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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】P2024165886
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】電力変換器
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20241121BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023082462
(22)【出願日】2023-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(74)【代理人】
【識別番号】100207859
【弁理士】
【氏名又は名称】塩谷 尚人
(72)【発明者】
【氏名】福原 蓮士郎
(72)【発明者】
【氏名】筒 雄樹
(72)【発明者】
【氏名】半田 祐一
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA18
5H730AA20
5H730AS01
5H730AS08
5H730AS17
5H730BB27
5H730BB57
5H730CC02
5H730CC04
5H730DD03
5H730DD16
5H730EE04
5H730EE07
5H730EE13
5H730FD01
5H730FD11
5H730FG01
5H730XX04
5H730XX15
(57)【要約】
【課題】ブリッジ回路に過電流が流れることを抑制できる電力変換器を提供する。
【解決手段】電力変換器２０は、互いに磁気結合された主コイル６０及び第１～第４副コイル６１～６４を有するトランス５０と、主コイル６０に対応して設けられた主ブリッジ回路３０と、各副コイル６１～６４に対応して設けられた第１～第４副ブリッジ回路３１～３４と、を備え、各ブリッジ回路３０～３４の間においてトランス５０を介して双方向に電力伝達を行う。主ブリッジ回路３０は、各ブリッジ回路３０～３４のうち定格電力の最も大きい回路である。主ブリッジ回路３０に対応する主コイル６０と主ブリッジ回路３０とを接続する主接続経路７０のインピーダンスが、各副ブリッジ回路３１～３４に対応する各副コイル６１～６４と各副ブリッジ回路３１～３４とを接続する各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくされている。
【選択図】 図１
【解決手段】電力変換器２０は、互いに磁気結合された主コイル６０及び第１～第４副コイル６１～６４を有するトランス５０と、主コイル６０に対応して設けられた主ブリッジ回路３０と、各副コイル６１～６４に対応して設けられた第１～第４副ブリッジ回路３１～３４と、を備え、各ブリッジ回路３０～３４の間においてトランス５０を介して双方向に電力伝達を行う。主ブリッジ回路３０は、各ブリッジ回路３０～３４のうち定格電力の最も大きい回路である。主ブリッジ回路３０に対応する主コイル６０と主ブリッジ回路３０とを接続する主接続経路７０のインピーダンスが、各副ブリッジ回路３１～３４に対応する各副コイル６１～６４と各副ブリッジ回路３１～３４とを接続する各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくされている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに磁気結合された複数のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記主ブリッジ回路とを接続する主接続経路（７０）のインピーダンスが、前記副ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記副ブリッジ回路とを接続する副接続経路（７１～７４）のインピーダンスよりも小さくされている、電力変換器。
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記主ブリッジ回路とを接続する主接続経路（７０）のインピーダンスが、前記副ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記副ブリッジ回路とを接続する副接続経路（７１～７４）のインピーダンスよりも小さくされている、電力変換器。
【請求項2】
前記副ブリッジ回路は複数であり、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジが受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、請求項１に記載の電力変換器。
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジが受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、請求項１に記載の電力変換器。
【請求項3】
前記各副ブリッジ回路のうち、いずれか１つの副ブリッジ回路が前記受電回路であり、残りの副ブリッジ回路が前記送電回路であり、かつ、前記受電回路及び前記送電回路が定格電力で動作する場合における、前記主ブリッジ回路の伝達電力に対する、前記受電回路の定格電力の比を電力比とし、
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、請求項２に記載の電力変換器。
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、請求項２に記載の電力変換器。
【請求項4】
互いに磁気結合された３つ以上のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
【請求項5】
前記副ブリッジ回路は複数であり、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、請求項１に記載の電力変換器。
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、請求項１に記載の電力変換器。
【請求項6】
前記各副ブリッジ回路のうち、いずれか１つの副ブリッジ回路が前記送電回路であり、残りの副ブリッジ回路が前記受電回路であり、かつ、前記受電回路及び前記送電回路が定格電力で動作する場合における、前記主ブリッジ回路の伝達電力に対する、前記送電回路の定格電力の比を電力比とし、
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、請求項５に記載の電力変換器。
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、請求項５に記載の電力変換器。
【請求項7】
互いに磁気結合された３つ以上のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
【請求項8】
前記副接続経路に設けられたインダクタ（８１～８４）を備え、
前記主接続経路には、インダクタが設けられていない、請求項１～３，５，６のいずれか１項に記載の電力変換器。
前記主接続経路には、インダクタが設けられていない、請求項１～３，５，６のいずれか１項に記載の電力変換器。
【請求項9】
前記主接続経路に設けられたキャパシタ（９０）を備える、請求項１～３，５，６のいずれか１項に記載の電力変換器。
【請求項10】
前記電力変換器は、
前記主ブリッジ回路側に電力系統（１０）が接続可能であり、
前記各副ブリッジ回路側に充放電可能な蓄電部（１１～１４）が接続可能であり、前記電力系統と前記各蓄電部との間において双方向に電力伝達を行う、請求項１に記載の電力変換器。
前記主ブリッジ回路側に電力系統（１０）が接続可能であり、
前記各副ブリッジ回路側に充放電可能な蓄電部（１１～１４）が接続可能であり、前記電力系統と前記各蓄電部との間において双方向に電力伝達を行う、請求項１に記載の電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、互いに磁気結合された複数のコイルを有するトランスと、各コイルに対応して設けられたブリッジ回路とを備える電力変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の電力変換器として、ブリッジ回路を有する複数のポートを、トランスを介して互い接続し、各ポート間において双方向に電力伝達を行うマルチポートコンバータが知られている。マルチポートコンバータでは、各ポートのうちいずれかを低インダクタンスとすることにより、制御性の向上が図られている。このような技術の例として、非特許文献１に開示された技術が挙げられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，（米），ＦＥＢＲＵＡＲＹ ２０２１，ＶＯＬ．３６，ＮＯ．２，ｐ．２２３１－２２４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
各ポート間がトランスを介して磁気結合されている構成では、各ポートにおける電力伝達制御が干渉することに起因して、各ポートのうちいずれかに大きな電流が流れることがある。この場合、ブリッジ回路に定格電流を超える過電流が流れることが懸念される。
【0005】
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ブリッジ回路に過電流が流れることを抑制できる電力変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示における第１の構成は、
互いに磁気結合された複数のコイルを有するトランスと、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路とし、
前記主ブリッジ回路と前記コイルとを接続する主接続経路のインピーダンスが、前記副ブリッジ回路と前記コイルとを接続する副接続経路のインピーダンスよりも小さくされている。
互いに磁気結合された複数のコイルを有するトランスと、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路とし、
前記主ブリッジ回路と前記コイルとを接続する主接続経路のインピーダンスが、前記副ブリッジ回路と前記コイルとを接続する副接続経路のインピーダンスよりも小さくされている。
【0007】
複数のブリッジ回路のうちいずれかの定格電力を、残りのブリッジ回路の定格電力よりも大きくするように、電力変換器を設計することが考えられる。この場合、定格電力が大きいブリッジ回路では、定格電力が小さいブリッジ回路に比べて、大きな電流が流れることが許容され得る。
【0008】
第１の構成では、各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい主ブリッジ回路に対応するコイルと主ブリッジ回路とを接続する主接続経路のインピーダンスが、各ブリッジ回路のうち主ブリッジ回路以外の副ブリッジ回路に対応するコイルと副ブリッジ回路とを接続する副接続経路のインピーダンスよりも小さくされている。この場合、主ブリッジ回路では、副ブリッジ回路に比べて交流電流が流れ易くなる。これにより、主ブリッジ回路では、副ブリッジ回路に比べて大きな電流が流れ易くなるものの、主ブリッジ回路では、定格電力が大きいことにより、副ブリッジ回路に比べて大きな電流が流れることが許容される。このため、主ブリッジ回路に流れる電流は定格電流以下の電流となる。一方、主接続経路のインピーダンスが副接続経路のインピーダンスよりも大きい又は同程度である場合に比べて、副ブリッジ回路に流れる電流が低減され、副ブリッジ回路に過電流が流れることが抑制される。その結果、各ブリッジ回路に過電流が流れることを抑制することができる。
【0009】
本開示における第２の構成は、
互いに磁気結合された３つ以上のコイルを有するトランスと、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である。
互いに磁気結合された３つ以上のコイルを有するトランスと、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である。
【0010】
３つ以上の副ブリッジ回路それぞれが受電回路又は送電回路として動作する場合に、送電回路の送電電力が受電回路の受電電力よりも大きいことがある。この場合、主ブリッジ回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとが、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅れるように、主ブリッジ回路、受電回路及び送電回路のスイッチング制御が行われる。これにより、主ブリッジ回路のコイル及び送電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、送電回路から主ブリッジ回路へと電力が伝達され、受電回路のコイル及び送電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、送電回路から受電回路へと電力が伝達される。
【0011】
ここで、主ブリッジ回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングが、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅れていると、受電回路が、送電回路と主ブリッジ回路との間の電力伝達を中継する電力中継動作を行うことがある。電力中継動作中の受電回路は、送電回路から受電すると共に、主ブリッジ回路へと送電する。この際、電力中継動作中の受電回路において余分な電力の伝達が行われることに起因して、受電回路に過電流が流れることが懸念される。
【0012】
そこで、第２の構成では、主ブリッジ回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするように、各ブリッジ回路のスイッチング制御が行われる。これにより、受電回路において電力中継動作が行われることが抑制される。そのため、受電回路において余分な電力の伝達が行われることを抑制でき、受電回路に過電流が流れることを抑制することができる。
【0013】
本開示における第３の構成は、
互いに磁気結合された３つ以上のコイルを有するトランスと、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である。
互いに磁気結合された３つ以上のコイルを有するトランスと、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である。
【0014】
３つ以上の副ブリッジ回路それぞれが受電回路又は送電回路として動作する場合に、受電回路の受電電力が送電回路の送電電力よりも大きいことがある。この場合、主ブリッジ回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとが、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進むように、主ブリッジ回路、送電回路及び受電回路のスイッチング制御が行われる。この場合、主ブリッジ回路のコイル及び受電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、主ブリッジ回路から受電回路へと電力が伝達され、受電回路のコイル及び送電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、送電回路から受電回路へと電力が伝達される。
【0015】
ここで、主ブリッジ回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングが、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進んでいると、送電回路が、主ブリッジ回路と受電回路との間の電力伝達を中継する電力中継動作を行うことがある。電力中継動作中の送電回路は、主ブリッジ回路から受電すると共に、受電回路へと送電する。この際、電力中継動作中の送電回路において余分な電力の伝達が行われることに起因して、送電回路に過電流が流れることが懸念される。
【0016】
そこで、第３の構成では、主ブリッジ回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするように、各ブリッジ回路のスイッチング制御が行われる。これにより、送電回路において電力中継動作が行われることが抑制される。そのため、送電回路において余分な電力の伝達が行われることを抑制でき、送電回路に過電流が流れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１実施形態に係る電源システムの全体構成図。
【図2】ＡＣ‐ＤＣコンバータの一例を示す図。
【図3】制御装置が行う制御の機能ブロック図。
【図4】第２実施形態に係る電力変換器の動作状況を説明するための図。
【図5】電力中継動作を説明するための比較例の制御を示す図。
【図6】電力伝達制御の一例を示す図。
【図7】インダクタンス比と、各ブリッジ回路に流れる電流のピーク値を示す図。
【図8】電力中継動作を説明するための比較例の制御を示す図。
【図9】電力伝達制御の一例を示す図。
【図10】その他の実施形態に係る電源システムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電力変換器は、マルチポート型のものであり、例えば、電力系統及び複数台の電動化車両に接続され、電力系統と各電動化車両のバッテリとの間で双方向に電力伝達を行う。
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電力変換器は、マルチポート型のものであり、例えば、電力系統及び複数台の電動化車両に接続され、電力系統と各電動化車両のバッテリとの間で双方向に電力伝達を行う。
【0019】
図１に示すように、電源システムは、電力系統１０、複数のバッテリ及び電力変換器２０を備えている。電力系統１０は、例えば三相交流の商用電源等である。電力系統１０は、電力変換器２０の外部端子に接続されている。図１に示す例では、複数のバッテリとして、第１～第４バッテリ１１～１４が設けられている。なお、電力系統１０として、単相交流の商用電源を用いることも可能である。
【0020】
各バッテリ１１～１４は、充放電可能な２次電池であり、例えばリチウムイオン蓄電池である。各バッテリ１１～１４は、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電動化車両ごとに搭載されたバッテリであり、例えば電動化車両の走行動力源となる高圧バッテリである。なお、各バッテリ１１～１４は、高圧バッテリに限らず、補機電源用の低圧バッテリであってもよい。
【0021】
各バッテリ１１～１４は、電力変換器２０の外部端子に接続されている。具体的には、車両のユーザ（例えばドライバ）又は作業者により、電力変換器２０の外部端子により構成される接続プラグと、車両の充電インレットとが接続されることにより、車両に搭載されたバッテリと、電力変換器２０の外部端子とが電気的に接続される。本実施形態において、各バッテリ１１～１４が「蓄電部」に相当する。
【0022】
電力変換器２０は、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１、ブリッジ回路３０～３４及び制御装置４０を備えている。図１では、電力系統１０に対応して設けられたブリッジ回路３０を「主ブリッジ回路３０」とし、第１バッテリ１１に対応して設けられたブリッジ回路３１を「第１副ブリッジ回路３１」とし、第２バッテリ１２に対応して設けられたブリッジ回路３２を「第２副ブリッジ回路３２」とし、第３バッテリ１３に対応して設けられたブリッジ回路３３を「第３副ブリッジ回路３３」とし、第４バッテリ１４に対応して設けられたブリッジ回路３４を「第４副ブリッジ回路３４」としている。
【0023】
ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１は、交流側が電力変換器２０の外部端子を介して電力系統１０に接続され、直流側が主ブリッジ回路３０に接続されている。ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１は、電力系統１０から供給される交流電力を直流電力に変換して主ブリッジ回路３０へ供給することが可能であり、主ブリッジ回路３０から供給される直流電力を交流電力に変換して電力系統１０へ供給することが可能である。
【0024】
本実施形態では、図２に示すように、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１は、三相ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路である。ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１は、上アームスイッチＱＨ及び下アームスイッチＱＬの直列接続体と、リアクトル２２とを３相分備えている。各スイッチＱＨ，ＱＬは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、より具体的には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。この場合、各スイッチＱＨ，ＱＬの高電位側端子がコレクタであり、低電位側端子がエミッタである。各スイッチＱＨ，ＱＬの上，下アームスイッチＱＨ，ＱＬには、フリーホイールダイオードである上，下アームダイオードＤＨ，ＤＬが逆並列に接続されている。
【0025】
各相上アームスイッチＱＨのコレクタには、バスバー等を介して、主ブリッジ回路３０の正極端子が接続されている。各相下アームスイッチＱＬのエミッタには、バスバー等を介して、主ブリッジ回路３０の負極端子が接続されている。各相上，下アームスイッチＱＨ，ＱＬの接続点には、リアクトル２２の第１端が接続されている。各相においてリアクトル２２の第２端は、電力変換器２０の外部端子を介して電力系統１０に接続されている。なお、電力変換器２０が単相交流の商用電源に接続される場合には、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１として、単相ＰＦＣ回路を用いることが可能である。
【0026】
ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１は、ＰＦＣ回路用コンデンサ２３を備えている。ＰＦＣ回路用コンデンサ２３は、各相上アームスイッチＱＨのコレクタと、各相下アームスイッチＱＬのエミッタとを接続している。
【0027】
制御装置４０は、ＣＰＵや各種メモリを備えるマイクロコンピュータを主体として構成される。制御装置４０は、電力系統１０に入出力される電圧及び電流の位相と周波数とを調整することにより力率を改善すべく、各スイッチＱＨ，ＱＬを駆動する。
【0028】
主ブリッジ回路３０は、フルブリッジ回路であり、第１～第４スイッチＳ１～Ｓ４及び主コンデンサ３５を備えている。各スイッチＳ１～Ｓ４は、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、より具体的には、ＩＧＢＴである。この場合、各スイッチＳ１～Ｓ４の高電位側端子がコレクタであり、低電位側端子がエミッタである。各スイッチＳ１～Ｓ４には、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。
【0029】
主ブリッジ回路３０において、第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３のコレクタには、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１の正極端子が接続されている。第２スイッチＳ２及び第４スイッチＳ４のエミッタには、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１の負極端子が接続されている。第１スイッチＳ１のエミッタには、第２スイッチＳ２のコレクタが接続され、第３スイッチＳ３のエミッタには、第４スイッチＳ４のコレクタが接続されている。主コンデンサ３５の第１端は、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１の正極端子に接続され、主コンデンサ３５の第２端は、ＡＣ‐ＤＣコンバータ２１の負極端子に接続されている。なお、主コンデンサ３５は、主ブリッジ回路３０の外部に設けられてもよい。
【0030】
各副ブリッジ回路３１，３２，３３，３４は、フルブリッジ回路であり、各副ブリッジ回路３１，３２，３３，３４ごとに、第１スイッチＳＴ１，ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１、第２スイッチＳＴ２，ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２、第３スイッチＳＴ３，ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３、第４スイッチＳＴ４，ＳＵ４，ＳＶ４，ＳＷ４及び副コンデンサ３６，３７，３８，３９を備えている。各スイッチＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４は、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、より具体的には、ＩＧＢＴである。この場合、各スイッチＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４の高電位側端子がコレクタであり、低電位側端子がエミッタである。各スイッチＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４には、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。
【0031】
第１副ブリッジ回路３１を例に説明すると、第１スイッチＳＴ１及び第３スイッチＳＴ３のコレクタには、第１バッテリ１１の正極端子が接続されている。第２スイッチＳＴ２及び第４スイッチＳＴ４のエミッタには、第１バッテリ１１の負極端子が接続されている。第１スイッチＳＴ１のエミッタには、第２スイッチＳＴ２のコレクタが接続され、第３スイッチＳＴ３のエミッタには、第４スイッチＳＴ４のコレクタが接続されている。副コンデンサ３６の第１端は、第１バッテリ１１の正極端子に接続され、副コンデンサ３６の第２端は、第１バッテリ１１の負極端子に接続されている。なお、副コンデンサ３６は、第１副ブリッジ回路３１の外部に設けられてもよい。
【0032】
なお、第２～第４副ブリッジ回路３２～３４の回路構成は第１副ブリッジ回路３１と同様である。第２副ブリッジ回路３２では、第１スイッチＳＵ１及び第３スイッチＳＵ３のコレクタと副コンデンサ３７の第１端とが、第２バッテリ１２の正極端子に接続され、第２スイッチＳＵ２及び第４スイッチＳＵ４のエミッタと副コンデンサ３７の第２端とが、第２バッテリ１２の負極端子に接続されている。
【0033】
第３副ブリッジ回路３３では、第１スイッチＳＶ１及び第３スイッチＳＶ３のコレクタと副コンデンサ３８の第１端とが、第３バッテリ１３の正極端子に接続され、第２スイッチＳＶ２及び第４スイッチＳＶ４のエミッタと副コンデンサ３８の第２端とが、第３バッテリ１３の負極端子に接続されている。第４副ブリッジ回路３４では、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３のコレクタと副コンデンサ３９の第１端とが、第４バッテリ１４の正極端子に接続され、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４のエミッタと副コンデンサ３９の第２端とが、第４バッテリ１４の負極端子に接続されている。
【0034】
電力変換器２０は、コイル６０～６４を有するトランス５０を備えている。図１では、主ブリッジ回路３０に対応するコイル６０を「主コイル６０」とし、第１副ブリッジ回路３１に対応するコイル６１を「第１副コイル６１」とし、第２副ブリッジ回路３２に対応するコイル６２を「第２副コイル６２」とし、第３副ブリッジ回路３３に対応するコイル６３を「第３副コイル６３」とし、第４副ブリッジ回路３４に対応するコイル６４を「第４副コイル６４」としている。
【0035】
主コイル６０は、主接続経路７０に設けられている。主接続経路７０は、主ブリッジ回路３０の第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２における接続点と、主ブリッジ回路３０の第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４における接続点とを接続する経路である。つまり、主接続経路７０により、主コイル６０と主ブリッジ回路３０とが接続されている。
【0036】
第１～第４副コイル６１～６４は、対応する第１～第４副接続経路７１～７４に設けられている。第１副コイル６１を例に説明すると、第１副コイル６１は、第１副接続経路７１に設けられている。第１副接続経路７１は、第１副ブリッジ回路３１の第１スイッチＳＴ１及び第２スイッチＳＴ２における接続点と、第１副ブリッジ回路３１の第３スイッチＳＴ３及び第４スイッチＳＴ４における接続点とを接続する経路である。つまり、第１副接続経路７１により、第１副コイル６１と第１副ブリッジ回路３１とが接続されている。なお、第２副接続経路７２及び第２副ブリッジ回路３２の接続関係と、第３副接続経路７３及び第３副ブリッジ回路３３の接続関係と、第４副接続経路７４及び第４副ブリッジ回路３４の接続関係とは、第１副接続経路７１と第１副ブリッジ回路３１との接続関係と同様である。
【0037】
各コイル６０～６４は、トランス５０が備えるコアを介して互いに磁気結合されている。主コイル６０の第２端に対する第１端の電位が高くなる場合、各副コイル６１～６４それぞれには、その第２端よりも第１端の電位が高くなるような誘起電圧が発生する。一方、主コイル６０の第１端に対する第２端の電位が高くなる場合、各副コイル６１～６４それぞれには、その第１端よりも第２端の電位が高くなるような誘起電圧が発生する。
【0038】
各コイル６０～６４において、第２端に対する第１端の電位が高い場合、各コイル６０～６４の電圧の極性を正極性と定義し、第１端に対する第２端の電位が高い場合、各コイル６０～６４の電圧の極性を負極性と定義する。
【0039】
電源システムは、第１～第５電圧センサ５１～５５を備えている。第１電圧センサ５１は、第１副ブリッジ回路３１の副コンデンサ３６の端子電圧である第１電圧Ｖ１を検出し、第２電圧センサ５２は、第２副ブリッジ回路３２の副コンデンサ３７の端子電圧である第２電圧Ｖ２を検出する。第３電圧センサ５３は、第３副ブリッジ回路３３の副コンデンサ３８の端子電圧である第３電圧Ｖ３を検出し、第４電圧センサ５４は、第４副ブリッジ回路３４の副コンデンサ３９の端子電圧である第４電圧Ｖ４を検出する。第５電圧センサ５５は、主ブリッジ回路３０の主コンデンサ３５の端子電圧である第５電圧Ｖ５を検出する。各センサ５１～５５により検出された第１～第５電圧Ｖ１～Ｖ５は、制御装置４０に入力される。
【0040】
制御装置４０は、電力変換器２０に接続された電力系統１０及び第１～第４バッテリ１１～１４の間において双方向に電力を伝達する電力伝達制御を行う。制御装置４０は、電力伝達制御において、各ブリッジ回路３０～３４ごとに、第１スイッチＳ１，ＳＴ１，ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１及び第２スイッチＳ２，ＳＴ２，ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２を交互にオンし、第３スイッチＳ３，ＳＴ３，ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３及び第４スイッチＳ４，ＳＴ４，ＳＵ４，ＳＶ４，ＳＷ４を交互にオンする。
【0041】
各ブリッジ回路３０～３４は、対応するコイルに印加される交流電圧の極性を周期的に切り替える。主ブリッジ回路３０を例にして説明すると、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４がオンされ、かつ第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３がオフされている場合、主コイル６０の電圧の極性は正極性となる。一方、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４がオフされ、かつ第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３がオンされている場合、主コイル６０の電圧の極性は負極性となる。
【0042】
制御装置４０は、電力系統１０及び各バッテリ１１～１４の間で伝達される電力を、各コイル６０～６４に印加される電圧の極性の切り替えタイミングにより制御する。具体的には、制御装置４０は、各ブリッジ回路３０～３４のうち、他の回路から受電する回路では、他の回路に送電する回路に比べて、対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを遅らせる。制御装置４０は、各コイル６０～６４に印加される電圧の極性の切り替えタイミングを、各スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４のスイッチング制御により制御する。なお、本実施形態において、各ブリッジ回路３０～３１の各スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４におけるスイッチング周期は、互いに同じである。
【0043】
図３に、制御装置４０が行う電力伝達制御の一例を示す。制御装置４０は、位相設定部４１と、信号生成部４２とを備えている。
【0044】
位相設定部４１には、第１～第４バッテリ１１～１４の要求電力Ｐｂ１～Ｐｂ４と、第１～第５電圧Ｖ１～Ｖ５とが入力される。要求電力は、電力変換器２０からバッテリに充電する電力又はバッテリから電力変換器２０に放電する電力である。制御装置４０は、各要求電力Ｐｂ１～Ｐｂ４として、車両と各副ブリッジ回路３１～３４側の外部端子とが接続された場合に、車両側から送信される情報に基づいて算出された値を用いることが可能である。制御装置４０は、第１～第５電圧Ｖ１～Ｖ５として、第１～第５電圧センサ５１～５５の検出値を用いることが可能である。
【0045】
位相設定部４１は、各要求電力Ｐｂ１～Ｐｂ４及び第１～第５電圧Ｖ１～Ｖ５に基づいて、各コイル６０～６４に印加される電圧の正極性への切り替えタイミングを設定する。具体的には、位相設定部４１は、各要求電力Ｐｂ１～Ｐｂ４に基づいて、指令受電電力及び指令送電電力を算出する。指令受電電力は、各副ブリッジ回路３１～３４のうち他のブリッジ回路から受電する回路である受電回路の指令電力である。受電回路が複数の場合、指令受電電力は、複数の受電回路の指令電力の合計電力である。指令送電電力は、各副ブリッジ回路３１～３４のうち他のブリッジ回路に送電する回路である送電回路の指令電力である。送電回路が複数の場合、指令送電電力は、複数の送電回路の指令電力の合計電力である。位相設定部４１は、指令受電電力、指令送電電力及び第１～第５電圧Ｖ１～Ｖ５に基づいて、第１位相差θａ及び第２位相差θｂを設定する。
【0046】
第１位相差θａは、送電回路に対応するコイルに印加される電圧の正極性への切り替えタイミングと、受電回路に対応するコイルに印加される電圧の正極性への切り替えタイミングとの差である。例えば、制御装置４０は、指令受電電力及び指令送電電力のうち小さい方の電力が大きいほど、第１位相差θａを大きい値に設定する。
【0047】
第２位相差θｂは、主ブリッジ回路３０が送電回路から受電する場合、主コイル６０に印加される電圧の正極性への切り替えタイミングと、送電回路に対応するコイルに印加される電圧の正極性への切り替えタイミングとの差である。また、第２位相差θｂは、主ブリッジ回路３０が受電回路へ送電する場合、主コイル６０に印加される電圧の正極性への切り替えタイミングと、受電回路に対応するコイルに印加される電圧の正極性への切り替えタイミングとの差である。例えば、制御装置４０は、指令送電電力及び指令受電電力の差分電力が大きいほど、第２位相差θｂを大きい値に設定する。
【0048】
信号生成部４２は、設定された第１位相差θａ及び第２位相差θｂに基づいて、各スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を各スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４のゲートに出力する。駆動信号は、オン駆動信号又はオフ駆動信号である。ゲートに入力された駆動信号に基づいて、スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４がオンオフされる。
【0049】
ここで、各コイル６０～６４がトランス５０のコアを介して磁気結合されている構成では、各ブリッジ回路３０～３４の電力伝達制御が干渉することに起因して、各ブリッジ回路３０～３４のうちいずれかに大きな電流が流れることがある。この場合、各ブリッジ回路３０～３４に設定されている定格電流を超える過電流がブリッジ回路に流れることが懸念される。
【0050】
以下、過電流が流れることを抑制するための本実施形態に係る電力変換器２０の特徴的構成について説明する。
【0051】
複数のブリッジ回路のうちいずれか１つの定格電力を、残りのブリッジ回路の定格電力よりも大きくするように、電力変換器を設計することが考えられる。本実施形態では、主ブリッジ回路３０の定格電力が、各副ブリッジ回路３１～３４の定格電力よりも大きくされている。この場合、主ブリッジ回路３０では、各副ブリッジ回路３１～３４に比べて、大きな電流が流れることが許容され得る。
【0052】
各副ブリッジ回路３１～３４の定格電力は、各副ブリッジ回路３１～３４の温度が定格周囲温度になる場合において、各副ブリッジ回路３１～３４を連続動作させることが可能な電力の最大値として定められ、例えば各バッテリ１１～１４の定格電圧等に基づいて定められる。主ブリッジ回路３０の定格電力は、例えば、各副ブリッジ回路３１～３４の定格電力の合計電力に基づいて定められる。この場合、各副ブリッジ回路３１～３４を定格電力により送電又は受電させた場合であっても、主ブリッジ回路３０に流れる電流を定格電流以下の電流とすることが可能になる。
【0053】
本実施形態では、主ブリッジ回路３０と主コイル６０とを接続する主接続経路７０のインピーダンスが、各副ブリッジ回路３１～３４と各副コイル６１～６４とを接続する各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくされている。
【0054】
具体的には、各副接続経路７１～７４には、外付けの受動素子であるインダクタ８１～８４が設けられている。つまり、各副コイル６１～６４には、各インダクタ８１～８４が直列接続されている。この場合、各副接続経路７１～７４のインダクタンスは、各インダクタ８１～８４のインダクタンスと、各副コイル６１～６４の漏れインダクタンスとの合計インダクタンスとなる。
【0055】
主接続経路７０には、外付けのインダクタが設けられていない。この場合、主接続経路７０のインダクタンスは、主コイル６０の漏れインダクタンスに相当する大きさとなる。この場合、主接続経路７０のインダクタンスは、各副接続経路７１～７４のインダクタンスよりも小さくすることが可能となり、主接続経路７０のインピーダンスを、各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さい状態を的確に実現することができる。なお、図１には、主コイル６０の漏れインダクタンス８０を主接続経路７０のインダクタンスとして示している。各接続経路７０～７４のインダクタンスに、各接続経路７０～７４の配線インダクタンスを含めてもよい。
【0056】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【0057】
各ブリッジ回路３０～３４のうち定格電力の最も大きい主ブリッジ回路３０と主コイル６０とを接続する主接続経路７０のインピーダンスが、各副ブリッジ回路３１～３４と各副コイル６１～６４とを接続する各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくされている。この場合、主ブリッジ回路３０では、各副ブリッジ回路３１～３４に比べて交流電流が流れ易くなる。これにより、主ブリッジ回路３０では、各副ブリッジ回路３１～３４に比べて大きな電流が流れ易くなるものの、主ブリッジ回路３０の定格電力が副ブリッジ回路３１～３４の定格電力よりも大きいことにより、各副ブリッジ回路３１～３４に比べて大きな電流が流れることが許容される。このため、主ブリッジ回路３０に流れる電流は、主ブリッジ回路３０の定格電流以下の電流となる。一方、主接続経路７０のインピーダンスが各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも大きい又は同程度である場合に比べて、各副ブリッジ回路３１～３４に流れる電流が低減され、各副ブリッジ回路３１～３４に過電流が流れることが抑制される。その結果、各ブリッジ回路３０～３４に過度に電流が流れることを抑制することができる。
【0058】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、各副ブリッジ回路３１～３４のうちいずれかに過度な電流が流れる電力変換器２０の動作状況を具体的に想定し、想定した動作状況において過度な電流が流れることを抑制可能なように、各接続経路７０～７４のインピーダンスが定められる。
本実施形態では、各副ブリッジ回路３１～３４のうちいずれかに過度な電流が流れる電力変換器２０の動作状況を具体的に想定し、想定した動作状況において過度な電流が流れることを抑制可能なように、各接続経路７０～７４のインピーダンスが定められる。
【0059】
具体的には、以下のような電力変換器２０の動作状況において、各副ブリッジ回路３１～３４のうちいずれかに過度な電流が流れることが懸念される。
【0060】
各副ブリッジ回路３１～３４が受電回路又は送電回路として動作する場合に、送電回路の送電電力が受電回路の受電電力よりも大きいことがある。この場合、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとが、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅れるように、主ブリッジ回路３０、受電回路及び送電回路のスイッチング制御が行われる。これにより、主コイル６０及び送電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、送電回路から主ブリッジ回路３０へと電力が伝達され、受電回路のコイル及び送電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、送電回路から受電回路へと電力が伝達される。
【0061】
ここで、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングが、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅れていると、受電回路が、送電回路と主ブリッジ回路３０との間の電力伝達を中継する電力中継動作を行うことがある。電力中継動作中の受電回路は、送電回路から受電すると共に、主ブリッジ回路３０へと送電する。この際、電力中継動作中の受電回路において余分な電力の伝達が行われることに起因して、受電回路に過電流が流れることが懸念される。
【0062】
例えば、第１バッテリ１１の要求電力Ｐｂ１が、電力変換器２０から第１バッテリ１１に充電する電力Ｐ０とされ、第２～第４バッテリ１２～１４の要求電力Ｐｂ２～Ｐｂ４が、第２～第４バッテリ１２～１４から電力変換器２０に放電する電力Ｐ０とされることがある。この場合、図４に示すように、第１副ブリッジ回路３１が電力Ｐ０を受電し、かつ、第２～第４副ブリッジ回路３２～３４が電力Ｐ０を送電するように、電力変換器２０が動作する。ここで、電力Ｐ０は、各副ブリッジ回路３１～３４の定格電力である。
【0063】
図４に示す動作状況では、位相設定部４１は、指令受電電力をＰ０とし、指令送電電力を３×Ｐ０として、第１位相差θａ及び第２位相差θｂを設定する。詳しくは、位相設定部４１は、指令受電電力がＰ０であり、指令送電電力が３×Ｐ０であるため、電力Ｐ０が送電回路から受電回路へ伝達されるように、第１位相差θａを設定する。位相設定部４１は、指令送電電力及び指令受電電力の差分電力が２×Ｐ０であるため、電力２×Ｐ０が送電回路から主ブリッジ回路３０へ伝達されるように、第２位相差θｂを設定する。信号生成部４２は、設定された第１位相差θａ及び第２位相差θｂに基づいて、駆動信号を生成する。
【0064】
上述した駆動信号に基づいて、各ブリッジ回路３０～３４の各スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４がオンオフされた結果として、各コイルの電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３の波形が、例えば図５に示すものとなることがある。ここで、図５は、各接続経路７０～７４のインダクタンスが同じとされた場合の比較例の電圧波形である。図５において、（ａ）は送電回路に対応するコイルの電圧Ｖｃ１の推移を示し、（ｂ）は受電回路に対応するコイルの電圧Ｖｃ２の推移を示し、（ｃ）は主ブリッジ回路３０の主コイル６０における電圧Ｖｃ３の推移を示す。具体的には、送電回路に対応するコイルの電圧は、第２～第４副コイル６２～６４の電圧であり、受電回路に対応するコイルは、第１副コイル６１の電圧である。
【0065】
図５では、各コイルの電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３における極性の切り替わりタイミングが互いにずれている。詳しくは、１スイッチング周期Ｔｓｗ内において、送電回路に対応するコイルの電圧Ｖｃ１が正極性に切り替えられる第１タイミングに比べて、受電回路に対応するコイルの電圧Ｖｃ２が正極性に切り替えられる第２タイミングが、位相差θ１２だけ遅れている。また、１スイッチング周期Ｔｓｗ内において、第１タイミングに比べて、主コイル６０の電圧Ｖｃ３が正極性に切り替えられる第３タイミングが位相差θ３１だけ遅れている。
【0066】
例えば位相差θ１２に相当する期間では、送電回路から受電回路へと電力が伝達される。また、例えば位相差θ３１に相当する期間では、送電回路から主ブリッジ回路３０へと電力が伝達される。各位相差θ１２，θ３１は、送電回路から受電する受電時間に相当する。図５では、主ブリッジ回路３０の受電時間よりも、受電回路の受電時間の方が短くなっている。
【0067】
図５に示すように、位相差θ１２が位相差θ３１よりも短い場合、第２タイミングと第３タイミングとの間にもずれが生じる。第２タイミング及び第３タイミング間の位相差θ２３に相当する期間では、受電回路から主ブリッジ回路３０へと電力が伝達される。この場合、受電回路は、位相差θ１２に相当する期間中に送電回路から受電すると共に、位相差θ２３に相当する期間中に主ブリッジ回路３０へと送電する電力中継動作を行う。電力中継動作中において、受電回路では、主ブリッジ回路３０へと送電する分だけ送電回路から余分に受電することに起因して、受電回路に過電流が流れることが懸念される。
【0068】
ここで、図４に示した電力変換器２０の動作状況は、各副ブリッジ回路３１～３４のうち、第１副ブリッジ回路３１のみが受電回路であり、残りの第２～第４副ブリッジ回路３２～３４が送電回路であり、かつ、受電回路及び送電回路が定格電力で動作する状況である。この場合、受電回路である第１副ブリッジ回路３１において電力中継動作が行われ易いことが懸念される。そして、各副ブリッジ回路３１～３４が定格電力で動作しているため、第１副ブリッジ回路３１において電力中継動作が行われた際に、第１副ブリッジ回路３１に過電流が流れ易いことが懸念される。
【0069】
上述した点に鑑みて、本実施形態の電力変換器２０は、以下の特徴的構成を備える。
【0070】
図４に示した電力変換器２０の動作状況において、図６に示すように、第３タイミング及び第１タイミング間の位相差θ３１が、第１タイミング及び第２タイミング間の位相差θ１２に等しい場合、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることが抑制されると考えられる。また、図４に示した電力変換器２０の動作状況において、位相差θ３１が位相差θ１２よりも小さい場合でも、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることが抑制されると考えられる。なお、図６（ａ）～（ｃ）は、先の図５（ａ）～（ｃ）に対応している。
【0071】
そこで、制御装置４０は、以下の第１受電条件及び第２受電条件を満たすように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御を実行する。第１受電条件は、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件である。第２受電条件は、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である。すなわち、第２受電条件は、位相差θ１２，θ３１の大小関係をθ１２≧θ３１にするとの条件である。
【0072】
第１受電条件及び第２受電条件を満たすように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御が行われるには、送電回路から主ブリッジ回路３０への受電時間を、送電回路から受電回路への受電時間以下にする必要がある。この点、本実施形態では、図４に示した電力変換器２０の動作状況において、第１受電条件及び第２受電条件を満たすようにスイッチング制御を実行すべく、各副ブリッジ回路３１～３４の定格電力Ｐ０に基づいて、各接続経路７０～７４のインピーダンスが設定されている。
【0073】
各副ブリッジ回路３１～３４が定格電力Ｐ０により動作する状況では、第１タイミング及び第２タイミング間の位相差θ１２と、第３タイミング及び第１タイミング間の位相差θ３１の大小関係は、主ブリッジ回路３０の受電電力に対する受電回路の受電電力の比である電力比と、各副接続経路７１～７４のインダクタンスＬＴ２に対する主接続経路７０のインダクタンスＬ１の比であるインダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２との大小関係に対応する。具体的には、θ１２＞θ３１とするには、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２を電力比よりも小さくすればよく、θ１２＝θ３１とするには、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２を電力比に等しくすればよい。
【0074】
なお、第１実施形態において説明したように、主接続経路７０のインダクタンスＬ１は、主コイル６０の漏れインダクタンスに相当する。各副接続経路７１～７４のインダクタンスＬＴ２は、各インダクタ８１～８４のインダクタンスと、各副コイル６１～６４の漏れインダクタンスとの合計インダクタンスＬ２を、主コイル６０及び各副コイル６１～６４の巻き数比により換算した値である。具体的には、主コイル６０の巻き数をｎ１とし、各副コイル６１～６４の巻き数をｎ２とすると、各副接続経路７１～７４のインダクタンスＬＴ２は下式（ｅ１）となる。
【0075】
【数1】
【0076】
図７は、図４に示した電力変換器２０の動作状況において、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２と、主ブリッジ回路３０に流れる電流のピーク値Ｉｐ１及び各副ブリッジ回路３１～３４に流れる電流のピーク値Ｉｐ２との関係性を示す図である。図７において、実線にて、主ブリッジ回路３０に流れる電流のピーク値Ｉｐ１を示し、破線にて、各副ブリッジ回路３１～３４に流れる電流のピーク値Ｉｐ２を示している。
【0077】
インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が０．５よりも小さいと、主ブリッジ回路３０に電力中継動作を行わせることが可能となり、各副ブリッジ回路３１～３４により電力中継動作が行われることが抑制される。そのため、図７に示すように、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が０．５よりも小さい領域では、各副ブリッジ回路３１～３２に流れる電流のピーク値Ｉｐ２が、主ブリッジ回路３０に流れる電流のピーク値Ｉｐ１に比べて低減されている。主ブリッジ回路３０に流れる電流のピーク値Ｉｐ１は、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が小さいほど増大するものの、主ブリッジ回路３０の定格電力は、各副ブリッジ回路３１～３４が定格電力により送電又は受電する場合の合計電力に基づいて定められるため、主ブリッジ回路３０に流れる電流は定格電流以下の電流となる。
【0078】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【0079】
主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングが、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングになるように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御が行われる。この場合、送電回路から主ブリッジ回路３０への受電時間を、送電回路から受電回路への受電時間以下にする必要がある。この点、主ブリッジ回路３０では、各副ブリッジ回路３１～３４に比べて交流電流が流れ易くされているため、送電回路から主ブリッジ回路３０への受電時間を短縮するのに好適な構成となっている。そのため、受電回路において電力中継動作が行われることを抑制するスイッチング制御を的確に実行でき、受電回路に過電流が流れることを的確に抑制することができる。
【0080】
受電回路において電力中継動作が行われた際に、受電回路に過電流が流れ易い電力変換器２０の動作状況を想定し、想定した状況での主ブリッジ回路３０の受電電力に対する、受電回路の定格電力の比が電力比とされる。そして、電力比に基づいて、主接続経路７０のインピーダンスと、各副接続経路７１～７４のインピーダンスとが設定されている。この場合、受電回路において過電流が流れ易い電力変換器２０の動作状況を想定し、想定した動作状況において受電回路による電力中継動作が行われることを抑制するように、各ブリッジ回路３０～３４のインピーダンスを定めることができる。その結果、受電回路において電力中継動作が行われることを抑制するスイッチング制御を的確に実行することができる。
【0081】
＜第２実施形態の変形例＞
・インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比と等しくなるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めてもよい。先の図４に示す動作状況を想定する場合では、インダクタンス比が１／２となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めてもよい。
・インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比と等しくなるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めてもよい。先の図４に示す動作状況を想定する場合では、インダクタンス比が１／２となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めてもよい。
【0082】
インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が０．５に等しいと、主ブリッジ回路３０に流れる電流の増大が抑制されつつ、各副ブリッジ回路３１～３４により電力中継動作が行われることが抑制される。そのため、先の図７に示したように、主ブリッジ回路３０に流れる電流のピーク値Ｉｐ１と、各副ブリッジ回路３１～３２に流れる電流のピーク値Ｉｐ２とを共に低減できる。そのため、主ブリッジ回路３０に流れる電流が増大し、電力損失が増大することを抑制しつつ、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることを抑制することができる。
【0083】
なお、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比と同程度となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めてもよい。例えば、各副ブリッジ回路３１～３２に流れる電流のピーク値Ｉｐ２が主ブリッジ回路３０に流れる電流のピーク値Ｉｐ１を上回らない範囲内で、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比以上である大きい場合に、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比と同程度であるとしてもよい。先の図７を例にして説明すると、０．５≦Ｌ１／ＬＴ２＜０．６であれば、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比と同程度であるとしてもよい。
【0084】
・図４に示す電力変換器２０の動作状況以外の状況でも、各副ブリッジ回路３１～３４のうちいずれかに過度な電流が流れることが懸念される。具体的には、各副ブリッジ回路３１～３４が受電回路又は送電回路として動作する場合に、受電回路の受電電力が送電回路の送電電力よりも大きいことがある。この場合、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとが、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進むように、主ブリッジ回路３０、送電回路及び受電回路のスイッチング制御が行われる。これにより、主コイル６０及び受電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、主ブリッジ回路３０から受電回路へと電力が伝達され、受電回路のコイル及び送電回路のコイルにおける印加電圧の極性が互いに異なる期間において、送電回路から受電回路へと電力が伝達される。
【0085】
ここで、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングが、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進んでいると、送電回路が、主ブリッジ回路３０と受電回路との間の電力伝達を中継する電力中継動作を行うことがある。電力中継動作中の送電回路は、主ブリッジ回路３０から受電すると共に、受電回路へと送電する。この際、電力中継動作中の送電回路において余分な電力の伝達が行われることに起因して、送電回路に過電流が流れることが懸念される。
【0086】
例えば、第１バッテリ１１の要求電力Ｐｂ１が、第１バッテリ１１から電力変換器２０に放電する定格電力Ｐ０とされ、第２～第４バッテリ１２～１４の要求電力Ｐｂ２～Ｐｂ４が、電力変換器２０から第２～第４バッテリ１２～１４に充電する定格電力Ｐ０とされることがある。この場合、第１副ブリッジ回路３１が定格電力Ｐ０を送電し、かつ、第２～第４副ブリッジ回路３２～３４が定格電力Ｐ０を受電するように、電力変換器２０が動作する。
【0087】
上述した動作状況では、位相設定部４１は、指令受電電力を３×Ｐ０とし、指令送電電力をＰ０として、第１位相差θａ及び第２位相差θｂを設定する。詳しくは、位相設定部４１は、指令受電電力が３×Ｐ０であり、指令送電電力がＰ０であるため、電力Ｐ０が送電回路から受電回路へ伝達されるように、第１位相差θａを設定する。位相設定部４１は、指令受電電力及び指令送電電力の差分電力が２×Ｐ０であるため、電力２×Ｐ０が主ブリッジ回路３０から受電回路へ伝達されるように、第２位相差θｂを設定する。信号生成部４２は、設定された第１位相差θａ及び第２位相差θｂに基づいて、駆動信号を生成する。
【0088】
上述した駆動信号に基づいて、各ブリッジ回路３０～３４の各スイッチＳ１～Ｓ４，ＳＴ１～ＳＴ４，ＳＵ１～ＳＵ４，ＳＶ１～ＳＶ４，ＳＷ１～ＳＷ４がオンオフされた結果として、各コイルの電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３の波形が、例えば図８に示すものとなることがある。ここで、図８は、各接続経路７０～７４のインダクタンスが同じとされた場合の比較例の電圧波形である。なお、図８（ａ）は図５（ｃ）に対応し、図８（ｂ）は図５（ａ）に対応し、図８（ｃ）は図５（ｂ）に対応している。
【0089】
図８では、各コイルの電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３における極性の切り替わりタイミングが互いにずれている。詳しくは、１スイッチング周期Ｔｓｗ内において、受電回路に対応するコイルの電圧Ｖｃ２が正極性に切り替えられる第２タイミングに比べて、送電回路に対応するコイルの電圧Ｖｃ１が正極性に切り替えられる第２タイミングが、位相差θ１２だけ進められている。また、第２タイミングに比べて、主コイル６０の電圧Ｖｃ３が正極性に切り替えられる第３タイミングが、位相差θ２３だけ進められている。
【0090】
例えば位相差θ１２に相当する期間では、送電回路から受電回路へと電力が伝達される。また、位相差θ２３に相当する期間では、主ブリッジ回路３０から受電回路へと電力が伝達される。各位相差θ１２，θ２３は、受電回路に電力を送電する送電時間に相当する。図８では、主ブリッジ回路３０の送電時間よりも、送電回路の送電時間の方が短くなっている。
【0091】
図８に示すように、位相差θ１２が位相差θ２３よりも短い場合、第３タイミングと第１タイミングとの間にもずれが生じる。位相差θ３１に相当する期間では、主ブリッジ回路３０から送電回路へと電力が伝達される。この場合、送電回路は、位相差θ３１に相当する期間中に主ブリッジ回路３０から受電すると共に、位相差θ１２に相当する期間中に受電回路へと送電する電力中継動作を行う。電力中継動作中において、送電回路では、主ブリッジ回路３０から受電する分だけ受電回路へと余分に送電することに起因して、送電回路に過電流が流れることが懸念される。
【0092】
上述した電力変換器２０の動作状況は、各副ブリッジ回路３１～３４のうち、第１副ブリッジ回路３１のみが送電回路であり、残りの第２～第４副ブリッジ回路３２～３４が受電回路であり、かつ、受電回路及び送電回路が定格電力で動作する状況である。この場合、送電回路である第１副ブリッジ回路３１において電力中継動作が行われ易いことが懸念される。そして、各副ブリッジ回路３１～３４が定格電力で動作しているため、第１副ブリッジ回路３１において電力中継動作が行われた際に、第１副ブリッジ回路３１に過電流が流れ易いことが懸念される。
【0093】
図９に示すようにθ１２＝θ２３である場合、又はθ１２＞θ２３である場合に、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることが抑制されると考えられる。そこで、制御装置４０は、以下の第１送電条件及び第２送電条件を満たすように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御を実行する。第１送電条件は、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、受電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件である。第２送電条件は、主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である。すなわち、第２送電条件は、位相差θ１２，θ２３の大小関係をθ１２≧θ２３にするとの条件である。なお、図９（ａ）～（ｃ）は、先の図８（ａ）～（ｃ）に対応している。
【0094】
第１送電条件及び第２送電条件を満たすように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御が行われるには、主ブリッジ回路３０から受電回路への送電時間を、送電回路から受電回路への送電時間以下にする必要がある。この点、本実施形態では、上述した動作状況において、第１受電条件及び第２受電条件を満たすようにスイッチング制御を実行すべく、各副ブリッジ回路３１～３４の定格電力Ｐ０に基づいて、各接続経路７０～７４のインピーダンスが設定されている。
【0095】
各副ブリッジ回路３１～３４が定格電力Ｐ０により動作する状況では、位相差θ１２，θ２３の大小関係は、主ブリッジ回路３０の送電電力に対する送電回路の送電電力の比である電力比と、上述したインダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２との大小関係に対応する。具体的には、θ１２≧θ２３とするには、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２を電力比以下にすればよい。そのため、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比以下となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めることにより、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることを抑制することができる。
【0096】
例えば、各副ブリッジ回路３１～３４のうち、第１副ブリッジ回路３１のみが送電回路であり、残りの第２～第４副ブリッジ回路３２～３４が受電回路であり、かつ、受電回路及び送電回路が定格電力で動作する状況を想定すると、電力比は１／２である。そのため、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が１／２以下となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスが設定されていることにより、想定した動作状況において、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることを抑制することができる。
【0097】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【0098】
主コイル６０の印加電圧の正極性への切り替えタイミングが、送電回路に対応するコイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングになるように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御が行われる。この場合、主ブリッジ回路３０から受電回路への送電時間を、送電回路から受電回路への送電時間以下にする必要がある。この点、主ブリッジ回路３０では、各副ブリッジ回路３１～３４に比べて交流電流が流れ易くされているため、主ブリッジ回路３０から受電回路への送電時間を短縮するのに好適な構成となっている。そのため、送電回路において電力中継動作が行われることを抑制するスイッチング制御を的確に実行でき、送電回路に過電流が流れることを的確に抑制することができる。
【0099】
送電回路において電力中継動作が行われた際に、送電回路に過電流が流れ易い電力変換器２０の動作状況を想定し、想定した状況での主ブリッジ回路３０の送電電力に対する、送電回路の定格電力の比が電力比とされる。そして、電力比に基づいて、主接続経路７０のインピーダンスと、各副接続経路７１～７４のインピーダンスとが設定されている。この場合、送電回路において過電流が流れ易い電力変換器２０の動作状況を想定し、想定した動作状況において送電回路による電力中継動作が行われることを抑制するように、各ブリッジ回路３０～３４のインピーダンスを定めることができる。その結果、送電回路において電力中継動作が行われることを抑制するスイッチング制御を的確に実行することができる。
【0100】
・副ブリッジ回路の数が４つより多い場合に、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比以下となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めることが可能である。具体的には、電力変換器２０が副ブリッジ回路を５つ以上備える構成において、第１副ブリッジ回路３１が定格電力Ｐ０を受電し、第２～第ｎ副ブリッジ回路が定格電力Ｐ０を送電するように、電力変換器２０が動作することがある。ここで、ｎは、動作する副ブリッジ回路の数を示し、５以上の整数である。
【0101】
上述した場合では、主ブリッジ回路３０の受電電力に対する受電回路の受電電力の比である電力比は、１／（ｎ－２）となる。この場合、各副ブリッジ回路により電力中継動作が行われることを抑制するには、動作する副ブリッジ回路の数が５つである場合、インダクタンス比を１／３以下にすればよいし、動作する副ブリッジ回路の数が６つである場合、インダクタンス比を１／４以下にすればよい。
【0102】
・各副ブリッジ回路のうち他の副ブリッジ回路と異なる動作をする回路の数が２以上である場合を想定し、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比以下となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めることが可能である。
【0103】
例えば、電力変換器２０が副ブリッジ回路を７つ備える構成において、２つの副ブリッジ回路が定格電力Ｐ０を受電し、残りの５つの副ブリッジ回路が定格電力Ｐ０を送電するように、電力変換器２０が動作する場合を想定する。この場合、受電回路の受電電力が２×Ｐ０であり、送電回路の送電電力が５×Ｐ０であり、送電回路の送電電力と受電回路の受電電力との差分電力３×Ｐ０が主ブリッジ回路３０の受電電力となる。電力比は、主ブリッジ回路３０の受電電力３×Ｐ０に対する、受電回路の受電電力２×Ｐ０の比であり、つまり２／３である。そのため、インダクタンス比Ｌ１／ＬＴ２が電力比である２／３以下となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めることにより、上述した動作状況において、各副ブリッジ回路において電力中継動作が行われることを抑制することができる。
【0104】
なお、電力変換器２０が副ブリッジ回路を７つ備える構成において、２つの副ブリッジ回路が定格電力Ｐ０で電力を送電し、残りの５つの副ブリッジ回路が定格電力Ｐ０で電力を受電する場合では、送電回路の送電電力が２×Ｐ０であり、受電回路の受電電力が５×Ｐ０であり、主ブリッジ回路３０の送電電力が３×Ｐ０となる。この場合、電力比は、主ブリッジ回路３０の送電電力３×Ｐ０に対する、送電回路の送電電力２×Ｐ０の比となる。つまり、電力比は、送電回路の送電電力と受電回路の受電電力との差分電力に対する、受電回路の受電電力及び送電回路の送電電力のうち低い方の比である。
【0105】
・各副ブリッジ回路３１～３４が定格電力より小さい電力を伝達する場合を想定して、各副ブリッジ回路において電力中継動作が行われることが抑制されるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めることが可能である。
【0106】
例えば、第１副ブリッジ回路３１が電力Ｐ１を受電し、第２～第４副ブリッジ回路３２～３４が電力Ｐ２を送電し、主ブリッジ回路３０が差分電力３×Ｐ２－Ｐ１を受電するように、電力変換器２０が動作することがある。ここで、電力Ｐ１，Ｐ２は、定格電力Ｐ０より小さい電力である。この状況を想定すると、電力比を、Ｐ１／（３×Ｐ２－Ｐ１）として、第１副接続経路７１のリンクインダクタンスＬ２１に対する主接続経路７０のリンクインダクタンスＬ１２の比であるリンクインダクタンス比が電力比以下となるように、各接続経路７０～７４のインピーダンスを定めればよい。
【0107】
ここで、リンクインダクタンスＬｉｊは、対応する各接続経路７０～７４のインダクタンスと正の相関を有するインダクタンスであり、ｉ番目のブリッジ回路からｊ番目のブリッジ回路へと伝達される伝達電力Ｐｉｊ、及びｉ番目のブリッジ回路及びｊ番目のブリッジ回路間の位相差θと、下式（ｅ２）の関係を有するインダクタンスである。
【0108】
【数2】
【0109】
【数3】
【0110】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【0111】
・インダクタンスに代えて、各接続経路７０～７４の抵抗値を定めることにより、主接続経路７０のインピーダンスを、各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくしてもよい。各接続経路７０～７４の抵抗値は、例えば、各接続経路７０～７４の配線抵抗を変更したり、各接続経路７０～７４に抵抗体を設けたりすることにより定めることが可能である。
【0112】
・図１０に示すように、電力変換器２０は、主接続経路７０に設けられたキャパシタ９０を備えてもよい。この場合、主接続経路７０において、主コイル６０と、キャパシタ９０とが直列接続される。
【0113】
本実施形態によれば、主接続経路７０のキャパシタンス及びインダクタンスにより定まる共振周波数により主ブリッジ回路３０のスイッチング制御が行われることにより、主接続経路７０のリアクタンスを低減することが可能となる。そのため、主接続経路７０のインピーダンスを、各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さい状態を的確に実現することができる。
【0114】
・主接続経路７０に外付けの受動素子であるインダクタを設けてもよい。この場合、主接続経路７０に設けられるインダクタのインダクタンスを、各副接続経路７１～７４に設けられたインダクタ８１～８４のインダクタンスよりも小さくすることにより、主接続経路７０のインピーダンスを、各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくすることが可能である。
【0115】
・主接続経路７０のインピーダンスが、各副接続経路７１～７４のインピーダンスよりも小さくなるように定められていなくてもよい。制御装置４０が、第１受電条件及び第２受電条件を満たすようにスイッチング制御を行う、又は第１送電条件及び第２送電条件を満たすように、各ブリッジ回路３０～３４のスイッチング制御を行うことにより、各副ブリッジ回路３１～３４において電力中継動作が行われることを抑制可能である。これにより、各副ブリッジ回路３１～３４において余分な電力の伝達が行われることを抑制でき、各副ブリッジ回路３１～３４に過電流が流れることを抑制することができる。
【0116】
・各スイッチは、ＩＧＢＴに代えて、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。
【0117】
・電力変換器２０は、各ブリッジ回路３０～３４として、フルブリッジ回路に代えて、ハーフブリッジ回路を備えていてもよい。
【0118】
・各バッテリ１１～１４は、車載バッテリに限らず、例えば、太陽光発電装置等の再生可能エネルギーを利用した発電装置の発電電力を蓄える蓄電池であってもよい。
【0119】
・各バッテリ１１～１４に代えて、各副ブリッジ回路３１～３４に、集合住宅又は商用施設等の建物に備えられた電気機器又は電力系統が接続されてもよい。
【0120】
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0121】
・以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
互いに磁気結合された複数のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記主ブリッジ回路とを接続する主接続経路（７０）のインピーダンスが、前記副ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記副ブリッジ回路とを接続する副接続経路（７１～７４）のインピーダンスよりも小さくされている、電力変換器。
［構成２］
前記副ブリッジ回路は複数であり、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジが受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、構成１に記載の電力変換器。
［構成３］
前記各副ブリッジ回路のうち、いずれか１つの副ブリッジ回路が前記受電回路であり、残りの副ブリッジ回路が前記送電回路であり、かつ、前記受電回路及び前記送電回路が定格電力で動作する場合における、前記主ブリッジ回路の伝達電力に対する、前記受電回路の定格電力の比を電力比とし、
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、構成２に記載の電力変換器。
［構成４］
互いに磁気結合された３つ以上のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
［構成５］
前記副ブリッジ回路は複数であり、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、構成１に記載の電力変換器。
［構成６］
前記各副ブリッジ回路のうち、いずれか１つの副ブリッジ回路が前記送電回路であり、残りの副ブリッジ回路が前記受電回路であり、かつ、前記受電回路及び前記送電回路が定格電力で動作する場合における、前記主ブリッジ回路の伝達電力に対する、前記送電回路の定格電力の比を電力比とし、
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、構成５に記載の電力変換器。
［構成７］
互いに磁気結合された３つ以上のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
［構成８］
前記副接続経路に設けられたインダクタ（８１～８４）を備え、
前記主接続経路には、インダクタが設けられていない、構成１～３，５，６のいずれか１つに記載の電力変換器。
［構成９］
前記主接続経路に設けられたキャパシタ（９０）を備える、構成１～３，５，６のいずれか１つに記載の電力変換器。
［構成１０］
前記電力変換器は、
前記主ブリッジ回路側に電力系統（１０）が接続可能であり、
前記各副ブリッジ回路側に充放電可能な蓄電部（１１～１４）が接続可能であり、前記電力系統と前記各蓄電部との間において双方向に電力伝達を行う、構成１～９のいずれか１つに記載の電力変換器。
［構成１］
互いに磁気結合された複数のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記主ブリッジ回路とを接続する主接続経路（７０）のインピーダンスが、前記副ブリッジ回路に対応する前記コイルと前記副ブリッジ回路とを接続する副接続経路（７１～７４）のインピーダンスよりも小さくされている、電力変換器。
［構成２］
前記副ブリッジ回路は複数であり、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジが受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、構成１に記載の電力変換器。
［構成３］
前記各副ブリッジ回路のうち、いずれか１つの副ブリッジ回路が前記受電回路であり、残りの副ブリッジ回路が前記送電回路であり、かつ、前記受電回路及び前記送電回路が定格電力で動作する場合における、前記主ブリッジ回路の伝達電力に対する、前記受電回路の定格電力の比を電力比とし、
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、構成２に記載の電力変換器。
［構成４］
互いに磁気結合された３つ以上のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記送電回路の送電電力が前記受電回路の受電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が受電する場合に、第１受電条件及び第２受電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも遅らせるとの条件であり、
前記第２受電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以前のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
［構成５］
前記副ブリッジ回路は複数であり、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、構成１に記載の電力変換器。
［構成６］
前記各副ブリッジ回路のうち、いずれか１つの副ブリッジ回路が前記送電回路であり、残りの副ブリッジ回路が前記受電回路であり、かつ、前記受電回路及び前記送電回路が定格電力で動作する場合における、前記主ブリッジ回路の伝達電力に対する、前記送電回路の定格電力の比を電力比とし、
前記電力比に基づいて、前記主接続経路のインピーダンスと、前記各副接続経路のインピーダンスとが設定されている、構成５に記載の電力変換器。
［構成７］
互いに磁気結合された３つ以上のコイル（６０～６４）を有するトランス（５０）と、
前記各コイルに対応して設けられ、前記コイルに印加される交流電圧の極性を切り替えるブリッジ回路（３０～３４）と、を備え、前記各ブリッジ回路の間において前記トランスを介して双方向に電力伝達が可能な電力変換器（２０）において、
前記各ブリッジ回路のうち定格電力の最も大きい回路を主ブリッジ回路（３０）とし、
前記各ブリッジ回路のうち前記主ブリッジ回路以外の回路を副ブリッジ回路（３１～３４）とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路から受電する回路を受電回路とし、
前記各副ブリッジ回路のうち他の前記ブリッジ回路に送電する回路を送電回路とし、
前記受電回路の受電電力が前記送電回路の送電電力よりも大きく前記主ブリッジ回路が送電する場合に、第１送電条件及び第２送電条件を満たすように前記各ブリッジ回路のスイッチング制御を行う制御装置（４０）を備え、
前記第１送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングと、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングとを、前記受電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングよりも進めるとの条件であり、
前記第２送電条件は、前記主ブリッジ回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミングを、前記送電回路に対応する前記コイルの印加電圧の正極性への切り替えタイミング以後のタイミングにするとの条件である、電力変換器。
［構成８］
前記副接続経路に設けられたインダクタ（８１～８４）を備え、
前記主接続経路には、インダクタが設けられていない、構成１～３，５，６のいずれか１つに記載の電力変換器。
［構成９］
前記主接続経路に設けられたキャパシタ（９０）を備える、構成１～３，５，６のいずれか１つに記載の電力変換器。
［構成１０］
前記電力変換器は、
前記主ブリッジ回路側に電力系統（１０）が接続可能であり、
前記各副ブリッジ回路側に充放電可能な蓄電部（１１～１４）が接続可能であり、前記電力系統と前記各蓄電部との間において双方向に電力伝達を行う、構成１～９のいずれか１つに記載の電力変換器。
【符号の説明】
【0122】
２０…電力変換器、３０…主ブリッジ回路、３１～３４…第１～第４副ブリッジ回路、５０…トランス、６０…主コイル、６１～６４…第１～第４副コイル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】