類への電力供給の有無にかかわらず、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが一時的に停止されることとなる。なお、ステップＳ１８の処理が完了する場合や、ステップＳ１６において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５５】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００５６】
（６）コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが所定時間稼動される毎にこれを一時停止させる信号をコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに出力し、その後稼働を指令する信号をコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに出力した。これにより、稼働時間が長くなることによる位相のずれの時間変化を補正することができる。
【００５７】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
先の第１の実施形態では、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに記憶する拡散パターン同士の位相を相違させた。これに対し、本実施形態では、図７に示すように、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの記憶する拡散パターンの位相を互いに同一とする。そして、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対する起動指令のタイミングをずらすことで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士で拡散パターンの位相を互いにずらす。
【００５９】
図８に、本実施形態にかかる拡散パターンの位相の設定手法を示す。詳しくは、図８（ａ）に、コンバータユニット２０ａへの指令信号ｓａの推移を示し、図８（ｂ）に、コンバータユニット２０ｂへの指令信号ｓｂの推移を示し、図８（ｃ）に、コンバータユニット２０ｃへの指令信号ｓｃの推移を示す。
【００６０】
図示されるように、本実施形態では、コンバータユニット２０ｂへの起動指令の出力後、「１／ｆ１＋１／ｆ２」だけ経過することで、コンバータユニット２０ｃに起動指令を
出力する。更にその後、「１／ｆ３＋１／ｆ４」だけ経過することで、コンバータユニット２０ａに起動指令を出力する。これによっても、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれのスイッチング制御において、互いの位相を先の図３に示したものに準じた態様にてずらすことができる。
【００６１】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６２】
（７）コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対して、開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらした。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに記憶された情報が同一であるか否かにかかわらず、時系列パターンの位相を好適にずらすことができる。
【００６３】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６４】
本実施形態では、図９に示すように、制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対し、拡散パターン上の時点を指定する時点指定信号ｓｎを出力する機能を有する。これにより、例えばコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに、記憶された拡散パターンの第１スイッチングの時点である旨の信号を同時に出力することで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれが先の図３に示した拡散パターンの最初からスイッチングをし始めるようにすることができる。このため、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士の個体差により、スイッチング制御の継続に連れて互いの拡散パターン同士の位相ずれに時間変化が生じてもこれを補正することができる。なお、上記時点指定信号ｓｎの出力周期は、先の図６のステップＳ１６の処理における所定時間程度としてもよい。
【００６５】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６６】
（８）拡散パターン上の時点を指定する時点指定信号ｓｎをコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに出力した。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、現在、拡散パターン上のどの時点に居るべきかを把握することができるため、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士が直接通信することなく、互いの位相のずれ量を調節することができる。
【００６７】
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６８】
本実施形態では、図１０に示すように、制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対し、拡散パターンに関する情報を重畳した信号ｓｆを出力する機能を有する。これにより、例えば、制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに先の図３に示した拡散パターンを出力することで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの拡散パターン同士で位相のずれを生じさせることができる。また例えば、先の図６のステップＳ１６の処理における所定時間の経過毎に、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの拡散パターンを初期化すべく、新たに信号ｓｆを出力するなどすることで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの個体差に起因した位相の時間変化を補正することができる。
【００６９】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７０】
（９）制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに拡散パターンに関する情報を出力した。これにより、拡散パターン同士の位相をコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ毎にずらしたり、位相のずれの時間変化を補正したりすることができる。
【００７１】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７２】
・上記各実施形態では、ＡＭ放送領域内においてスイッチング周波数の「全ての」高次高調波同士が互いに一致しないようにしたがこれに限らない。例えば、同次数の高次高調波同士が互いに一致しないようにしてもよい。
【００７３】
・上記各実施形態では、ＡＭ放送領域内においてスイッチング周波数の全ての高次高調波同士が互いに「一致」しないようにしたがこれに限らない。例えば、高次高調波同士の間隔がＡＭ放送の占有周波数帯幅以内とならないようにしてもよい。
【００７４】
・上記各実施形態では、「ＡＭ放送領域」内においてスイッチング周波数の高次高調波同士が互いに一致しないようにしたがこれに限らない。例えば、ＳＷ放送領域内においてスイッチング周波数の高次高調波同士が互いに一致しないようにしてもよい。
【００７５】
・上記第１の実施形態では、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの操作部２８に記憶される時系列パターンの位相を互いにずらして且つ、ＤＣＤＣコンバータ２２の駆動開始タイミングを同時とするようにしたがこれに限らない。例えば、コンバータユニット２０ａ，２０ｂの駆動開始タイミング間と、コンバータユニット２０ｂ，２０ｃの駆動開始タイミング間とを、それぞれ時系列パターンの一周期（「１／Ｆ」）だけ離間させてもよい。
【００７６】
・上記第２の実施形態では、時系列パターンの１周期の逆数であるパターン周波数Ｆを可聴周波数の上限値以上としたがこれに限らず、可聴周波数の下限値以下（例えば「２０Ｈｚ」以下）としてもよい。
【００７７】
・上記各実施形態では、拡散パターンの一周期に一度、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士でスイッチング信号の立ち上がりエッジのタイミングが同期する構成となるが、これに限らない。例えば先の第１の実施形態において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれへの起動指令をスイッチング周波数の最小値以下の時間内で互いにずらしたタイミングで出力することで、立ち上がりエッジのタイミングが拡散パターンの一周期において全て一致しないようにしてもよい。
【００７８】
・スペクトラム拡散によって拡散されたスイッチング周波数の数は、上記各実施形態で例示したものに限らない。要は、ＤＣＤＣコンバータ２２の数よりも多ければよい。ただしこの際、スイッチング期間（オン・オフの一周期）のうち互いに隣接するもの同士で利用されるスイッチング周波数の全てが等しくはならないようにすることが望ましい。また、上記各実施形態のように、１のスイッチング期間において使用されるスイッチング周波数に共通なものが存在しないようにすることや、隣接するもの同士で利用されるスイッチング周波数が全て相違することがより望ましい。これらを満たすためには、拡散されたスイッチング周波数の数を、ＤＣＤＣコンバータ２２の数の２倍以上とすればよい。
【００７９】
・上記各実施形態では、複数のＤＣＤＣコンバータ２２のそれぞれ毎に、これを操作する操作部２８を備えたがこれに限らない。例えばＤＣＤＣコンバータ２２の全てを一括して操作する操作部を制御装置１４が備える構成としてもよい。
【００８０】
・ＤＣＤＣコンバータ２２の回路構成としては、先の図２等において例示したものに限らず、例えば特開平５−２７６７５１号公報に例示されているタイプの部分共振型のコンバータであってもよい。また、ＤＣＤＣコンバータ２２としては、降圧コンバータにも限らない。また、ＤＣＤＣコンバータ２２の出力電流を検出する手段としては、上記電流センサ２４に限らず、１次側を流れる電流の検出値を２次側電流に換算する手段であってもよい。
【００８１】
・コンバータユニット２０の数としては、「３」に限らず、「２」個又は「４」個以上であってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…高圧バッテリ、１４…制御装置、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…コンバータユニット、２２…ＤＣＤＣコンバータ、２８…操作部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータについて、該ＤＣＤＣコンバータの備えるスイッチング素子を操作するスイッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１には、ＤＣＤＣコンバータを複数並列に接続する技術が提案されている。これにより、これら複数のＤＣＤＣコンバータを同一のスイッチング周波数にて駆動することで出力電流を適切に制御することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５７７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数のＤＣＤＣコンバータを同一のスイッチング周波数で駆動する場合、この周波数や、その高次高調波の周波数においてノイズが大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータを複数用いてこれらをスイッチング制御によって駆動するに際し、そのノイズを好適に抑制することのできるスイッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータについて、該ＤＣＤＣコンバータの備えるスイッチング素子を操作するスイッチング装置において、前記ＤＣＤＣコンバータが２以上のＤＣＤＣコンバータからなり、互いに相違する複数のスイッチング周波数を含む時系列パターンに従って前記スイッチング素子を操作するスペクトラム拡散手段を備え、前記スペクトラム拡散手段は、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に、前記時系列パターンの位相をずらすことを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、時系列パターンの位相をずらすことで、各ＤＣＤＣコンバータの操作に用いられるスイッチング周波数同士を互いに相違させることが可能となる。このため、特定のスイッチング周波数やその高調波におけるノイズレベルを抑制することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記時系列パターン内の前記複数のスイッチング周波数は、所定の無線放送領域において、互いに共通の高調波成分を有しないことを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、無線放送領域における特定の周波数のノイズレベルが特に大きくなる事態を回避することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記互いに相違するスイッチング周波数の数は、前記ＤＣＤＣコンバータの数よりも多いことを特徴とする。
【００１２】
上記発明では、１度のスイッチング期間（オン・オフの一周期）が互いに隣接するもの同士で、利用されるスイッチング周波数同士に相違するものがあるようにすることができる。このため、スペクトラム拡散を好適に行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記時系列パターンの一周期の逆数は、可聴周波数以上に設定されることを特徴とする。
【００１４】
上記発明では、拡散された各スイッチング周波数やそれらの高調波が、ノイズ対策の所望される無線放送の周波数に重なったとしても、重なりが生じるタイミングから次に重なりが生じるタイミングまでの時間の逆数を可聴周波数以上とすることができる。このため、上記無線放送を受信した場合であっても、再生された音声信号に上記重なりに起因して可聴領域内のノイズが生じることを回避することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記スイッチング素子を操作する操作手段を前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えて且つ、前記位相のずれの時間変化を補正する補正信号を前記各操作手段に出力する補正信号出力手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
ＤＣＤＣコンバータ同士の個体差等に起因して、上記時系列パターンに従ったスイッチング制御を継続しているうちに、上記位相のずれに時間変化が生じるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、補正信号を各操作手段に出力することでこうした事態に対処することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記補正信号出力手段は、前記スイッチング素子の操作のための前記時系列パターン上の時点を指定する時点指定信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、各操作手段が現在時系列パターン上のどの時点に居るべきかを把握することができるため、互いの操作手段同士が直接通信することなく、互いの位相のずれ量を調節することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記補正信号出力手段は、前記ＤＣＤＣコンバータが規定時間稼動される毎にこれを一時停止させる信号を前記操作手段に出力し、その後稼働を指令する信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、ＤＣＤＣコンバータを一旦停止させその後再度稼働させることで、稼働時間が長くなることによる位相のずれの時間変化を補正することができる。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備え、前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ毎に、その開始時の位相が相違する情報であることを特徴とする。
【００２２】
上記発明では、記憶手段に記憶される時系列パターンに関する情報を、ＤＣＤＣコンバータ毎に開始時の位相が相違するものとするために、位相にずれを生じさせることができる。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各操作手段に前記スイッチング素子の操作の開始を指令する指令信号を出力する指令信号出力手段を備え、前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ同士でその開始時の位相が一致した情報であり、前記指令信号出力手段は、前記操作手段毎に、前記開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらすことを特徴とする。
【００２４】
上記発明では、開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらすことで、ＤＣＤＣコンバータのそれぞれの記憶手段に記憶された情報が同一であるにもかかわらず、時系列パターンの位相を好適にずらすことができる。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各記憶手段に、前記時系列パターンに関する情報を出力する手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記発明では、記憶手段に出力する情報を互いに相違させることで、上記時系列パターン同士の位相をＤＣＤＣコンバータ毎にずらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるコンバータユニットの回路構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかるスペクトラム拡散態様を示す図。
【図４】同実施形態にかかる拡散されたスイッチング周波数の設定手法を示す図。
【図５】第２の実施形態にかかるスペクトラム拡散態様を示すタイムチャート。
【図６】第３の実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの時間変化の補正処理の手順を示す流れ図。
【図７】第４の実施形態にかかる拡散パターンを示す図。
【図８】同実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの時間変化の補正手法を示すタイムチャート。
【図９】第５の実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの生成手法を示す図。
【図１０】第６の実施形態にかかるＤＣＤＣコンバータ同士の位相ずれの生成手法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるスイッチング装置をハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００３０】
図示されるように、高圧バッテリ１０は、車載低圧システムから絶縁された車載高圧システムを構成するものであり、所定の高電圧（例えば数百ボルト以上）の出力電圧を有する。コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、高圧バッテリ１０に並列接続されている。すなわち、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｍを介して、高圧バッテリ１０の正極及び負極にそれぞれ接続されている。
【００３１】
コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃはいずれも、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して車載低圧システムを構成する低圧バッテリ１２に印加するものである。詳しくは、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれその一対の出力端子が高電位側ラインＬｈとグランドラインＬｇとに接続されており、高電位側ラインＬｈは、低圧バッテリ１２の正極に接続されている。ここで、低圧バッテリ１２は、車載補機類の電源となるものであり、特に制御装置１４の電源となる。制御装置１４は、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを操作することで、これらの出力電圧を制御する制御装置である。詳しくは、制御装置１４は、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに、信号線Ｌｓａ、Ｌｓｂ、Ｌｓｃを介してその動作開始及び停止を指令する指令信号ｓａ，ｓｂ，ｓｃを出力することで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの起動、停止の操作を行う。
【００３２】
図２に、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ（図中、これらをコンバータユニット２０と総括表記）の回路構成を示す。
【００３３】
図示されるように、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、ＤＣＤＣコンバータ２２を備えている。ＤＣＤＣコンバータ２２は、絶縁型の降圧コンバータ回路である。すなわち、トランス２２ｂと、上記正極ラインＬｐ及び負極ラインＬｍに接続される１次側回路２２ａと、上記高電位側ラインＬｈ及びグランドラインＬｇに接続される２次側回路２２ｃとを備えている。ＤＣＤＣコンバータ２２の２次側のうち、高電位側ラインＬｈに接続される電気経路には、電流センサ２４が設けられている。また、高電位側ラインＬｈ及びグランドラインＬｇのそれぞれに接続される電気経路間には、電圧センサ２６が接続されている。これら電流センサ２４による出力電流の検出値や、電圧センサ２６による出力電圧の検出値は、操作部２８に取り込まれる。
【００３４】
操作部２８は、上記信号線Ｌｓ（Ｌｓａ，Ｌｓｂ，Ｌｓｃの総括表記）を介して入力される指令信号に基づき、ＤＣＤＣコンバータ２２を稼動、停止制御する。すなわち、上記出力電流や出力電圧に基づき、これらをフィードバック制御するうえで適切な値となるように、ＤＣＤＣコンバータ２２の各スイッチング素子に操作信号ｇ１〜ｇ４を出力する。ここで、操作信号は、オン・オフの一周期に対するオン時間の比率（時比率）を、出力電流や出力電圧を制御するための操作量とする信号である。特に、操作部２８は、上記一周期の逆数であるスイッチング周波数についての拡散パターンを記憶しており、これに基づき操作信号を出力することでスイッチング制御を行う。
【００３５】
図３に、操作部２８に記憶された拡散周波数のパターンを示す。
【００３６】
図示されるように、拡散周波数のパターンは、互いに相違する６個のスイッチング周波数ｆ１〜ｆ６の時系列パターンである。このパターンに従ってスイッチング制御を行うことで、スイッチング周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６のそれぞれに従ったスイッチングが周期的になされることとなる。ここで、本実施形態では、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの操作部２８の記憶する拡散パターンの位相が互いに相違する。すなわち、いずれの拡散パターンもｆ１〜ｆ６の順に周期的にスイッチング制御を行う旨を定めたパターンであることには相違ないが、第１番目のスイッチング制御に採用されるスイッチング周波数が互いに相違するように設定されている。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれにおいて、これらの記憶するパターンに従って同時にスイッチング制御が開始されるなら、拡散パターンに従ったスイッチング制御がなされることとなるものの、周期的なスイッチング制御の位相が互いに相違することとなる。
【００３７】
これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間で、同一タイミングにおけるスイッチング周波数が互いに相違することとなるため、スイッチング周波数を拡散させることができる。
【００３８】
更に、上記スイッチング周波数は、図４に示されるように、ＡＭ放送帯域において、互いの高調波が一致しないように設定されている。これは、本実施形態では、スイッチング周波数を「百数十〜数百ｋＨｚ（図では、百数十ｋＨｚ）」としており、比較的低次の高調波がＡＭ放送帯域と重なることに鑑みた設定である。高調波同士が一致しないようにすることで、特定の放送局の周波数のノイズが特に大きくなることを回避する。
【００３９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４０】
（１）コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの操作部２８の記憶する拡散パターンの位相を互いに相違させた。これにより、特定のスイッチング周波数やその高調波におけるノイズレベルを抑制することが可能となる。
【００４１】
（２）拡散パターン内の複数のスイッチング周波数が、AM放送領域において、互いに共通の高調波成分を有しないようにした。これにより、AM放送領域における特定の周波数のノイズレベルが特に大きくなる事態を回避することができる。
【００４２】
（３）拡散パターンにおいて互いに相違するスイッチング周波数の数を、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの数の２倍以上とした。これにより、同時に同一のスイッチング周波数が用いられることや、時系列上隣接するスイッチング同士でスイッチング周波数が同一となることを回避することができる。
【００４３】
（４）各コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに制御装置１４から起動、停止の指令を出力するようにした。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士の通信を可能とする手段を有しなくても、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間で容易に位相にずれを生じさせることができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
図５に、本実施形態にかかる拡散パターンを示す。図示されるように、本実施形態では、周期的に変更されるスイッチング周波数の時系列パターンの一周期の逆数Fを、可聴周波数に応じた閾値周波数Ｆｔｈ以上に設定する。これにより、特定のスイッチング周波数の高調波が特定のＡＭ放送周波数領域に重なったとしても、いったん重なりが生じてから次に重なりが生じるまでの時間の逆数を閾値周波数Ｆｔｈ以上とすることができる。このため、閾値周波数Ｆｔｈを、人間が知覚できない周波数とすることで、ＡＭ放送の受信に際して、スピーカーから人間に知覚できるノイズが生じる事態を好適に回避することができる。ここで、閾値周波数Ｆｔｈは、例えば「２０ｋＨｚ」以上とすればよい。これは、可聴周波数が「２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ」といわれていることによる。もっとも、この設定は絶対的なものではない。実際、人間の聴力には個人差があり、例えば「２０ｋＨｚ」の音波をキャッチできる人間は稀である。このため、上記拡散周波数を、例えば「１５ｋＨｚ」以上に設定しても顕著な効果が得られる。
【００４６】
こうした設定によれば、高次高調波同士がＡＭ放送領域内で一致しないような設定にしなくても、ＡＭ放送の受信に際して人間に知覚できるノイズを好適に抑制又は回避することができる。もっとも、特定の周波数帯域のノイズが特に大きくなる事態を回避する観点からは、高次高調波同士が一致しない設定を行うことは有効である。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００４８】
（５）拡散パターンの一周期の逆数を、可聴周波数以上に設定した。これにより、ＡＭ放送の受信に際し、再生された音声信号に可聴領域内のノイズが生じることを回避することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５０】
複数のコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを用いる場合、これらには個体差があるのが常である。このため、先の図３に示した拡散パターンの一周期の時間が実際には、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ毎で微妙にずれるおそれがある。そしてこの場合には、先の図３に示したパターンによって当初設定しておいた位相のずれ量がスイッチング制御の継続につれて変化するおそれがある。
【００５１】
そこで本実施形態では、上記位相のずれの時間変化を補正する処理を行う。
【００５２】
図６に、本実施形態にかかる位相ずれの時間変化の補正処理の手順を示す。この処理は、制御装置１４によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５３】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一時停止させる処理が実行された直後であるか否かを判断する。そして、実行直後であると判断される場合、ステップＳ１２において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに起動指令を出力する。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、先の図３に示した拡散パターンに従ってスイッチング制御を行うようになる。
【００５４】
ステップＳ１２の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、ステップＳ１４において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃを起動してからの稼動時間を計時する計時処理を行う。続くステップＳ１６においては、計時された時間が所定時間以上であるか否かを判断する。この所定時間は、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの個体差に起因して、拡散パターンに従ったスイッチング制御同士の位相のずれが、先の図３に示したものから規定値以上ずれると想定される時間に設定されている。ここで、規定値は、互いのスイッチング周波数が一致するようになるずれよりも小さい値である。そして、所定時間以上である場合には、ステップＳ１８において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの一時停止処理を行う。これにより、低圧バッテリ１２等の車載補機類への電力供給の有無にかかわらず、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが一時的に停止されることとなる。なお、ステップＳ１８の処理が完了する場合や、ステップＳ１６において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５５】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００５６】
（６）コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが所定時間稼動される毎にこれを一時停止させる信号をコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに出力し、その後稼働を指令する信号をコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに出力した。これにより、稼働時間が長くなることによる位相のずれの時間変化を補正することができる。
【００５７】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
先の第１の実施形態では、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに記憶する拡散パターン同士の位相を相違させた。これに対し、本実施形態では、図７に示すように、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの記憶する拡散パターンの位相を互いに同一とする。そして、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対する起動指令のタイミングをずらすことで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士で拡散パターンの位相を互いにずらす。
【００５９】
図８に、本実施形態にかかる拡散パターンの位相の設定手法を示す。詳しくは、図８（ａ）に、コンバータユニット２０ａへの指令信号ｓａの推移を示し、図８（ｂ）に、コンバータユニット２０ｂへの指令信号ｓｂの推移を示し、図８（ｃ）に、コンバータユニット２０ｃへの指令信号ｓｃの推移を示す。
【００６０】
図示されるように、本実施形態では、コンバータユニット２０ｂへの起動指令の出力後、「１／ｆ１＋１／ｆ２」だけ経過することで、コンバータユニット２０ｃに起動指令を
出力する。更にその後、「１／ｆ３＋１／ｆ４」だけ経過することで、コンバータユニット２０ａに起動指令を出力する。これによっても、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれのスイッチング制御において、互いの位相を先の図３に示したものに準じた態様にてずらすことができる。
【００６１】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６２】
（７）コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対して、開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらした。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに記憶された情報が同一であるか否かにかかわらず、時系列パターンの位相を好適にずらすことができる。
【００６３】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６４】
本実施形態では、図９に示すように、制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対し、拡散パターン上の時点を指定する時点指定信号ｓｎを出力する機能を有する。これにより、例えばコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに、記憶された拡散パターンの第１スイッチングの時点である旨の信号を同時に出力することで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれが先の図３に示した拡散パターンの最初からスイッチングをし始めるようにすることができる。このため、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士の個体差により、スイッチング制御の継続に連れて互いの拡散パターン同士の位相ずれに時間変化が生じてもこれを補正することができる。なお、上記時点指定信号ｓｎの出力周期は、先の図６のステップＳ１６の処理における所定時間程度としてもよい。
【００６５】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６６】
（８）拡散パターン上の時点を指定する時点指定信号ｓｎをコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃに出力した。これにより、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、現在、拡散パターン上のどの時点に居るべきかを把握することができるため、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士が直接通信することなく、互いの位相のずれ量を調節することができる。
【００６７】
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６８】
本実施形態では、図１０に示すように、制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対し、拡散パターンに関する情報を重畳した信号ｓｆを出力する機能を有する。これにより、例えば、制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに先の図３に示した拡散パターンを出力することで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの拡散パターン同士で位相のずれを生じさせることができる。また例えば、先の図６のステップＳ１６の処理における所定時間の経過毎に、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの拡散パターンを初期化すべく、新たに信号ｓｆを出力するなどすることで、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃの個体差に起因した位相の時間変化を補正することができる。
【００６９】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７０】
（９）制御装置１４からコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに拡散パターンに関する情報を出力した。これにより、拡散パターン同士の位相をコンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ毎にずらしたり、位相のずれの時間変化を補正したりすることができる。
【００７１】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７２】
・上記各実施形態では、ＡＭ放送領域内においてスイッチング周波数の「全ての」高次高調波同士が互いに一致しないようにしたがこれに限らない。例えば、同次数の高次高調波同士が互いに一致しないようにしてもよい。
【００７３】
・上記各実施形態では、ＡＭ放送領域内においてスイッチング周波数の全ての高次高調波同士が互いに「一致」しないようにしたがこれに限らない。例えば、高次高調波同士の間隔がＡＭ放送の占有周波数帯幅以内とならないようにしてもよい。
【００７４】
・上記各実施形態では、「ＡＭ放送領域」内においてスイッチング周波数の高次高調波同士が互いに一致しないようにしたがこれに限らない。例えば、ＳＷ放送領域内においてスイッチング周波数の高次高調波同士が互いに一致しないようにしてもよい。
【００７５】
・上記第１の実施形態では、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの操作部２８に記憶される時系列パターンの位相を互いにずらして且つ、ＤＣＤＣコンバータ２２の駆動開始タイミングを同時とするようにしたがこれに限らない。例えば、コンバータユニット２０ａ，２０ｂの駆動開始タイミング間と、コンバータユニット２０ｂ，２０ｃの駆動開始タイミング間とを、それぞれ時系列パターンの一周期（「１／Ｆ」）だけ離間させてもよい。
【００７６】
・上記第２の実施形態では、時系列パターンの１周期の逆数であるパターン周波数Ｆを可聴周波数の上限値以上としたがこれに限らず、可聴周波数の下限値以下（例えば「２０Ｈｚ」以下）としてもよい。
【００７７】
・上記各実施形態では、拡散パターンの一周期に一度、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同士でスイッチング信号の立ち上がりエッジのタイミングが同期する構成となるが、これに限らない。例えば先の第１の実施形態において、コンバータユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれへの起動指令をスイッチング周波数の最小値以下の時間内で互いにずらしたタイミングで出力することで、立ち上がりエッジのタイミングが拡散パターンの一周期において全て一致しないようにしてもよい。
【００７８】
・スペクトラム拡散によって拡散されたスイッチング周波数の数は、上記各実施形態で例示したものに限らない。要は、ＤＣＤＣコンバータ２２の数よりも多ければよい。ただしこの際、スイッチング期間（オン・オフの一周期）のうち互いに隣接するもの同士で利用されるスイッチング周波数の全てが等しくはならないようにすることが望ましい。また、上記各実施形態のように、１のスイッチング期間において使用されるスイッチング周波数に共通なものが存在しないようにすることや、隣接するもの同士で利用されるスイッチング周波数が全て相違することがより望ましい。これらを満たすためには、拡散されたスイッチング周波数の数を、ＤＣＤＣコンバータ２２の数の２倍以上とすればよい。
【００７９】
・上記各実施形態では、複数のＤＣＤＣコンバータ２２のそれぞれ毎に、これを操作する操作部２８を備えたがこれに限らない。例えばＤＣＤＣコンバータ２２の全てを一括して操作する操作部を制御装置１４が備える構成としてもよい。
【００８０】
・ＤＣＤＣコンバータ２２の回路構成としては、先の図２等において例示したものに限らず、例えば特開平５−２７６７５１号公報に例示されているタイプの部分共振型のコンバータであってもよい。また、ＤＣＤＣコンバータ２２としては、降圧コンバータにも限らない。また、ＤＣＤＣコンバータ２２の出力電流を検出する手段としては、上記電流センサ２４に限らず、１次側を流れる電流の検出値を２次側電流に換算する手段であってもよい。
【００８１】
・コンバータユニット２０の数としては、「３」に限らず、「２」個又は「４」個以上であってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…高圧バッテリ、１４…制御装置、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…コンバータユニット、２２…ＤＣＤＣコンバータ、２８…操作部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータについて、該ＤＣＤＣコンバータの備えるスイッチング素子を操作するスイッチング装置において、
前記ＤＣＤＣコンバータが２以上のＤＣＤＣコンバータからなり、
互いに相違する複数のスイッチング周波数を含む時系列パターンに従って前記スイッチング素子を操作するスペクトラム拡散手段を備え、
前記スペクトラム拡散手段は、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に、前記時系列パターンの位相をずらすことを特徴とするスイッチング装置。
【請求項２】
前記時系列パターン内の前記複数のスイッチング周波数は、所定の無線放送領域において、互いに共通の高調波成分を有しないことを特徴とする請求項１記載のスイッチング装置。
【請求項３】
前記互いに相違するスイッチング周波数の数は、前記ＤＣＤＣコンバータの数よりも多いことを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチング装置。
【請求項４】
前記時系列パターンの一周期の逆数は、可聴周波数以上に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項５】
前記スペクトラム拡散手段は、前記スイッチング素子を操作する操作手段を前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えて且つ、前記位相のずれの時間変化を補正する補正信号を前記各操作手段に出力する補正信号出力手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項６】
前記補正信号出力手段は、前記スイッチング素子の操作のための前記時系列パターン上の時点を指定する時点指定信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする請求項５記載のスイッチング装置。
【請求項７】
前記補正信号出力手段は、前記ＤＣＤＣコンバータが規定時間稼動される毎にこれを一時停止させる信号を前記操作手段に出力し、その後稼働を指令する信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする請求項５記載のスイッチング装置。
【請求項８】
前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備え、
前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ毎に、その開始時の位相が相違する情報であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項９】
前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各操作手段に前記スイッチング素子の操作の開始を指令する指令信号を出力する指令信号出力手段を備え、
前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ同士でその開始時の位相が一致した情報であり、
前記指令信号出力手段は、前記操作手段毎に、前記開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項１０】
前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各記憶手段に、前記時系列パターンに関する情報を出力する手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項１】
直流の入力電圧をこれとは電圧値の異なる直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータについて、該ＤＣＤＣコンバータの備えるスイッチング素子を操作するスイッチング装置において、
前記ＤＣＤＣコンバータが２以上のＤＣＤＣコンバータからなり、
互いに相違する複数のスイッチング周波数を含む時系列パターンに従って前記スイッチング素子を操作するスペクトラム拡散手段を備え、
前記スペクトラム拡散手段は、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に、前記時系列パターンの位相をずらすことを特徴とするスイッチング装置。
【請求項２】
前記時系列パターン内の前記複数のスイッチング周波数は、所定の無線放送領域において、互いに共通の高調波成分を有しないことを特徴とする請求項１記載のスイッチング装置。
【請求項３】
前記互いに相違するスイッチング周波数の数は、前記ＤＣＤＣコンバータの数よりも多いことを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチング装置。
【請求項４】
前記時系列パターンの一周期の逆数は、可聴周波数以上に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項５】
前記スペクトラム拡散手段は、前記スイッチング素子を操作する操作手段を前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えて且つ、前記位相のずれの時間変化を補正する補正信号を前記各操作手段に出力する補正信号出力手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項６】
前記補正信号出力手段は、前記スイッチング素子の操作のための前記時系列パターン上の時点を指定する時点指定信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする請求項５記載のスイッチング装置。
【請求項７】
前記補正信号出力手段は、前記ＤＣＤＣコンバータが規定時間稼動される毎にこれを一時停止させる信号を前記操作手段に出力し、その後稼働を指令する信号を前記操作手段に出力するものであることを特徴とする請求項５記載のスイッチング装置。
【請求項８】
前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備え、
前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ毎に、その開始時の位相が相違する情報であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項９】
前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各操作手段に前記スイッチング素子の操作の開始を指令する指令信号を出力する指令信号出力手段を備え、
前記記憶手段に記憶された前記時系列パターンに関する情報は、前記各ＤＣＤＣコンバータ同士でその開始時の位相が一致した情報であり、
前記指令信号出力手段は、前記操作手段毎に、前記開始を指令する指令信号の出力タイミングをずらすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【請求項１０】
前記スペクトラム拡散手段は、前記時系列パターンに関する情報を記憶する記憶手段と、前記スイッチング素子を操作する操作手段とを、前記ＤＣＤＣコンバータ毎に各別に備えるとともに、前記各記憶手段に、前記時系列パターンに関する情報を出力する手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２５２５１３（Ｐ２０１０−２５２５１３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８８２１（Ｐ２００９−９８８２１）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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