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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】P2025010799
(43)【公開日】2025-01-23
(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 20060101AFI20250116BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023113015
(22)【出願日】2023-07-10
(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】寺田 健太
(72)【発明者】
【氏名】菅原 孝道
(72)【発明者】
【氏名】松原 壱樹
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA02
5H730AS17
5H730BB27
5H730BB57
5H730DD04
5H730EE03
5H730EE04
5H730EE08
5H730EE13
5H730EE59
5H730FD01
5H730FG05
(57)【要約】
【課題】電圧のリップルを小さくすることができる電力変換装置を得る。
【解決手段】本開示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、スイッチング素子を有するスイッチング回路と、スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、第２の巻線に接続され、スイッチング素子を有する整流回路と、平滑回路と、第２の電力端子と、制御回路と、駆動回路とを備える。制御回路は、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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力を供給し、第２の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して、第１の電力よりも小さい第２の電力を供給するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能である。
【選択図】図１０
【解決手段】本開示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、スイッチング素子を有するスイッチング回路と、スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、第２の巻線に接続され、スイッチング素子を有する整流回路と、平滑回路と、第２の電力端子と、制御回路と、駆動回路とを備える。制御回路は、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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力を供給し、第２の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して、第１の電力よりも小さい第２の電力を供給するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能である。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電力端子と、
前記第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続された第２の電力端子と、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を備え、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
電力変換装置。
前記第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続された第２の電力端子と、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を備え、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
電力変換装置。
【請求項2】
前記制御回路は、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第１のしきい値より小さいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第１の動作を開始可能であり、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第２のしきい値より大きいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第２の動作を開始可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第１のしきい値より小さいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第１の動作を開始可能であり、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第２のしきい値より大きいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第２の動作を開始可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第２のデューティ比および前記第３のデューティ比より小さい第４のデューティ比に設定可能である
請求項３に記載の電力変換装置。
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第２のデューティ比および前記第３のデューティ比より小さい第４のデューティ比に設定可能である
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも低い第２のスイッチング周波数に設定可能である
請求項４に記載の電力変換装置。
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも低い第２のスイッチング周波数に設定可能である
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも高い第２のスイッチング周波数に設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも高い第２のスイッチング周波数に設定可能である
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
請求項６に記載の電力変換装置。
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記第１の電力端子における電圧に基づいて電源電圧を生成可能であり、前記第１の電力端子における電圧に応じた検出電圧を生成可能な電源回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記検出電圧に基づいて、前記第１の動作および前記第２の動作のうちの一方を行うことが可能であり、
前記駆動回路は、
前記第１の駆動信号を生成可能であり、前記電源電圧に基づいて動作可能な第１の駆動回路と、
前記第２の駆動信号を生成可能な第２の駆動回路と
を有する
請求項１に記載の電力変換装置。
前記制御回路は、前記検出電圧に基づいて、前記第１の動作および前記第２の動作のうちの一方を行うことが可能であり、
前記駆動回路は、
前記第１の駆動信号を生成可能であり、前記電源電圧に基づいて動作可能な第１の駆動回路と、
前記第２の駆動信号を生成可能な第２の駆動回路と
を有する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項9】
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の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続さ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、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を有し、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
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の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続さ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、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を有し、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
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、いわゆるプリチャージ動作を行うものがある。例えば、特許文献１には、プリチャージを行うことによりキャパシタの電圧を昇圧させる際に、スイッチング動作を行う期間と、スイッチング動作を停止する期間とを交互に設け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２０１７－３４９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このようなプリチャージ動作を行う電力変換装置では、１次側のキャパシタの電圧を昇圧させた後に、電圧が維持される。この電圧が維持される期間では、１次側のキャパシタの電圧のリップルが小さいことが望まれる。
【0005】
電圧のリップルを小さくする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、スイッチング回路と、トランスと、整流回路と、平滑回路と、第２の電力端子と、制御回路と、駆動回路とを備えている。スイッチング回路は、第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するものである。トランスは、スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するものである。整流回路は、第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するものである。平滑回路は、整流回路に接続されたものである。第２の電力端子は、平滑回路に接続されたものである。制御回路は、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能なものである。駆動回路は、制御回路からの指示に基づいて第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成可能なものである。制御回路は、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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力を供給して第１の電力端子における電圧が上昇するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能であり、第２の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して、第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して第１の電力端子における電圧が低下するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能である。
【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の端子を有するものである。キャパシタは、第１の端子および第２の端子を有するものである。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たものである。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たものである。電力変換装置は、第１の電力端子と、スイッチング回路と、トランスと、整流回路と、平滑回路と、第２の電力端子と、制御回路と、駆動回路とを有している。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ものである。スイッチング回路は、第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するものである。トランスは、スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するものである。整流回路は、第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するものである。平滑回路は、整流回路に接続されたものである。第２の電力端子は、平滑回路に接続されるとともに第２のバッテリに接続されたものである。制御回路は、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能なものである。駆動回路は、制御回路からの指示に基づいて第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成可能なものである。制御回路は、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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力を供給して第１の電力端子における電圧が上昇するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能であり、第２の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して、第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して第１の電力端子における電圧が低下するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能である。
【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、キャパシタの電圧のリップルを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【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、スイッチング回路１２と、トランス１３と、整流回路１４と、平滑回路１５と、電圧センサ１８と、補助電源回路２０と、駆動回路３２，３４と、制御回路４０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、スイッチング回路１２、および駆動回路３２は、電力変換システム１の１次側回路を構成し、整流回路１４、平滑回路１５、電圧センサ１８、駆動回路３４、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。基準電圧線Ｌ１２における電圧を基準とした、電圧線Ｌ１１における電圧は、電圧ＶＨである。
【0017】
スイッチング回路１２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。スイッチング回路１２は、フルブリッジ型の回路であり、トランジスタＳ１～Ｓ４を有する。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、この構成に限定されるものではなく、例えばトランジスタＳ１～Ｓ４のそれぞれのドレイン・ソース間に、ダイオード素子を外付けしてもよい。また、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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
トランス１３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１３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１３は、巻線１３Ａ，１３Ｂを有している。巻線１３Ａは１次巻線であり、一端はスイッチング回路１２におけるノードＮ１に接続され、他端はスイッチング回路１２におけるノードＮ２に接続される。巻線１３Ｂは２次巻線であり、一端は整流回路１４におけるノードＮ４（後述）に接続され、他端は整流回路１４におけるノードＮ５（後述）に接続される。
【0021】
整流回路１４は、トランス１３の巻線１３Ｂから出力された交流電圧を整流するように構成される。整流回路１４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、スイッチング回路１２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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
平滑回路１５は、整流回路１４により整流された電圧を平滑化するように構成される。平滑回路１５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。
【0025】
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。基準電圧線Ｌ２２における電圧を基準とした、電圧線Ｌ２１Ｂにおける電圧は、電圧ＶＬである。電圧センサ１８は、この電圧ＶＬを検出し、この電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２を制御回路４０に供給するようになっている。
【0026】
補助電源回路２０は、電圧ＶＨ，ＶＬに基づいて、電力変換装置１０の装置内で使用される各種電源電圧を生成するとともに、電圧ＶＨに比例した検出電圧ＶＨ２を生成するように構成される。
【0027】
図２は、補助電源回路２０の一構成例を表すものである。補助電源回路２０は、スイッチング素子２１と、スイッチング制御回路２２と、トランス２３と、整流回路２４と、平滑回路２５と、整流回路２６と、平滑回路２７と、レギュレータ２８と、ピークホールド回路２９とを有している。
【0028】
スイッチング素子２１の一端はトランス２３の巻線２３Ａ（後述）に接続され、他端は端子Ｔ１２に接続される。スイッチング制御回路２２は、スイッチング素子２１の動作を制御するように構成される。
【0029】
トランス２３は、巻線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄを有している。巻線２３Ａ，２３Ｂは一次巻線であり、巻線２３Ｃ，２３Ｄは２次巻線である。巻線２３Ａの一端は端子Ｔ１１に接続され、他端はスイッチング素子２１の一端に接続される。巻線２３Ｂの両端は整流回路２４に接続される。巻線２３Ｂの一端は端子Ｔ１２に接続される。巻線２３Ｃの両端は整流回路２６に接続される。巻線２３Ｄの両端はピークホールド回路２９に接続される。巻線２３Ｃの一端および巻線２３Ｄの一端は端子Ｔ２２に接続される。
【0030】
整流回路２４は、トランス２３の巻線２３Ｂから出力された交流電圧を整流するように構成される。補助電源回路２０は、スイッチング素子２１がスイッチング動作を行うことにより生成されたパルス電圧を、巻線２３Ａから巻線２３Ｂに伝送させる。巻線２３Ｂおよび整流回路２４は、フライバック方式で電力を伝送する。平滑回路２５は、整流回路２４により整流された電圧を平滑化し、平滑化された直流電圧を電源電圧ＶＰとして出力するように構成される。補助電源回路２０は、図１に示したように、この電源電圧ＶＰを駆動回路３２に供給するようになっている。
【0031】
整流回路２６は、トランス２３の巻線２３Ｃから出力された交流電圧を整流するように構成される。補助電源回路２０は、スイッチング素子２１がスイッチング動作を行うことにより生成されたパルス電圧を、巻線２３Ａから巻線２３Ｃに伝送させる。巻線２３Ｃおよび整流回路２６は、フライバック方式で電力を伝送する。平滑回路２７は、整流回路２６により整流された電圧を平滑化し、平滑化された直流電圧を電圧Ｖ１として出力するように構成される。
【0032】
レギュレータ２８は、電圧Ｖ１および電圧ＶＬのうちの一方に基づいて電源電圧ＶＤＤを生成するように構成される。具体的には、レギュレータ２８は、電圧Ｖ１が所望の電圧よりも低い場合には、電圧ＶＬに基づいて電源電圧ＶＤＤを生成し、電圧Ｖ１が所望の電圧である場合には、この電圧Ｖ１に基づいて電源電圧ＶＤＤを生成する。そして、補助電源回路２０は、図１に示したように、この電源電圧ＶＤＤを制御回路４０に供給するようになっている。
【0033】
ピークホールド回路２９は、トランス２３の巻線２３Ｄから出力された交流電圧に基づいて、ピークホールド動作を行うことにより、交流電圧のピーク値に応じた検出電圧ＶＨ２を生成するように構成される。補助電源回路２０は、スイッチング素子２１がスイッチング動作を行うことにより生成されたパルス電圧を、巻線２３Ａから巻線２３Ｄに伝送させる。巻線２３Ｄおよびピークホールド回路２９は、フォワード方式で電力を伝送する。すなわち、ピークホールド回路２９により生成された検出電圧ＶＨ２は、電圧ＶＨに比例した電圧である。そして、補助電源回路２０は、図１に示したように、この検出電圧ＶＨ２を制御回路４０に供給するようになっている。
【0034】
駆動回路３２は、補助電源回路２０から供給された電源電圧ＶＰに基づいて動作し、制御回路４０から供給されたゲート信号ＧＡ１～ＧＤ１に基づいて、ゲート信号ＧＡ～ＧＤをそれぞれ生成するように構成される。
【0035】
駆動回路３４は、電圧ＶＬを電源電圧として用いて動作し、制御回路４０から供給されたゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１に基づいて、ゲート信号ＧＥ，ＧＦをそれぞれ生成するように構成される。なお、この例では、駆動回路３４は、電圧ＶＬを電源電圧として用いて動作するようにしたが、これに限定されるものではなく、補助電源回路２０が生成した電源電圧ＶＤＤに基づいて動作してもよい。
【0036】
制御回路４０は、補助電源回路２０から供給された検出電圧ＶＨ２、電圧センサ１８から供給された検出電圧ＶＬ２、および図示しないシステム制御部から供給された制御データＣＴＬに基づいて、スイッチング回路１２および整流回路１４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、制御回路４０は、検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１を生成し、このゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１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。制御回路４０は、補助電源回路２０から供給された電源電圧ＶＤＤに基づいて動作する。制御回路４０は、例えば、マイクロコントローラなどを用いて構成される。制御回路４０は、供給された検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２をＡＤ（Analog to Digital）変換し、ＡＤ変換されたデジタル値に基づいて処理を行う。以下、ＡＤ変換されたデジタル値を表すものとして、検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２を適宜用いる。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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期間において、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はオフ状態であり、制御回路４０がスイッチング回路１２および整流回路１４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。
【0041】
図３は、制御回路４０の一構成例を表すものである。制御回路４０は、プリチャージ制御部５０と、電力変換制御部４２と、ゲート信号生成部４３，４４とを有している。
【0042】
プリチャージ制御部５０は、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２に基づいて、スイッチング回路１２におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＰ１，ＤＰ２、および整流回路１４におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＳ１，ＤＳ２を生成するように構成される。また、プリチャージ制御部５０は、電圧ＶＨに応じた検出電圧ＶＨ２に基づいて、デューティ比ＤＰ１，ＤＳ１と、デューティ比ＤＰ２，ＤＳ２とのうちのどちらが使用されるべきかを示すモード信号ＭＯＤＥを生成する機能をも有している。プリチャージ制御部５０は、デューティ比生成部５１～５４と、しきい値生成部５５と、比較部５６とを有している。プリチャージ制御部５０は、検出電圧ＶＬ２に基づいて推定された電圧ＶＬ、および検出電圧ＶＨ２に基づいて推定された電圧ＶＨに基づいて処理を行う。
【0043】
デューティ比生成部５１は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２に基づいて、スイッチング回路１２におけるデューティ比ＤＰ１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５１は、プリチャージ期間Ｐ１において、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＰ１が小さくなるように、デューティ比ＤＰ１を生成する。デューティ比生成部５１は、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＰ１が徐々に大きくなるように、デューティ比ＤＰ１を生成する。また、デューティ比生成部５１は、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＰ１が小さくなるように、デューティ比ＤＰ１を生成するようになっている。
【0044】
デューティ比生成部５２は、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２、および制御データＣＴＬに含まれる、電圧ＶＨの目標電圧指令値ＶＨtargetに基づいて、スイッチング回路１２におけるデューティ比ＤＰ２を生成するように構成される。デューティ比ＤＰ２は、電圧維持期間Ｐ２におけるデューティ比ＤＰ１よりも小さい。デューティ比生成部５２は、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＰ２が小さくなるように、デューティ比ＤＰ２を生成する。また、デューティ比生成部５２は、電圧維持期間Ｐ２において、目標電圧指令値ＶＨtargetが大きいほどデューティ比ＤＰ２が大きくなるように、デューティ比ＤＰ２を生成する。また、デューティ比生成部５２は、プリチャージ期間Ｐ１では、デューティ比ＤＰ２を０（ゼロ）に維持するようになっている。
【0045】
デューティ比生成部５３は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２に基づいて、整流回路１４におけるデューティ比ＤＳ１を生成するように構成される。デューティ比ＤＳ１は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、デューティ比ＤＰ１よりも大きい。デューティ比生成部５３は、プリチャージ期間Ｐ１において、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＳ１が小さくなるように、デューティ比ＤＳ１を生成する。デューティ比生成部５３は、プリチャージ期間Ｐ１において、デューティ比ＤＳ１が徐々に大きくなるように、デューティ比ＤＳ１を生成する。また、デューティ比生成部５３は、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＳ１が小さくなるように、デューティ比ＤＳ１を生成するようになっている。
【0046】
デューティ比生成部５４は、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２、および制御データＣＴＬに含まれる、電圧ＶＨの目標電圧指令値ＶＨtargetに基づいて、整流回路１４におけるデューティ比ＤＳ２を生成するように構成される。デューティ比ＤＳ２は、電圧維持期間Ｐ２におけるデューティ比ＤＳ１よりも小さく、電圧維持期間Ｐ２におけるデューティ比ＤＰ２より大きい。デューティ比生成部５４は、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＬが大きいほどデューティ比ＤＳ２が小さくなるように、デューティ比ＤＳ２を生成する。また、デューティ比生成部５４は、電圧維持期間Ｐ２において、目標電圧指令値ＶＨtargetが大きいほどデューティ比ＤＳ２が大きくなるように、デューティ比ＤＳ２を生成する。また、デューティ比生成部５４は、プリチャージ期間Ｐ１では、デューティ比ＤＳ２を０（ゼロ）に維持するようになっている。
【0047】
しきい値生成部５５は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、制御データＣＴＬに含まれる、電圧ＶＨの目標電圧指令値ＶＨtargetに基づいて、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotを生成するように構成される。しきい値ＴＨtopは、電圧ＶＨの上側のしきい値であり、しきい値ＴＨbotは、電圧ＶＨの下側のしきい値である。
【0048】
図４は、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotの一例を表すものである。この例では、しきい値生成部５５は、プリチャージ期間Ｐ１が開始するタイミングｔ１以降において、時間の経過に応じてしきい値ＴＨtopを一次関数的に増加させ、タイミングｔ３以降において、しきい値ＴＨtopの変化を停止させる。このタイミングｔ３以降のしきい値ＴＨtopの値は、目標電圧指令値ＶＨtargetである。なお、この例では、しきい値ＴＨtopの値は、タイミングｔ３以降において、目標電圧指令値ＶＨtargetと同じ値にしたが、これに限定されるものではなく、例えば、目標電圧指令値ＶＨtargetに値ΔＶを加算した値（ＶＨtarget＋ΔＶ）であってもよい。ここで、ΔＶは、目標電圧指令値ＶＨtargetに応じた任意の値である。また、しきい値生成部５５は、タイミングｔ１より後のタイミングｔ２以降において、時間の経過に応じてしきい値ＴＨbotを一次関数的に増加させ、タイミングｔ３より後のタイミングｔ４以降において、しきい値ＴＨbotの変化を停止させる。
【0049】
後述するように、制御回路４０は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotおよびしきい値ＴＨtopの間の電圧範囲内の電圧になるように、電力変換装置１０の動作を制御する。プリチャージ期間Ｐ１では、電圧ＶＨが、目標電圧指令値ＶＨtargetに向かって上昇し、この例ではタイミングｔ５において、電圧ＶＨが目標電圧指令値ＶＨtargetに到達する。そして、電圧維持期間Ｐ２では、電圧ＶＨが目標電圧指令値ＶＨtarget付近に維持される。そして、電圧維持期間Ｐ２の後に、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がキャパシタ９に接続される。これにより、電力変換動作を行う期間（電力変換期間）が開始するようになっている。
【0050】
比較部５６（図３）は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＨに応じた検出電圧ＶＨ２に基づいて、電圧ＶＨと、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotとを比較することにより、モード信号ＭＯＤＥを生成するように構成される。
【0051】
図５は、比較部５６における比較動作の一特性例を表すものである。比較部５６における比較特性は、しきい値ＴＨtopおよびしきい値ＴＨbotの差をヒステリシス量ＨＹＳとするヒステリシス特性を示す。
【0052】
電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotよりも低い場合には、比較部５６はモード信号ＭＯＤＥを高レベルにする。そして、電圧ＶＨが徐々に高くなり、電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopに到達したことを含む所定の条件を満たすと、比較部５６はモード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる。この例では、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回った場合に、比較部５６はモード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる。
【0053】
一方、電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopより高い場合には、比較部５６はモード信号ＭＯＤＥを低レベルにする。そして、電圧ＶＨが徐々に低くなり、電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotに到達したことを含む所定の条件を満たすと、比較部５６はモード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる。この例では、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回った場合に、比較部５６はモード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる。
【0054】
図６は、比較部５６の一動作例を表すものである。例えば、タイミングｔ１１において、モード信号ＭＯＤＥは低レベルから高レベルに変化する。後述するように、モード信号ＭＯＤＥが高レベルになると、制御回路４０は、デューティ比ＤＰ１，ＤＳ１に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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、電圧ＶＨは上昇する。そして、電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopに到達し、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回ったタイミングｔ１２において、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる。モード信号ＭＯＤＥが低レベルになると、制御回路４０は、デューティ比ＤＰ２，ＤＳ２に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行う。これにより、電圧ＶＨが低下する。そして、電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotに到達し、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回ったタイミングｔ１３において、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる。これ以降の動作も同様である。
【0055】
比較部５６は、このようにして、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、検出電圧ＶＨ２に基づいて、電圧ＶＨと、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotとを比較することにより、モード信号ＭＯＤＥを生成するようになっている。
【0056】
電力変換制御部４２（図３）は、電力変換期間において、検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２、および図示しないシステム制御部から供給された制御データＣＴＬに基づいて、スイッチング回路１２におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＰ３、および整流回路１４におけるスイッチング動作のデューティ比ＤＳ３を生成するように構成される。
【0057】
ゲート信号生成部４３は、プリチャージ制御部５０により生成されたデューティ比ＤＰ１，ＤＰ２、電力変換制御部４２により生成されたデューティ比ＤＰ３、およびプリチャージ制御部５０により生成されたモード信号ＭＯＤＥに基づいて、ゲート信号ＧＡ１～ＧＤ１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４３は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２では、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合に、デューティ比ＤＰ１に基づいてゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成するとともに、ゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。ゲート信号生成部４３は、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合に、デューティ比ＤＰ２に基づいてゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成するとともに、ゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。また、ゲート信号生成部４３は、電力変換期間では、デューティ比ＤＰ３に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＤ１を生成するようになっている。
【0058】
ゲート信号生成部４４は、プリチャージ制御部５０により生成されたデューティ比ＤＳ１，ＤＳ２、電力変換制御部４２により生成されたデューティ比ＤＳ３、およびプリチャージ制御部５０により生成されたモード信号ＭＯＤＥに基づいて、ゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１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４４は、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２では、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合に、デューティ比ＤＳ１に基づいてゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成し、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合に、デューティ比ＤＳ２に基づいてゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。また、ゲート信号生成部４４は、電力変換期間では、デューティ比ＤＳ３に基づいてゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成するようになっている。
【0059】
ここで、端子Ｔ１１，Ｔ１２は、本開示の一実施の形態における「第１の電力端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ１１は、本開示の一実施の形態における「第１の接続端子」の一具体例に対応する。端子Ｔ１２は、本開示の一実施の形態における「第２の接続端子」の一具体例に対応する。スイッチング回路１２は、本開示の一実施の形態における「スイッチング回路」の一具体例に対応する。ゲート信号ＧＡ～ＧＤは、本開示の一実施の形態における「第１の駆動信号」の一具体例に対応する。トランス１３は、本開示の一実施の形態における「トランス」の一具体例に対応する。巻線１３Ａは、本開示の一実施の形態における「第１の巻線」の一具体例に対応する。巻線１３Ｂは、本開示の一実施の形態における「第２の巻線」の一具体例に対応する。整流回路１４は、本開示の一実施の形態における「整流回路」の一具体例に対応する。ゲート信号ＧＥ～ＧＦは、本開示の一実施の形態における「第２の駆動信号」の一具体例に対応する。平滑回路１５は、本開示の一実施の形態における「平滑回路」の一具体例に対応する。駆動回路３２，３４は、本開示の一実施の形態における「駆動回路」の一具体例に対応する。駆動回路３２は、本開示の一実施の形態における「第１の駆動回路」の一具体例に対応する。駆動回路３４は、本開示の一実施の形態における「第２の駆動回路」の一具体例に対応する。制御回路４０は、本開示の一実施の形態における「制御回路」の一具体例に対応する。しきい値ＴＨbotは、本開示の一実施の形態における「第１のしきい値」の一具体例に対応する。しきい値ＴＨtopは、本開示の一実施の形態における「第２のしきい値」の一具体例に対応する。デューティ比ＤＳ１は、本開示の一実施の形態における「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ＤＳ２は、本開示の一実施の形態における「第２のデューティ比」の一具体例に対応する。デューティ比ＤＰ１は、本開示の一実施の形態における「第３のデューティ比」の一具体例に対応する。デューティ比ＤＰ２は、本開示の一実施の形態における「第４のデューティ比」の一具体例に対応する。補助電源回路２０は、本開示の一実施の形態における「電源回路」の一具体例に対応する。電源電圧ＶＰは、本開示の一実施の形態における「電源電圧」の一具体例に対応する。検出電圧ＶＨ２は、本開示の一実施の形態における「検出電圧」の一具体例に対応する。高圧バッテリＢＨは、本開示の一実施の形態における「第１のバッテリ」の一具体例に対応する。キャパシタ９は、本開示の一実施の形態における「キャパシタ」の一具体例に対応する。スイッチＳＷ１は、本開示の一実施の形態における「第１のスイッチ」の一具体例に対応する。スイッチＳＷ２は、本開示の一実施の形態における「第２のスイッチ」の一具体例に対応する。低圧バッテリＢＬは、本開示の一実施の形態における「第２のバッテリ」の一具体例に対応する。
【0060】
［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。
【0061】
（全体動作概要）
まず、図１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。電力変換システム１が始動する際、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態である。まず、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、制御回路４０は、電圧ＶＨに応じた検出電圧ＶＨ２、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２、および制御データＣＴＬに基づいてゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１を生成するとともにゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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は上昇し、目標電圧指令値ＶＨtargetが示す電圧付近に維持される。そして、電力変換期間において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になり、制御回路４０は、検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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。電力変換システム１が始動する際、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態である。まず、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、制御回路４０は、電圧ＶＨに応じた検出電圧ＶＨ２、電圧ＶＬに応じた検出電圧ＶＬ２、および制御データＣＴＬに基づいてゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１を生成するとともにゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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は上昇し、目標電圧指令値ＶＨtargetが示す電圧付近に維持される。そして、電力変換期間において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態になり、制御回路４０は、検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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。
【0062】
（詳細動作）
図７は、電力変換システム１におけるプリチャージ動作の一例を表すものであり、（Ａ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｂ）はデューティ比ＤＰ１，ＤＳ１を示し、（Ｃ）はデューティ比ＤＰ２，ＤＳ２を示し、（Ｄ）は電圧ＶＨの波形およびしきい値ＴＨtop，ＴＨbotを示す。
図７は、電力変換システム１におけるプリチャージ動作の一例を表すものであり、（Ａ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｂ）はデューティ比ＤＰ１，ＤＳ１を示し、（Ｃ）はデューティ比ＤＰ２，ＤＳ２を示し、（Ｄ）は電圧ＶＨの波形およびしきい値ＴＨtop，ＴＨbotを示す。
【0063】
この例では、タイミングｔ２１においてプリチャージ期間Ｐ１が開始する。プリチャージ制御部５０は、このプリチャージ期間Ｐ１においてデューティ比ＤＰ１，ＤＳ１が徐々に増加するようにデューティ比ＤＰ１，ＤＳ１を生成する（図７（Ｂ））。この例では、プリチャージ制御部５０は、例えば、デューティ比ＤＳ１が０．５以下になるように、そしてデューティ比ＤＰ１がデューティ比ＤＳ１以下になるように、デューティ比ＤＰ１，ＤＳ１を生成する。また、プリチャージ制御部５０は、デューティ比ＤＰ２，ＤＳ２を０（ゼロ）に維持する（図７（Ｃ））。
【0064】
また、プリチャージ制御部５０のしきい値生成部５５は、プリチャージ期間Ｐ１においてしきい値ＴＨtop，ＴＨbotが徐々に増加するようにしきい値ＴＨtop，ＴＨbotを生成する（図７（Ｄ））。比較部５６は、検出電圧ＶＨ２に基づいて、電圧ＶＨと、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotとを比較することにより、モード信号ＭＯＤＥを生成する（図７（Ａ））。ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ１，ＤＰ２およびこのモード信号ＭＯＤＥに基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＤ１を生成する。ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ１，ＤＳ２およびこのモード信号ＭＯＤＥに基づいてゲート信号ＧＥ１～ＧＦ１を生成する。
【0065】
図８は、プリチャージ期間Ｐ１におけるゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の一例を表すものであり、（Ａ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｂ）～（Ｇ）はゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の波形をそれぞれ示す。
【0066】
モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合には、ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ１に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。また、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ１に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。
【0067】
モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合には、ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ２に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＤ１を低レベルに維持する。すなわち、図７に示したように、デューティ比ＤＰ２は０（ゼロ）であるので、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合に、ゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１は低レベルに維持される（図８（Ｄ），（Ｅ））。ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ２に基づいてゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を低レベルに維持する。すなわち、図７に示したように、デューティ比ＤＳ２は０（ゼロ）であるので、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合に、ゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１は低レベルに維持される（図８（Ｆ），（Ｇ））。
【0068】
図７に示したように、タイミングｔ２１において、電力変換システム１はプリチャージ動作を開始する。このタイミングｔ２１において、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる（図７（Ａ））。ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ１（図７（Ｂ））に基づいて、パルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ１（図７（Ｂ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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、電圧ＶＨは上昇する（図７（Ｄ））。
【0069】
電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopに到達し、タイミングｔ２２において、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回ると（図７（Ｄ））、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ａ））。ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ２（図７（Ｃ））に基づいてゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を低レベルに維持し、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ２（図７（Ｃ））に基づいてゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を低レベルに維持する。これにより、電力変換装置１０はスイッチング動作を停止し、電圧ＶＨは低下する（図７（Ｄ））。
【0070】
電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotに到達し、タイミングｔ２３において、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回ると（図７（Ｄ））、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる（図７（Ａ））。ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ１（図７（Ｂ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ１（図７（Ｂ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、ゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、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、電圧ＶＨは上昇する（図７（Ｄ））。
【0071】
電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopに到達し、タイミングｔ２４において、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回ると（図７（Ｄ））、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ａ））。
【0072】
電力変換システム１はこのタイミングｔ２２～ｔ２４の動作を繰り返す。ゲート信号生成部４３，４４は、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間において、パルスを含むゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１を生成し、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において低レベルであるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１を生成する。このように、電力変換システム１は、プリチャージ期間Ｐ１において間欠的にスイッチング動作を行う。その結果、電圧ＶＨは、しきい値ＴＨbotおよびしきい値ＴＨtopの間の電圧範囲付近において上昇および下降を繰り返すように制御される。しきい値ＴＨtop，ＴＨbotは、図７（Ｄ）に示したように、プリチャージ期間Ｐ１において、時間の経過に応じて徐々に増加するようにそれぞれ設定されるので、電圧ＶＨは、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotに導かれ上昇する。
【0073】
図９は、プリチャージ期間Ｐ１のうちの、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間における、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ＧＥ１，ＧＦ１の波形を示し、（Ｂ）はゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１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１３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１３の巻線１３Ｂ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９において、Ｔは、スイッチング動作の周期を示す。
【0074】
プリチャージ動作では、制御回路４０は、デューティ比ＤＰ１に基づいてゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、デューティ比ＤＳ１に基づいてゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。デューティ比ＤＰ１は、周期Ｔ（タイミングｔ４１～ｔ４３の時間長）を“１”とした場合におけるゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１のそれぞれのパルス幅を示し、デューティ比ＤＳ１は、周期Ｔを“１”とした場合におけるゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１のそれぞれのパルス幅を示す。制御回路４０は、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、タイミングｔ４１において、ゲート信号ＧＣ１，ＧＦ１を低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御回路４０は、このタイミングｔ４１からデューティ比ＤＰ１に対応する時間（デューティ比ＤＰ１×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＣ１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ＤＳ１に対応する時間（デューティ比ＤＳ１×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＦ１を高レベルから低レベルに変化させる。次に、制御回路４０は、タイミングｔ４２において、ゲート信号ＧＤ１，ＧＥ１を低レベルから高レベルに変化させる。そして、制御回路４０は、このタイミングｔ４２からデューティ比ＤＰ１に対応する時間（デューティ比ＤＰ１×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＤ１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ＤＳ１に対応する時間（デューティ比ＤＳ１×周期Ｔ）が経過したタイミングでゲート信号ＧＥ１を高レベルから低レベルに変化させる。制御回路４０は、図示していないが、ゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。これにより、図９（Ｃ）に示したようなチャージ電流ＩＣＨＧがキャパシタ９に流れ込み、電圧ＶＨが徐々に上昇する（図９（Ｇ））。
【0075】
図７の例では、しきい値生成部５５は、タイミングｔ２５以降において、しきい値ＴＨtopを、目標電圧指令値ＶＨtargetが示す値に設定するとともに、しきい値ＴＨbotを目標電圧指令値ＶＨtargetに応じた値に設定する（図７（Ｄ））。そして、タイミングｔ２６において、電圧ＶＨは、目標電圧指令値ＶＨtargetであるしきい値ＴＨtopを５回連続して上回る（図７（Ｄ））。これにより、プリチャージ期間Ｐ１が終了し、電圧維持期間Ｐ２が開始する。
【0076】
電圧維持期間Ｐ２では、プリチャージ制御部５０は、デューティ比ＤＰ１，ＤＳ１，ＤＰ２，ＤＳ２を、電圧ＶＬに応じた値にそれぞれ設定する（図７（Ｂ），（Ｃ））。この例では、プリチャージ制御部５０は、デューティ比ＤＰ１を、タイミングｔ２６の直前の値よりもやや低い値に設定するとともに、デューティ比ＤＳ１を、タイミングｔ２６の直前の値よりもやや低い値に設定する。また、プリチャージ制御部５０は、デューティ比ＤＰ２を、デューティ比ＤＰ１よりも小さい値に設定するとともに、デューティ比ＤＳ２を、デューティ比ＤＳ１よりも小さい値に設定する。
【0077】
図１０は、電圧維持期間Ｐ２におけるゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の一例を表すものであり、（Ａ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｂ）～（Ｇ）はゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の波形をそれぞれ示す。
【0078】
モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合には、ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ１に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。また、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ１に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。
【0079】
モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合には、ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ２に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号ＧＡ１，ＧＢ１を低レベルに維持する。図７に示したように、デューティ比ＤＰ２はデューティ比ＤＰ１よりも低いので、ゲート信号生成部４３は、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１のパルス幅を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合におけるゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１のパルス幅よりも狭くする（図１０（Ｄ），（Ｅ））。ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ２に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。図７に示したように、デューティ比ＤＳ２はデューティ比ＤＳ１よりも低いので、ゲート信号生成部４４は、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１のパルス幅を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合におけるゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１のパルス幅よりも狭くする（図１０（Ｆ），（Ｇ））。
【0080】
図７に示したように、タイミングｔ２６において電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopを５回連続して上回ると（図７（Ｄ））、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ａ））。ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ２（図７（Ｃ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ２（図７（Ｃ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、このゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行う。デューティ比ＤＰ２，ＤＳ２は低く、２次側回路から１次側回路への伝送電力が小さいため、電圧ＶＨは低下する（図７（Ｄ））。すなわち、このタイミングｔ２６～ｔ２７の期間では、２次側回路から１次側回路への伝送電力は、端子Ｔ１１，Ｔ１２から電力供給を受けて動作する回路（スイッチング回路１２および補助電源回路２０）の消費電力よりも小さい。よって、電圧ＶＨは低下する。
【0081】
電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotに到達し、タイミングｔ２７において、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回ると（図７（Ｄ））、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる（図７（Ａ））。ゲート信号生成部４３は、デューティ比ＤＰ１（図７（Ｂ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＣ１，ＧＤ１を生成し、ゲート信号生成部４４は、デューティ比ＤＳ１（図７（Ｂ））に基づいてパルスを含むゲート信号ＧＥ１，ＧＦ１を生成する。電力変換装置１０は、このゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１に応じたゲート信号ＧＡ～ＧＦに基づいてスイッチング動作を行い、低圧バッテリＢＬの電力をキャパシタ９に供給し、電圧ＶＨが上昇する（図７（Ｄ））。すなわち、このタイミングｔ２７～ｔ２８の期間では、２次側回路から１次側回路への伝送電力は、端子Ｔ１１，Ｔ１２から電力供給を受けて動作する回路の消費電力よりも大きい。よって、電圧ＶＨは上昇する。
【0082】
電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopに到達し、タイミングｔ２８において、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回ると（図７（Ｄ））、比較部５６は、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ａ））。
【0083】
電力変換システム１は、このタイミングｔ２６～ｔ２８の動作を繰り返す。制御回路４０は、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間においてパルス幅が広いパルスを含むゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１を生成する。これにより、２次側回路から１次側回路への伝送電力が、端子Ｔ１１，Ｔ１２から電力供給を受けて動作する回路の消費電力より大きくなるので、電圧ＶＨは上昇する。そして、制御回路４０は、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間においてパルス幅が狭いパルスを含むゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１を生成する。これにより、２次側回路から１次側回路への伝送電力が、端子Ｔ１１，Ｔ１２から電力供給を受けて動作する回路の消費電力より小さくなるので、電圧ＶＨは低下する。その結果、電圧ＶＨは、しきい値ＴＨbotおよびしきい値ＴＨtopの間の電圧範囲付近において、上昇および下降を繰り返すように制御される。しきい値ＴＨtop，ＴＨbotは、電圧維持期間Ｐ２において、目標電圧指令値ＶＨtargetに応じた値に設定されるので、電圧ＶＨは、目標電圧指令値ＶＨtargetが示す電圧付近に維持される。
【0084】
次に、この電圧維持期間Ｐ２における動作について、より詳細に説明する。
【0085】
図１１は、電圧維持期間Ｐ２における電力変換システム１の一動作例を表すものであり、（Ａ）は電圧ＶＨの波形を示し、（Ｂ）は検出電圧ＶＨ２に基づいて推定された電圧ＶＨ（推定電圧ＶＨｅ）の波形を示し、（Ｃ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｄ）はスイッチング回路１２のデューティ比ＤＰ、および整流回路１４のデューティ比ＤＳを示す。図１１（Ａ），（Ｂ）には、説明の便宜上、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotをも描いている。デューティ比ＤＰは、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合におけるデューティ比ＤＰ１と、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるデューティ比ＤＰ２とを含む。デューティ比ＤＳは、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合におけるデューティ比ＤＳ１と、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるデューティ比ＤＳ２とを含む。
【0086】
この例では、タイミングｔ５１以前において、モード信号ＭＯＤＥは高レベルであり、電圧ＶＨは上昇している（図１１（Ａ），（Ｃ））。補助電源回路２０は、この電圧ＶＨに基づいて検出電圧ＶＨ２を生成するので、推定電圧ＶＨｅの波形は、電圧ＶＨの波形よりも、この補助電源回路２０の遅延時間（時間ｔｄ）の分だけ遅れている（図１１（Ａ），（Ｂ））。例えば、タイミングｔ５１において電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopを上回ると、そのタイミングｔ５１から時間ｔｄだけ遅れたタイミングｔ５２において、推定電圧ＶＨｅがしきい値ＴＨtopを上回る。
【0087】
例えば、タイミングｔ５３において、推定電圧ＶＨｅが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回ると（図１１（Ｂ））、制御回路４０は、このタイミングｔ５３において、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる（図１１（Ｃ））。これに応じて、制御回路４０は、デューティ比ＤＰをデューティ比ＤＰ１から、このデューティ比ＤＰ１よりも低いデューティ比ＤＰ２に変化させ、デューティ比ＤＳをデューティ比ＤＳ１から、このデューティ比ＤＳ１よりも低いデューティ比ＤＳ２に変化させる。デューティ比ＤＰ，ＤＳがともに低くなり、２次側回路から１次側回路への伝送電力が小さくなるので、このタイミングｔ５３において、電圧ＶＨは低下し始める（図１１（Ａ））。そして、そのタイミングｔ５３から時間ｔｄだけ遅れたタイミングｔ５４において、推定電圧ＶＨｅが低下し始める。そして、電圧ＶＨおよび推定電圧ＶＨｅは、徐々に低下していく。
【0088】
その後、タイミングｔ５５において、推定電圧ＶＨｅが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回ると（図１１（Ｂ））、制御回路４０は、このタイミングｔ５５において、モード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる（図１１（Ｃ））。これに応じて、制御回路４０は、デューティ比ＤＰをデューティ比ＤＰ２からデューティ比ＤＰ１に変化させ、デューティ比ＤＳをデューティ比ＤＳ２からデューティ比ＤＳ１に変化させる。デューティ比ＤＰ，ＤＳがともに高くなり、２次側回路から１次側回路への伝送電力が大きくなるので、このタイミングｔ５５において、電圧ＶＨは上昇し始める（図１１（Ａ））。そして、そのタイミングｔ５５から時間ｔｄだけ遅れたタイミングｔ５６において、推定電圧ＶＨｅが上昇し始める。
【0089】
このように、電力変換システム１では、電圧維持期間Ｐ２において、図１０に示したように、モード信号ＭＯＤＥを低レベルにした場合でもスイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を継続して行うようにした。これにより、電力変換システム１では、以下に参考例と比較して説明するように、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0090】
（参考例）
次に、参考例に係る電力変換システムについて説明する。本参考例は、電圧維持期間Ｐ２におけるスイッチング動作が、本実施の形態の場合と異なるものである。すなわち、本実施の形態では、図１０に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を継続して行うが、本参考例では、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、プリチャージ期間Ｐ１の場合（図８）と同様に、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を停止する。
次に、参考例に係る電力変換システムについて説明する。本参考例は、電圧維持期間Ｐ２におけるスイッチング動作が、本実施の形態の場合と異なるものである。すなわち、本実施の形態では、図１０に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を継続して行うが、本参考例では、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、プリチャージ期間Ｐ１の場合（図８）と同様に、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を停止する。
【0091】
図１２は、本参考例に係る電力変換システムの一動作例を表すものであり、（Ａ）は電圧ＶＨの波形を示し、（Ｂ）は検出電圧ＶＨ２に基づいて推定された電圧ＶＨ（推定電圧ＶＨｅ）の波形を示し、（Ｃ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｄ）はスイッチング回路１２のデューティ比ＤＰ、および整流回路１４のデューティ比ＤＳを示す。この図１２は、本実施の形態に係る図１１に対応している。
【0092】
この例では、タイミングｔ６１以前において、モード信号ＭＯＤＥは高レベルであり、電圧ＶＨは上昇している（図１２（Ａ），（Ｃ））。補助電源回路２０は、この電圧ＶＨに基づいて検出電圧ＶＨ２を生成するので、推定電圧ＶＨｅの波形は、電圧ＶＨの波形よりも、この補助電源回路２０の遅延時間（時間ｔｄ）の分だけ遅れている（図１２（Ａ），（Ｂ））。例えば、タイミングｔ６１において電圧ＶＨがしきい値ＴＨtopを上回ると、そのタイミングｔ６１から時間ｔｄだけ遅れたタイミングｔ５２において、推定電圧ＶＨｅがしきい値ＴＨtopを上回る。
【0093】
例えば、タイミングｔ６３において、推定電圧ＶＨｅが５回連続してしきい値ＴＨtopを上回ると（図１２（Ｂ））、制御回路４０は、このタイミングｔ６３において、モード信号ＭＯＤＥを高レベルから低レベルに変化させる（図１２（Ｃ））。これに応じて、制御回路４０は、デューティ比ＤＰをデューティ比ＤＰ１から０（ゼロ）に変化させ、デューティ比ＤＳをデューティ比ＤＳ１から０（ゼロ）に変化させる。これにより、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を停止するので、２次側回路から１次側回路への電力伝送が停止され、このタイミングｔ６３において、電圧ＶＨは低下し始める（図１２（Ａ））。電圧ＶＨが低下する際の勾配は、本実施の形態の場合（図１１）よりも大きい。すなわち、この参考例では、２次側回路から１次側回路への電力伝送が停止しているので、電圧ＶＨは、本実施の形態の場合（図１１）に比べて急速に低下する。そして、そのタイミングｔ６３から時間ｔｄだけ遅れたタイミングｔ６４において、推定電圧ＶＨｅが低下し始める。
【0094】
その後、タイミングｔ６５において、推定電圧ＶＨｅが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回ると（図１２（Ｂ））、制御回路４０は、このタイミングｔ６５において、モード信号ＭＯＤＥを低レベルから高レベルに変化させる（図１２（Ｃ））。これに応じて、制御回路４０は、デューティ比ＤＰを０（ゼロ）からデューティ比ＤＰ１に変化させ、デューティ比ＤＳを０（ゼロ）からデューティ比ＤＳ１に変化させる。これにより、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を開始し、このタイミングｔ６５において、電圧ＶＨは上昇し始める（図１２（Ａ））。
【0095】
このように、タイミングｔ６５において、スイッチング回路１２は、スイッチング動作を開始する。駆動回路３２は、このスイッチング回路１２を駆動する。補助電源回路２０は、この駆動回路３２に電源電圧ＶＰを供給する。よって、タイミングｔ６５において、スイッチング回路１２がスイッチング動作を開始すると、このタイミングｔ６５において補助電源回路２０の負荷が重くなる。これにより、このタイミングｔ６５において、例えば、電源電圧ＶＰ，ＶＤＤが過渡的に低下し、検出電圧ＶＨ２が過渡的に低下する。このように検出電圧ＶＨ２が過渡的に低下することにより、推定電圧ＶＨｅもまた過渡的に低下する（図１２（Ｂ））。そして、この例では、タイミングｔ６６において、推定電圧ＶＥｅは上昇し始める。
【0096】
このように、参考例に係る電力変換システムでは、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を停止する。よって、電圧ＶＨが低下する際の勾配が大きい。よって、例えば、電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotを下回る際の電圧幅ΔＶ１が大きいので（図１２（Ａ））、電圧ＶＨのリップルが、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotにより想定されたリップルよりも大きくなってしまう。また、タイミングｔ６５において、推定電圧ＶＨｅが過渡的に低下するので、推定電圧ＶＨｅが上昇すべき、しきい値ＴＨtopまでの電圧幅ΔＶ２が大きくなる（図１２（Ｂ））。この場合には、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである時間が長くなるので、電圧ＶＨの変動幅が大きくなる。その結果、電圧ＶＨのリップルが、しきい値ＴＨtop，ＴＨbotにより想定されたリップルよりも大きくなってしまう。
【0097】
一方、本実施の形態に係る電力変換システム１では、図１０に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間、およびモード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間において、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を継続して行う。制御回路４０は、モード信号ＭＯＤＥを低レベルである期間において、デューティ比ＤＰをデューティ比ＤＰ１よりも低いデューティ比ＤＰ２に設定し、デューティ比ＤＳをデューティ比ＤＳ１よりも低いデューティ比ＤＳ２に設定する。これにより、電力変換システム１は、２次側回路から１次側回路への電力伝送を停止しないので、電圧ＶＨが低下する際の勾配を小さくすることができる。これにより、電力変換システム１では、例えば、電圧ＶＨがしきい値ＴＨbotを下回る際の電圧幅ΔＶ１（図１１（Ａ））を小さくすることができ、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0098】
また、電力変換システム１では、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間、およびモード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間において、スイッチング回路１２および整流回路１４がスイッチング動作を継続して行う。その際、スイッチング周波数は変化しないので、補助電源回路２０の負荷は変化しない。よって、例えば参考例の場合のように、推定電圧ＶＨｅが過渡的に低下しない。これにより、電力変換システム１では、電圧ＶＨの変動幅を抑えることができるので、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0099】
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）と、第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）に接続され、第１の駆動信号（ゲート信号ＧＡ～ＧＤ）に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路１２と、スイッチング回路１２に接続された第１の巻線（巻線１３Ａ）と、第２の巻線（巻線１３Ｂ）とを有するトランス１３と、第２の巻線（巻線１３Ｂ）に接続され、第２の駆動信号（ゲート信号ＧＥ，ＧＦ）に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路１４と、整流回路１４に接続された平滑回路１５と、平滑回路１５に接続された第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）と、スイッチング回路１２および整流回路１４の動作を制御可能な制御回路４０と、制御回路４０からの指示に基づいて第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成可能な駆動回路３２，３４とを備えるようにした。制御回路４０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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）から第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）に対して第１の電力を供給して第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）における電圧ＶＨが上昇するように、スイッチング回路１２および整流回路１４の動作を制御可能であり、第２の動作において、第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）から第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）に対して第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）における電圧ＶＨが下降するように、スイッチング回路１２および整流回路１４の動作を制御可能なようにした。このように、電力変換システム１では、例えば、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間において、端子Ｔ２１，Ｔ２２から端子Ｔ１１，Ｔ１２に対して、第１の電力を供給し、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、端子Ｔ２１，Ｔ２２から端子Ｔ１１，Ｔ１２に対して、第１の電力よりも小さい第２の電力を供給することができる。これにより、電力変換システム１では、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0100】
また、電力変換システム１では、制御回路４０は、第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）における電圧ＶＨの電圧値が第１のしきい値（しきい値ＴＨbot）より小さいことを含む所定の条件を満たした場合に、第１の動作を開始可能であり、第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）における電圧ＶＨの電圧値が第２のしきい値（しきい値ＴＨtop）より大きいことを含む所定の条件を満たした場合に、第２の動作を開始可能なようにした。具体的には、制御回路４０は、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨbotを下回った場合に、第１の動作を開始し、電圧ＶＨが５回連続してしきい値ＴＨtop上回った場合に、第２の動作を開始するようにした。これにより、電圧ＶＨは、しきい値ＴＨbotおよびしきい値ＴＨtopの間の電圧範囲付近において上昇および下降を繰り返すように制御される。これにより、電力変換システム１では、電圧ＶＨが維持されるとともに、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0101】
また、電力変換システム１では、制御回路４０は、第１の動作において、第２の駆動信号（ゲート信号ＧＥ，ＧＦ）のデューティ比ＤＳを第１のデューティ比（デューティ比ＤＳ１）に設定可能であり、第２の動作において、第２の駆動信号（ゲート信号ＧＥ，ＧＦ）のデューティ比ＤＳを第１のデューティ比（デューティ比ＤＳ１）より小さい第２のデューティ比（デューティ比ＤＳ２）に設定可能なようにした。また、制御回路４０は、第１の動作において、第１の駆動信号（ゲート信号ＧＣ，ＧＤ）のデューティ比ＤＰを第１のデューティ比（デューティ比ＤＳ１）よりも小さい第３のデューティ比（デューティ比ＤＰ１）に設定可能であり、第２の動作において、第１の駆動信号（ゲート信号ＧＣ，ＧＤ）のデューティ比を第２のデューティ比（デューティ比ＤＳ２）および第３のデューティ比（デューティ比ＤＰ１）より小さい第４のデューティ比（デューティ比ＤＰ２）に設定可能なようにした。これにより、電力変換システム１では、第１の動作において、第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）から第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）に対して、第１の電力を供給し、第２の動作において、第２の電力端子（端子Ｔ２１，Ｔ２２）から第１の電力端子（端子Ｔ１１，Ｔ１２）に対して、第１の電力よりも小さい第２の電力を供給することができる。その結果、電力変換システム１では、電圧維持期間Ｐ２において、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0102】
［効果］
以上のように本実施の形態では、第１の電力端子と、第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、整流回路に接続された平滑回路と、平滑回路に接続された第２の電力端子と、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能な制御回路と、制御回路からの指示に基づいて第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成可能な駆動回路とを備えるようにした。制御回路は、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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力を供給して第１の電力端子における電圧が上昇するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能であり、第２の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して第１の電力端子における電圧が下降するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能なようにしたので、第１の電力端子における電圧のリップルを小さくすることができる。
以上のように本実施の形態では、第１の電力端子と、第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、整流回路に接続された平滑回路と、平滑回路に接続された第２の電力端子と、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能な制御回路と、制御回路からの指示に基づいて第１の駆動信号および第２の駆動信号を生成可能な駆動回路とを備えるようにした。制御回路は、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において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、第１の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力を供給して第１の電力端子における電圧が上昇するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能であり、第２の動作において、第２の電力端子から第１の電力端子に対して第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して第１の電力端子における電圧が下降するように、スイッチング回路および整流回路の動作を制御可能なようにしたので、第１の電力端子における電圧のリップルを小さくすることができる。
【0103】
本実施の形態では、制御回路は、第１の電力端子における電圧の電圧値が第１のしきい値より小さいことを含む所定の条件を満たした場合に、第１の動作を開始可能であり、第１の電力端における電圧の電圧値が第２のしきい値より大きいことを含む所定の条件を満たした場合に、第２の動作を開始可能なようにしたので、第１の電力端子における電圧が維持されるとともに、この電圧のリップルを小さくすることができる。
【0104】
本実施の形態では、制御回路は、第１の動作において、第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、第２の動作において、第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能なようにした。また、制御回路は、第１の動作において、第１の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定可能であり、第２の動作において、第１の駆動信号のデューティ比を第２のデューティ比および第３のデューティ比より小さい第４のデューティ比に設定可能なようにしたので、第１の電力端子における電圧のリップルを小さくすることができる。
【0105】
［変形例１］
上記実施の形態では、図７に示したように、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、デューティ比ＤＰ１，ＤＰ２に基づいてスイッチング回路１２がスイッチング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。これに代えて、例えば、図１３に示すように、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、デューティ比ＤＰ１，ＤＰ２を０（ゼロ）に維持し、スイッチング回路１２がスイッチング動作を行わないようにしてもよい。例えば、高圧バッテリＢＨの電圧が、低圧バッテリＢＬとトランス１３の変成比により得られる電圧よりも高くない場合には、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、このようにスイッチング回路１２がスイッチング動作を行わないようにすることができる。
上記実施の形態では、図７に示したように、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、デューティ比ＤＰ１，ＤＰ２に基づいてスイッチング回路１２がスイッチング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。これに代えて、例えば、図１３に示すように、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、デューティ比ＤＰ１，ＤＰ２を０（ゼロ）に維持し、スイッチング回路１２がスイッチング動作を行わないようにしてもよい。例えば、高圧バッテリＢＨの電圧が、低圧バッテリＢＬとトランス１３の変成比により得られる電圧よりも高くない場合には、プリチャージ期間Ｐ１および電圧維持期間Ｐ２において、このようにスイッチング回路１２がスイッチング動作を行わないようにすることができる。
【0106】
［変形例２］
上記実施の形態では、電圧維持期間Ｐ２において、図１０に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数と、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数とを互いに等しくしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数よりも低くしてもよい。
上記実施の形態では、電圧維持期間Ｐ２において、図１０に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数と、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数とを互いに等しくしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数よりも低くしてもよい。
【0107】
図１４は、本変形例に係るゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の一例を表すものであり、（Ａ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｂ）～（Ｇ）はゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の波形をそれぞれ示す。この図１４は、上記実施の形態に係る図１０に対応する。
【0108】
この例では、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数よりも低くする。この例では、ゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１におけるパルス幅はほぼ一定である。よって、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳは、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳよりも低い。この場合には、スイッチング回路１２のトランジスタＳ１～Ｓ４および整流回路１４のトランジスタＳ５～Ｓ８がオン状態になる頻度が低くなるので、２次側回路から１次側回路への伝送電力を小さくすることができる。これにより、本変形例に係る電力変換システムでは、電圧ＶＨが低下する際の勾配を小さくすることができるので、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0109】
［変形例３］
上記実施の形態では、電圧維持期間Ｐ２において、図１０，１１に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳを、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳよりも低くしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるスイッチング周波数を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるスイッチング周波数よりも高くしてもよい。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、電圧維持期間Ｐ２において、図１０，１１に示したように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳを、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳよりも低くしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間におけるスイッチング周波数を、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである期間におけるスイッチング周波数よりも高くしてもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
【0110】
図１５は、本変形例に係るゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の一例を表すものであり、（Ａ）はモード信号ＭＯＤＥの波形を示し、（Ｂ）～（Ｇ）はゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１の波形をそれぞれ示す。この図１５は、上記実施の形態に係る図１０に対応する。
【0111】
この例では、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合には、本変形例に係る制御回路４０は、ゲート信号ＧＣ１～ＧＦ１のスイッチング周波数を、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるスイッチング周波数よりも高くする。モード信号ＭＯＤＥが低レベルである場合におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳは、モード信号ＭＯＤＥが高レベルである場合におけるデューティ比ＤＰ，ＤＳと同じでもよいし、異なっていてもよい。このように、モード信号ＭＯＤＥが低レベルである期間において、スイッチング周波数よりも高くすることにより、２次側回路から１次側回路への伝送電力を小さくすることができる。これにより、本変形例に係る電力変換システムでは、電圧ＶＨが低下する際の勾配を小さくすることができるので、電圧ＶＨのリップルを小さくすることができる。
【0112】
［変形例４］
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回路１４を構成したが、これに限定されるものではなく、様々な回路を適用することができる。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回路１４を構成したが、これに限定されるものではなく、様々な回路を適用することができる。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。
【0113】
図１６は、本変形例に係る電力変換システム２の一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６０を備えている。電力変換装置６０は、トランス６３と、整流回路６４と、制御回路７０とを有している。
【0114】
トランス６３は、巻線６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを有している。巻線６３Ａは１次巻線であり、一端はスイッチング回路１２におけるノードＮ１に接続され、他端はスイッチング回路１２におけるノードＮ２に接続される。巻線６３Ｂは２次巻線であり、一端は整流回路６４におけるノードＮ６に接続され、他端は巻線６３Ｃの一端および電圧線Ｌ２１Ａに接続される。巻線６３Ｃは２次巻線であり、一端は巻線６３Ｂの他端および電圧線Ｌ２１Ａに接続され、他端は整流回路６４におけるノードＮ７に接続される。
【0115】
整流回路６４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Ｓ１０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。
【0116】
制御回路７０は、補助電源回路２０から供給された検出電圧ＶＨ２、電圧センサ１８から供給された検出電圧ＶＬ２、および図示しないシステム制御部から供給された制御データＣＴＬに基づいて、スイッチング回路１２および整流回路１４の動作を制御することにより、電力変換装置６０の動作を制御するように構成される。具体的には、制御回路７０は、検出電圧ＶＨ２，ＶＬ２に基づいてゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１を生成し、このゲート信号ＧＡ１～ＧＦ１によりＰＷＭ制御を行うことにより、電力変換装置６０の動作を制御するようになっている。
【0117】
同様に、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スイッチング回路１２を構成したが、これに限定されるものではなく、様々な回路を適用することができる。
【0118】
［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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
本明細書中に記載された効果はあくまで例示であり、本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本開示に関して、他の効果が得られてもよい。
【0122】
さらに、本開示は、以下の態様を取り得る。
【0123】
（１）
第１の電力端子と、
前記第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続された第２の電力端子と、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を備え、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
電力変換装置。
（２）
前記制御回路は、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第１のしきい値より小さいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第１の動作を開始可能であり、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第２のしきい値より大きいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第２の動作を開始可能である
前記（１）に記載の電力変換装置。
（３）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
前記（１）または（２）に記載の電力変換装置。
（４）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第２のデューティ比および前記第３のデューティ比より小さい第４のデューティ比に設定可能である
前記（３）に記載の電力変換装置。
（５）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも低い第２のスイッチング周波数に設定可能である
前記（４）に記載の電力変換装置。
（６）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも高い第２のスイッチング周波数に設定可能である
前記（１）または（２）に記載の電力変換装置。
（７）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
前記（６）に記載の電力変換装置。
（８）
前記第１の電力端子における電圧に基づいて電源電圧を生成可能であり、前記第１の電力端子における電圧に応じた検出電圧を生成可能な電源回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記検出電圧に基づいて、前記第１の動作および前記第２の動作のうちの一方を行うことが可能であり、
前記駆動回路は、
前記第１の駆動信号を生成可能であり、前記電源電圧に基づいて動作可能な第１の駆動回路と、
前記第２の駆動信号を生成可能な第２の駆動回路と
を有する
前記（１）から（７）のいずれかに記載の電力変換装置。
（９）
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の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続さ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、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を有し、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
電力変換システム。
第１の電力端子と、
前記第１の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続された第２の電力端子と、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を備え、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
電力変換装置。
（２）
前記制御回路は、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第１のしきい値より小さいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第１の動作を開始可能であり、
前記第１の電力端子における電圧の電圧値が第２のしきい値より大きいことを含む所定の条件を満たした場合に、前記第２の動作を開始可能である
前記（１）に記載の電力変換装置。
（３）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
前記（１）または（２）に記載の電力変換装置。
（４）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号のデューティ比を前記第２のデューティ比および前記第３のデューティ比より小さい第４のデューティ比に設定可能である
前記（３）に記載の電力変換装置。
（５）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも低い第２のスイッチング周波数に設定可能である
前記（４）に記載の電力変換装置。
（６）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を第１のスイッチング周波数に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のスイッチング周波数を前記第１のスイッチング周波数よりも高い第２のスイッチング周波数に設定可能である
前記（１）または（２）に記載の電力変換装置。
（７）
前記制御回路は、
前記第１の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比に設定可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の駆動信号のデューティ比を前記第１のデューティ比より小さい第２のデューティ比に設定可能である
前記（６）に記載の電力変換装置。
（８）
前記第１の電力端子における電圧に基づいて電源電圧を生成可能であり、前記第１の電力端子における電圧に応じた検出電圧を生成可能な電源回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記検出電圧に基づいて、前記第１の動作および前記第２の動作のうちの一方を行うことが可能であり、
前記駆動回路は、
前記第１の駆動信号を生成可能であり、前記電源電圧に基づいて動作可能な第１の駆動回路と、
前記第２の駆動信号を生成可能な第２の駆動回路と
を有する
前記（１）から（７）のいずれかに記載の電力変換装置。
（９）
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の電力端子に接続され、第１の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続され、第２の駆動信号に基づいてスイッチング動作を行うことが可能なスイッチング素子を有する整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続さ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、
前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能な制御回路と、
前記制御回路からの指示に基づいて前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号を生成可能な駆動回路と
を有し、
前記制御回路は、
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前において、第１の動作および第２の動作を交互に行うことが可能であり、
前記第１の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して第１の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が上昇するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能であり、
前記第２の動作において、前記第２の電力端子から前記第１の電力端子に対して、前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給して前記第１の電力端子における電圧が下降するように、前記スイッチング回路および前記整流回路の動作を制御可能である
電力変換システム。
【符号の説明】
【0124】
１，２…電力変換システム、９…キャパシタ、１０，６０…電力変換装置、１２…スイッチング回路、１３，６３…トランス、１３Ａ，１３Ｂ，６３Ａ～６３Ｃ…巻線、１４，６４…整流回路、１５…平滑回路、１６…チョークインダクタ、１７…キャパシタ、１８…電圧センサ、２０…補助電源回路、２１…スイッチング素子、２２…スイッチング制御回路、２３…トランス、２３Ａ～２３Ｄ…巻線、２４…整流回路、２５…平滑回路、２６…整流回路、２７…平滑回路、２８…レギュレータ、２９…ピークホールド回路、３２，３４…駆動回路、４０，７０…制御回路、４２…電力変換制御部、４３，４４…ゲート信号生成部、５０…プリチャージ制御部、５１～５４…デューティ比生成部、５５…しきい値生成部、５６…比較部、ＢＨ…高圧バッテリ、ＢＬ…低圧バッテリ、ＣＴＬ…制御データ、ＤＰ，ＤＰ１～ＤＰ３，ＤＳ，ＤＳ１～ＤＳ３…デューティ比、Ｄ１～Ｄ１０…ボディダイオード、ＧＡ～ＧＦ，ＧＡ１～ＧＦ１…ゲート信号、ＨＹＳ…ヒステリシス量、Ｌ１１，Ｌ２１Ａ，Ｌ２１Ｂ…電圧線、Ｌ１２，Ｌ２２…基準電圧線、ＭＯＤＥ…モード信号、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ４～Ｎ７…ノード、Ｐ１…プリチャージ期間、Ｐ２…電圧維持期間、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ、Ｓ１～Ｓ１０…トランジスタ、ＴＨtop，ＴＨbot…しきい値、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２…端子、ＶＤＤ，ＶＰ…電源電圧、ＶＨ，ＶＬ…電圧、ＶＨｅ…推定電圧、ＶＨ２，ＶＬ２…検出電圧、ＶＨtarget…目標電圧指令値。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
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【図15】
【図16】