特開 2024-145290 双方向コンバータ

(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】P2024145290

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】双方向コンバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057579

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】山根 康嗣

(72)【発明者】

【氏名】五十棲 健太

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA02

5H730AS04

5H730AS05

5H730AS08

5H730AS17

5H730BB13

5H730BB14

5H730BB57

5H730DD02

5H730DD16

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD11

5H730FD31

5H730FG05

5H730FV00

(57)【要約】

【課題】昇圧状態と降圧状態とが切り替わる時にオーバーシュートまたはアンダーシュートが発生することを抑制可能な双方向コンバータを提供する。
【解決手段】双方向コンバータＡ１では、電力変換回路１は、第１端子対Ｔ１および第２端子対Ｔ２の一方を一次側、他方を二次側として、一次側から二次側に、昇圧して電力伝送を行う昇圧モードと、降圧して電力伝送を行う降圧モードと、昇圧および降圧での電力伝送を選択的に行う昇降圧モードとで、動作可能である。昇降圧モードでは、昇圧状態と降圧状態とで複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動制御が共通する。昇圧モードと降圧モードとは、昇降圧モードを介して切り替わる。制御部４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わる時、二次側の低電位側のスイッチング素子を、一時的にオフ状態にした後、ＰＷＭ制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１高電位側端子および第１低電位側端子を含む第１端子対と、
第２高電位側端子および第２低電位側端子を含む第２端子対と、
複数のスイッチング素子、インダクタ、および、前記複数のスイッチング素子のうちの対応する１つにそれぞれ逆並列に接続された複数のダイオードを含み、前記第１端子対および前記第２端子対の間で双方向の電力伝送が可能な電力変換回路と、
前記複数のスイッチング素子の各々のオンとオフとを切り替える駆動制御を行う制御部と、
を備え、
前記複数のスイッチング素子は、前記第１高電位側端子と前記インダクタの一端とに接続された第１スイッチング素子と、前記第１低電位側端子と前記インダクタの前記一端とに接続された第２スイッチング素子と、前記第２高電位側端子と前記インダクタの他端とに接続された第３スイッチング素子と、前記第２低電位側端子と前記インダクタの前記他端とに接続された第４スイッチング素子と、を含み、
前記電力変換回路は、前記第１端子対および前記第２端子対の一方を一次側、前記第１端子対および前記第２端子対の他方を二次側として、前記一次側から前記二次側に昇圧して電力伝送を行う昇圧モードと、前記一次側から前記二次側に降圧して電力伝送を行う降圧モードと、前記一次側から前記二次側に昇圧および降圧での電力伝送を選択的に行う昇降圧モードとで、動作可能であり、
前記昇降圧モードでは、昇圧状態と降圧状態とで前記複数のスイッチング素子の前記駆動制御が共通し、
前記昇圧モードと前記降圧モードとは、前記昇降圧モードを介して切り替わり、
前記二次側の低電位側のスイッチング素子は、前記昇降圧モードおよび前記昇圧モードの各々で、ＰＷＭ制御されており、
前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わった時、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を、一時的にオフ状態にした後、前記ＰＷＭ制御する、双方向コンバータ。

【請求項2】

前記電力変換回路は、前記第１端子対に印加される第１電圧と前記第２端子対に印加される第２電圧との電圧差の絶対値が設定値よりも大きい時に、前記昇圧モードまたは前記降圧モードで動作し、前記電圧差の絶対値が設定値以下である時に、前記昇降圧モードで動作する、請求項１に記載の双方向コンバータ。

【請求項3】

前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わってから、予め設定された時間が経過するまで、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を一時的にオフ状態にする、請求項２に記載の双方向コンバータ。

【請求項4】

前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わってから、前記電圧差が閾値以上となるまで、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を一時的にオフ状態にする、請求項２に記載の双方向コンバータ。

【請求項5】

前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わってから、二次側電流が閾値以下となるまで、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を一時的にオフ状態にする、請求項２に記載の双方向コンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、双方向コンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２つの電圧源の間で双方向に電力変換を行う双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。例えば、特許文献１には、従来の双方向コンバータが開示されている。特許文献１に記載の双方向コンバータは、昇降圧部と、スイッチング制御部と、を備える。

【0003】

昇降圧部は、第１ないし第４のスイッチ素子と、インダクタとを有する。また、昇降圧部は、第１の電圧源が接続される第１の端子対（第１の入出力端子および第１の基準端子）と、第２の電圧源が接続される第２の端子対（第２の入出力端子および第２の基準端子）とを有する。昇降圧部は、スイッチング制御部の制御に基づいて、第１の電圧源から第２の電圧源に電力伝送する場合と、第２の電圧源から第１の電圧源に電力伝送する場合とのそれぞれで、降圧動作または昇圧動作を行う。

【0004】

スイッチング制御部は、第１の端子対から第２の端子対に電力伝送する場合、第２および第４のスイッチ素子をオフしたまま、降圧動作時には第１のスイッチ素子のスイッチングを制御すると共に第３のスイッチ素子をオフにし、昇圧動作時には第１のスイッチ素子をオンすると共に第３のスイッチ素子のスイッチングを制御する。一方、第２の端子対から第１の端子対に電力伝送する場合、第１および第３のスイッチ素子をオフしたまま、降圧動作時には第４のスイッチ素子のスイッチングを制御すると共に第２のスイッチ素子をオフして、昇圧動作時には第４のスイッチ素子をオンすると共に第２のスイッチ素子のスイッチングを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－２０５４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の双方向コンバータにおいて、上記のように第１ないし第４のスイッチング素子のスイッチングを制御すると、第１の端子対に印加される電圧と第２の端子対に印加される電圧との大小が切り替わる時（昇圧状態と降圧状態とが切り替わる時）に、オーバーシュートまたはアンダーシュートが発生することがある。オーバーシュートおよびアンダーシュートは、内部回路および外部回路（外部の電源および負荷など）の各々の破壊または寿命を短くする要因であると共に、第１の端子対および第２の端子対間の電圧変換に悪影響を及ぼす。

【0007】

本開示は、上記事情に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、昇圧状態と降圧状態とが切り替わる時にオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生することを抑制可能な双方向コンバータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の双方向コンバータは、第１高電位側端子および第１低電位側端子を含む第１端子対と、第２高電位側端子および第２低電位側端子を含む第２端子対と、複数のスイッチング素子、インダクタ、および、前記複数のスイッチング素子のうちの対応する１つにそれぞれ逆並列に接続された複数のダイオードを含み、前記第１端子対および前記第２端子対の間で双方向の電力伝送が可能な電力変換回路と、前記複数のスイッチング素子の各々のオンとオフとを切り替える駆動制御を行う制御部と、を備え、前記複数のスイッチング素子は、前記第１高電位側端子と前記インダクタの一端とに接続された第１スイッチング素子と、前記第１低電位側端子と前記インダクタの前記一端とに接続された第２スイッチング素子と、前記第２高電位側端子と前記インダクタの他端とに接続された第３スイッチング素子と、前記第２低電位側端子と前記インダクタの前記他端とに接続された第４スイッチング素子と、を含み、前記電力変換回路は、前記第１端子対および前記第２端子対の一方を一次側、前記第１端子対および前記第２端子対の他方を二次側として、前記一次側から前記二次側に昇圧して電力伝送を行う昇圧モードと、前記一次側から前記二次側に降圧して電力伝送を行う降圧モードと、前記一次側から前記二次側に昇圧および降圧での電力伝送を選択的に行う昇降圧モードとで、動作可能であり、前記昇降圧モードでは、昇圧状態と降圧状態とで前記複数のスイッチング素子の前記駆動制御が共通し、前記昇圧モードと前記降圧モードとは、前記昇降圧モードを介して切り替わり、前記二次側の低電位側のスイッチング素子は、前記昇降圧モードおよび前記昇圧モードの各々で、ＰＷＭ制御されており、前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わった時、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を、一時的にオフ状態にした後、前記ＰＷＭ制御する。

【0009】

前記双方向コンバータの好ましい実施の形態において、前記電力変換回路は、前記第１端子対に印加される第１電圧と前記第２端子対に印加される第２電圧との電圧差の絶対値が設定値よりも大きい時に、前記昇圧モードまたは前記降圧モードで動作し、前記電圧差の絶対値が設定値以下である時に、前記昇降圧モードで動作する。

【0010】

前記双方向コンバータの好ましい実施の形態において、前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わってから、予め設定された時間が経過するまで、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を一時的にオフ状態にする。

【0011】

前記双方向コンバータの好ましい実施の形態において、前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わってから、前記電圧差が閾値以上となるまで、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を一時的にオフ状態にする。

【0012】

前記双方向コンバータの好ましい実施の形態において、前記制御部は、前記昇降圧モードから前記昇圧モードに切り替わってから、二次側電流が閾値以下となるまで、前記二次側の低電位側のスイッチング素子を一時的にオフ状態にする。

【発明の効果】

【0013】

本開示の双方向コンバータでは、昇圧モードと降圧モードとは、昇降圧モードを介して切り替わる。この昇降圧モードでは、各スイッチング素子の駆動制御は、昇圧状態でも降圧状態でも共通する。この構成によれば、昇圧状態と降圧状態とが切り替わるタイミングにおいて、電力変換回路における電流の流れが同じとなる。したがって、本開示の双方向コンバータによれば、昇圧状態と降圧状態とが切り替わる時に、電力変換回路における電流の流れに変化が生じないので、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係る双方向コンバータを示す全体構成図である。

【図2】一実施形態に係る双方向コンバータの適用例を示す構成図である。

【図3】一実施形態に係る双方向コンバータの各動作モードと各信号との関係を示す表である。

【図4】一実施形態に係る双方向コンバータの各動作モード（第１昇圧モード、第１昇降圧モードおよび第１降圧モード）における制御状態を示す図である。

【図5】一実施形態に係る双方向コンバータの各動作モード（第２昇圧モード、第２昇降圧モードおよび第２降圧モード）における制御状態を示す図である。

【図6】一実施形態に係る双方向コンバータの制御部の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。

【図7】変形例に係る双方向コンバータの制御部の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。

【図8】変形例に係る双方向コンバータの制御部の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本開示の双方向コンバータの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。

【0016】

図１は、一実施形態に係る双方向コンバータＡ１を示している。双方向コンバータＡ１は、第１端子対Ｔ１、第２端子対Ｔ２、電力変換回路１、電流検出器２１、３つの設定部３１，３２，３３、制御部４および２つの検出部５１，５２を備える。

【0017】

電力変換回路１は、第１電圧源Ｂ１と第２電圧源Ｂ２の間に電気的に接続される。第１電圧源Ｂ１は、第１端子対Ｔ１に接続され、第２電圧源Ｂ２は、第２端子対Ｔ２に接続される。第１端子対Ｔ１は、第１高電位側端子Ｔ１１および第１低電位側端子Ｔ１２を含み、第２端子対Ｔ２は、第２高電位側端子Ｔ２１および第２低電位側端子Ｔ２２を含む。第１端子対Ｔ１には、第１電圧源Ｂ１の電源電圧が印加されており、第２端子対Ｔ２には、第２電圧源Ｂ２の電源電圧が印加されている。以下では、第１電圧源Ｂ１の電源電圧を「第１電圧Ｅ１」といい、第２電圧源Ｂ２の電源電圧を「第２電圧Ｅ２」という。よって、第１端子対Ｔ１には、第１電圧Ｅ１が印加され、第２端子対Ｔ２には、第２電圧Ｅ２が印加される。第１低電位側端子Ｔ１２と第２低電位側端子Ｔ２２とは、電気的に接続されており、同電位である。電力変換回路１は、これらの第１端子対Ｔ１と第２端子対Ｔ２との間で電力を双方向に伝送可能である。以下において、第１端子対Ｔ１から第２端子対Ｔ２に電力が伝送されている時の電力伝送方向を「第１方向」、第２端子対Ｔ２から第１端子対Ｔ１に電力が転送されている時の電力伝送方向を「第２方向」ということがある。電力伝送方向が第１方向（Ｔ１→Ｔ２）である時、第１端子対Ｔ１が一次側であり、第２端子対Ｔ２が二次側である。一方、電力伝送方向が第２方向（Ｔ２→Ｔ１）である時、第２端子対Ｔ２が一次側であり、第１端子対Ｔ１が二次側である。

【0018】

電力変換回路１は、４つのスイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４およびインダクタＬ１を含む。スイッチ部ＳＷ１およびスイッチ部ＳＷ２は、互いに直列に接続されて、第１端子対Ｔ１に接続されている。図示された例では、スイッチ部ＳＷ１は、第１端子対Ｔ１の第１高電位側端子Ｔ１１に接続され、スイッチ部ＳＷ２は、第１端子対Ｔ１の第１低電位側端子Ｔ１２に接続されている。スイッチ部ＳＷ３およびスイッチ部ＳＷ４は、互いに直列に接続されて、第２端子対Ｔ２に接続されている。図示された例では、スイッチ部ＳＷ３は、第２端子対Ｔ２の第２高電位側端子Ｔ２１に接続され、スイッチ部ＳＷ４は、第２端子対Ｔ２の第２低電位側端子Ｔ２２に接続されている。インダクタＬ１は、２つのスイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２の直列回路と、２つのスイッチ部ＳＷ３，ＳＷ４の直列回路との間に電気的に接続される。４つのスイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４は、以上のように接続されることで、Ｈブリッジ回路を構成する。特に、本開示の双方向コンバータＡ１では、図１に示すように、スイッチ部ＳＷ１の高電位側と、スイッチ部ＳＷ３の高電位側とが接続されていないことから、４つのスイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４は、オープンＨブリッジ回路である。

【0019】

図１に示すように、４つのスイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４はそれぞれ、４つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のうちの対応する１つと４つのダイオードＤ１～Ｄ４のうちの対応する１つとを含む。

【0020】

各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、例えばトランジスタである。当該トランジスタの種類は、何ら限定されないが、例えばバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが採用される。図１に示す例では、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、バイポーラトランジスタである。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４には、制御部４から駆動信号（例えばオン信号、オフ信号およびＰＷＭ信号）が入力される。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、入力される駆動信号に基づいて、常時オン状態、常時オフ状態およびスイッチング状態のいずれかで動作する。スイッチング状態では、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン（導通状態）とオフ（遮断状態）とが交互に切り替わる。スイッチング素子Ｑ１は、第１高電位側端子Ｔ１１とインダクタＬ１の一端とに接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、第１低電位側端子Ｔ１２とインダクタＬ１の一端とに接続されている。スイッチング素子Ｑ３は、第２高電位側端子Ｔ２１とインダクタＬ１の他端とに接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、第２低電位側端子Ｔ２２とインダクタＬ１の他端とに接続されている。

【0021】

ダイオードＤ１は、スイッチ部ＳＷ１において、スイッチング素子Ｑ１に逆並列に接続されている。同様に、ダイオードＤ２は、スイッチ部ＳＷ２において、スイッチング素子Ｑ２に逆並列に接続され、ダイオードＤ３は、スイッチ部ＳＷ３において、スイッチング素子Ｑ３に逆並列に接続され、ダイオードＤ４は、スイッチ部ＳＷ４において、スイッチング素子Ｑ４に逆並列に接続されている。なお、各ダイオードＤ１～Ｄ４は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４と異なる部品であってもよいし、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に内蔵されるダイオード成分であってもよい。

【0022】

本実施形態では、各スイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４は、高電位側から低電位側に電流が流れる状態と、低電位側から高電位側に電流が流れる状態と、電流が流れない状態とがある。例えば、スイッチ部ＳＷ１において、高電位側から低電位側に電流が流れている状態では、スイッチング素子Ｑ１に電流が流れる。また、スイッチ部ＳＷ１において、低電位側から高電位側に電流が流れている状態では、ダイオードＤ１に電流が流れる。スイッチ部ＳＷ１において、電流が流れない状態では、スイッチング素子Ｑ１にもダイオードＤ１にも電流が流れない。このことは、他のスイッチ部ＳＷ２～ＳＷ４においても同様である。

【0023】

電力変換回路１は、第１電圧Ｅ１および第２電圧Ｅ２の大小関係と、第１端子対Ｔ１と第２端子対Ｔ２との間の電力伝送方向（第１方向か第２方向か）とによって、昇圧モード、降圧モードおよび昇降圧モードのいずれかの動作モードで動作する。これらの昇圧モード、降圧モードよび昇降圧モードは、電力伝送方向が第１方向である場合と、電力伝送方向が第２方向である場合とでそれぞれで存在する。なお、理解の便宜上、電力伝送方向が第１方向である場合の昇圧モード、降圧モードおよび昇降圧モードをそれぞれ、第１昇圧モード、第１降圧モード、第１昇降圧モードといい、電力の伝送方向が第２方向である場合の昇圧モード、降圧モードおよび昇降圧モードをそれぞれ、第２昇圧モード、第２降圧モード、第２昇降圧モードということがある。昇圧モード、降圧モードおよび昇降圧モードでの各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動制御は、互いに異なる。

【0024】

昇圧モードは、一次側から二次側に昇圧して電力伝送を行う動作モードである。第１昇圧モードでは、第１端子対Ｔ１が一次側となり、且つ第２端子対Ｔ２が二次側となって、電力変換回路１は、第１端子対Ｔ１に入力される電圧を、昇圧して第２端子対Ｔ２から出力する。第２昇圧モードでは、第２端子対Ｔ２が一次側となり、第１端子対Ｔ１が二次側となって、電力変換回路１は、第２端子対Ｔ２に入力される電圧を、昇圧して第１端子対Ｔ１から出力する。

【0025】

降圧モードは、一次側から二次側に降圧して電力伝送を行う動作モードである。第１降圧モードでは、第１端子対Ｔ１が一次側となり、且つ第２端子対Ｔ２が二次側となって、電力変換回路１は、第１端子対Ｔ１に入力される電圧を、降圧して第２端子対Ｔ２から出力する。第２降圧モードでは、第２端子対Ｔ２が一次側となり、第１端子対Ｔ１が二次側となって、電力変換回路１は、第２端子対Ｔ２に入力される電圧を、降圧して第１端子対Ｔ１から出力する。

【0026】

昇降圧モードは、一次側から二次側に昇圧および降圧での電力伝送を選択的に行う動作モードである。第１昇降圧モードでは、第１端子対Ｔ１が一次側となり、且つ第２端子対Ｔ２が二次側となって、電力変換回路１は、第１端子対Ｔ１に入力される電圧を、昇圧または降圧して第２端子対Ｔ２から出力する。第２昇降圧モードでは、第２端子対Ｔ２が一次側となり、且つ第１端子対Ｔ１が二次側となって、電力変換回路１は、第２端子対Ｔ２に入力される電圧を、昇圧または降圧して第１端子対Ｔ１から出力する。昇降圧モード（第１昇降圧モードおよび第２昇降圧モードの各々）では、昇圧する場合でも降圧する場合でも、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動制御は共通する。

【0027】

双方向コンバータＡ１において、昇圧モードと降圧モードとは、昇降圧モードを介して、切り替わる。よって、昇圧モードから降圧モードに切り替わる際には、まず、昇圧モードから昇降圧モードに切り替わる。そして、当該昇降圧モードで、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との大小関係が切り替わった後、昇降圧モードから降圧モードに切り替わる。反対に、降圧モードから昇圧モードに切り替わる際には、まず、降圧モードから昇降圧モードに切り替わる。そして、当該昇降圧モードで第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との大小関係が切り替わった後、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わる。つまり、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との大小関係は、昇降圧モードで動作している時に反転する。

【0028】

双方向コンバータＡ１では、二次側の低電位側のスイッチング素子は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった時、一時的にオフ状態となる。以下の説明では、二次側の低電位側のスイッチング素子を「オフ対象スイッチング素子」ということがある。そして、オフ状態を一定期間継続した後、通常の昇圧モードで駆動制御される。なお、後に詳述される構成から理解されるように、通常の昇降圧モードおよび通常の昇圧モードのそれぞれでは、オフ対象スイッチング素子は、ＰＷＭ制御される。また、オフ対象スイッチング素子は、電力伝送方向が第１方向（Ｔ１→Ｔ２）である時はスイッチング素子Ｑ４であり、電力伝送方向が第２方向（Ｔ２→Ｔ１）である時はスイッチング素子Ｑ２である。よって、本実施形態では、電力伝送方向が第１方向（Ｔ１→Ｔ２）である時、第１昇降圧モードから第１昇圧モードに切り替わると、スイッチング素子Ｑ４は、一時的にオフ状態となる。そして、一定期間オフ状態を継続した後、通常の第１昇圧モードで駆動制御（ＰＷＭ制御）される。一方、電力伝送方向が第２方向（Ｔ２→Ｔ１）である時、第２昇降圧モードから第２昇圧モードに切り替わると、スイッチング素子Ｑ２は、一時的にオフ状態となる。そして、一定期間オフ状態を継続した後、通常の第２昇圧モードで駆動制御（ＰＷＭ制御）される。本実施形態では、オフ対象スイッチング素子は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、予め設定された時間経過するまで、オフ状態を維持する。よって、本実施形態では、オフ状態を維持する期間は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってからの経過時間により決まる。

【0029】

図２は、双方向コンバータＡ１の適用例を示している。図２（ａ）は、双方向コンバータＡ１を太陽光発電システムに用いた例である。図２（ｂ）は、双方向コンバータＡ１をＥＶ（Electric Vehicle）充放電システムに用いた例である。図２（ｃ），（ｄ）は、双方向コンバータＡ１を蓄電システムと太陽光発電システムとの複合システムに用いた例である。図２（ｅ）は、双方向コンバータＡ１をＶ２Ｘ（Vehicle to Everything）システムと太陽光発電システムとの複合システムに用いた例である。図２（ａ）～（ｅ）において、Ｋ１は系統電源、ＰＣＳはパワーコンディショナ、ＰＶは太陽光パネル、ＥＶは電気自動車、Ｂａｔｔは蓄電池、ＦＣは周波数変換装置、Ｓｔｄは充放電スタンドを示している。なお、図２（ａ）～（ｅ）に示す双方向コンバータＡ１の適用例は、一例であって、これらに限定されない。双方向コンバータＡ１の電力変換回路１は、双方向の電力伝送が可能であるが、一方向に電力伝送を行うものに適用することも可能である。図２（ｂ）に示す例において、双方向コンバータＡ１は、パワーコンディショナＰＣＳと電気自動車ＥＶとの間に接続される。そして、双方向コンバータＡ１は、パワーコンディショナＰＣＳを介して入力される電力を変換して、電気自動車ＥＶに出力することで、電気自動車ＥＶの充電を行う。一方、双方向コンバータＡ１は、電気自動車ＥＶから入力される電力を変換して、パワーコンディショナＰＣＳに出力することで、電気自動車ＥＶの放電を行う。

【0030】

電流検出器２１は、電力変換回路１に流れる制御対象電流として、第２低電位側端子Ｔ２２に流れる電流を検出する。電流検出器２１は、制御対象電流の検出値に応じた検出信号を、制御部４（後述の制御信号生成部４１）に出力する。図１から理解されるように、制御対象電流の検出値は、第２低電位側端子Ｔ２２から各スイッチ部ＳＷ１～ＳＷ４側に電流が流れている時に、正の値となる。なお、電流検出器２１は、第２低電位側端子Ｔ２２に流れる電流ではなく、第１高電位側端子Ｔ１１、第１低電位側端子Ｔ１２または第２高電位側端子Ｔ２１に流れる電流を検出するものであってもよい。

【0031】

検出部５１は、第１端子対Ｔ１における電気的な特性値を検出する。検出部５１は、第１端子対Ｔ１に印加される第１電圧Ｅ１（すなわち第１電圧源Ｂ１の電源電圧）を検出する電圧検出器５１１を含む。検出部５１の出力（第１電圧Ｅ１の検出値）は、制御部４に出力される。

【0032】

検出部５２は、第２端子対Ｔ２における電気的な特性値を検出する。検出部５２は、第２端子対Ｔ２に印加される第２電圧Ｅ２（すなわち第２電圧源Ｂ２の電源電圧）を検出する電圧検出器５２１を含む。検出部５２の出力（第２電圧Ｅ２の検出値）は、制御部４に出力される。

【0033】

設定部３１は、制御対象電流の設定を行う。設定部３１は、制御対象電流の設定値を、制御部４（後述の制御信号生成部４１）に出力する。制御対象電流の設定値は、例えば、第１端子対Ｔ１から第２端子対Ｔ２に電力伝送を行う時には、正の値であり、第２端子対Ｔ２から第１端子対Ｔ１に電力伝送を行う時には、負の値である。なお、設定部３１で設定する電流値は、電流検出器２１による電流の検出箇所に応じて、適宜変更される。

【0034】

設定部３３は、各動作モードにおいて、昇圧モードおよび降圧モードと、昇降圧モードとを切り替える切替電圧を設定する。設定部３３は、切替電圧の設定値を制御部４（後述の動作モード判定部４３）に出力する。

【0035】

設定部３４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、一定期間経過したか否かを判定するための判定値（以下「経過判定値」という）を設定する。つまり、設定部３４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わって、一時的にオフ状態にしたオフ対象スイッチング素子（スイッチング素子Ｑ２またはスイッチング素子Ｑ４）を、通常の昇圧モードでの駆動制御を開始するための判定値（経過判定値）を設定する。本実施形態では、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってからの経過時間によって、通常の昇圧モードでの駆動制御を開始するので、経過判定値として、時間に応じた判定値（以下「判定時間」という）が設定される。設定部３４は、経過判定値（本実施形態では判定時間）の設定値を制御部４（後述の停止判定部４６）に出力する。

【0036】

制御部４は、複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の各々に駆動信号を入力することで、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオンとオフとを切り替える駆動制御を行う。制御部４は、駆動信号として、ＰＷＭ信号、オン信号またはオフ信号を選択的に出力する。ＰＷＭ信号が入力されたスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、ＰＷＭ制御される。オン信号が入力されたスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、常時オンに制御される。オフ信号が入力されたスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、常時オフに制御される。図１に示すように、制御部４は、制御信号生成部４１、動作モード判定部４３、ＰＷＭ信号生成部４５、停止判定部４６および駆動信号生成部４７を含む。以下の説明において、ある出力がローレベルである信号を「Ｌ信号」といい、ある出力がハイレベルである信号を「Ｈ信号」という。先述のＰＷＭ信号は、ある出力がローレベルとハイレベルとを交互に繰り返す信号に相当する。また、Ｌ信号は、デューティ比が０％である信号に相当し、Ｈ信号は、デューティ比が１００％である信号に相当する。なお、ローレベルおよびハイレベルの具体的な大きさは、対応する出力ごとに設定される。

【0037】

制御信号生成部４１には、設定部３１の出力（制御対象電流の設定値）と電流検出器２１の出力（制御対象電流の検出値）とがそれぞれ入力される。制御信号生成部４１は、制御対象電流の値を設定部３１で設定された設定値にするための制御信号を生成する。制御信号生成部４１は、生成した制御信号をＰＷＭ信号生成部４５に出力する。

【0038】

動作モード判定部４３には、設定部３３の出力（切替電圧の設定値）と２つの電圧検出器５１１，５２１の各出力（第１電圧Ｅ１および第２電圧Ｅ２の各検出値）がそれぞれ入力される。動作モード判定部４３は、動作モードの判定を行い、各動作モードに応じて昇圧許可信号および降圧許可信号を出力する。図３に示すように、動作モード判定部４３は、昇圧モードであると判定すると、昇圧許可信号をＨ信号に、降圧許可信号をＬ信号にする。また、降圧モードであると判定すると、昇圧許可信号をＬ信号に、降圧許可信号をＨ信号にする。また、昇降圧モードであると判定すると、昇圧許可信号および降圧許可信号をともにＬ信号にする。

【0039】

動作モード判定部４３は、電力変換回路１の一次側電圧と二次側電圧との電圧差（一次側電圧－二次側電圧）を演算する。電力伝送方向が第１方向である時、第１電圧Ｅ１が一次側電圧であり、第２電圧Ｅ２が二次側電圧である。一方、電力伝送方向が第２方向である時、第２電圧Ｅ２が一次側電圧であり、第１電圧Ｅ１が二次側電圧である。なお、動作モード判定部４３は、電力伝送方向が第１方向であるか第２方向であるかは、例えば制御対象電流に基づいて判断する。例えば、動作モード判定部４３は、制御対象電流が正の値である時に電力伝送方向が第１方向であると判断し、制御対象電流が負の値である時に電力伝送方向が第２方向であると判断する。動作モード判定部４３は、電圧差の絶対値が切替電圧よりも大きく（｜電圧差｜＞切替電圧）且つ電圧差が負の値（一次側電圧＜二次側電圧）である時、昇圧モードであると判定する。また、電圧差の絶対値が切替電圧よりも大きく（｜電圧差｜＞切替電圧）且つ電圧差が正の値（一次側電圧＞二次側電圧）である時、降圧モードであると判定する。また、電圧差の絶対値が切替電圧以下（｜電圧差｜≦切替電圧）である時、電圧差が正の値（一次側電圧＞二次側電圧）であるか負の値（一次側電圧＜二次側電圧）であるかに関わらず、昇降圧モードであると判定する。なお、昇圧モード、降圧モードおよび昇降圧モードの判定においては、上記電力伝送方向が第１方向であるか第２方向であるかに応じて、第１昇圧モードであるか第２昇圧モードであるか、第１降圧モードであるか第２降圧モードであるか、第１昇降圧モードであるか第２昇降圧モードであるかをそれぞれ判定する。なお、切替電圧は、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２とに応じて適宜設定され、第１電圧Ｅ１および第２電圧Ｅ２の一方が０Ｖ～８００Ｖであり、他方が３００Ｖ～４５０Ｖである例において、例えば１００Ｖである。

【0040】

ＰＷＭ信号生成部４５には、制御信号生成部４１の出力（制御信号）が入力される。ＰＷＭ信号生成部４５は、入力される制御信号を用いてＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部４５は、生成したＰＷＭ信号を、駆動信号生成部４７に出力する。

【0041】

停止判定部４６には、動作モード判定部４３の出力（昇圧許可信号および降圧許可信号）と、設定部３４の出力（経過判定値の設定値）とが入力される。停止判定部４６は、昇圧許可信号および降圧許可信号と、経過判定値（本実施形態では判定時間）の設定値とに基づいて、オフ対象スイッチング素子を、一時的にオフ状態にするための停止信号を出力する。例えば、停止判定部４６は、まず、動作モード判定部４３の判定結果に基づいて、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わったか否かを判定する。そして、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わったと判定した場合、次いで、経過判定値の設定値に基づいて、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから一定期間経過したか否かを判定する。停止判定部４６は、この一定期間経過したか否かの判定結果により、Ｌ信号またはＨ信号の停止信号を出力する。本実施形態では、停止判定部４６は、第１昇降圧モードから第１昇圧モードに切り替わった場合、スイッチング素子Ｑ４を、一定期間オフ状態にするために、例えばＨ信号の停止信号を出力する。また、停止判定部４６は、第２昇降圧モードから第２昇圧モードに切り替わった場合に、スイッチング素子Ｑ２を、一定期間オフ状態にするために、例えばＨ信号の停止信号を出力する。

【0042】

駆動信号生成部４７には、ＰＷＭ信号生成部４５の出力（ＰＷＭ信号）と動作モード判定部４３の各出力（昇圧許可信号および降圧許可信号）と停止判定部４６の出力（停止信号）とがそれぞれ入力される。駆動信号生成部４７は、入力されるＰＷＭ信号、停止信号、昇圧許可信号および降圧許可信号を基に、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。駆動信号生成部４７は、停止判定部４６からＨ信号の停止信号が入力される間、オフ対象スイッチング素子（スイッチング素子Ｑ２またはスイッチング素子Ｑ４）をオフ状態にするための駆動信号を生成する。

【0043】

本実施形態では、各動作モードにおける各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号は、次の通りである。第１昇圧モードの場合、図３に示すように、駆動信号生成部４７には、Ｈ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とが入力され、スイッチング素子Ｑ１がオン、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフ、スイッチング素子Ｑ４がＰＷＭ制御となるように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。第１降圧モードの場合、図３に示すように、駆動信号生成部４７には、Ｌ信号の昇圧許可信号とＨ信号の降圧許可信号とが入力され、スイッチング素子Ｑ１がＰＷＭ制御、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４がオフとなるように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。第１昇降圧モードの場合、図３に示すように、駆動信号生成部４７には、Ｌ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とが入力され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がＰＷＭ制御、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフとなるように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。この例とは異なり、第１昇降圧モードの場合、駆動信号生成部４７は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がＰＷＭ制御となるように、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動信号を生成してもよい。この場合の各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動信号は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の駆動信号が反転した信号である。

【0044】

第２昇圧モードの場合、図３に示すように、駆動信号生成部４７には、Ｈ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とが入力され、スイッチング素子Ｑ３がオン、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフ、スイッチング素子Ｑ２がＰＷＭ制御となるように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。第２降圧モードの場合、図３に示すように、駆動信号生成部４７には、Ｌ信号の昇圧許可信号とＨ信号の降圧許可信号とが入力され、スイッチング素子Ｑ３がＰＷＭ制御、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ４がオフとなるように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。第２昇降圧モードの場合、図３に示すように、駆動信号生成部４７には、Ｌ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とが入力され、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がＰＷＭ制御、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオフとなるように、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動信号を生成する。この例とは異なり、第２昇降圧モードの場合、駆動信号生成部４７は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がＰＷＭ制御となるように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の駆動信号を生成してもよい。この場合の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の駆動信号は、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動信号が反転した信号である。

【0045】

制御部４の構成は、上記した例（図１に示す例）に限定されない。図１に示す構成と異なり、切替許可信号が、切替可否判定部４２からＰＷＭ信号生成部４５に入力されるようにしてもよい。この場合、ＰＷＭ信号生成部４５は、入力される切替許可信号がＬ信号である時に、制御信号に制限を加える。

【0046】

図４および図５は、各動作モード（昇圧モード、降圧モードおよび昇降圧モード）における、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオンオフの状態と流れる電流の状態とを示している。図４（ａ）は第１昇圧モードを、図４（ｂ）は第１昇降圧モードを、図４（ｃ）は第１降圧モードの時をそれぞれ示している。図５（ａ）は第２昇圧モードを、図５（ｂ）は第２昇降圧モードを、図５（ｃ）は第２降圧モードの時をそれぞれ示している。

【0047】

第１昇圧モードでは、図４（ａ）に示すように、制御部４は、スイッチング素子Ｑ１をオンにし、且つ２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の両方をオフにしたまま、スイッチング素子Ｑ４をスイッチングさせる。これにより、第１昇圧モードにおいて、電力変換回路１は、次の２つの状態を繰り返す。１つ目の状態では、図４（ａ）の上図に示すように、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４のそれぞれには、高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３のいずれにも電流が流れない。この時、第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）からインダクタＬ１に電力が供給される。２つ目の状態では、図４（ａ）の下図に示すように、スイッチ部ＳＷ１には、高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ３には、低電位側から高電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ４のそれぞれには電流が流れない。この時、第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）からインダクタＬ１に電力が供給されつつ、インダクタＬ１から第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）に電力が供給される。

【0048】

第１昇降圧モードでは、図４（ｂ）に示すように、制御部４は、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をスイッチングさせ、且つ２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の両方をオフにする。これにより、第１昇降圧モードにおいて、電力変換回路１は、次の２つの状態を繰り返す。１つ目の状態では、図４（ｂ）の上図に示すように、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４のそれぞれには高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３のそれぞれには電流が流れない。これにより、第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）からインダクタＬ１にエネルギーが蓄積される。２つ目の状態では、図４（ｂ）の下図に示すように、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４のそれぞれには電流が流れず、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３には、低電位側から高電位側に電流が流れる。これにより、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが、第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）に放出される。なお、２つ目の状態において１つ目の状態からインダクタＬ１に電流が連続的に流れるため、２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がそれぞれオンになっても、各ダイオードＤ２，Ｄ３に電流が流れる。つまり、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３の各々では、低電位側から高電位側に電流が流れる。これは、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオン電圧が各ダイオードＤ２，Ｄ３の順方向電圧よりも低ければ、同期整流と同じ効果が得られるためである。よって、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフにしなくても、各ダイオードＤ２，Ｄ３に電流を流すことができる。このため、先述の通り、第１昇降圧モードにおいて、２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、ＰＷＭ制御されてもよい。

【0049】

第１降圧モードでは、図４（ｃ）に示すように、制御部４は、３つのスイッチング素子Ｑ２～Ｑ４のそれぞれオフにしたまま、スイッチング素子Ｑ１をスイッチングさせる。これにより、第１降圧モードにおいて、電力変換回路１は、次の２つの状態を繰り返す。１つ目の状態では、図４（ｃ）の上図に示すように、スイッチ部ＳＷ１には高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ３には低電位側から高電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ４には電流が流れない。この時、第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）からインダクタＬ１に電極が供給されつつ、インダクタＬ１から第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）に電力が供給される。２つ目の状態では、図４（ｃ）の下図に示すように、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３には低電位側から高電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４には電流が流れない。この時、インダクタＬ１から第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）に電力が供給される。

【0050】

第２昇圧モードでは、図５（ａ）に示すように、制御部４は、スイッチング素子Ｑ３をオンにし、且つ２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の両方をオフにしたまま、スイッチング素子Ｑ２をスイッチングさせる。これにより、第２昇圧モードにおいて、電力変換回路１は、次の２つの状態を繰り返す。１つ目の状態では、図５（ａ）の上図に示すように、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３のそれぞれには、高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４のいずれにも電流が流れない。この時、第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）からインダクタＬ１に電力が供給される。２つ目の状態では、図５（ａ）の下図に示すように、スイッチ部ＳＷ３には、高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ１には、低電位側から高電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ４のそれぞれには電流が流れない。この時、第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）からインダクタＬ１に電力が供給されつつ、インダクタＬ１から第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）に電力が供給される。

【0051】

第２昇降圧モードでは、図５（ｂ）に示すように、制御部４は、２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をスイッチングさせ、且つ２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の両方をオフにする。これにより、第２昇降圧モードにおいて、電力変換回路１は、次の２つの状態を繰り返す。１つ目の状態では、図５（ｂ）の上図に示すように、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３のそれぞれには高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４のそれぞれには電流が流れない。これにより、第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）からインダクタＬ１にエネルギーが蓄積される。２つ目の状態では、図５（ｂ）の下図に示すように、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３のそれぞれには電流が流れず、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４には、低電位側から高電位側に電流が流れる。これにより、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが、第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）に放出される。なお、２つ目の状態において１つ目の状態からインダクタＬ１に電流が連続的に流れるため、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がそれぞれオンになっても、各ダイオードＤ１，Ｄ４に電流が流れる。つまり、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４の各々では、低電位側から高電位側に電流が流れる。これは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のオン電圧が各ダイオードＤ１，Ｄ４の順方向電圧よりも低ければ、同期整流と同じ効果が得られるためである。よって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフにしなくても、各ダイオードＤ１，Ｄ４に電流を流すことができる。このため、先述の通り、第２昇降圧モードにおいて、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４は、ＰＷＭ制御されてもよい。

【0052】

第２降圧モードでは、図５（ｃ）に示すように、制御部４は、３つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ４のそれぞれオフにしたまま、スイッチング素子Ｑ３をスイッチングさせる。これにより、第２降圧モードにおいて、電力変換回路１は、次の２つの状態を繰り返す。１つ目の状態では、図５（ｃ）の上図に示すように、スイッチ部ＳＷ３には高電位側から低電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ１には低電位側から高電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ４には電流が流れない。この時、第２電圧源Ｂ２（第２端子対Ｔ２）からインダクタＬ１に電極が供給されつつ、インダクタＬ１から第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）に電力が供給される。２つ目の状態では、図５（ｃ）の下図に示すように、スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ４には低電位側から高電位側に電流が流れ、スイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３には電流が流れない。この時、インダクタＬ１から第１電圧源Ｂ１（第１端子対Ｔ１）に電力が供給される。

【0053】

次に、電力伝送方向が第１方向である場合における制御部４の詳細な構成例について、図６を参照して、説明する。図６は、電力伝送方向が第１方向である場合における制御部４の制御ブロック図を示している。当該制御ブロック図は、一例であって、これに限定されない。なお、本実施形態の双方向コンバータＡ１は、インダクタＬ１を挟んで第１端子対Ｔ１側と第２端子対Ｔ２側とが対称的であるため、電力伝送方向が第２方向である場合も同様に構成される。この場合、一次側と二次側とが反対となり、また、駆動信号生成部４７から各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４への駆動信号は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３への駆動信号として考えればよい。

【0054】

図６に示すように、制御信号生成部４１は、演算器４１１および制御器４１２を含む。動作モード判定部４３は、演算器４３１および判定回路４３２を含む。ＰＷＭ信号生成部４５は、キャリア発生器４５１および比較器４５３を含む。停止判定部４６は、ＡＮＤ回路４６１、カウンタ４６２および比較器４６３を含む。駆動信号生成部４７は、ＯＲ回路４７１、ＡＮＤ回路４７２およびＯＲ回路４７３を含む。

【0055】

演算器４１１には、電流検出器２１の出力（制御対象電流の検出値）と設定部３１の出力（制御対象電流の設定値）とが入力される。演算器４１１は、制御対象電流の設定値から制御対象電流の検出値を減算する。

【0056】

制御器４１２には、演算器４１１の出力（演算結果）が入力される。制御器４１２は、例えばＰＩ制御（比例・積分制御）を行う。制御器４１２は、ＰＩ制御ではなく、Ｐ制御（比例制御）またはＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）を行う構成であってもよい。

【0057】

演算器４３１には、２つの電圧検出器５１１，５２１の各出力（第１電圧Ｅ１および第２電圧Ｅ２の各検出値）が入力される。演算器４３１は、一次側電圧から二次側電圧を減算することで、一次側電圧と二次側電圧との電圧差を算出する。図６に示す例では、第１端子対Ｔ１側が一次側であり、第２端子対Ｔ２側が二次側であるので、演算器４３１は、第１電圧Ｅ１の検出値（電圧検出器５１１の出力）から第２電圧Ｅ２の検出値（電圧検出器５２１の出力）を減算する（Ｅ１－Ｅ２）。

【0058】

判定回路４３２には、演算器４３１の出力（演算結果）および設定部３３の出力（切替電圧）がそれぞれ入力される。判定回路４３２は、演算器４３１の演算結果（Ｅ１－Ｅ２）の絶対値が切替電圧以下である時（図３において切替電圧判定がＨ判定）、昇降圧モード（第１昇降圧モード）であると判定する。また、判定回路４３２は、演算器４３１の演算結果（Ｅ１－Ｅ２）の絶対値が切替電圧以上である時（図３において切替電圧判定がＬ判定）、第１電圧Ｅ１が第２電圧Ｅ２よりも小さければ（Ｅ１＜Ｅ２）、昇圧モード（第１昇圧モード）であると判定し、第１電圧Ｅ１が第２電圧Ｅ２よりも大きければ（Ｅ１＞Ｅ２）、降圧モード（第１降圧モード）であると判定する。判定回路４３２は、昇圧モードであると判定すると、Ｈ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とを出力する。また、判定回路４３２は、降圧モードであると判定すると、Ｌ信号の昇圧許可信号とＨ信号の降圧許可信号とを出力する。また、判定回路４３２は、昇降圧モードであると判定すると、Ｌ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とを出力する。

【0059】

キャリア発生器４５１は、例えば三角波のキャリア信号を発生させる。

【0060】

比較器４５３には、制御器４１２の出力（制御信号）、および、キャリア発生器４５１の出力（キャリア信号）がそれぞれ入力される。比較器４５３の非反転入力端子には、制御器４１２が接続されており、比較器４５３の反転入力端子には、キャリア発生器４５１が接続されている。比較器４５３は、制御信号がキャリア信号以上である時、Ｈ信号を出力し、制御信号がキャリア信号未満である時、Ｌ信号を出力する。比較器４５３の出力は、上記ＰＷＭ信号である。

【0061】

ＡＮＤ回路４６１には、判定回路４３２の出力（昇圧許可信号および降圧許可信号）が入力される。判定回路４３２から出力される昇圧許可信号および降圧許可信号のうち、降圧許可信号は、ＡＮＤ回路４６１に反転入力される。昇圧モードでは、判定回路４３２から、Ｈ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とが出力されるので、ＡＮＤ回路４６１の出力は、Ｈ信号となる。昇降圧モードでは、判定回路４３２から、Ｌ信号の昇圧許可信号とＬ信号の降圧許可信号とが出力されるので、ＡＮＤ回路４６１の出力は、Ｌ信号となる。降圧モードでは、判定回路４３２から、Ｌ信号の昇圧許可信号とＨ信号の降圧許可信号とが出力されるので、ＡＮＤ回路４６１の出力は、Ｌ信号となる。

【0062】

カウンタ４６２は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わったタイミングでカウントを開始する。カウンタ４６２には、ＡＮＤ回路４６１の出力が入力される。例えば、カウンタ４６２は、ＡＮＤ回路４６１から入力される信号がＬ信号からＨ信号に変わった時に、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わったと判定して、カウントを開始する。カウンタ４６２は、例えばアップカウンタであって、０（ゼロ）から所定時間経過するごとに１ずつ加算したカウント値を出力する。なお、ＡＮＤ回路４６１から入力される信号がＬ信号である場合、つまり、昇降圧モードおよび降圧モードである場合は、カウンタ４６２は、カウント値として上記判定時間以上の固定値を出力する。

【0063】

比較器４６３には、カウンタ４６２の出力（カウント値）と設定部３４の出力（経過判定値の設定値）とが入力される。本実施形態では、経過判定値の設定値として判定時間の設定値が入力される。比較器４６３の非反転入力端子には、カウンタ４６２が接続されており、比較器４６３の反転入力端子には、設定部３４が接続されている。比較器４６３は、入力されるカウント値が判定時間（経過判定値）未満である場合、Ｌ信号である停止信号を出力し、入力されるカウント値が判定時間（経過判定値）の以上である場合に、Ｈ信号である停止信号を出力する。先述の通り、昇降圧モードおよび降圧モードでは、入力されるカウント値は判定時間以上であるので、比較器４６３からはＨ信号である停止信号が出力される。

【0064】

ＯＲ回路４７３には、判定回路４３２の出力（降圧許可信号）と、比較器４６３の出力（停止信号）とがそれぞれ入力される。図６に示すように、比較器４６３の出力は、ＯＲ回路４７３に反転入力される。ＯＲ回路４７３は、比較器４６３から出力される停止信号がＬ信号である時（ＯＲ回路４７３にはＨ信号に反転されて入力される）、または、降圧許可信号がＨ信号である時に、Ｈ信号を出力する。また、ＯＲ回路４７３は、比較器４６３から出力される停止信号がＨ信号であり（ＯＲ回路４７３にはＬ信号に反転されて入力される）、且つ降圧許可信号がＬ信号である時に、Ｌ信号を出力する。よって、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから上記判定時間経過するまでの間と、降圧モードである間とは、ＯＲ回路４７３からＨ信号が出力される。また、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから上記判定時間経過した後と、昇降圧モードである間とは、ＯＲ回路４７３からＬ信号が出力される。

【0065】

ＯＲ回路４７１には、比較器４５３の出力（ＰＷＭ信号）と判定回路４３２の出力（昇圧許可信号）とがそれぞれ入力される。ＯＲ回路４７１の出力は、スイッチング素子Ｑ１（ゲート電極）に入力される。つまり、ＯＲ回路４７１の出力は、スイッチング素子Ｑ１の駆動信号である。ＯＲ回路４７１は、入力される昇圧許可信号がＨ信号である時、オン信号を出力する。また、ＯＲ回路４７１は、入力される昇圧許可信号がＬ信号である時、比較器４５３（ＰＷＭ信号生成部４５）から入力されるＰＷＭ信号を出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１は、図４に示すように、第１昇圧モードの時に、常時オンとなり、第１昇降圧モードおよび第１降圧モードの時に、ＰＷＭ制御される。

【0066】

ＡＮＤ回路４７２には、比較器４５３の出力（ＰＷＭ信号）とＯＲ回路４７３の出力とがそれぞれ入力される。図６に示すように、ＯＲ回路４７３の出力は、ＡＮＤ回路４７２に反転入力される。ＡＮＤ回路４７２の出力は、スイッチング素子Ｑ４（ゲート電極）に入力される。つまり、ＡＮＤ回路４７２の出力は、スイッチング素子Ｑ４の駆動信号である。ＡＮＤ回路４７２は、ＯＲ回路４７３からＨ信号が出力されている時（つまり、ＯＲ回路４７３からのＡＮＤ回路４７２への入力がＬ信号である時）、オフ信号を出力する。ＡＮＤ回路４７２は、ＯＲ回路４７３からＬ信号が出力されている時（つまり、ＯＲ回路４７３からのＡＮＤ回路４７２への入力はＨ信号である）、比較器４５３（ＰＷＭ信号生成部４５）から入力されるＰＷＭ信号を出力する。本実施形態では、第１昇降圧モードから第１昇圧モードに切り替わってから上記判定時間経過するまでの間、および、第１降圧モードである間は、ＯＲ回路４７３からＨ信号が出力されているので、ＡＮＤ回路４７２からは、オフ信号が出力される。一方、第１昇降圧モードから第１昇圧モードに切り替わってから上記判定時間経過した後、および、第１昇降圧モードである間は、ＯＲ回路４７３からＬ信号が出力されているので、ＡＮＤ回路４７２からは、ＰＷＭ信号が出力される。これにより、スイッチング素子Ｑ４は、図４に示すように、第１昇降圧モードおよび通常の第１昇圧モードの時に、ＰＷＭ制御され、第１降圧モードの時に、常時オフ状態となる。また、第１昇降圧モードから第１昇圧モードに切り替わった時には一時的に（判定時間が経過するまで）オフ状態となる。

【0067】

なお、図６に示す制御部４の構成は、電力伝送方向が第１方向である場合での主要な構成部分を抽出したものである。例えば、ＰＷＭ信号生成部４５は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３に対するＰＷＭ信号を生成する構成を含むが、これらの記載を省略する。例えば、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３に対するＰＷＭ信号は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４に対するＰＷＭ信号を反転させたものとなる（好ましくはこれらのＰＷＭ信号にデッドタイムが設けられる）。また、駆動信号生成部４７には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動信号を生成する構成を含むが、これらの記載を省略する。例えば、駆動信号生成部４７は、図３および図４から理解されるように、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を常時オフにする駆動信号（オフ信号）を生成して、対応するスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３にそれぞれ出力する。

【0068】

双方向コンバータＡ１の作用および効果は、次の通りである。

【0069】

双方向コンバータＡ１では、制御部４は、昇圧モードと降圧モードとを、昇降圧モードを介して切り替える。この時、一次側電圧と二次側電圧との大小関係（昇圧状態と降圧状態と）が昇降圧モードで切り替わる。この昇降圧モードでは、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の駆動制御は、昇圧状態でも降圧状態でも共通する。この構成によれば、昇圧状態と降圧状態とが切り替わるタイミングにおいて、電力変換回路１における電流の流れが同じとなる。したがって、双方向コンバータＡ１では、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との大小関係が変わる時、すなわち、昇圧状態と降圧状態とが切り替わる時に、電力変換回路１における電流の流れに変化が生じないので、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生を抑制できる。ただし、双方向コンバータＡ１の昇圧モードでは、ＰＷＭ制御されるスイッチング素子がオフである時にインダクタＬ１の電流がほとんど減少しない一方で、ＰＷＭ制御されるスイッチング素子がオンである時に、インダクタＬ１の電流が増加する。なお、昇圧モードにおいてＰＷＭ制御されるスイッチング素子とは、電力伝送方向が第１方向である時（Ｔ１→Ｔ２）は、スイッチング素子Ｑ４であり、電力伝送方向が第２方向である時（Ｔ２→Ｔ１）は、スイッチング素子Ｑ２である。このため、昇降圧モードから昇圧モードに切り替える際に、すぐにスイッチング素子Ｑ４（第１昇圧モードの時）またはスイッチング素子Ｑ２（第２昇圧モードの時）のＰＷＭ制御を開始すると、二次側電流にオーバーシュートまたはアンダーシュートが発生することがある。そこで、双方向コンバータＡ１では、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった時に、二次側の低電位側のスイッチング素子（オフ対象スイッチング素子）を、一時的にオフ状態にする。これにより、一次側電圧と二次側電圧との電圧差を大きくして、二次側電流を小さくすることが可能となる。つまり、昇降圧モードから昇圧モードへの切り替え時において、二次側電流が大きい状態で、切り替えることを抑制できる。したがって、二次側電流にオーバーシュートまたはアンダーシュートが発生することを抑制できる。つまり、双方向コンバータＡ１は、昇圧状態と降圧状態とが切り替わる際のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制しつつ、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わる際のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制できる。

【0070】

双方向コンバータＡ１では、制御部４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、予め設定された時間（上記判定時間）経過するまで、二次側の低電位側のスイッチング素子（オフ対象スイッチング素子）をオフ状態にする。なお、上記判定時間は、一次側電圧と二次側電圧との電圧差を大きくして、二次側電流を一定値以下にするために必要な時間に基づいて設定されればよい。このような構成によれば、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった際、対象電圧差が大きくなって、二次側電流が適度に小さくなるまでの一定期間、オフ対象スイッチング素子をオフ状態にできる。つまり、二次側電流が適度に小さくなってから、オフ対象スイッチング素子のＰＷＭ制御が開始される。したがって、双方向コンバータＡ１は、昇降圧モードから昇圧モードへの切り替わり時のオーバーシュートまたはアンダーシュートを抑制できる。

【0071】

次に、本開示に双方向コンバータの変形例について、図７および図８を参照して説明する。上記実施形態では、オフ状態を維持する期間が、上記判定時間によって決定されたが、例えば、図７に示す構成によって、一次側電圧と二次側電圧との電圧差によって決定されてもよいし、図８に示す構成によって、オフ状態を維持する期間は、二次側電流の大きさによって決定されてもよい。図７および図８は、変形例に係る双方向コンバータＡ２，Ａ３の制御部４であって、電力伝送方向が第１方向である場合における制御部４の構成例を示している。なお、各双方向コンバータＡ２，Ａ３において、制御部４以外は、双方向コンバータＡ１と同様に構成される。よって、各変形例に係る双方向コンバータＡ２，Ａ３も、双方向コンバータＡ１と同様に、インダクタＬ１を挟んで第１端子対Ｔ１側と第２端子対Ｔ２側とが対称的であるため、電力伝送方向が第２方向である場合も、一次側と二次側と逆にして同様に構成される。

【0072】

図７に示す双方向コンバータＡ２では、制御部４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、一次側電圧と二次側電圧との電圧差が予め設定された閾値以上となるまで、オフ対象スイッチング素子をオフ状態にする。この構成では、設定部３４は、経過判定値として、一次側電圧と二次側電圧との電圧差に応じた判定値（以下「判定電圧」という）を設定する。なお、以下の説明において、一次側電圧と二次側電圧との電圧差を「対象電圧差」という。そして、制御部４は、対象電圧差が、判定電圧以上となった場合に、通常の昇圧モードでの駆動制御を開始する。判定電圧は、例えば切替電圧よりも大きな値が設定される。

【0073】

双方向コンバータＡ２の停止判定部４６には、動作モード判定部４３の出力（対象電圧差、昇圧許可信号および降圧許可信号）と、設定部３４の出力（経過判定値の設定値）とが入力される。停止判定部４６は、昇圧許可信号および降圧許可信号と、対象電圧差および経過判定値（本実施形態では判定電圧）の設定値とに基づいて、オフ対象スイッチング素子を、一時的にオフ状態にするための停止信号を出力する。例えば、停止判定部４６は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、対象電圧差が判定電圧以上となるまでの間、Ｌ信号の停止信号を出力する。一方、停止判定部４６は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、対象電圧差が判定電圧以上となると、Ｈ信号の停止信号を出力する。

【0074】

図７に示す制御部４と、図６に示す制御部４（双方向コンバータＡ１の制御部４）とを比較すると、主に停止判定部４６の構成が異なる。図７に示す停止判定部４６は、比較器４６３、ＡＮＤ回路４６４、絶対値回路４６５、ＮＯＴ回路４６６、ＮＯＲ回路４６７およびＯＲ回路４６８を含む。

【0075】

絶対値回路４６５には、演算器４３１の出力（演算結果）が入力される。絶対値回路４６５は、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（Ｅ１－Ｅ２）の絶対値（対象電圧差の絶対値）に応じた信号を出力する。

【0076】

比較器４６３には、絶対値回路４６５の出力（対象電圧差の絶対値に応じた信号）と、設定部３４（判定電圧の設定値）とがそれぞれ入力される。比較器４６３の非反転入力端子には、絶対値回路４６５が接続されており、比較器４６３の反転入力端子には、設定部３４が接続されている。比較器４６３は、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧以上である時、Ｈ信号を出力し、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧未満である時、Ｌ信号を出力する。なお、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった直後では、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が小さい（判定電圧未満である）ので、Ｌ信号が出力される。その後、昇圧モードでの動作によって、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が大きくなる（判定電圧以上となる）ので、Ｈ信号が出力される。つまり、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった時には、一時的にＬ信号を継続した後にＨ信号に切り替わる。

【0077】

ＮＯＴ回路４６６には、判定回路４３２の出力（降圧許可信号）が入力される。ＮＯＴ回路４６６は、降圧許可信号の反転信号を出力する。よって、ＮＯＴ回路４６６は、入力される降圧許可信号がＨ信号である時、Ｌ信号を出力し、入力される降圧許可信号がＬ信号である時、Ｈ信号を出力する。

【0078】

ＮＯＲ回路４６７には、判定回路４３２の出力（昇圧許可信号および降圧許可信号）が入力される。ＮＯＲ回路４６７は、昇圧許可信号および降圧許可信号の少なくとも一方がＨ信号である時、Ｌ信号を出力し、昇圧許可信号および降圧許可信号がともにＬ信号である時、Ｈ信号を出力する。よって、ＮＯＲ回路４６７は、判定回路４３２が昇圧モードあるいは降圧モードであると判定した場合、Ｌ信号を出力し、判定回路４３２が昇降圧モードであると判定した場合、Ｈ信号を出力する。

【0079】

ＯＲ回路４６８には、ＮＯＲ回路４６７の出力と比較器４６３の出力とがそれぞれ入力される。ＯＲ回路４６８は、ＮＯＲ回路４６７の出力および比較器４６３の出力の少なくとも一方がＨ信号である時、Ｈ信号を出力し、ＮＯＲ回路４６７の出力および比較器４６３の出力がともにＬ信号である時、Ｌ信号を出力する。よって、昇降圧モードである時と、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧以上である時とに、ＯＲ回路４６８からは、Ｈ信号が出力される。一方で、昇降圧モードではなく（昇圧モードまたは降圧モードであり）且つ第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧未満である時に、ＯＲ回路４６８からは、Ｌ信号が出力される。つまり、昇圧モードであっても、第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧未満である時には、ＯＲ回路４６８からＬ信号が出力される。

【0080】

ＡＮＤ回路４６４には、ＮＯＴ回路４６６の出力とＯＲ回路４６８の出力とがそれぞれ入力される。ＡＮＤ回路４６４は、ＮＯＴ回路４６６の出力およびＯＲ回路４６８の出力がともにＨ信号である時にＨ信号を出力し、いずれか一方でもＬ信号である時にはＬ信号を出力する。よって、昇圧モードであり且つ第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧以上である時と、昇降圧モードである時とでは、ＡＮＤ回路４６４からＨ信号が出力される。一方、昇圧モードであり且つ第１電圧Ｅ１と第２電圧Ｅ２との電圧差（絶対値）が判定電圧未満である時と、降圧モードである時とでは、ＡＮＤ回路４６４からＬ信号が出力される。

【0081】

以上のように構成された停止判定部４６では、昇降圧モードから昇圧モードに切り替っても、一次側電圧と二次側電圧との電圧差（対象電圧差）の絶対値が判定電圧未満である間は、Ｌ信号の停止信号が出力される。これにより、駆動信号生成部４７において、ＯＲ回路４７３の出力がＨ信号となって、ＡＮＤ回路４７２の出力がＬ信号となる。つまり、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わっても、一次側電圧と二次側電圧との電圧差（対象電圧差）の絶対値が判定電圧未満である間は、スイッチング素子Ｑ４は、オフ状態となる。一方、以上のように構成された停止判定部４６では、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わり、一次側電圧と二次側電圧との電圧差（対象電圧差）の絶対値が判定電圧以上となると、Ｈ信号の停止信号が出力される。これにより、駆動信号生成部４７において、ＯＲ回路４７３の出力がＬ信号となって、ＡＮＤ回路４７２の出力がＰＷＭ信号となる。つまり、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わり、一次側電圧と二次側電圧との電圧差（対象電圧差）の絶対値が判定電圧以上となると、スイッチング素子Ｑ４は、ＰＷＭ制御される。なお、双方向コンバータＡ２の停止判定部４６の構成は、動作モードおよび一次側電圧と二次側電圧との電圧差（対象電圧差）に応じて、先述の通りに、停止信号を出力可能であれば、図７に示す例に限定されない。

【0082】

双方向コンバータＡ２においても、双方向コンバータＡ１と同様に、昇降圧モードから昇圧モードへの切り替わり時において、二次側の低電位側のスイッチング素子（オフ対象スイッチング素子）を、一時的にオフ状態にするので、昇降圧モードと昇圧モードとが切り替わる際のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制できる。

【0083】

双方向コンバータＡ２では、制御部４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、対象電圧差（一次側電圧と二次側電圧との電圧差）が判定電圧（予め設定された閾値）以上となるまで、二次側の低電位側のスイッチング素子（オフ対象スイッチング素子）を一時的にオフ状態にする。なお、上記判定電圧は、二次側電流が一定値以下となる際の対象電圧差に基づいて設定されればよい。このような構成によれば、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった際、対象電圧差が大きくなって、二次側電流が適度に小さくなるまでの一定期間、オフ対象スイッチング素子をオフ状態にできる。つまり、二次側電流が適度に小さくなってから、オフ対象スイッチング素子のＰＷＭ制御が開始される。したがって、双方向コンバータＡ２は、昇降圧モードから昇圧モードへの切り替わり時のオーバーシュートまたはアンダーシュートを抑制できる。

【0084】

図８に示す双方向コンバータＡ３では、制御部４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、二次側電流が予め設定された閾値以上となるまで、オフ対象スイッチング素子をオフ状態にする。この構成では、設定部３４は、経過判定値として、二次側電流の大きさに応じた判定値（以下「判定電流」という）を設定する。そして、制御部４は、二次側電流の大きさが判定電流以下となった場合に、通常の昇圧モードでの駆動制御を開始する。

【0085】

双方向コンバータＡ３の停止判定部４６には、二次側電流の検出値（例えば電流検出器２１の検出値）と、動作モード判定部４３の出力（昇圧許可信号および降圧許可信号）と、設定部３４の出力（経過判定値の設定値）とが入力される。なお、二次側電流の検出値としては、電力伝送方向が第１方向である場合には、電流検出器２１の検出値を用いればよいし、電力伝送方向が第２方向である場合には、第１低電位側端子Ｔ１２に流れる電流を検出する検出器（図示略）の検出値を用いればよい。停止判定部４６は、昇圧許可信号および降圧許可信号と、二次側電流の検出値および経過判定値（本実施形態では判定電流）の設定値とに基づいて、オフ対象スイッチング素子を、一時的にオフ状態にするための停止信号を出力する。例えば、停止判定部４６は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、二次側電流が判定電流以下となるまでの間、Ｌ信号の停止信号を出力する。一方、停止判定部４６は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、二次側電流が判定電流以下になると、Ｈ信号の停止信号を出力する。

【0086】

図８に示す制御部４と、図７に示す制御部４（双方向コンバータＡ２の制御部４）とを比較すると、主に停止判定部４６の構成が異なる。図８に示す例において、停止判定部４６は、双方向コンバータＡ２の停止判定部４６と同様に、比較器４６３、ＡＮＤ回路４６４、絶対値回路４６５、ＮＯＴ回路４６６、ＮＯＲ回路４６７およびＯＲ回路４６８を含む。ただし、絶対値回路４６５への入力と、比較器４６３の非反転入力端子および反転入力端子への各入力とがそれぞれが異なる。

【0087】

絶対値回路４６５には、演算器４３１の出力の代わりに、電流検出器２１の出力（二次側電流の検出値）が入力される。絶対値回路４６５は、二次側電流の絶対値に応じた信号を出力する。なお、電力伝送方向が第２方向の場合、第１低電位側端子Ｔ１２に流れる電流の検出値が、絶対値回路４６５に入力されるように構成されていればよい。

【0088】

比較器４６３には、絶対値回路４６５の出力（対象電圧差の絶対値に応じた信号）と、設定部３４（判定電圧の設定値）とがそれぞれ入力される。比較器４６３の非反転入力端子には、設定部３４が接続されており、比較器４６３の反転入力端子には、絶対値回路４６５が接続されている。比較器４６３は、二次側電流の大きさ（絶対値）が判定電流以下である時、Ｈ信号を出力し、二次側電流の大きさ（絶対値）が判定電流よりも大きい時、Ｌ信号を出力する。なお、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった直後では、二次側電流（絶対値）が大きい（判定電流よりも大きい）ので、Ｌ信号が出力される。その後、昇圧モードでの動作によって、二次側電流（絶対値）が小さくなる（判定電流以下となる）ので、Ｈ信号が出力される。つまり、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった時には、一時的にＬ信号を継続した後にＨ信号に切り替わる。

【0089】

その他のＡＮＤ回路４６４、ＮＯＴ回路４６６、ＮＯＲ回路４６７およびＯＲ回路４６８の各々については、双方向コンバータＡ２と同じである。したがって、双方向コンバータＡ３においては、昇圧モードであり且つ二次側電流の大きさ（絶対値）が判定電流以下である時と、昇降圧モードである時とでは、ＡＮＤ回路４６４からＨ信号が出力される。一方、昇圧モードであり且つ二次側電流の大きさ（絶対値）が判定電流よりも大きい時と、降圧モードである時とでは、ＡＮＤ回路４６４からＬ信号が出力される。

【0090】

以上のように構成された停止判定部４６では、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わっても、二次側電流の絶対値が判定電流よりも大きい間は、Ｌ信号の停止信号が出力される。これにより、駆動信号生成部４７において、ＯＲ回路４７３の出力がＨ信号となって、ＡＮＤ回路４７２の出力がＬ信号となる。つまり、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わっても、二次側電流の絶対値が判定電流よりも大きい間は、スイッチング素子Ｑ４は、オフ状態となる。一方、以上のように構成された停止判定部４６では、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わり、二次側電流の絶対値が判定電流以下となると、Ｈ信号の停止信号が出力される。これにより、駆動信号生成部４７において、ＯＲ回路４７３の出力がＬ信号となって、ＡＮＤ回路４７２の出力がＰＷＭ信号となる。つまり、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わり、二次側電流の絶対値が判定電流以下となると、スイッチング素子Ｑ４は、ＰＷＭ制御される。なお、双方向コンバータＡ３の停止判定部４６の構成は、動作モードおよび二次側電流に応じて、先述の通りに、停止信号を出力可能であれば、図８に示す例に限定されない。

【0091】

双方向コンバータＡ３においても、双方向コンバータＡ１と同様に、昇降圧モードから昇圧モードへの切り替わり時において、二次側の低電位側のスイッチング素子（オフ対象スイッチング素子）を、一時的にオフ状態にするので、昇降圧モードと昇圧モードとが切り替わる際のオーバーシュートおよびアンダーシュートを抑制できる。

【0092】

双方向コンバータＡ３では、制御部４は、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わってから、二次側電流の大きさ（絶対値）が判定電流（予め設定された閾値）以下となるまで、二次側の低電位側のスイッチング素子（オフ対象スイッチング素子）をオフ状態にする。このような構成によれば、昇降圧モードから昇圧モードに切り替わった際、二次側電流が適度に小さくなるまでの一定期間、オフ対象スイッチング素子をオフ状態にできる。つまり、二次側電流が適度に小さくなってから、オフ対象スイッチング素子のＰＷＭ制御が開始される。したがって、双方向コンバータＡ３は、昇降圧モードから昇圧モードへの切り替わり時のオーバーシュートまたはアンダーシュートを抑制できる。

【0093】

本開示に係る双方向コンバータは、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の双方向コンバータの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0094】

Ａ１：双方向コンバータ、１：電力変換回路、ＳＷ１～ＳＷ４：スイッチ部、Ｑ１～Ｑ４：スイッチング素子、Ｄ１～Ｄ４：ダイオード、Ｌ１：インダクタ、４：制御部、４１：制御信号生成部、４３：動作モード判定部、４５：ＰＷＭ信号生成部、４６：停止判定部、４７：駆動信号生成部、Ｔ１：第１端子対、Ｔ１１：第１高電位側端子、Ｔ１２：第１低電位側端子、Ｔ２：第２端子対、Ｔ２１：第２高電位側端子、Ｔ２２：第２低電位側端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】