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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022155466
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】電力変換装置および電力変換システム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20221005BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021198515
(22)【出願日】2021-12-07
(31)【優先権主張番号】P 2021056534
(32)【優先日】2021-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】針屋 昭典
(72)【発明者】
【氏名】長 寿典
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA15
5H730AS04
5H730AS05
5H730AS08
5H730AS17
5H730BB27
5H730BB57
5H730DD04
5H730DD41
5H730EE03
5H730EE04
5H730EE08
5H730EE13
5H730EE49
5H730EE57
5H730EE59
5H730FD01
5H730FD11
5H730FD31
5H730FD41
5H730FG05
5H730FG12
(57)【要約】
【課題】シンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる電力変換装置を得る。
【解決手段】本発明の電力変換装置は、第１の電力端子と、第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、第１のノードと第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および第２のノードと第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するスイッチング部と、スイッチング部に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、整流部と、第２の電力端子と、制御部とを備える。制御部は、第１の電力端子から第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、第２の電力端子から第１の電力端子に向かって電力を供給するようにスイッチング部および整流部の動作を制御する。
【選択図】図４
【解決手段】本発明の電力変換装置は、第１の電力端子と、第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、第１のノードと第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および第２のノードと第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するスイッチング部と、スイッチング部に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、整流部と、第２の電力端子と、制御部とを備える。制御部は、第１の電力端子から第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、第２の電力端子から第１の電力端子に向かって電力を供給するようにスイッチング部および整流部の動作を制御する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の接続端子および第２の接続端子を有する第１の電力端子と、
前記第１の接続端子に導かれた第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、前記第１のノードと前記第２の接続端子に導かれた第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、前記第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および前記第２のノードと前記第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するスイッチング部と、
前記第１のノードに接続された第１の端子と前記第２のノードに接続された第２の端子とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、複数のスイッチング素子を有する整流部と、
前記整流部に導かれた第２の電力端子と、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、前記第４のスイッチング素子、および前記複数のスイッチング素子の動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第１の電力端子から前記第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に向かって電力を供給するように前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御し、
前記制御部は、前記所定の期間において、第１のデューティ比で前記スイッチング部を動作させるとともに、第２のデューティ比で前記整流部を動作させ、
前記第１のデューティ比は、０より大きく前記第２のデューティ比以下である
電力変換装置。
前記第１の接続端子に導かれた第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、前記第１のノードと前記第２の接続端子に導かれた第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、前記第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および前記第２のノードと前記第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するスイッチング部と、
前記第１のノードに接続された第１の端子と前記第２のノードに接続された第２の端子とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、複数のスイッチング素子を有する整流部と、
前記整流部に導かれた第２の電力端子と、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、前記第４のスイッチング素子、および前記複数のスイッチング素子の動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第１の電力端子から前記第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に向かって電力を供給するように前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御し、
前記制御部は、前記所定の期間において、第１のデューティ比で前記スイッチング部を動作させるとともに、第２のデューティ比で前記整流部を動作させ、
前記第１のデューティ比は、０より大きく前記第２のデューティ比以下である
電力変換装置。
【請求項2】
前記所定の期間は、前記第１の電力端子から前記第２の電力端子に向かって電力を供給する期間の前の期間である
請求項１に記載の電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記第２のデューティ比は、０より大きく０．５以下である
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記所定の期間は、第１の期間と、前記第１の期間の後の第２の期間とを含み、
前記制御部は、前記第１の期間において、前記整流部の動作を制御し、前記第２の期間において、前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御部は、前記第１の期間において、前記整流部の動作を制御し、前記第２の期間において、前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記所定の期間において、前記スイッチング部における前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、および前記第４のスイッチング素子のうちの２つの動作を制御する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記第２の電力端子における電圧に基づいて、前記所定の期間における前記スイッチング部のデューティ比のシーケンスおよび前記整流部のデューティ比のシーケンスをそれぞれ決定し、決定結果に基づいて前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記第１の電力端子に流れる電流に応じた第１の電流に基づいてフィードバック制御を行うことにより、前記スイッチング部および前記整流部のうちの一方または双方の動作を制御する
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記第１の電流は、前記第１の電力端子に流れる電流、前記スイッチング部に流れる電流、および前記第１の巻線に流れる電流のうちのいずれか１つを含む
請求項７に記載の電力変換装置。
請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記第１の電力端子における電圧に基づいてフィードバック制御を行うことにより、前記スイッチング部および前記整流部のうちの一方または双方の動作を制御する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記第１の電力端子における電圧が所定の電圧に達した場合に、前記所定の期間における制御を終了する
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記第２のノードに接続された第１の端子と、第３のノードに接続された第２の端子とを有するインダクタをさらに備え、
前記第１の巻線の前記第２の端子は、前記第３のノードに接続され、前記インダクタを介して前記第２のノードに接続された
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記第１の巻線の前記第２の端子は、前記第３のノードに接続され、前記インダクタを介して前記第２のノードに接続された
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項12】
前記第１の電力ノードに接続されたカソードと、前記第３のノードに接続されたアノードとを有する第１のダイオードと、
前記第３のノードに接続されたカソードと、前記第２の電力ノードに接続されたアノードとを有する第２のダイオードと
をさらに備え、
前記制御部は、前記所定の期間において、前記スイッチング部における前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、および前記第４のスイッチング素子のうちの、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子の動作を制御する
請求項１１に記載の電力変換装置。
前記第３のノードに接続されたカソードと、前記第２の電力ノードに接続されたアノードとを有する第２のダイオードと
をさらに備え、
前記制御部は、前記所定の期間において、前記スイッチング部における前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、および前記第４のスイッチング素子のうちの、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子の動作を制御する
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項13】
前記第２の電力端子は、第３の接続端子および第４の接続端子を有し、
前記整流部の前記複数のスイッチング素子は、前記第３の接続端子に導かれた第３の電力ノードと第４のノードとを結ぶ経路に設けられた第５のスイッチング素子、前記第４のノードと前記第４の接続端子に導かれた第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第６のスイッチング素子、前記第３の電力ノードと第５のノードとを結ぶ経路に設けられた第７のスイッチング素子、および前記第５のノードと前記第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第８のスイッチング素子を有する
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記整流部の前記複数のスイッチング素子は、前記第３の接続端子に導かれた第３の電力ノードと第４のノードとを結ぶ経路に設けられた第５のスイッチング素子、前記第４のノードと前記第４の接続端子に導かれた第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第６のスイッチング素子、前記第３の電力ノードと第５のノードとを結ぶ経路に設けられた第７のスイッチング素子、および前記第５のノードと前記第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第８のスイッチング素子を有する
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項14】
前記整流部は、前記第３の電力ノードおよび前記第４の電力ノードを結ぶ経路に設けられたツェナーダイオードをさらに有する
請求項１３に記載の電力変換装置。
請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項15】
前記第２の電力端子は、第３の接続端子および第４の接続端子を有し、
前記トランスは、第３の巻線をさらに有し、
前記第２の巻線は、前記第３の接続端子に導かれた第３の電力ノードに接続された第１の端子と、第６のノードに接続された第２の端子とを有し、
前記第３の巻線は、前記第３の電力ノードに接続された第１の端子と、第７のノードに接続された第２の端子とを有し、
前記整流部の前記複数のスイッチング素子は、前記第６のノードと前記第４の接続端子に導かれた第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第９のスイッチング素子、および前記第７のノードと前記第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第１０のスイッチング素子を有する
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記トランスは、第３の巻線をさらに有し、
前記第２の巻線は、前記第３の接続端子に導かれた第３の電力ノードに接続された第１の端子と、第６のノードに接続された第２の端子とを有し、
前記第３の巻線は、前記第３の電力ノードに接続された第１の端子と、第７のノードに接続された第２の端子とを有し、
前記整流部の前記複数のスイッチング素子は、前記第６のノードと前記第４の接続端子に導かれた第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第９のスイッチング素子、および前記第７のノードと前記第４の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第１０のスイッチング素子を有する
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項16】
前記整流部は、
前記第６のノードおよび前記第４の電力ノードを結ぶ経路に設けられた第１のツェナーダイオードと、
前記第７のノードおよび前記第４の電力ノードを結ぶ経路に設けられた第２のツェナーダイオードと
をさらに有する
請求項１５に記載の電力変換装置。
前記第６のノードおよび前記第４の電力ノードを結ぶ経路に設けられた第１のツェナーダイオードと、
前記第７のノードおよび前記第４の電力ノードを結ぶ経路に設けられた第２のツェナーダイオードと
をさらに有する
請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項17】
第１の巻線および第２の巻線を有するチョークトランスと、
第３のダイオードと
をさらに備え、
前記第２の電力端子は、第３の接続端子および第４の接続端子を有し、
前記チョークトランスの前記第１の巻線および前記第３のダイオードは、前記第１の電力ノードおよび前記第２の電力ノードを結ぶ経路に設けられ、
前記チョークトランスの前記第２の巻線は、前記整流部と前記第３の接続端子を結ぶ経路に設けられた
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
第３のダイオードと
をさらに備え、
前記第２の電力端子は、第３の接続端子および第４の接続端子を有し、
前記チョークトランスの前記第１の巻線および前記第３のダイオードは、前記第１の電力ノードおよび前記第２の電力ノードを結ぶ経路に設けられ、
前記チョークトランスの前記第２の巻線は、前記整流部と前記第３の接続端子を結ぶ経路に設けられた
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項18】
スイッチをさらに備え、
前記チョークトランスの前記第１の巻線、前記第３のダイオード、および前記スイッチは、前記第１の電力ノードおよび前記第２の電力ノードを結ぶ経路に設けられ、
前記スイッチは、前記所定の期間においてオン状態である
請求項１７に記載の電力変換装置。
前記チョークトランスの前記第１の巻線、前記第３のダイオード、および前記スイッチは、前記第１の電力ノードおよび前記第２の電力ノードを結ぶ経路に設けられ、
前記スイッチは、前記所定の期間においてオン状態である
請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項19】
第１の巻線および第２の巻線を有するチョークトランスと、
第３のダイオードと、
をさらに備え、
前記第２の電力端子は、第３の接続端子および第４の接続端子を有し、
前記チョークトランスの前記第１の巻線および前記第３のダイオードは、前記第３の接続端子および前記第４の接続端子を結ぶ経路に設けられ、
前記チョークトランスの前記第２の巻線は、前記整流部と前記第３の接続端子を結ぶ経路に設けられた
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
第３のダイオードと、
をさらに備え、
前記第２の電力端子は、第３の接続端子および第４の接続端子を有し、
前記チョークトランスの前記第１の巻線および前記第３のダイオードは、前記第３の接続端子および前記第４の接続端子を結ぶ経路に設けられ、
前記チョークトランスの前記第２の巻線は、前記整流部と前記第３の接続端子を結ぶ経路に設けられた
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項20】
スイッチをさらに備え、
前記チョークトランスの前記第１の巻線、前記第３のダイオード、および前記スイッチは、前記第３の接続端子および前記第４の接続端子を結ぶ経路に設けられ、
前記スイッチは、前記所定の期間においてオン状態である
請求項１９に記載の電力変換装置。
前記チョークトランスの前記第１の巻線、前記第３のダイオード、および前記スイッチは、前記第３の接続端子および前記第４の接続端子を結ぶ経路に設けられ、
前記スイッチは、前記所定の期間においてオン状態である
請求項１９に記載の電力変換装置。
【請求項21】
前記第１の接続端子および前記第２の接続端子にはキャパシタが接続される
請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項22】
第１の端子および第２の端子を有する第１のバッテリと、
第１の端子および第２の端子を有するキャパシタと、
前記第１のバッテリの前記第１の端子と前記キャパシタの前記第１の端子とを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチと、
前記第１のバッテリの前記第２の端子と前記キャパシタの前記第２の端子とを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチと、
電力変換装置と、
第２のバッテリと
を備え、
前記電力変換装置は、
前記キャパシタの前記第１の端子に接続された第１の接続端子、および前記キャパシタの前記第２の端子に接続された第２の接続端子を有する第１の電力端子と、
前記第１の接続端子に導かれた第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、前記第１のノードと前記第２の接続端子に導かれた第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、前記第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および前記第２のノードと前記第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するスイッチング部と、
前記第１のノードに接続された第１の端子と前記第２のノードに接続された第２の端子とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、複数のトランジスタを有する整流部と、
前記整流部に導かれるとともに前記第２のバッテリに接続された第２の電力端子と、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、前記第４のスイッチング素子、および前記複数のスイッチング素子の動作を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記第１の電力端子から前記第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に向かって電力を供給するように前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御し、
前記制御部は、前記所定の期間において、第１のデューティ比で前記スイッチング部を動作させるとともに、第２のデューティ比で前記整流部を動作させ、
前記第１のデューティ比は、０より大きく前記第２のデューティ比以下である
電力変換システム。
第１の端子および第２の端子を有するキャパシタと、
前記第１のバッテリの前記第１の端子と前記キャパシタの前記第１の端子とを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチと、
前記第１のバッテリの前記第２の端子と前記キャパシタの前記第２の端子とを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチと、
電力変換装置と、
第２のバッテリと
を備え、
前記電力変換装置は、
前記キャパシタの前記第１の端子に接続された第１の接続端子、および前記キャパシタの前記第２の端子に接続された第２の接続端子を有する第１の電力端子と、
前記第１の接続端子に導かれた第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、前記第１のノードと前記第２の接続端子に導かれた第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、前記第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および前記第２のノードと前記第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するスイッチング部と、
前記第１のノードに接続された第１の端子と前記第２のノードに接続された第２の端子とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、複数のトランジスタを有する整流部と、
前記整流部に導かれるとともに前記第２のバッテリに接続された第２の電力端子と、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子、前記第４のスイッチング素子、および前記複数のスイッチング素子の動作を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記第１の電力端子から前記第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に向かって電力を供給するように前記スイッチング部および前記整流部の動作を制御し、
前記制御部は、前記所定の期間において、第１のデューティ比で前記スイッチング部を動作させるとともに、第２のデューティ比で前記整流部を動作させ、
前記第１のデューティ比は、０より大きく前記第２のデューティ比以下である
電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力を変換する電力変換装置および電力変換システムに関する。
【背景技術】
【0002】
１次側のバッテリの電力を変換して２次側のバッテリに供給する電力変換装置には、電力変換動作を行う前に、電力変換装置を介して２次側のバッテリの電力を１次側のキャパシタに供給する、いわゆるプリジャージ動作を行うものがある。例えば、特許文献１には、このプリチャージ動作において、２次側のチョークコイルの電流値を検出し、その検出結果に基づいて、２次側のスイッチング素子の動作を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－０３４８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電力変換装置では、一般にシンプルな構成が望まれており、プリチャージ動作を行う電力変換装置においても、追加部品が少ないシンプルな構成が期待されている。
【0005】
追加部品が少ないシンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる電力変換装置および電力変換システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置は、第１の電力端子と、スイッチング部と、トランスと、整流部と、第２の電力端子と、制御部とを備えている。第１の電力端子は、第１の接続端子および第２の接続端子を有するように構成される。スイッチング部は、第１の接続端子に導かれた第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、第１のノードと第２の接続端子に導かれた第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および第２のノードと第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するように構成される。トランスは、第１のノードに接続された第１の端子と第２のノードに接続された第２の端子とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するように構成される。整流部は、第２の巻線に接続され、複数のスイッチング素子を有するように構成される。第２の電力端子は、整流部に導かれるように構成される。制御部は、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、および複数のスイッチング素子の動作を制御するように構成される。上記制御部は、第１の電力端子から第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、第２の電力端子から第１の電力端子に向かって電力を供給するようにスイッチング部および整流部の動作を制御するように構成される。制御部は、所定の期間において、第１のデューティ比でスイッチング部を動作させるとともに、第２のデューティ比で整流部を動作させる。第１のデューティ比は、０より大きく第２のデューティ比以下である。
【0007】
本発明の一実施の形態に係る電力変換システムは、第１のバッテリと、キャパシタと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、電力変換装置と、第２のバッテリとを備えている。第１のバッテリは、第１の端子および第２の端子を有するように構成される。キャパシタは、第１の端子および第２の端子を有するように構成される。第１のスイッチは、第１のバッテリの第１の端子とキャパシタの第１の端子とを結ぶ経路に設けられる。第２のスイッチは、第１のバッテリの第２の端子とキャパシタの第２の端子とを結ぶ経路に設けられる。電力変換装置は、第１の電力端子と、スイッチング部と、トランスと、整流部と、第２の電力端子と、制御部とを有している。第１の電力端子は、キャパシタの第１の端子に接続された第１の接続端子、およびキャパシタの第２の端子に接続された第２の接続端子を有するように構成される。スイッチング部は、第１の接続端子に導かれた第１の電力ノードと第１のノードとを結ぶ経路に設けられた第１のスイッチング素子、第１のノードと第２の接続端子に導かれた第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第２のスイッチング素子、第１の電力ノードと第２のノードとを結ぶ経路に設けられた第３のスイッチング素子、および第２のノードと第２の電力ノードとを結ぶ経路に設けられた第４のスイッチング素子を有するように構成される。トランスは、第１のノードに接続された第１の端子と第２のノードに接続された第２の端子とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するように構成される。整流部は、第２の巻線に接続され、複数のスイッチング素子を有するように構成される。第２の電力端子は、整流部に導かれるとともに第２のバッテリに接続されるように構成される。制御部は、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、および複数のスイッチング素子の動作を制御するように構成される。上記制御部は、第１の電力端子から第２の電力端子に向かって電力を供給する期間とは異なる所定の期間において、第２の電力端子から第１の電力端子に向かって電力を供給するようにスイッチング部および整流部の動作を制御するように構成される。制御部は、所定の期間において、第１のデューティ比でスイッチング部を動作させるとともに、第２のデューティ比で整流部を動作させる。第１のデューティ比は、０より大きく第２のデューティ比以下である。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置および電力変換システムによれば、追加部品が少ないシンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施の形態に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図9】変形例に係る電力変換システムの一動作例を表すフローチャートである。
【図10】他の変形例に係る電力変換システムの一動作例を表すタイミング図である。
【図11】他の変形例に係る電力変換システムの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図12】他の変形例に係る電力変換システムの一動作例を表すフローチャートである。
【図13】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図14】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図15】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図17】他の変形例に係る制御部の一構成例を表すブロック図である。
【図18】他の変形例に係る制御部の一構成例を表すブロック図である。
【図19】他の変形例に係る制御部の一構成例を表すブロック図である。
【図20】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図21】他の変形例に係るアクティブクランプ回路の一構成例を表す回路図である。
【図22】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図27】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図29】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図32】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図33】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図34】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図35】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図36】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図37】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図38】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【図39】他の変形例に係る電力変換システムの一構成例を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
＜実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置を備えた電力変換システム１の一構成例を表すものである。電力変換システム１は、高圧バッテリＢＨと、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、キャパシタ９と、電力変換装置１０と、低圧バッテリＢＬとを備えている。この電力変換システム１は、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給するように構成される。
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置を備えた電力変換システム１の一構成例を表すものである。電力変換システム１は、高圧バッテリＢＨと、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、キャパシタ９と、電力変換装置１０と、低圧バッテリＢＬとを備えている。この電力変換システム１は、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給するように構成される。
【0012】
高圧バッテリＢＨは、電力を蓄えるように構成される。高圧バッテリＢＨは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して電力を電力変換装置１０に供給するようになっている。
【0013】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、オン状態になることにより高圧バッテリＢＨに蓄えられてた電力を電力変換装置１０に供給するように構成される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、例えばリレーを用いて構成される。スイッチＳＷ１は、オン状態になることにより、高圧バッテリＢＨの正端子と電力変換装置１０の端子Ｔ１１とを接続する。スイッチＳＷ２は、オン状態になることにより、高圧バッテリＢＨの負端子と電力変換装置１０の端子Ｔ１２とを接続する。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、図示しないシステム制御部からの指示に基づいてオンオフするようになっている。
【0014】
キャパシタ９の一端は電力変換装置１０の端子Ｔ１１およびスイッチＳＷ１に接続され、他端は電力変換装置１０の端子Ｔ１２およびスイッチＳＷ２に接続される。
【0015】
電力変換装置１０は、高圧バッテリＢＨから供給された電圧を降圧することにより、電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給するように構成される。電力変換装置１０は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と、電圧センサ１２と、スイッチング部１３と、トランス１４と、整流部１５と、平滑部４１と、電圧センサ１８と、制御部１９と、端子Ｔ２１，Ｔ２２とを有している。高圧バッテリＢＨ、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、キャパシタ９、電圧センサ１２、およびスイッチング部１３は、電力変換システム１の１次側回路を構成し、整流部１５、平滑部４１、電圧センサ１８、および低圧バッテリＢＬは、電力変換システム１の２次側回路を構成する。
【0016】
端子Ｔ１１，Ｔ１２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になることにより、高圧バッテリＢＨから電圧が供給されるように構成される。電力変換装置１０の装置内において、端子Ｔ１１は電圧線Ｌ１１に接続され、端子Ｔ１２は基準電圧線Ｌ１２に接続される。
【0017】
電圧センサ１２は、電圧線Ｌ１１における電圧を検出するように構成される。電圧センサ１２の一端は電圧線Ｌ１１に接続され、他端は基準電圧線Ｌ１２に接続される。電圧センサ１２は、基準電圧線Ｌ１２での電圧を基準とした電圧線Ｌ１１での電圧を、電圧ＶＨとして検出する。そして、電圧センサ１２は、電圧ＶＨの検出結果を制御部１９に供給するようになっている。
【0018】
スイッチング部１３は、高圧バッテリＢＨから供給された直流電圧を交流電圧に変換するように構成される。スイッチング部１３は、フルブリッジ型の回路であり、トランジスタＳ１～Ｓ４を有している。トランジスタＳ１～Ｓ４は、ゲート信号ＧＡ～ＧＤに基づいてそれぞれスイッチング動作を行うスイッチング素子である。トランジスタＳ１～Ｓ４は、例えばＮ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）を用いて構成される。トランジスタＳ１～Ｓ４は、ボディダイオードＤ１～Ｄ４をそれぞれ有している。例えば、ボディダイオードＤ１のアノードはトランジスタＳ１のソースに接続され、カソードはトランジスタＳ１のドレインに接続される。ボディダイオードＤ２～Ｄ４についても同様である。なお、この例では、Ｎ型の電界効果トランジスタを用いたが、スイッチング素子であればどのようなものを用いてもよい。
【0019】
トランジスタＳ１は、電圧線Ｌ１１とノードＮ１とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ１を電圧線Ｌ１１に接続するように構成される。トランジスタＳ１のドレインは電圧線Ｌ１１に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＡが供給され、ソースはノードＮ１に接続される。トランジスタＳ２は、ノードＮ１と基準電圧線Ｌ１２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ１を基準電圧線Ｌ１２に接続するように構成される。トランジスタＳ２のドレインはノードＮ１に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＢが供給され、ソースは基準電圧線Ｌ１２に接続される。ノードＮ１は、トランジスタＳ１のソースとトランジスタＳ２のドレインとの接続点である。
【0020】
トランジスタＳ３は、電圧線Ｌ１１とノードＮ２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ２を電圧線Ｌ１１に接続するように構成される。トランジスタＳ３のドレインは電圧線Ｌ１１に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＣが供給され、ソースはノードＮ２に接続される。トランジスタＳ４は、ノードＮ２と基準電圧線Ｌ１２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ２を基準電圧線Ｌ１２に接続するように構成される。トランジスタＳ４のドレインはノードＮ２に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＤが供給され、ソースは基準電圧線Ｌ１２に接続される。ノードＮ２は、トランジスタＳ３のソースとトランジスタＳ４のドレインとの接続点である。
【0021】
トランス１４は、１次側回路と２次側回路とを直流的に絶縁するとともに交流的に接続し、１次側回路から供給された交流電圧を、トランス１４の変成比Ｎで変換し、変換された交流電圧を２次側回路に供給するように構成される。トランス１４は、巻線１４Ａ，１４Ｂを有している。巻線１４Ａの一端はスイッチング部１３におけるノードＮ１に接続され、他端はスイッチング部１３におけるノードＮ２に接続される。巻線１４Ｂの一端は整流部１５におけるノードＮ４（後述）に接続され、他端は整流部１５におけるノードＮ５（後述）に接続される。
【0022】
整流部１５は、トランス１４の巻線１４Ｂから出力された交流電圧を整流することにより出力電圧を生成するように構成される。整流部１５は、フルブリッジ型の回路であり、トランジスタＳ５～Ｓ８を有している。トランジスタＳ５～Ｓ８は、ゲート信号ＧＥ，ＧＦに基づいてスイッチング動作を行うように構成される。トランジスタＳ５～Ｓ８は、スイッチング部１３のトランジスタＳ１～Ｓ４と同様に、例えばＮ型の電界効果トランジスタを用いて構成される。トランジスタＳ５～Ｓ８は、トランジスタＳ１～Ｓ４と同様に、ボディダイオードＤ５～Ｄ８をそれぞれ有している。
【0023】
トランジスタＳ５は、電圧線Ｌ２１ＡとノードＮ４とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ４を電圧線Ｌ２１Ａに接続するように構成される。トランジスタＳ５のドレインは電圧線Ｌ２１Ａに接続され、ゲートにはゲート信号ＧＦが供給され、ソースはノードＮ４に接続される。トランジスタＳ６は、ノードＮ４と基準電圧線Ｌ２２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ４を基準電圧線Ｌ２２に接続するように構成される。トランジスタＳ６のドレインはノードＮ４に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＥが供給され、ソースは基準電圧線Ｌ２２に接続される。ノードＮ４は、トランジスタＳ５のソースとトランジスタＳ６のドレインとの接続点である。
【0024】
トランジスタＳ７は、電圧線Ｌ２１ＡとノードＮ５とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ５を電圧線Ｌ２１Ａに接続するように構成される。トランジスタＳ７のドレインは電圧線Ｌ２１Ａに接続され、ゲートにはゲート信号ＧＥが供給され、ソースはノードＮ５に接続される。トランジスタＳ８は、ノードＮ５と基準電圧線Ｌ２２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ５を基準電圧線Ｌ２２に接続するように構成される。トランジスタＳ８のドレインはノードＮ５に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＦが供給され、ソースは基準電圧線Ｌ２２に接続される。ノードＮ５は、トランジスタＳ７のソースとトランジスタＳ８のドレインとの接続点である。
【0025】
平滑部４１は、整流部１５の出力電圧を平滑化するように構成される。平滑部４１は、チョークインダクタ１６と、キャパシタ１７とを有している。チョークインダクタ１６の一端は電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続される。キャパシタ１７の一端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続され、他端は基準電圧線Ｌ２２に接続される。なお、この例では、チョークインダクタ１６を電圧線Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂに設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば基準電圧線Ｌ２２に設けてもよい。
【0026】
電圧センサ１８は、電圧線Ｌ２１Ｂにおける電圧を検出するように構成される。電圧センサ１８の一端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続され、他端は基準電圧線Ｌ２２に接続される。電圧センサ１８は、基準電圧線Ｌ２２での電圧を基準とした電圧線Ｌ２１Ｂでの電圧を、電圧ＶＬとして検出する。そして、電圧センサ１８は、電圧ＶＬの検出結果を制御部１９に供給するようになっている。
【0027】
制御部１９は、電圧センサ１２により検出された電圧ＶＨ、および電圧センサ１８により検出された電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御することにより、電力変換装置１０の動作を制御するように構成される。具体的には、制御部１９は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてゲート信号ＧＡ～ＧＦを生成し、このゲート信号ＧＡ～ＧＦによりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより、電力変換装置１０の動作を制御するようになっている。
【0028】
端子Ｔ２１，Ｔ２２は、電力変換装置１０が生成した電圧を低圧バッテリＢＬに供給するように構成される。電力変換装置１０の装置内において、端子Ｔ２１は電圧線Ｌ２１Ｂに接続され、端子Ｔ２２は基準電圧線Ｌ２２に接続される。また、端子Ｔ２１は、低圧バッテリＢＬの正端子に接続され、端子Ｔ２２は低圧バッテリＢＬの負端子に接続される。
【0029】
低圧バッテリＢＬは、電力変換装置１０から供給された電力を蓄えるように構成される。
【0030】
この構成により、電力変換システム１では、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給する電力変換動作を行うようになっている。
【0031】
また、この電力変換システム１では、このような電力変換動作を開始する前の準備期間（プリチャージ期間Ｐ１）において、キャパシタ９をチャージする、いわゆるプリチャージ動作を行う機能をも有している。このプリチャージ動作では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態になり、制御部１９がスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御することにより、電力変換システム１は、低圧バッテリＢＬの電力をキャパシタ９に供給する。これにより、電力変換装置１０では、電力変換動作を行うためにスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にしたときに高圧バッテリＢＨからキャパシタ９に流れる突入電流を抑えることができるようになっている。
【0032】
図２は、制御部１９の一構成例を表すものである。制御部１９は、プリチャージ制御部２１と、電力変換制御部２５と、ゲート信号生成部２６，２７とを有している。
【0033】
プリチャージ制御部２１は、プリチャージ期間Ｐ１において、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいて、スイッチング部１３におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＰ、および整流部１５におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＳを生成するように構成される。プリチャージ制御部２１は、目標値判定部２２と、デューティ比生成部２３，２４とを有している。
【0034】
目標値判定部２２は、プリチャージ期間Ｐ１において、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達したかどうかを判定するように構成される。そして、目標値判定部２２は、判定結果をデューティ比生成部２３，２４に供給するようになっている。
【0035】
デューティ比生成部２３は、プリチャージ期間Ｐ１において、電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３におけるデューティ比ＤＰを算出するように構成される。具体的には、デューティ比生成部２３は、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＰが低くなるように、デューティ比ＤＰを生成する。デューティ比生成部２３は、例えば、“ＤＰ＝Ｘ１／ＶＬ”のような式を用いて、電圧ＶＬに基づいてデューティ比ＤＰを生成することができる。ここで、“Ｘ１”は任意の定数である。また、デューティ比生成部２３は、例えば、デューティ比ＤＰと電圧ＶＬとの関係を示すテーブルデータを用いて、電圧ＶＬに基づいてデューティ比ＤＰを生成してもよい。デューティ比生成部２３は、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＰが徐々に増加するように、デューティ比ＤＰを生成する。これにより、電力変換システム１では、回路内の電流ストレスを低減することができる。また、目標値判定部２２が、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達したことを判定した場合には、デューティ比生成部２３は、プリチャージ期間Ｐ１が終了したと判断し、デューティ比ＤＰの生成を終了するようになっている。
【0036】
デューティ比生成部２４は、プリチャージ期間Ｐ１において、電圧ＶＬに基づいて、整流部１５におけるデューティ比ＤＳを生成するように構成される。具体的には、デューティ比生成部２４は、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＳが低くなるように、デューティ比ＤＳを生成する。デューティ比生成部２４は、例えば、“ＤＳ＝Ｘ２／ＶＬ”のような式を用いて、電圧ＶＬに基づいてデューティ比ＤＳを生成することができる。ここで、“Ｘ２”は任意の定数である。また、デューティ比生成部２４は、例えば、デューティ比ＤＳと電圧ＶＬとの関係を示すテーブルデータを用いて、電圧ＶＬに基づいてデューティ比ＤＳを生成してもよい。デューティ比生成部２４は、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＳが徐々に増加するように、デューティ比ＤＳを生成する。これにより、電力変換システム１では、回路内の電流ストレスを低減することができる。また、目標値判定部２２が、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達したことを判定した場合には、デューティ比生成部２４は、プリチャージ期間Ｐ１が終了したと判断し、デューティ比ＤＳの生成を終了するようになっている。
【0037】
デューティ比生成部２３，２４は、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する際、以下の式ＥＱ１，ＥＱ２を満たすように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。
０ ＜ ＤＳ ≦ ０．５ …（ＥＱ１）
０ ＜ ＤＰ ≦ ＤＳ …（ＥＱ２）
すなわち、整流部１５におけるデューティ比ＤＳは、０．５以下に制御される。また、スイッチング部１３におけるデューティ比ＤＰは、整流部１５におけるデューティ比ＤＳ以下になるように制御される。デューティ比生成部２３，２４は、このようなデューティ比ＤＰ，ＤＳを生成するようになっている。
０ ＜ ＤＳ ≦ ０．５ …（ＥＱ１）
０ ＜ ＤＰ ≦ ＤＳ …（ＥＱ２）
すなわち、整流部１５におけるデューティ比ＤＳは、０．５以下に制御される。また、スイッチング部１３におけるデューティ比ＤＰは、整流部１５におけるデューティ比ＤＳ以下になるように制御される。デューティ比生成部２３，２４は、このようなデューティ比ＤＰ，ＤＳを生成するようになっている。
【0038】
電力変換制御部２５は、電力変換動作を行う期間（電力変換期間Ｐ２）において、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいて、スイッチング部１３におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＰ、および整流部１５におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＳを生成するように構成される。
【0039】
ゲート信号生成部２６は、デューティ比生成部２３および電力変換制御部２５により生成されたデューティ比ＤＰに基づいて、ゲート信号ＧＡ～ＧＤを生成するように構成される。具体的には、ゲート信号生成部２６は、プリチャージ期間Ｐ１では、この例では、デューティ比生成部２３により生成されたデューティ比ＤＰに基づいてゲート信号ＧＣ，ＧＤを生成するとともに、ゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。また、ゲート信号生成部２６は、電力変換期間Ｐ２では、電力変換制御部２５により生成されたデューティ比ＤＰに基づいてゲート信号ＧＡ～ＧＤを生成するようになっている。
【0040】
ゲート信号生成部２７は、デューティ比生成部２４および電力変換制御部２５から供給されたデューティ比ＤＳのデータに基づいて、ゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成するように構成される。具体的には、ゲート信号生成部２７は、プリチャージ期間Ｐ１では、この例では、デューティ比生成部２３により生成されたデューティ比ＤＳに基づいてゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成する。また、ゲート信号生成部２７は、電力変換期間Ｐ２では、電力変換制御部２５により生成されたデューティ比ＤＳに基づいてゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成するようになっている。
【0041】
ここで、端子Ｔ１１，Ｔ１２は、本開示における「第１の電力端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ１１は、本開示における「第１の接続端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ１２は、本開示における「第２の接続端子」の一具体例に対応する。スイッチング部１３は、本開示における「スイッチング部」の一具体例に対応する。電圧線Ｌ１１は、本開示における「第１の電力ノード」の一具体例に対応する。基準電圧線Ｌ１２は、本開示における「第２の電力ノード」の一具体例に対応する。ノードＮ１は、本開示における「第１のノード」の一具体例に対応する。ノードＮ２は、本開示における「第２のノード」の一具体例に対応する。トランジスタＳ１は、本開示における「第１のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ２は、本開示における「第２のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ３は、本開示における「第３のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ４は、本開示における「第４のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランス１４は、本開示における「トランス」の一具体例に対応する。巻線１４Ａは、本開示における「第１の巻線」の一具体例に対応する。巻線１４Ｂは、本開示における「第２の巻線」の一具体例に対応する。整流部１５は、本開示における「整流部」の一具体例に対応する。電圧線Ｌ２１Ａは、本開示における「第３の電力ノード」の一具体例に対応する。基準電圧線Ｌ２２は、本開示における「第４の電力ノード」の一具体例に対応する。ノードＮ４は、本開示における「第４のノード」の一具体例に対応する。ノードＮ５は、本開示における「第５のノード」の一具体例に対応する。トランジスタＳ５は、本開示における「第５のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ６は、本開示における「第６のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ７は、本開示における「第７のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ８は、本開示における「第８のスイッチング素子」の一具体例に対応する。端子Ｔ２１，Ｔ２２は、本開示における「第２の電力端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ２１は、本開示における「第３の接続端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ２２は、本開示における「第４の接続端子」の一具体例に対応する。制御部１９は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。デューティ比ＤＰは、本開示における「第１のデューティ比」の一具体例に対応する。デューティ比ＤＳは、本開示における「第２のデューティ比」の一具体例に対応する。プリチャージ期間Ｐ１は、本開示における「所定の期間」の一具体例に対応する。
【0042】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の電力変換システム１の動作および作用について説明する。
続いて、本実施の形態の電力変換システム１の動作および作用について説明する。
【0043】
（全体動作概要）
まず、図１，２を参照して、電力変換システム１の全体動作概要を説明する。プリチャージ期間Ｐ１において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態になり、制御部１９は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてゲート信号ＧＣ～ＧＦを生成するとともにゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。これにより、スイッチング部１３および整流部１５が動作し、電力変換装置１０は、低圧バッテリＢＬの電力をキャパシタ９に供給する。その結果、キャパシタ９がチャージされ、電圧ＶＨが上昇する。電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達すると、プリチャージ動作は終了し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になり、制御部１９は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてゲート信号ＧＡ～ＧＦを生成する。これにより、電力変換装置１０は、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給する。
まず、図１，２を参照して、電力変換システム１の全体動作概要を説明する。プリチャージ期間Ｐ１において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態になり、制御部１９は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてゲート信号ＧＣ～ＧＦを生成するとともにゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。これにより、スイッチング部１３および整流部１５が動作し、電力変換装置１０は、低圧バッテリＢＬの電力をキャパシタ９に供給する。その結果、キャパシタ９がチャージされ、電圧ＶＨが上昇する。電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達すると、プリチャージ動作は終了し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になり、制御部１９は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてゲート信号ＧＡ～ＧＦを生成する。これにより、電力変換装置１０は、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給する。
【0044】
（詳細動作）
図３は、プリチャージ動作の一例を表すものである。この例では、プリチャージ制御部２１は、タイミングｔ１～ｔ２の期間（プリチャージ期間Ｐ１）においてデューティ比ＤＰ，ＤＳが徐々に増加するようにデューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。プリチャージ制御部２１は、式ＥＱ１，ＥＱ２に示したように、デューティ比ＤＳが０．５以下になるように、そしてデューティ比ＤＰがデューティ比ＤＳ以下になるように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。そして、ゲート信号生成部２６は、このデューティ比ＤＰに基づいてゲート信号ＧＣ，ＧＤを生成するとともにゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。スイッチング部１３は、このゲート信号ＧＡ～ＧＤに基づいてスイッチング動作を行う。ゲート信号生成部２７は、このデューティ比ＤＳに基づいてゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成する。整流部１５は、このゲート信号ＧＥ，ＧＦに基づいてスイッチング動作を行う。これにより、プリチャージ期間Ｐ１が始まるタイミングｔ１以降において、キャパシタ９における電圧ＶＨは徐々に上昇する。
図３は、プリチャージ動作の一例を表すものである。この例では、プリチャージ制御部２１は、タイミングｔ１～ｔ２の期間（プリチャージ期間Ｐ１）においてデューティ比ＤＰ，ＤＳが徐々に増加するようにデューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。プリチャージ制御部２１は、式ＥＱ１，ＥＱ２に示したように、デューティ比ＤＳが０．５以下になるように、そしてデューティ比ＤＰがデューティ比ＤＳ以下になるように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。そして、ゲート信号生成部２６は、このデューティ比ＤＰに基づいてゲート信号ＧＣ，ＧＤを生成するとともにゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。スイッチング部１３は、このゲート信号ＧＡ～ＧＤに基づいてスイッチング動作を行う。ゲート信号生成部２７は、このデューティ比ＤＳに基づいてゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成する。整流部１５は、このゲート信号ＧＥ，ＧＦに基づいてスイッチング動作を行う。これにより、プリチャージ期間Ｐ１が始まるタイミングｔ１以降において、キャパシタ９における電圧ＶＨは徐々に上昇する。
【0045】
図４は、プリチャージ動作のシミュレーション波形例を表すものであり、（Ａ）はゲート信号ＧＥ，ＧＦの波形を示し、（Ｂ）はゲート信号ＧＣ，ＧＤの波形を示し、（Ｃ）はキャパシタ９に流れ込む電流（チャージ電流ＩＣＨＧ）の波形を示し、（Ｄ）はトランス１４の励磁電流ＩＭの波形を示し、（Ｅ）はチョークインダクタ１６において電圧線Ｌ２１Ｂから電圧線Ｌ２１Ａに流れる電流（インダクタ電流ＩＬ）の波形を示し、（Ｆ）はトランス１４の巻線１４Ｂにおける、ノードＮ５を基準としたノードＮ４における電圧（トランス電圧ＶＴＲ２）の波形を示し、（Ｇ）は電圧ＶＨの波形を示す。図４において、Ｔは、スイッチング動作の周期を示す。
【0046】
プリチャージ動作では、制御部１９は、デューティ比ＤＰに基づいてゲート信号ＧＣ，ＧＤを生成し、デューティ比ＤＳに基づいてゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成する。デューティ比ＤＰは、周期Ｔ（タイミングｔ１１～ｔ１３の時間長）を“１”とした場合におけるゲート信号ＧＣ，ＧＤのそれぞれのパルス幅を示し、デューティ比ＤＳは、周期Ｔを“１”とした場合におけるゲート信号ＧＥ，ＧＦのそれぞれのパルス幅を示す。制御部１９は、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、タイミングｔ１１において、ゲート信号ＧＣ，ＧＦを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ１１からデューティ比ＤＰに対応する時間（デューティ比ＤＰ×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＣを高レベルから低レベルに変化させ、このタイミングｔ１１からデューティ比ＤＳに対応する時間（デューティ比ＤＳ×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる。次に、制御部１９は、タイミングｔ１２において、ゲート信号ＧＤ，ＧＥを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ１２からデューティ比ＤＰに対応する時間（デューティ比ＤＰ×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＤを高レベルから低レベルに変化させ、このタイミングｔ１２からデューティ比ＤＳに対応する時間（デューティ比ＤＳ×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＥを高レベルから低レベルに変化させる。制御部１９は、図示していないが、ゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。なお、電力変換システム１では、デューティ比ＤＰ，ＤＳを変化させつつ、タイミングｔ１１～ｔ１３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９をチャージする。これにより、図４（Ｇ）に示したように、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0047】
以下に、タイミングｔ１１～ｔ１２の期間における、ゲート信号ＧＣ，ＧＦに基づく動作を例に挙げて、詳細に説明する。なお、タイミングｔ１２～ｔ１３の期間における、ゲート信号ＧＤ，ＧＥに基づく動作についても同様である。
【0048】
図５，６は、タイミングｔ１１～ｔ１２の期間における動作をより詳しく表すものであり、（Ａ）はゲート信号ＧＥ，ＧＦの波形を示し、（Ｂ）はゲート信号ＧＣ，ＧＤの波形を示し、（Ｃ）はキャパシタ９に流れ込む電流（チャージ電流ＩＣＨＧ）の波形を示し、（Ｄ）はトランス１４の励磁電流ＩＭの波形を示し、（Ｅ）はチョークインダクタ１６において電圧線Ｌ２１Ｂから電圧線Ｌ２１Ａに流れる電流（インダクタ電流ＩＬ）の波形を示し、（Ｆ）はトランス１４の巻線１４Ａにおける、ノードＮ２を基準としたノードＮ１における電圧（トランス電圧ＶＴＲ１）の波形を示し、（Ｇ）はトランス１４の巻線１４Ｂにおける、ノードＮ５を基準としたノードＮ４における電圧（トランス電圧ＶＴＲ２）の波形を示し、（Ｈ）は電圧ＶＨの波形を示す。図５に示したように、電力変換システム１は、タイミングｔ１１～ｔ１２の期間において、７つの動作状態ＳＴ１～ＳＴ７をとり得る。電力変換システム１の動作状態ＳＴは、動作状態ＳＴ１、動作状態ＳＴ２、動作状態ＳＴ３、…、動作状態ＳＴ７の順に変化する。動作状態ＳＴ３，ＳＴ４は、微小期間における動作状態である。図６では、この動作状態ＳＴ３，ＳＴ４に対応する期間およびその周辺の期間の動作を拡大して示している。
【0049】
【0050】
動作状態ＳＴ１では、制御部１９は、ゲート信号ＧＣ，ＧＦを高レベルにし、ゲート信号ＧＡ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥを低レベルにする（図５（Ａ），（Ｂ））。これにより、トランジスタＳ３，Ｓ５，Ｓ８がオン状態になり、トランジスタＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７がオフ状態になる（図７Ａ）。２次側回路では、低圧バッテリＢＬの正端子、チョークインダクタ１６、オン状態であるトランジスタＳ５、巻線１４Ｂ、オン状態であるトランジスタＳ８、低圧バッテリＢＬの負端子の順に電流Ｉ２が流れ、チョークインダクタ１６にエネルギーが蓄えられる。１次側回路では、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１がオン状態になり、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、オン状態であるトランジスタＳ３、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れ、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫにエネルギーが蓄えられる。このとき、２次側回路から見て、１次側回路はほぼ短絡状態である。よって、トランス電圧ＶＴＲ１，ＶＴＲ２は、ほぼ０Ｖである（図５（Ｆ），（Ｇ））。
【0051】
次の動作状態ＳＴ２では、制御部１９は、ゲート信号ＧＣを高レベルから低レベルに変化させる（図５（Ｂ））。これにより、トランジスタＳ３がオン状態からオフ状態に変化する（図７Ｂ）。１次側回路では、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４がオン状態になり、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、キャパシタ９、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れ、チャージ電流ＩＣＨＧが流れる（図５（Ｃ））。すなわち、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図５（Ｈ））。２次側回路では、トランス電圧ＶＴＲ２が正電圧になり（図５（Ｇ））、トランス１４に励磁電流ＩＭが流れ始める（図５（Ｄ））。電圧ＶＨがまだ十分に上昇しておらず以下の式ＥＱ３を満たす場合には、電力変換システム１は降圧動作を行い、電圧ＶＨが十分に上昇し以下の式ＥＱ４を満たす場合には、電力変換システム１は昇圧動作を行う。
ＶＨ ＜ Ｎ × ＶＬ …（ＥＱ３）
ＶＨ ≧ Ｎ × ＶＬ …（ＥＱ４）
ここで、Ｎは、トランス１４の変成比であり、トランス１４の１次側巻線である巻線１４Ａの巻数Ｎｐ、および２次側巻線である巻線１４Ｂの巻数Ｎｓを用いて、以下の式ＥＱ５で表すことができる。
Ｎ ＝ Ｎｐ ／ Ｎｓ …（ＥＱ５）
この動作状態ＳＴ２では、電力変換システム１が降圧動作を行う場合には、インダクタ電流ＩＬは時間の経過に対して正の傾きになって増加し、電力変換システム１が昇圧動作を行う場合には、インダクタ電流ＩＬは時間の経過に対して負の傾きになって減少する。この例では、電力変換システム１は昇圧動作を行っているので、インダクタ電流ＩＬは減少する（図５（Ｅ））。
ＶＨ ＜ Ｎ × ＶＬ …（ＥＱ３）
ＶＨ ≧ Ｎ × ＶＬ …（ＥＱ４）
ここで、Ｎは、トランス１４の変成比であり、トランス１４の１次側巻線である巻線１４Ａの巻数Ｎｐ、および２次側巻線である巻線１４Ｂの巻数Ｎｓを用いて、以下の式ＥＱ５で表すことができる。
Ｎ ＝ Ｎｐ ／ Ｎｓ …（ＥＱ５）
この動作状態ＳＴ２では、電力変換システム１が降圧動作を行う場合には、インダクタ電流ＩＬは時間の経過に対して正の傾きになって増加し、電力変換システム１が昇圧動作を行う場合には、インダクタ電流ＩＬは時間の経過に対して負の傾きになって減少する。この例では、電力変換システム１は昇圧動作を行っているので、インダクタ電流ＩＬは減少する（図５（Ｅ））。
【0052】
次の、微小期間における動作状態ＳＴ３では、制御部１９は、ゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる（図５（Ａ），６（Ａ））。これにより、トランジスタＳ５，Ｓ８がオン状態からオフ状態に変化する（図７Ｃ）。２次側回路では、チョークインダクタ１６に逆起電圧が生じ、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれのドレイン・ソース間電圧が大きくなり、アバランシェ降伏のブレークダウン電圧に至る。その結果、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれにおいてアバランシェ電流が流れ、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれがアバランシェ降伏状態ＡＶＡになる。そして、チョークインダクタ１６に蓄えられていたエネルギーが放出され、インダクタ電流ＩＬは減少する（図５（Ｅ），６（Ｅ））。このように、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれがアバランシェ降伏状態ＡＶＡになることにより、トランス電圧ＶＴＲ２はほぼ０Ｖになる（図５（Ｇ），６（Ｇ））。１次側回路では、１つ前の動作状態ＳＴ２から継続して、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、キャパシタ９、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れる。トランス電圧ＶＴＲ１には、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫの逆起電圧が現れる。
【0053】
次の、微小期間における動作状態ＳＴ４では、１次側回路において、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１およびトランジスタＳ４のボディダイオードＤ４がオフ状態になる（図７Ｄ）。このように、１次側回路では、スイッチング部１３に電流は流れないので、チャージ電流ＩＣＨＧは０Ａになる（図５（Ｃ），６（Ｃ））。２次側回路では、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれは、アバランシェ降伏状態ＡＶＡを維持する。トランジスタＳ５に流れるアバランシェ電流は、トランジスタＳ６に流れるアバランシェ電流よりも、励磁電流ＩＭの分だけ大きい。同様に、トランジスタＳ８に流れるアバランシェ電流は、トランジスタＳ７に流れるアバランシェ電流よりも、励磁電流ＩＭの分だけ大きい。よって、トランジスタＳ６，Ｓ７に流れるアバランシェ電流は、トランジスタＳ５，Ｓ８に流れるアバランシェ電流よりも早く０Ａに近づく。
【0054】
次の動作状態ＳＴ５では、トランジスタＳ６，Ｓ７に流れるアバランシェ電流が０Ａに到達し、トランジスタＳ６，Ｓ７のアバランシェ降伏状態ＡＶＡは解消する（図７Ｅ）。トランジスタＳ５，Ｓ８はアバランシェ降伏状態ＡＶＡを維持する。これにより、トランス電圧ＶＴＲ１，ＶＴＲ２は負電圧になる（図５（Ｆ），（Ｇ））。その結果、１次側回路では、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２およびトランジスタＳ３のボディダイオードＤ３がオン状態になり、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）、トランジスタＳ３のボディダイオードＤ３、キャパシタ９、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）の順に電流Ｉ１が流れ、チャージ電流ＩＣＨＧが流れる（図５（Ｃ））。すなわち、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図５（Ｈ））。
【0055】
次の動作状態ＳＴ６では、２次側回路において、チョークインダクタ１６に蓄えられていたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ５，Ｓ８のアバランシェ降伏状態ＡＶＡは解消する（図７Ｆ）。これにより、２次側回路では、整流部１５に電流が流れない。１次側回路では、１つ前の動作状態ＳＴ５から継続して、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）、トランジスタＳ３のボディダイオードＤ３、キャパシタ９、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）の順に電流Ｉ１が流れる。すなわち、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図５（Ｈ））。
【0056】
次の動作状態ＳＴ７では、１次側回路において、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２およびトランジスタＳ３のボディダイオードＤ３がオフ状態になる（図７Ｇ）。これにより、１次側回路では、スイッチング部１３に電流が流れない。すなわち、この動作状態ＳＴ７では、１次側回路および２次側回路の両方において、電流は流れない。
【0057】
このようにして、タイミングｔ１１～ｔ１２の期間において、キャパシタ９がチャージされ、電圧ＶＨが上昇する。タイミングｔ１２～ｔ１３の期間についても同様である。なお、上述した動作は一例である。例えば、デューティ比ＤＳが上昇し“０．５”に近づくと、例えば、動作状態ＳＴ１～ＳＴ７のうちの動作状態ＳＴ７がなくなり得る。電力変換システム１では、図４に示したように、このようなタイミングｔ１１～ｔ１３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0058】
そして、図３に示したように、タイミングｔ２において電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達すると、プリチャージ制御部２１は、デューティ比ＤＰ，ＤＳの生成を終了する。これによりプリチャージ動作は終了する。そして、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になった後に、電力変換動作が開始する。なお、この例では、電力変換システム１は、タイミングｔ２においてプリチャージ動作が終了した直後に電力変換動作を開始したが、これに限定されるものではない。例えば、電力変換システム１は、プリチャージ動作が終了した後に、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成することにより電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ_target付近の電圧に維持させる電圧維持動作を行い、その後に、電力変換動作を行うようにしてもよい。
【0059】
以上に説明したプリチャージ動作は、制御部１９のプリチャージ制御部２１により制御される。次に、プリチャージ制御部２１の一動作例について説明する。
【0060】
図８は、プリチャージ制御部２１の一動作例を表すものである。スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態に設定されている状態で、プリチャージ制御部２１は、以下の動作を行う。
【0061】
まず、プリチャージ制御部２１のデューティ比生成部２３，２４は、電圧ＶＬに基づいて、プリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを設定する（ステップＳ１０１）。具体的には、デューティ比生成部２３は、図３に示したように、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＰが徐々に増加するように、デューティ比ＤＰを生成する。デューティ比生成部２４は、図３に示したように、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＳが徐々に増加するように、デューティ比ＤＳを生成する。デューティ比生成部２３，２４は、式ＥＱ１，ＥＱ２に示したように、デューティ比ＤＳが０．５以下になるように、そしてデューティ比ＤＰがデューティ比ＤＳ以下になるように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。
【0062】
次に、制御部１９は、ステップＳ１０１において設定されたシーケンスに基づいて、ＰＷＭ制御を開始する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１９は、ステップＳ１０１において設定されたシーケンスに基づいて、ゲート信号ＧＣ～ＧＦを生成するとともに、ゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。これにより、電力変換システム１では、図４～６に示したように、ＰＷＭ制御が行われ、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0063】
次に、目標値判定部２２は、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達したかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達していない場合（ステップＳ１０３において“Ｎ”）には、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達するまで、このステップＳ１０３の処理を繰り返す。
【0064】
電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達した場合（ステップＳ１０３において“Ｙ”）には、制御部１９は、ＰＷＭ制御を終了する（ステップＳ１０４）。
【0065】
これにより、プリチャージ動作は終了する。その後、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になり、電力変換装置１０は、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給する電力変換動作を開始する。
【0066】
このように、電力変換システム１では、第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）から第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）に向かって電力を供給する前の準備期間であるプリチャージ期間Ｐ１において、第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）から第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）に向かって電力を供給するように、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するようにしたので、シンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる。すなわち、例えば、特許文献１に記載された技術では、プリチャージ動作において、チョークコイルの電流値に基づいて、２次側回路のスイッチング動作を制御する。この場合には、チョークコイルに流れる電流を検出する電流センサが必要になってしまう。一方、本実施の形態に係る電力変換システム１では、プリチャージ期間Ｐ１において、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するようにした。例えば、デューティ比ＤＳが０．５以下になるように、そしてデューティ比ＤＰがデューティ比ＤＳ以下になるように、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御することができる。これにより、電力変換システム１では、電流センサを省くことができるので、シンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる。
【0067】
［効果］
以上のように本実施の形態では、第１の電力端子から第２の電力端子に向かって電力を供給する前の準備期間であるプリチャージ期間において、第２の電力端子から第１の電力端子に向かって電力を供給するように、スイッチング部および整流部の動作を制御するようにしたので、シンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる。
以上のように本実施の形態では、第１の電力端子から第２の電力端子に向かって電力を供給する前の準備期間であるプリチャージ期間において、第２の電力端子から第１の電力端子に向かって電力を供給するように、スイッチング部および整流部の動作を制御するようにしたので、シンプルな構成でプリチャージ動作を行うことができる。
【0068】
［変形例１］
上記実施の形態では、プリチャージ期間Ｐ１において、スイッチング部１３における４つのトランジスタＳ１～Ｓ４のうちのトランジスタＳ３，Ｓ４の動作を制御したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、トランジスタＳ１，Ｓ２の動作を制御してもよいし、トランジスタＳ１，Ｓ３の動作を制御してもよいし、トランジスタＳ２，Ｓ４の動作を制御してもよい。
上記実施の形態では、プリチャージ期間Ｐ１において、スイッチング部１３における４つのトランジスタＳ１～Ｓ４のうちのトランジスタＳ３，Ｓ４の動作を制御したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、トランジスタＳ１，Ｓ２の動作を制御してもよいし、トランジスタＳ１，Ｓ３の動作を制御してもよいし、トランジスタＳ２，Ｓ４の動作を制御してもよい。
【0069】
［変形例２］
上記実施の形態では、図８に示したように、プリチャージ動作を開始する際に、プリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスをあらかじめ設定するようにしたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る電力変換システム１について詳細に説明する。
上記実施の形態では、図８に示したように、プリチャージ動作を開始する際に、プリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスをあらかじめ設定するようにしたが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る電力変換システム１について詳細に説明する。
【0070】
図９は、本変形例に係るプリチャージ制御部２１の一動作例を表すものである。
【0071】
まず、プリチャージ制御部２１のデューティ比生成部２３，２４は、電圧ＶＬに基づいて、プリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを設定する（ステップＳ１０１）。
【0072】
次に、制御部１９は、ステップＳ１０１において設定されたシーケンスに基づいて、ＰＷＭ制御を開始する（ステップＳ１０２）。これにより、電力変換システム１では、ＰＷＭ制御が行われ、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0073】
次に、目標値判定部２２は、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達したかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。
【0074】
電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達していない場合（ステップＳ１０３において“Ｎ”）には、デューティ比生成部２３，２４は、電圧ＶＬがステップＳ１０１における当初の電圧ＶＬから所定量以上変化したかどうかを確認する（ステップＳ１１３）。電圧ＶＬが所定量以上変化していない場合（ステップＳ１１３において“Ｎ”）には、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【0075】
ステップＳ１１３において、電圧ＶＬが所定量以上変化した場合（ステップＳ１１３において“Ｙ”）には、デューティ比生成部２３，２４は、電圧ＶＬに基づいて、以降のデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを再設定する（ステップＳ１１４）。そして、制御部１９は、ステップＳ１１４において再設定されたシーケンスに基づいて、ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ１１５）。すなわち、電圧ＶＬが当初の電圧ＶＬから大きく変化した場合には、ステップＳ１０１において当初の電圧ＶＬに基づいて設定したデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスが適切ではない可能性がある。よって、電圧ＶＬが所定量以上変化した場合には、デューティ比生成部２３，２４は、最新の電圧ＶＬに基づいて、以降のデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを再設定する。そして、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【0076】
ステップＳ１０３において、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達した場合（ステップＳ１０３において“Ｙ”）には、制御部１９は、ＰＷＭ制御を終了する（ステップＳ１０４）。これにより、プリチャージ動作は終了する。
【0077】
［変形例３］
上記実施の形態では、図３に示したように、プリチャージ期間Ｐ１において、プリチャージ動作を開始するタイミングｔ１から、デューティ比ＤＰに基づいてスイッチング部１３を動作させるようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図１０に示すように、プリチャージ動作が開始した後に少し時間が経過してから、デューティ比ＤＰに基づいてスイッチング部１３を動作させてもよい。この例では、プリチャージ制御部２１は、タイミングｔ２１～ｔ２２の期間においてデューティ比ＤＳが徐々に増加するようにデューティ比ＤＳを生成する。そして、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達すると、プリチャージ制御部２１は、タイミングｔ２２～ｔ２３の期間においてデューティ比ＤＰ，ＤＳが徐々に増加するようにデューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。これにより、タイミングｔ２１～ｔ２２の期間では、整流部１５がスイッチング動作を行い、タイミングｔ２２～ｔ２３の期間では、上記実施の形態の場合（図４）と同様に、スイッチング部１３および整流部１５がスイッチング動作を行う。このしきい値Ｖthは、例えば、以下の式ＥＱ６を満たすように設定される。
Ｖth ＜ Ｎ × ＶＬ …（ＥＱ６）
すなわち、しきい値Ｖthは、式ＥＱ３に示したように、プリチャージ動作において電力変換システム１が降圧動作を行うような電圧ＶＨの範囲内の電圧に設定される。
上記実施の形態では、図３に示したように、プリチャージ期間Ｐ１において、プリチャージ動作を開始するタイミングｔ１から、デューティ比ＤＰに基づいてスイッチング部１３を動作させるようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図１０に示すように、プリチャージ動作が開始した後に少し時間が経過してから、デューティ比ＤＰに基づいてスイッチング部１３を動作させてもよい。この例では、プリチャージ制御部２１は、タイミングｔ２１～ｔ２２の期間においてデューティ比ＤＳが徐々に増加するようにデューティ比ＤＳを生成する。そして、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達すると、プリチャージ制御部２１は、タイミングｔ２２～ｔ２３の期間においてデューティ比ＤＰ，ＤＳが徐々に増加するようにデューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。これにより、タイミングｔ２１～ｔ２２の期間では、整流部１５がスイッチング動作を行い、タイミングｔ２２～ｔ２３の期間では、上記実施の形態の場合（図４）と同様に、スイッチング部１３および整流部１５がスイッチング動作を行う。このしきい値Ｖthは、例えば、以下の式ＥＱ６を満たすように設定される。
Ｖth ＜ Ｎ × ＶＬ …（ＥＱ６）
すなわち、しきい値Ｖthは、式ＥＱ３に示したように、プリチャージ動作において電力変換システム１が降圧動作を行うような電圧ＶＨの範囲内の電圧に設定される。
【0078】
図１１は、タイミングｔ２１～ｔ２２の期間における動作のシミュレーション波形例を表すものであり、（Ａ）はゲート信号ＧＥ，ＧＦの波形を示し、（Ｂ）はゲート信号ＧＣ，ＧＤの波形を示し、（Ｃ）はキャパシタ９に流れ込む電流（チャージ電流ＩＣＨＧ）の波形を示し、（Ｄ）はトランス１４の励磁電流ＩＭの波形を示し、（Ｅ）はチョークインダクタ１６において電圧線Ｌ２１Ｂから電圧線Ｌ２１Ａに流れる電流（インダクタ電流ＩＬ）の波形を示し、（Ｆ）はトランス１４の巻線１４Ｂにおける、ノードＮ５を基準としたノードＮ４における電圧（トランス電圧ＶＴＲ２）の波形を示し、（Ｇ）は電圧ＶＨの波形を示す。
【0079】
制御部１９は、図１１（Ａ）に示したように、タイミングｔ３１において、ゲート信号ＧＦを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ３１からデューティ比ＤＳに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる。次に、制御部１９は、タイミングｔ３２において、ゲート信号ＧＥを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ３２からデューティ比ＤＳに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＥを高レベルから低レベルに変化させる。制御部１９は、ゲート信号ＧＡ～ＧＤを低レベルに維持する。電力変換システム１では、このタイミングｔ２１～ｔ２２の期間において、デューティ比ＤＳを変化させつつ、タイミングｔ３１～ｔ３３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９をチャージする。これにより、図１１（Ｇ）に示したように、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0080】
この例では、電力変換システム１は、タイミングｔ３１～ｔ３２の期間において、４つの動作状態ＳＴ１１～ＳＴ１４をとり得る。電力変換システム１の動作状態ＳＴは、動作状態ＳＴ１１、動作状態ＳＴ１２、動作状態ＳＴ１３、動作状態ＳＴ１４の順に変化する。
【0081】
動作状態ＳＴ１１では、制御部１９は、ゲート信号ＧＦを高レベルにし、ゲート信号ＧＡ～ＧＥを低レベルにする（図１１（Ａ），（Ｂ））。これにより、トランジスタＳ５，Ｓ８がオン状態になり、トランジスタＳ１～Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７がオフ状態になる。２次側回路では、低圧バッテリＢＬの正端子、チョークインダクタ１６、オン状態であるトランジスタＳ５、巻線１４Ｂ、オン状態であるトランジスタＳ８、低圧バッテリＢＬの負端子の順に電流Ｉ２が流れ、チョークインダクタ１６にエネルギーが蓄えられる。１次側回路では、トランス１４に励磁電流ＩＭが流れる（図１１（Ｄ））。
【0082】
次の動作状態ＳＴ１２では、制御部１９は、ゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる（図１１（Ａ））。これにより、トランジスタＳ５，Ｓ８がオン状態からオフ状態に変化する。２次側回路では、チョークインダクタ１６に逆起電圧が生じ、トランジスタＳ５，Ｓ８のそれぞれのドレイン・ソース間電圧が大きくなり、アバランシェ降伏のブレークダウン電圧に至る。その結果、トランジスタＳ５，Ｓ８のそれぞれにおいて、アバランシェ電流が流れ、トランジスタＳ５，Ｓ８のそれぞれがアバランシェ降伏状態ＡＶＡになる。これにより、トランス電圧ＶＴＲ１，ＶＴＲ２は負電圧になる（図１１（Ｆ））。１次側回路では、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２およびトランジスタＳ３のボディダイオードＤ３がオン状態になり、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）、トランジスタＳ３のボディダイオードＤ３、キャパシタ９、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）の順に電流Ｉ１が流れ、チャージ電流ＩＣＨＧが流れる（図１１（Ｃ））。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図１１（Ｇ））。
【0083】
次の動作状態ＳＴ１３では、チョークインダクタ１６に蓄えられていたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ５，Ｓ８のアバランシェ降伏状態ＡＶＡは解消する。１次側回路では、１つ前の動作状態ＳＴ１２から継続して、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）、トランジスタＳ３のボディダイオードＤ３、キャパシタ９、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）の順に電流Ｉ１が流れる。すなわち、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図１１（Ｇ））。
【0084】
次の動作状態ＳＴ１４では、１次側回路において、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２およびトランジスタＳ３のボディダイオードＤ３がオフ状態になる。これにより、１次側回路では、スイッチング部１３に電流が流れない。
【0085】
このようにして、タイミングｔ３１～ｔ３２の期間において、キャパシタ９がチャージされ、電圧ＶＨが上昇する。タイミングｔ３２～ｔ３３の期間についても同様である。なお、上述した動作は一例である。例えば、デューティ比ＤＳが上昇し“０．５”に近づくと、例えば、動作状態ＳＴ１１～ＳＴ１４のうちの動作状態ＳＴ１４がなくなり得る。電力変換システム１では、図１１に示したように、このようなタイミングｔ３１～ｔ３３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0086】
そして、図１０に示したように、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達した後のタイミングｔ２２～ｔ２３の期間では、電力変換システム１は、図４～６に示したように動作する。これにより、図４（Ｇ）に示したように、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0087】
そして、図１０に示したように、タイミングｔ２３において電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達すると、プリチャージ制御部２１は、デューティ比ＤＰ，ＤＳの生成を終了する。これによりプリチャージ動作は終了する。そして、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になった後に、電力変換動作が開始する。
【0088】
図１２は、本変形例に係るプリチャージ制御部２１の一動作例を表すものである。
【0089】
まず、プリチャージ制御部２１のデューティ比生成部２４は、電圧ＶＬに基づいて、プリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを設定する（ステップＳ１２１）。具体的には、デューティ比生成部２３は、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＰが徐々に増加するように、デューティ比ＤＰを生成する。デューティ比生成部２４は、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＳが徐々に増加するように、デューティ比ＤＳを生成する。デューティ比生成部２３，２４は、式ＥＱ１，ＥＱ２に示したように、デューティ比ＤＳが０．５以下になるように、そしてデューティ比ＤＰがデューティ比ＤＳ以下になるように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成する。
【0090】
次に、制御部１９は、ステップＳ１２１において設定されたデューティ比ＤＳのシーケンスに基づいて、ＰＷＭ制御を開始する（ステップＳ１２２）。具体的には、制御部１９は、ステップＳ１２１において設定されたデューティ比ＤＳのシーケンスに基づいて、ゲート信号ＧＥ，ＧＦを生成するとともに、ゲート信号ＧＡ～ＧＤを低レベルに維持する。これにより、電力変換システム１では、図１０に示したように、ＰＷＭ制御が行われ、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0091】
次に、目標値判定部２２は、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達したかどうかを判定する（ステップＳ１２３）。電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達していない場合（ステップＳ１２３において“Ｎ”）には、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達するまで、このステップＳ１２３の処理を繰り返す。
【0092】
電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達した場合（ステップＳ１２３において“Ｙ”）には、制御部１９は、ステップＳ１２１において設定されたデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスに基づいて、ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ１２４）。具体的には、制御部１９は、ステップＳ１２１において設定されたデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスに基づいて、ゲート信号ＧＣ～ＧＦを生成するとともに、ゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。これにより、電力変換システム１では、図４～６に示したように、ＰＷＭ制御が行われ、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0093】
次に、目標値判定部２２は、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達したかどうかを判定する（ステップＳ１２５）。電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達していない場合（ステップＳ１２５において“Ｎ”）には、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達するまで、このステップＳ１２６の処理を繰り返す。
【0094】
電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ_targetに到達した場合（ステップＳ１２５において“Ｙ”）には、制御部１９は、ＰＷＭ制御を終了する（ステップＳ１２６）。
【0095】
これにより、プリチャージ動作は終了する。
【0096】
なお、この例では、ステップＳ１２３，Ｓ１２４に示したように、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達した場合に、制御部１９は設定されたデューティ比ＤＰに基づいてＰＷＭ制御を行うようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、プリチャージ動作が開始して所定の時間が経過した後に、制御部１９は設定されたデューティ比ＤＰに基づいてＰＷＭ制御を行うようにしてもよい。
【0097】
［変形例４］
上記実施の形態では、図１に示したように、スイッチング部１３とトランス１４とを直接接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１３に示す電力変換システム１Ａのように、スイッチング部１３とトランス１４との間に共振インダクタＬｒを設けてもよい。電力変換システム１Ａは、電力変換装置１０Ａを備えている。電力変換装置１０Ａは共振インダクタＬｒを有している。共振インダクタＬｒの一端はノードＮ２に接続され、他端はノードＮ３に接続される。トランス１４の巻線１４Ａの他端はノードＮ３に接続される。ここで、共振インダクタＬｒは、本開示における「インダクタ」の一具体例に対応する。なお、この例では、共振インダクタＬｒの一端をノードＮ２に接続するとともに他端を巻線１４Ａの他端に接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、共振インダクタＬｒの一端をノードＮ１に接続するとともに他端を巻線１４Ａの一端に接続してもよい。
上記実施の形態では、図１に示したように、スイッチング部１３とトランス１４とを直接接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１３に示す電力変換システム１Ａのように、スイッチング部１３とトランス１４との間に共振インダクタＬｒを設けてもよい。電力変換システム１Ａは、電力変換装置１０Ａを備えている。電力変換装置１０Ａは共振インダクタＬｒを有している。共振インダクタＬｒの一端はノードＮ２に接続され、他端はノードＮ３に接続される。トランス１４の巻線１４Ａの他端はノードＮ３に接続される。ここで、共振インダクタＬｒは、本開示における「インダクタ」の一具体例に対応する。なお、この例では、共振インダクタＬｒの一端をノードＮ２に接続するとともに他端を巻線１４Ａの他端に接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、共振インダクタＬｒの一端をノードＮ１に接続するとともに他端を巻線１４Ａの一端に接続してもよい。
【0098】
［変形例５］
上記実施の形態では、図１に示したように、１次側にスイッチング部１３を設けたが、例えば、図１４に示す電力変換システム１Ｂのように、さらに共振インダクタＬｒおよびダイオードＤ１１，Ｄ１２を設けてもよい。この電力変換システム１Ｂは、電力変換装置１０Ｂを備えている。電力変換装置１０Ｂは、共振インダクタＬｒと、ダイオードＤ１１，Ｄ１２とを有している。共振インダクタＬｒの一端はノードＮ２に接続され、他端はノードＮ３に接続される。トランス１４の巻線１４Ａの他端はノードＮ３に接続される。ダイオードＤ１１のアノードはノードＮ３に接続され、カソードは電圧線Ｌ１１に接続される。ダイオードＤ１２のアノードは基準電圧線Ｌ１２に接続され、カソードはノードＮ３に接続される。ここで、共振インダクタＬｒは、本開示における「インダクタ」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１１は、本開示における「第１のダイオード」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１２は、本開示における「第２のダイオード」の一具体例に対応する。この構成により、電力変換システム１Ｂでは、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給する電力変換動作を行う際に、ダイオードＤ１１，Ｄ１２がいわゆるクランプダイオードとして機能することにより、２次側回路で生じるサージ電圧を抑制することができる。プリチャージ動作では、電力変換システム１Ｂは、図４～６に示したように、スイッチング部１３における４つのトランジスタＳ１～Ｓ４のうち、トランジスタＳ３，Ｓ４を動作させる。これにより、電力変換システム１Ｂでは、プリチャージ動作において、例えばトランジスタＳ３がオン状態である場合にはダイオードＤ１１ではなくトランジスタＳ３に電流が流れ、例えばトランジスタＳ４がオン状態である場合にはダイオードＤ１２ではなくトランジスタＳ４に電流が流れる。これにより、プリチャージ動作において、ダイオードＤ１１，Ｄ１２に流れる電流を低減することができるので、ダイオードＤ１１，Ｄ１２のサイズアップを行わないで済む。
上記実施の形態では、図１に示したように、１次側にスイッチング部１３を設けたが、例えば、図１４に示す電力変換システム１Ｂのように、さらに共振インダクタＬｒおよびダイオードＤ１１，Ｄ１２を設けてもよい。この電力変換システム１Ｂは、電力変換装置１０Ｂを備えている。電力変換装置１０Ｂは、共振インダクタＬｒと、ダイオードＤ１１，Ｄ１２とを有している。共振インダクタＬｒの一端はノードＮ２に接続され、他端はノードＮ３に接続される。トランス１４の巻線１４Ａの他端はノードＮ３に接続される。ダイオードＤ１１のアノードはノードＮ３に接続され、カソードは電圧線Ｌ１１に接続される。ダイオードＤ１２のアノードは基準電圧線Ｌ１２に接続され、カソードはノードＮ３に接続される。ここで、共振インダクタＬｒは、本開示における「インダクタ」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１１は、本開示における「第１のダイオード」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１２は、本開示における「第２のダイオード」の一具体例に対応する。この構成により、電力変換システム１Ｂでは、高圧バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力を低圧バッテリＢＬに供給する電力変換動作を行う際に、ダイオードＤ１１，Ｄ１２がいわゆるクランプダイオードとして機能することにより、２次側回路で生じるサージ電圧を抑制することができる。プリチャージ動作では、電力変換システム１Ｂは、図４～６に示したように、スイッチング部１３における４つのトランジスタＳ１～Ｓ４のうち、トランジスタＳ３，Ｓ４を動作させる。これにより、電力変換システム１Ｂでは、プリチャージ動作において、例えばトランジスタＳ３がオン状態である場合にはダイオードＤ１１ではなくトランジスタＳ３に電流が流れ、例えばトランジスタＳ４がオン状態である場合にはダイオードＤ１２ではなくトランジスタＳ４に電流が流れる。これにより、プリチャージ動作において、ダイオードＤ１１，Ｄ１２に流れる電流を低減することができるので、ダイオードＤ１１，Ｄ１２のサイズアップを行わないで済む。
【0099】
［変形例６］
上記実施の形態では、制御部１９は、電圧ＶＬに基づいてプリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを生成し、生成されたシーケンスに基づいてスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、キャパシタ９に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行うことによりスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御してもよい。以下に、いくつか例を挙げて本変形例について詳細に説明する。
上記実施の形態では、制御部１９は、電圧ＶＬに基づいてプリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを生成し、生成されたシーケンスに基づいてスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、キャパシタ９に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行うことによりスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御してもよい。以下に、いくつか例を挙げて本変形例について詳細に説明する。
【0100】
図１５は、本変形例に係る電力変換システム１Ｃの一構成例を表すものである。電力変換システム１Ｃは、電力変換装置１０Ｃを有している。電力変換装置１０Ｃは、電流センサ１１Ｃと、制御部１９Ｃとを有している。電流センサ１１Ｃは、端子Ｔ１１に流れる電流を検出するように構成される。電流センサ１１Ｃの一端は端子Ｔ１１に接続され、他端は電圧線Ｌ１１に接続される。電流センサ１１Ｃは、電圧線Ｌ１１から端子Ｔ１１に向かって流れる電流を、電流ＩＨとして検出する。そして、電流センサ１１Ｃは、電流ＩＨの検出結果を制御部１９Ｃに供給するようになっている。制御部１９Ｃは、電流センサ１１Ｃにより検出された電流ＩＨ、電圧センサ１２により検出された電圧ＶＨ、および電圧センサ１８により検出された電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するように構成される。
【0101】
図１６は、制御部１９Ｃの一構成例を表すものである。制御部１９Ｃは、プリチャージ制御部２１Ｃを有している。プリチャージ制御部２１Ｃは、平均電流算出部２５Ｃと、リファレンスレベル生成部２６Ｃと、エラーアンプ２７Ｃと、デューティ比生成部２４Ｃとを有している。
【0102】
平均電流算出部２５Ｃは、電流センサ１１Ｃにより検出された電流ＩＨの平均値を算出するように構成される。リファレンスレベル生成部２６Ｃは、電流ＩＨの平均値に対するリファレンスレベルＲＥＦを生成するように構成される。エラーアンプ２７Ｃは、リファレンスレベルＲＥＦと、電流ＩＨの平均値との差分を増幅することにより誤差信号Ｓerrを生成するように構成される。デューティ比生成部２４Ｃは、誤差信号Ｓerrに基づいてデューティ比ＤＳを生成するように構成される。
【0103】
これにより、電力変換システム１Ｃでは、プリチャージ動作において、キャパシタ９に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行うことにより、整流部１５の動作を制御することができる。
【0104】
次に、本変形例に係る他の電力変換システム１Ｄについて説明する。この電力変換システム１Ｄは、電力変換システム１Ｃ（図１５）と同様に、電流センサ１１Ｃと、制御部１９Ｄとを有している。
【0105】
図１７は、制御部１９Ｄの一構成例を表すものである。制御部１９Ｄは、プリチャージ制御部２１Ｄを有している。プリチャージ制御部２１Ｄは、平均電流算出部２５Ｃと、リファレンスレベル生成部２６Ｃと、エラーアンプ２７Ｃと、デューティ比生成部２３Ｄとを有している。デューティ比生成部２３Ｄは、誤差信号Ｓerrに基づいてデューティ比ＤＰを生成するように構成される。
【0106】
これにより、電力変換システム１Ｄでは、プリチャージ動作において、キャパシタ９に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行うことにより、スイッチング部１３の動作を制御することができる。
【0107】
また、これに限定されるものではなく、例えば、これらを組み合わせ、プリチャージ動作において、キャパシタ９に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行うことにより、スイッチング部１３および整流部１５の両方の動作を制御してもよい。
【0108】
また、電力変換システム１Ｃでは、図１５に示したように、電流センサ１１Ｃを端子Ｔ１１と電圧線Ｌ１１との間に設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、電流センサ１１Ｃを端子Ｔ１２と基準電圧線Ｌ１２との間に設けてもよいし、ノードＮ１と巻線１４Ａの一端との間に設けてもよいし、ノードＮ２と巻線１４Ａの他端との間に設けてもよい。また、この例では、電流センサ１１Ｃを１次側回路に設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば電流センサ１１Ｃを２次側回路に設けてもよい。
【0109】
［変形例７］
上記実施の形態では、制御部１９は、電圧ＶＬに基づいてプリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを生成し、生成したデューティ比ＤＰ，ＤＳに基づいてスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、電圧ＶＨに基づいてフィードバック制御を行うことによりスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御してもよい。以下に、いくつか例を挙げて本変形例について詳細に説明する。
上記実施の形態では、制御部１９は、電圧ＶＬに基づいてプリチャージ期間Ｐ１におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳのシーケンスを生成し、生成したデューティ比ＤＰ，ＤＳに基づいてスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、電圧ＶＨに基づいてフィードバック制御を行うことによりスイッチング部１３および整流部１５の動作を制御してもよい。以下に、いくつか例を挙げて本変形例について詳細に説明する。
【0110】
本変形例に係る電力変換システム１Ｅは、制御部１９Ｅとを有している。
【0111】
図１８は、制御部１９Ｅの一構成例を表すものである。制御部１９Ｅは、プリチャージ制御部２１Ｅを有している。プリチャージ制御部２１Ｅは、リファレンスレベル生成部２６Ｅと、エラーアンプ２７Ｅと、デューティ比生成部２４Ｅとを有している。
【0112】
リファレンスレベル生成部２６Ｅは、電圧ＶＨに対するリファレンスレベルＲＥＦを生成するように構成される。エラーアンプ２７Ｅは、リファレンスレベルＲＥＦと電圧ＶＨとの差分を増幅することにより誤差信号Ｓerrを生成するように構成される。デューティ比生成部２４Ｅは、誤差信号Ｓerrに基づいてデューティ比ＤＳを生成するように構成される。
【0113】
これにより、電力変換システム１Ｅでは、プリチャージ動作において、電圧ＶＨに基づいてフィードバック制御を行うことにより、整流部１５の動作を制御することができる。
【0114】
次に、本変形例に係る他の電力変換システム１Ｆについて説明する。この電力変換システム１Ｆは、電力変換システム１Ｅと同様に、制御部１９Ｆとを有している。
【0115】
図１９は、制御部１９Ｆの一構成例を表すものである。制御部１９Ｆは、プリチャージ制御部２１Ｆを有している。プリチャージ制御部２１Ｆは、リファレンスレベル生成部２６Ｅと、エラーアンプ２７Ｅと、デューティ比生成部２３Ｆとを有している。デューティ比生成部２３Ｆは、誤差信号Ｓerrに基づいてデューティ比ＤＰを生成するように構成される。
【0116】
これにより、電力変換システム１Ｆでは、プリチャージ動作において、電圧ＶＨに基づいてフィードバック制御を行うことにより、スイッチング部１３の動作を制御することができる。
【0117】
また、これに限定されるものではなく、例えば、これらを組み合わせ、プリチャージ動作において、電圧ＶＨに基づいてフィードバック制御を行うことにより、スイッチング部１３および整流部１５の両方の動作を制御してもよい。
【0118】
［変形例８］
上記実施の形態では、図１に示したように、電圧線Ｌ２１Ａおよび基準電圧線Ｌ２２の間に４つのトランジスタＳ５～Ｓ８を設けたが、図２０に示す電力変換システム１Ｇのように、さらに、電圧線Ｌ２１Ａおよび基準電圧線Ｌ２２の間にツェナーダイオードＤＺを設けてもよい。この電力変換システム１Ｇは、電力変換装置１０Ｇを備えている。電力変換装置１０Ｇは、整流部１５Ｇを有している。整流部１５Ｇは、ツェナーダイオードＤＺを有している。ツェナーダイオードＤＺのアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードは電圧線Ｌ２１Ａに接続される。ツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧は、トランジスタＳ５～Ｓ８におけるアバランシェ降伏のブレイクダウン電圧よりも低い。これにより、チョークインダクタ１６において逆起電圧が生じた場合に、動作状態ＳＴ３～ＳＴ５（図７Ｃ～７Ｅ）において、トランジスタＳ５～Ｓ８がアバランシェ降伏状態ＡＶＡにならないようにすることができる。ここで、ツェナーダイオードＤＺは、本開示における「ツェナーダイオード」の一具体例に対応する。なお、この例では、ツェナーダイオードＤＺを電圧線Ｌ２１Ａおよび基準電圧線Ｌ２２の間に設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれのドレインおよびソースの間にツェナーダイオードを設けてもよい。
上記実施の形態では、図１に示したように、電圧線Ｌ２１Ａおよび基準電圧線Ｌ２２の間に４つのトランジスタＳ５～Ｓ８を設けたが、図２０に示す電力変換システム１Ｇのように、さらに、電圧線Ｌ２１Ａおよび基準電圧線Ｌ２２の間にツェナーダイオードＤＺを設けてもよい。この電力変換システム１Ｇは、電力変換装置１０Ｇを備えている。電力変換装置１０Ｇは、整流部１５Ｇを有している。整流部１５Ｇは、ツェナーダイオードＤＺを有している。ツェナーダイオードＤＺのアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードは電圧線Ｌ２１Ａに接続される。ツェナーダイオードＤＺのツェナー電圧は、トランジスタＳ５～Ｓ８におけるアバランシェ降伏のブレイクダウン電圧よりも低い。これにより、チョークインダクタ１６において逆起電圧が生じた場合に、動作状態ＳＴ３～ＳＴ５（図７Ｃ～７Ｅ）において、トランジスタＳ５～Ｓ８がアバランシェ降伏状態ＡＶＡにならないようにすることができる。ここで、ツェナーダイオードＤＺは、本開示における「ツェナーダイオード」の一具体例に対応する。なお、この例では、ツェナーダイオードＤＺを電圧線Ｌ２１Ａおよび基準電圧線Ｌ２２の間に設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれのドレインおよびソースの間にツェナーダイオードを設けてもよい。
【0119】
この例では、ツェナーダイオードＤＺを電圧線Ｌ２１Ａと基準電圧線Ｌ２２との間に設けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図２１に示す、ツェナーダイオードＤＺを含むアクティブクランプ回路９０を、電圧線Ｌ２１Ａと基準電圧線Ｌ２２との間に設けてもよい。アクティブクランプ回路９０は、ツェナーダイオードＤＺと、抵抗素子Ｒ１と、トランジスタＴＲとを有している。ツェナーダイオードＤＺのアノードは抵抗素子Ｒ１の一端およびトランジスタＴＲのゲートに接続され、カソードは電圧線Ｌ２１Ａに接続される。抵抗素子Ｒ１の一端はツェナーダイオードＤＺのアノードに接続され、他端は基準電圧線Ｌ２２に接続される。トランジスタＴＲはＮ型の電界効果トランジスタであり、ドレインは電圧線Ｌ２１Ａに接続され、ゲートはツェナーダイオードＤＺのアノードおよび抵抗素子Ｒ１の一端に接続され、ソースは基準電圧線Ｌ２２に接続される。これにより、アクティブクランプ回路９０のクランプ電圧の設定自由度を高めることができるので、チョークインダクタ１６において逆起電圧が生じた場合に、トランジスタＳ５～Ｓ８がアバランシェ降伏状態ＡＶＡにならないようにすることができる。
【0120】
［変形例９］
上記実施の形態では、チョークインダクタ１６を設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図２２に示す電力変換システム１Ｈのように、チョークトランス３１を設けてもよい。この電力変換システム１Ｈは、電力変換装置１０Ｈを備えている。電力変換装置１０Ｈは、平滑部４１Ｈと、ダイオードＤ１３とを有している。平滑部４１Ｈは、チョークトランス３１を有している。チョークトランス３１は、巻線３１Ａ，３１Ｂを有している。巻線３１Ａの一端は電圧線Ｌ１１に接続され、他端はダイオードＤ１３のカソードに接続される。巻線３１Ｂの一端は電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続される。ダイオードＤ１３のアノードは基準電圧線Ｌ１２に接続され、カソードは巻線３１Ａの他端に接続される。ここで、チョークトランス３１は、本開示における「チョークトランス」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１３は、本開示における「第３のダイオード」の一具体例に対応する。
上記実施の形態では、チョークインダクタ１６を設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図２２に示す電力変換システム１Ｈのように、チョークトランス３１を設けてもよい。この電力変換システム１Ｈは、電力変換装置１０Ｈを備えている。電力変換装置１０Ｈは、平滑部４１Ｈと、ダイオードＤ１３とを有している。平滑部４１Ｈは、チョークトランス３１を有している。チョークトランス３１は、巻線３１Ａ，３１Ｂを有している。巻線３１Ａの一端は電圧線Ｌ１１に接続され、他端はダイオードＤ１３のカソードに接続される。巻線３１Ｂの一端は電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続される。ダイオードＤ１３のアノードは基準電圧線Ｌ１２に接続され、カソードは巻線３１Ａの他端に接続される。ここで、チョークトランス３１は、本開示における「チョークトランス」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１３は、本開示における「第３のダイオード」の一具体例に対応する。
【0121】
図２３は、電力変換システム１Ｈにおけるプリチャージ動作のシミュレーション波形例を表すものであり、（Ａ）はゲート信号ＧＥ，ＧＦの波形を示し、（Ｂ）はゲート信号ＧＣ，ＧＤの波形を示し、（Ｃ）はキャパシタ９に流れ込む電流（チャージ電流ＩＣＨＧ）の波形を示し、（Ｄ）はダイオードＤ１３に流れる電流（ダイオード電流ＩＤ）の波形を示し、（Ｅ）はトランス１４の励磁電流ＩＭの波形を示し、（Ｆ）はチョークトランス３１の励磁電流ＩＬＣＨの波形を示し、（Ｇ）はトランス１４の巻線１４Ｂにおける、ノードＮ５を基準としたノードＮ４における電圧（トランス電圧ＶＴＲ２）の波形を示し、（Ｈ）は電圧ＶＨの波形を示す。
【0122】
制御部１９は、図２３（Ａ），（Ｂ）に示したように、タイミングｔ４１において、ゲート信号ＧＣ，ＧＦを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ４１からデューティ比ＤＰに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＣを高レベルから低レベルに変化させ、このタイミングｔ４１からデューティ比ＤＳに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる。次に、制御部１９は、タイミングｔ４２において、ゲート信号ＧＤ，ＧＥを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ４２からデューティ比ＤＰに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＤを高レベルから低レベルに変化させ、このタイミングｔ４２からデューティ比ＤＳに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＥを高レベルから低レベルに変化させる。制御部１９は、ゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。電力変換システム１Ｈでは、デューティ比ＤＰ，ＤＳを変化させつつ、タイミングｔ４１～ｔ４３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９をチャージする。これにより、図２３（Ｈ）に示したように、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0123】
以下に、タイミングｔ４１～ｔ４２の期間における、ゲート信号ＧＣ，ＧＦに基づく動作を例に挙げて、詳細に説明する。なお、タイミングｔ４２～ｔ４３の期間における、ゲート信号ＧＤ，ＧＥに基づく動作についても同様である。
【0124】
図２４，２５は、タイミングｔ４１～ｔ４２の期間における動作をより詳しく表すものであり、（Ａ）はゲート信号ＧＣ～ＧＦの波形を示し、（Ｂ）はキャパシタ９に流れ込む電流（チャージ電流ＩＣＨＧ）の波形を示し、（Ｃ）はトランス１４の励磁電流ＩＭの波形を示し、（Ｄ）はトランス１４の巻線１４Ａにおける、ノードＮ２を基準としたノードＮ１における電圧（トランス電圧ＶＴＲ１）の波形を示し、（Ｅ）はトランス１４の巻線１４Ｂにおける、ノードＮ５を基準としたノードＮ４における電圧（トランス電圧ＶＴＲ２）の波形を示し、（Ｆ）はチョークトランス３１の励磁電流ＩＬＣＨの波形を示し、（Ｇ）は低圧バッテリＢＬに流れる電流ＩＬＬＫの波形を示し、（Ｈ）はダイオードＤ１３に流れる電流（ダイオード電流ＩＤ）の波形を示し、（Ｉ）はチョークトランス３１の巻線３１Ａにおける、ダイオードＤ１３のカソードを基準とした電圧線Ｌ１１における電圧（電圧ＶＬＣＨ２）の波形を示し、（Ｊ）はチョークトランス３１の巻線３１Ｂにおける、電圧線Ｌ２１Ｂを基準とした電圧線Ｌ２１Ａにおける電圧（電圧ＶＬＣＨ１）の波形を示し、（Ｋ）は電圧ＶＨの波形を示す。図２４に示したように、電力変換システム１Ｈは、タイミングｔ４１～ｔ４２の期間において、８つの動作状態ＳＴ２１～ＳＴ２８をとり得る。電力変換システム１Ｈの動作状態ＳＴは、動作状態ＳＴ２１、動作状態ＳＴ２２、動作状態ＳＴ２３、…、動作状態ＳＴ２８の順に変化する。動作状態ＳＴ２３～ＳＴ２５は、微小期間における動作状態である。図２５では、この動作状態ＳＴ２３～ＳＴ２５に対応する期間およびその周辺の期間の動作を拡大して示している。
【0125】
図２６Ａ～２６Ｈは、８つの動作状態ＳＴ２１～ＳＴ２８における電力変換システム１Ｈの動作を表すものである。
【0126】
動作状態ＳＴ２１では、制御部１９は、ゲート信号ＧＣ，ＧＦを高レベルにし、ゲート信号ＧＡ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥを低レベルにする（図２４（Ａ））。これにより、トランジスタＳ３，Ｓ５，Ｓ８がオン状態になり、トランジスタＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７がオフ状態になる（図２６Ａ）。２次側回路では、低圧バッテリＢＬの正端子、チョークトランス３１の巻線３１Ｂ、オン状態であるトランジスタＳ５、巻線１４Ｂ、オン状態であるトランジスタＳ８、低圧バッテリＢＬの負端子の順に電流Ｉ２が流れ、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨにエネルギーが蓄えられる。１次側回路では、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１がオン状態になり、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、オン状態であるトランジスタＳ３、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れ、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫにエネルギーが蓄えられる。このとき、２次側回路から見て、１次側回路はほぼ短絡状態である。よって、トランス電圧ＶＴＲ１，ＶＴＲ２は、ほぼ０Ｖである（図２４（Ｄ），（Ｅ））。
【0127】
次の動作状態ＳＴ２２では、制御部１９は、ゲート信号ＧＣを高レベルから低レベルに変化させる（図２４（Ａ））。これにより、トランジスタＳ３がオン状態からオフ状態に変化する（図２６Ｂ）。１次側回路では、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４がオン状態になり、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、キャパシタ９、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れ、チャージ電流ＩＣＨＧが流れる（図２４（Ｂ））。すなわち、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図２４（Ｋ））。２次側回路では、トランス電圧ＶＴＲ２が正電圧になり（図２４（Ｅ））、トランス１４に励磁電流ＩＭが流れ始める（図２４（Ｃ））。電力変換システム１Ｈが降圧動作を行う場合には、インダクタ電流ＩＬは増加し、電力変換システム１Ｈが昇圧動作を行う場合には、インダクタ電流ＩＬは減少する（図２４（Ｆ））。
【0128】
次の、微小期間における動作状態ＳＴ２３では、制御部１９は、ゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる（図２４（Ａ），２５（Ａ））。これにより、トランジスタＳ５，Ｓ８がオン状態からオフ状態に変化する（図２６Ｃ）。２次側回路では、チョークトランス３１に逆起電圧が生じ、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれのドレイン・ソース間電圧が大きくなり、アバランシェ降伏のブレークダウン電圧に至る。その結果、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれにおいて、アバランシェ電流が流れ、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれがアバランシェ降伏状態ＡＶＡになる。このように、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれがアバランシェ降伏状態ＡＶＡになることにより、トランス電圧ＶＴＲ２はほぼ０Ｖになる（図２４（Ｅ），２５（Ｅ））。１次側回路では、１つ前の動作状態ＳＴ２２から継続して、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、キャパシタ９、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れる。トランス電圧ＶＴＲ１には、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫの逆起電圧が現れる。また、チョークトランス３１の逆起電圧により、チョークトランス３１の巻線３１Ａに電圧が生じる（図２４（Ｉ），２５（Ｉ））。これによりダイオードＤ１３がオン状態になり、ダイオード電流ＩＤが流れ始める（図２４（Ｈ），２５（Ｈ））。
【0129】
次の、微小期間における動作状態ＳＴ２４では、１次側回路において、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１およびトランジスタＳ４のボディダイオードＤ４がオフ状態になる（図２６Ｄ）。このように、１次側回路では、スイッチング部１３に電流は流れない。２次側回路では、トランジスタＳ５～Ｓ８のそれぞれは、アバランシェ降伏状態ＡＶＡを維持する。トランジスタＳ５に流れるアバランシェ電流は、トランジスタＳ６に流れるアバランシェ電流よりも、励磁電流ＩＭの分だけ大きい。同様に、トランジスタＳ８に流れるアバランシェ電流は、トランジスタＳ７に流れるアバランシェ電流よりも、励磁電流ＩＭの分だけ大きい。よって、トランジスタＳ６，Ｓ７に流れるアバランシェ電流は、トランジスタＳ５，Ｓ８に流れるアバランシェ電流よりも早く０Ａに近づく。また、ダイオードＤ１３は、１つ前の動作状態ＳＴ２３から継続してオン状態であり、ダイオード電流ＩＤが流れる（図２４（Ｈ），２５（Ｈ））。すなわち、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、チャージ電流ＩＣＨＧが流れ（図２４（Ｂ），２５（Ｂ））、電圧ＶＨが上昇する（図２４（Ｋ））。
【0130】
次の、微小期間における動作状態ＳＴ２５では、トランジスタＳ６，Ｓ７に流れるアバランシェ電流が０Ａに到達し、図２６Ｅに示したように、トランジスタＳ６，Ｓ７のアバランシェ降伏状態ＡＶＡは解消する。トランジスタＳ５，Ｓ８はアバランシェ降伏状態ＡＶＡを維持する。これにより、トランス電圧ＶＴＲ１，ＶＴＲ２は負電圧になる。その結果、１次側回路では、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２およびトランジスタＳ３のボディダイオードＤ３がオン状態になり、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）、トランジスタＳ３のボディダイオードＤ３、キャパシタ９、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）の順に電流Ｉ１が流れる。すなわち、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。また、ダイオードＤ１３は、継続してオン状態であり、ダイオード電流ＩＤが流れる（図２４（Ｈ），２５（Ｈ））。すなわち、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、チャージ電流ＩＣＨＧが流れ（図２４（Ｂ），２５（Ｂ））、電圧ＶＨが上昇する（図２４（Ｋ））。
【0131】
次の動作状態ＳＴ２６では、２次側回路において、チョークトランス３１の漏れインダクタＬＬＫＣＨに蓄えられていたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ５，Ｓ８のアバランシェ降伏状態ＡＶＡは解消する（図２６Ｆ）。これにより、２次側回路では、整流部１５に電流が流れない。１次側回路では、１つ前の動作状態ＳＴ２５から継続して、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）、トランジスタＳ３のボディダイオードＤ３、キャパシタ９、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）の順に電流Ｉ１が流れる。すなわち、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。また、ダイオードＤ１３は、継続してオン状態であり、ダイオード電流ＩＤが流れる（図２４（Ｈ））。すなわち、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、チャージ電流ＩＣＨＧが流れ（図２４（Ｂ））、電圧ＶＨが上昇する（図２４（Ｋ））。
【0132】
次の動作状態ＳＴ２７では、１次側回路において、トランス１４の励磁インダクタＬＭに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ２のボディダイオードＤ２およびトランジスタＳ３のボディダイオードＤ３がオフ状態になる（図２６Ｇ）。これにより、１次側回路では、スイッチング部１３に電流が流れない。また、ダイオードＤ１３は、継続してオン状態であり、ダイオード電流ＩＤが流れる（図２４（Ｈ））。すなわち、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、チャージ電流ＩＣＨＧが流れ（図２４（Ｂ））、電圧ＶＨが上昇する（図２４（Ｋ））。
【0133】
次の動作状態ＳＴ２８では、１次側回路において、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、ダイオードＤ１３がオフ状態になる（図２６Ｈ）。これにより、１次側回路では電流が流れない。すなわち、この動作状態ＳＴ２８では、１次側回路および２次側回路の両方において、電流は流れない。
【0134】
このようにして、タイミングｔ４１～ｔ４２の期間において、キャパシタ９がチャージされ、電圧ＶＨが上昇する。タイミングｔ４２～ｔ４３の期間についても同様である。なお、上述した動作は一例である。例えば、デューティ比ＤＳが上昇し“０．５”に近づくと、例えば、動作状態ＳＴ２１～ＳＴ２８のうちの動作状態ＳＴ２８がなくなり得る。電力変換システム１では、図２３に示したように、このようなタイミングｔ４１～ｔ４３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９が徐々にチャージされ、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0135】
本変形例に係る電力変換システム１Ｈでは、上記実施の形態に係るチョークインダクタ１６（図１）に代えて、チョークトランス３１を設けるようにした。これにより、電力変換システム１Ｈでは、例えば、トランジスタＳ５～Ｓ８がアバランシェ降伏状態ＡＶＡである場合において消費するエネルギーを、１次側回路に効率よく伝達し回生することができる。また、電力変換システム１Ｈでは、例えば、トランジスタＳ５～Ｓ８がアバランシェ降伏状態ＡＶＡになる期間の長さを短くすることができる。
【0136】
図２２の例では、基準電圧線Ｌ１２と電圧線Ｌ１１とを結ぶ経路に、ダイオードＤ１３と、チョークトランス３１の巻線３１Ａとを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図２７に示す電力変換システム１Ｉのように、この経路にさらにスイッチＳＷを設けてもよい。この電力変換システム１Ｉは、電力変換装置１０Ｉを備えている。電力変換装置１０Ｉは、スイッチＳＷと、制御部１９Ｉとを有している。スイッチＳＷの一端は基準電圧線Ｌ１２に接続され、他端はダイオードＤ１３のアノードに接続される。スイッチＳＷは、制御部１９Ｉからの指示に基づいて動作し、オン状態になることにより、ダイオードＤ１３のアノードを基準電圧線Ｌ１２に接続する。制御部１９Ｉは、上記実施の形態に係る制御部１９と同様に、電圧センサ１２により検出された電圧ＶＨ、および電圧センサ１８により検出された電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御することにより、電力変換装置１０Ｉの動作を制御するように構成される。制御部１９Ｉは、プリチャージ動作においてスイッチＳＷをオン状態にし、電力変換動作においてスイッチＳＷをオフ状態にするようになっている。具体的には、図２８に示すように、制御部１９Ｉは、電圧ＶＨがしきい値Ｖthに到達した場合（ステップＳ１０３において“Ｙ”）に、ＰＷＭ制御を終了し（ステップＳ１０４）、スイッチＳＷをオフ状態にする（ステップＳ１３５）。ここで、スイッチＳＷは、本開示における「スイッチ」の一具体例に対応する。
【0137】
図２９は、本変形例に係る他の電力変換システム１Ｊの一構成例を表すものである。電力変換システム１Ｊは、チョークトランス３１の巻線３１Ａの両端を、２次側回路に接続したものである。すなわち、図２２に示した電力変換システム１Ｈでは、チョークトランス３１の巻線３１Ａの両端を、トランス１４よりも高圧バッテリＢＨ側の１次側回路に接続したが、本変形例に係る電力変換システム１Ｊでは、チョークトランス３１の巻線３１Ａの両端を、トランス１４よりも低圧バッテリＢＬ側の２次側回路に接続している。この電力変換システム１Ｊは、電力変換装置１０Ｊを備えている。電力変換装置１０Ｊは、平滑部４１Ｊと、ダイオードＤ１３とを有している。平滑部４１Ｊは、チョークトランス３１を有している。チョークトランス３１は、巻線３１Ａ，３１Ｂを有している。巻線３１Ａの一端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続され、他端はダイオードＤ１３のカソードに接続される。巻線３１Ｂの一端は電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続される。ダイオードＤ１３のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードは巻線３１Ａの他端に接続される。ここで、チョークトランス３１は、本開示における「チョークトランス」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１３は、本開示における「第３のダイオード」の一具体例に対応する。
【0138】
図３０は、電力変換システム１Ｊにおけるプリチャージ動作の一例を表すものであり、（Ａ）はゲート信号ＧＥ，ＧＦの波形を示し、（Ｂ）はゲート信号ＧＣ，ＧＤの波形を示し、（Ｃ）はキャパシタ９に流れ込む電流（チャージ電流ＩＣＨＧ）の波形を示し、（Ｄ）はトランス１４の巻線１４Ａに流れる電流（トランス電流ＩＰ）の波形を示し、（Ｅ）はチョークトランス３１の巻線３１Ｂに流れる電流（コイル電流ＩＬＣＨ１）の波形を示し、（Ｆ）はチョークトランス３１の巻線３１Ａに流れる電流（コイル電流ＩＬＣＨ２）の波形を示し、（Ｇ）はトランス１４の巻線１４Ｂにおける、ノードＮ５を基準としたノードＮ４における電圧（トランス電圧ＶＴＲ２）の波形を示し、（Ｈ）は電圧ＶＨの波形を示す。
【0139】
制御部１９は、図３０（Ａ），（Ｂ）に示したように、タイミングｔ５１において、ゲート信号ＧＣ，ＧＦを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ５１からデューティ比ＤＰに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＣを高レベルから低レベルに変化させ、このタイミングｔ５１からデューティ比ＤＳに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる。次に、制御部１９は、タイミングｔ５２において、ゲート信号ＧＤ，ＧＥを低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御部１９は、このタイミングｔ５６からデューティ比ＤＰに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＤを高レベルから低レベルに変化させ、このタイミングｔ５６からデューティ比ＤＳに対応する時間が経過したタイミングでゲート信号ＧＥを高レベルから低レベルに変化させる。制御部１９は、ゲート信号ＧＡ，ＧＢを低レベルに維持する。電力変換システム１Ｊでは、デューティ比ＤＰ，ＤＳを変化させつつ、タイミングｔ５１～ｔ５３の動作を繰り返すことにより、キャパシタ９をチャージする。これにより、図３０（Ｈ）に示したように、電圧ＶＨが徐々に上昇する。
【0140】
以下に、タイミングｔ５１～ｔ５２の期間における、ゲート信号ＧＣ，ＧＦに基づく動作を例に挙げて、詳細に説明する。なお、タイミングｔ５２～ｔ５３の期間における、ゲート信号ＧＤ，ＧＥに基づく動作についても同様である。電力変換システム１Ｊは、タイミングｔ５１～ｔ５２の期間において、５つの動作状態ＳＴ３１～ＳＴ３５をとり得る。なお、この説明では、図２４における動作状態ＳＴ２３～ＳＴ２５のような、微小期間における動作状態の説明を省いている。電力変換システム１Ｊの動作状態ＳＴは、動作状態ＳＴ３１、動作状態ＳＴ３２、…、動作状態ＳＴ３５の順に変化する。
【0141】
図３１Ａ～３１Ｅは、５つの動作状態ＳＴ３１～ＳＴ３５における電力変換システム１Ｊの動作を表すものである。
【0142】
動作状態ＳＴ３１では、制御部１９は、ゲート信号ＧＣ，ＧＦを高レベルにし、ゲート信号ＧＡ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥを低レベルにする（図３１（Ａ））。これにより、トランジスタＳ３，Ｓ５，Ｓ８がオン状態になり、トランジスタＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７がオフ状態になる（図３１Ａ）。２次側回路では、低圧バッテリＢＬの正端子、チョークトランス３１の巻線３１Ｂ、オン状態であるトランジスタＳ５、巻線１４Ｂ、オン状態であるトランジスタＳ８、低圧バッテリＢＬの負端子の順に電流Ｉ２が流れ、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨにエネルギーが蓄えられる。１次側回路では、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１がオン状態になり、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、オン状態であるトランジスタＳ３、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れ、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫにエネルギーが蓄えられる。このとき、２次側回路から見て、１次側回路はほぼ短絡状態である。よって、トランス電圧ＶＴＲ２は、ほぼ０Ｖである（図３０（Ｇ））。
【0143】
次の動作状態ＳＴ３２では、制御部１９は、ゲート信号ＧＣを高レベルから低レベルに変化させる（図３０（Ｂ））。これにより、トランジスタＳ３がオン状態からオフ状態に変化する（図３１Ｂ）。１次側回路では、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４がオン状態になり、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、キャパシタ９、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れ、チャージ電流ＩＣＨＧが流れる（図３０（Ｃ））。すなわち、トランス１４の漏れインダクタＬＬＫに蓄えられたエネルギーが放出され、キャパシタ９に蓄えられる。このようにして、電圧ＶＨが上昇する（図３０（Ｈ））。２次側回路では、トランス電圧ＶＴＲ２が正電圧になる（図３０（Ｇ））。電力変換システム１Ｊが降圧動作を行う場合には、チョークコイル電流ＩＬＣＨ１は増加し、電力変換システム１Ｊが昇圧動作を行う場合には、チョークコイル電流ＩＬＣＨ１は減少する（図３０（Ｅ））。
【0144】
次の動作状態ＳＴ３３では、制御部１９は、ゲート信号ＧＦを高レベルから低レベルに変化させる（図３０（Ａ））。これにより、トランジスタＳ５，Ｓ８がオン状態からオフ状態に変化する（図３１Ｃ）。１次側回路では、１つ前の動作状態ＳＴ３２から継続して、巻線１４Ａの一端（ノードＮ１）、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１、キャパシタ９、トランジスタＳ４のボディダイオードＤ４、巻線１４Ａの他端（ノードＮ２）の順に電流Ｉ１が流れる。これにより、電圧ＶＨは継続して上昇する（図３０（Ｈ））。２次側回路では、チョークトランス３１に逆起電圧が生じ、この逆起電圧により、チョークトランス３１の巻線３１Ａに電圧が生じる。これによりダイオードＤ１３がオン状態になり、巻線３１Ａ、低圧バッテリＢＬ、ダイオードＤ１３、巻線３１Ａの順に電流Ｉ２が流れ、チョークコイル電流ＩＬＣＨ２が流れる（図３０（Ｆ））。
【0145】
次の動作状態ＳＴ３４では、１次側回路において、トランス１４の励磁エネルギーの放出が終了し、トランジスタＳ１のボディダイオードＤ１およびトランジスタＳ４のボディダイオードＤ４がオフ状態になる（図３１Ｄ）。このように、１次側回路では、スイッチング部１３に電流は流れない。２次側回路では、ダイオードＤ１３は、１つ前の動作状態ＳＴ２３から継続してオン状態であり、チョークコイル電流ＩＬＣＨ２が流れる（図３０（Ｆ））。
【0146】
次の動作状態ＳＴ３５では、１次側回路において、チョークトランス３１の励磁インダクタＬＣＨに蓄えられたエネルギーの放出が終了し、ダイオードＤ１３がオフ状態になる（図３１Ｅ）。これにより、２次側回路では電流が流れない。すなわち、この動作状態ＳＴ３５では、１次側回路および２次側回路の両方において、電流は流れない。
【0147】
このようにして、タイミングｔ５１～ｔ５２の期間において、キャパシタ９がチャージされ、電圧ＶＨが上昇する。タイミングｔ５２～ｔ５３の期間についても同様である。
【0148】
図２９の例では、基準電圧線Ｌ２２と電圧線Ｌ２１Ｂとを結ぶ経路に、ダイオードＤ１３と、チョークトランス３１の巻線３１Ａとを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図３２に示す電力変換システム１Ｋのように、この経路にさらにスイッチＳＷを設けてもよい。この電力変換システム１Ｋは、電力変換装置１０Ｋを備えている。電力変換装置１０Ｋは、スイッチＳＷと、制御部１９Ｋとを有している。スイッチＳＷの一端は基準電圧線Ｌ２２に接続され、他端はダイオードＤ１３のアノードに接続される。スイッチＳＷは、制御部１９Ｋからの指示に基づいて動作し、オン状態になることにより、ダイオードＤ１３のアノードを基準電圧線Ｌ２２に接続する。制御部１９Ｋは、上記実施の形態に係る制御部１９と同様に、電圧センサ１２により検出された電圧ＶＨ、および電圧センサ１８により検出された電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３および整流部１５の動作を制御することにより、電力変換装置１０Ｋの動作を制御するように構成される。制御部１９Ｋは、プリチャージ動作においてスイッチＳＷをオン状態にし、電力変換動作においてスイッチＳＷをオフ状態にするようになっている。
【0149】
［変形例１０］
上記実施の形態では、図１に示したように、フルブリッジ型の回路を用いて整流部１５を構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、いわゆるセンタータップ型の電力変換システムであってもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
上記実施の形態では、図１に示したように、フルブリッジ型の回路を用いて整流部１５を構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、いわゆるセンタータップ型の電力変換システムであってもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
【0150】
図３３は、本変形例に係る電力変換システム２の一構成例を表すものである。電力変換システム２は、電力変換装置３０を備えている。電力変換装置３０は、トランス３４と、整流部３５と、制御部３９とを有している。
【0151】
トランス３４は、巻線３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを有している。巻線３４Ａの一端はスイッチング部１３におけるノードＮ１に接続され、他端はスイッチング部１３におけるノードＮ２に接続される。巻線３４Ｂの一端はノードＮ６に接続され、他端は巻線３４Ｃの一端および電圧線Ｌ２１Ａに接続される。巻線３４Ｃの一端は巻線３４Ｂの他端および電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端はノードＮ７に接続される。
【0152】
整流部３５は、トランジスタＳ９，Ｓ１０を有している。トランジスタＳ９，Ｓ１０は、例えばＮ型の電界効果トランジスタを用いて構成される。トランジスタＳ９，Ｓ１０は、ボディダイオードＤ９、Ｄ１０をそれぞれ有している。トランジスタＳ９は、ノードＮ６と基準電圧線Ｌ２２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ６を基準電圧線Ｌ２２に接続するように構成される。トランジスタＳ９のドレインはノードＮ６に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＦが供給され、ソースは基準電圧線Ｌ２２に接続される。トランジスタＳ１０は、ノードＮ７と基準電圧線Ｌ２２とを結ぶ経路に設けられ、オン状態になることによりノードＮ７を基準電圧線Ｌ２２に接続するように構成される。トランジスタＳ２０のドレインはノードＮ７に接続され、ゲートにはゲート信号ＧＥが供給され、ソースは基準電圧線Ｌ２２に接続される。
【0153】
制御部３９は、電圧センサ１２により検出された電圧ＶＨ、および電圧センサ１８により検出された電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３および整流部３５の動作を制御することにより、電力変換装置３０の動作を制御するように構成される。具体的には、制御部３９は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいてゲート信号ＧＡ～ＧＦを生成し、このゲート信号ＧＡ～ＧＦによりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより、電力変換装置３０の動作を制御するようになっている。
【0154】
ここで、トランス３４は、本開示における「トランス」の一具体例に対応する。巻線３４Ａは、本開示における「第１の巻線」の一具体例に対応する。巻線３４Ｂは、本開示における「第２の巻線」の一具体例に対応する。巻線３４Ｃは、本開示における「第３の巻線」の一具体例に対応する。整流部３５は、本開示における「整流部」の一具体例に対応する。ノードＮ６は、本開示における「第６のノード」の一具体例に対応する。ノードＮ７は、本開示における「第７のノード」の一具体例に対応する。トランジスタＳ９は、本開示における「第９のスイッチング素子」の一具体例に対応する。トランジスタＳ１０は、本開示における「第１０のスイッチング素子」の一具体例に対応する。
【0155】
この電力変換システム２に、上記変形例を適用してもよい。以下に、変形例を適用した電力変換システムについて、いくつか例について説明する。
【0156】
図３４は、変形例４を適用した電力変換システム２Ａの一構成例を表すものである。この電力変換システム２Ａは、電力変換装置３０Ａを備えている。電力変換装置３０Ａは共振インダクタＬｒを有している。共振インダクタＬｒの一端はノードＮ２に接続され、他端はトランス３４の巻線３４Ａの他端に接続される。
【0157】
図３５は、変形例５を適用した電力変換システム２Ｂの一構成例を表すものである。この電力変換システム２Ｂは、電力変換装置３０Ｂを備えている。電力変換装置３０Ｂは、共振インダクタＬｒと、ダイオードＤ１１，Ｄ１２とを有している。共振インダクタＬｒの一端はノードＮ２に接続され、他端はノードＮ３に接続される。トランス３４の巻線３４Ａの他端はノードＮ３に接続される。ダイオードＤ１１のアノードはノードＮ３に接続され、カソードは電圧線Ｌ１１に接続される。ダイオードＤ１２のアノードは基準電圧線Ｌ１２に接続され、カソードはノードＮ３に接続される。
【0158】
図３６は、変形例６を適用した電力変換システム２Ｃの一構成例を表すものである。この電力変換システム２Ｃは、電力変換装置３０Ｃを備えている。電力変換装置３０Ｃは、電流センサ１１Ｃと、制御部３９Ｃとを有している。電流センサ１１Ｃは、端子Ｔ１１に流れる電流を検出するように構成される。電流センサ１１Ｃの一端は端子Ｔ１１に接続され、他端は電圧線Ｌ１１に接続される。電流センサ１１Ｃは、電圧線Ｌ１１から端子Ｔ１１に向かって流れる電流を、電流ＩＨとして検出する。制御部３９Ｃは、電流センサ１１Ｃにより検出された電流ＩＨ、電圧センサ１２により検出された電圧ＶＨ、および電圧センサ１８により検出された電圧ＶＬに基づいて、スイッチング部１３および整流部３５の動作を制御するように構成される。制御部３９Ｃは、例えば、図１６に示したプリチャージ制御部２１Ｃを有してもよいし、図１７に示したプリチャージ制御部２１Ｄを有してもよい。
【0159】
図３７は、変形例８を適用した電力変換システム２Ｇの一構成例を表すものである。この電力変換システム２Ｇは、電力変換装置３０Ｇを備えている。電力変換装置３０Ｇは、整流部３５Ｇを有している。整流部３５Ｇは、ツェナーダイオードＤＺ１，ＤＺ２を有している。ツェナーダイオードＤＺ１のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはノードＮ６に接続される。ツェナーダイオードＤＺ２のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはノードＮ７に接続される。なお、この例に限定されるものではなく、図２１に示したアクティブクランプ回路９０を用いてもよい。具体的には、アクティブクランプ回路９０（アクティブクランプ回路９０Ａ）をノードＮ６と基準電圧線Ｌ２２との間に設けるとともに、別のアクティブクランプ回路９０（アクティブクランプ回路９０Ｂ）をノードＮ７と基準電圧線Ｌ２２との間に設けてもよい。
【0160】
図３８は、変形例９を適用した電力変換システム２Ｈの一構成例を表すものである。この電力変換システム２Ｈは、電力変換装置３０Ｈを備えている。電力変換装置３０Ｈは、チョークトランス３１と、ダイオードＤ１３とを有している。チョークトランス３１は、巻線３１Ａ，３１Ｂを有している。巻線３１Ａの一端は電圧線Ｌ１１に接続され、他端はダイオードＤ１３のカソードに接続される。巻線３１Ｂの一端は電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続される。ダイオードＤ１３のアノードは基準電圧線Ｌ１２に接続され、カソードは巻線３１Ａの他端に接続される。なお、図２７の例と同様に、さらに、スイッチＳＷを設けてもよい。
【0161】
図３９は、変形例９を適用した他の電力変換システム２Ｊの一構成例を表すものである。この電力変換システム２Ｊは、電力変換装置３０Ｊを備えている。電力変換装置３０Ｊは、チョークトランス３１と、ダイオードＤ１３とを有している。チョークトランス３１は、巻線３１Ａ，３１Ｂを有している。巻線３１Ａの一端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続され、他端はダイオードＤ１３のカソードに接続される。巻線３１Ｂの一端は電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は電圧線Ｌ２１Ｂに接続される。ダイオードＤ１３のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードは巻線３１Ａの他端に接続される。なお、図３２の例と同様に、さらに、スイッチＳＷを設けてもよい。
【0162】
［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい
【0163】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【0164】
例えば、上記実施の形態では、電力変換動作において、降圧動作を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、昇圧動作を行うようにしてもよい。
【0165】
例えば、上記実施の形態では、電力変換動作において、高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬに電力を供給する単方向の変換動作を行うようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、電力変換動作において、高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬに電力を供給するモードと、低圧バッテリＢＬから高圧バッテリＢＨに電力を供給するモードとを設けることにより、双方向の変換動作を行うようにしてもよい。この場合でも、高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬに電力を供給するモードで電力変換動作を行う前の準備期間において、低圧バッテリＢＬから供給された電力に基づいてキャパシタ９をチャージすることができる。
【0166】
例えば、上記実施の形態では、制御部１９は、プリチャージ動作において、式ＥＱ１，ＥＱ２を満たすように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、電力変換動作において、高圧バッテリＢＨから低圧バッテリＢＬに電力を供給するモードと、低圧バッテリＢＬから高圧バッテリＢＨに電力を供給するモードとを有する、双方向の変換動作を行う電力変換システムにおいて、低圧バッテリＢＬから高圧バッテリＢＨに電力を供給するモードで電力変換動作を行う際に、制御部１９は、式ＥＱ１，ＥＱ２を満たすように、デューティ比ＤＰ，ＤＳを生成してもよい。
【0167】
例えば、トランジスタのボディダイオードがオン状態になる際、このタイミングでトランジスタのゲート信号を高レベルにしてそのトランジスタをオン状態にするように同期させてもよい。これにより、電力変換システムにおける変換効率を高めることができる。
【符号の説明】
【0168】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｇ，２Ｈ，２Ｊ…電力変換システム、９…キャパシタ、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊ，１０Ｋ，３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｊ…電力変換装置、１１Ｃ…電流センサ、１２…電圧センサ、１３…スイッチング部、１４，３４…トランス、１４Ａ，１４Ｂ，３４Ａ～３４Ｃ…巻線、１５，１５Ｇ，３５、３５Ｇ…整流部、１６…チョークインダクタ、１７…キャパシタ、１８…電圧センサ、１９，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｆ，１９Ｉ，１９Ｋ，３９，３９Ｃ…制御部、２１，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ…プリチャージ制御部、２２…目標値判定部、２３，２３Ｄ，２３Ｆ，２４，２４Ｃ，２４Ｅ…デューティ比生成部、２５…電力変換制御部、２５Ｃ…平均電流算出部、２６，２７…ゲート信号生成部、２６Ｃ，２６Ｅ…リファレンスレベル生成部、２７Ｃ，２７Ｅ…エラーアンプ、３１…チョークトランス、３１Ａ，３１Ｂ…巻線、４１，４１Ｈ，４１Ｊ…平滑部、９０…アクティブクランプ回路、ＡＶＡ…アバランシェ降伏状態、ＢＨ…高圧バッテリ、ＢＬ…低圧バッテリ、ＤＰ，ＤＳ…デューティ比、ＤＺ，ＤＺ１，ＤＺ２…ツェナーダイオード、Ｄ１～Ｄ１０…ボディダイオード、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３…ダイオード、ＧＡ～ＧＦ…ゲート信号、ＩＨ…電流、Ｌ１１，Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂ…電圧線、Ｌ１２，Ｌ２２…基準電圧線、Ｌｒ…共振インダクタ、Ｎ１～Ｎ７…ノード、Ｐ１…プリチャージ期間、Ｐ２…電力変換期間、Ｒ１…抵抗素子、ＳＷ…スイッチ、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ、Ｓ１～Ｓ１０…トランジスタ、ＴＲ…トランジスタ、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２…端子、ＶＨ，ＶＬ…電圧、ＶＨ_target…目標電圧、Ｖth…しきい値。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26A】
【図26B】
【図26C】
【図26D】
【図26E】
【図26F】
【図26G】
【図26H】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31A】
【図31B】
【図31C】
【図31D】
【図31E】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】