(57)【要約】【課題】４つのポートを有する電力変換回路において、選択した２つのポートの間で電力変換することを可能とすることである。【解決手段】電力変換回路システム１００は、１次側変換回路２０と、２次側変換回路３０と、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０を制御する制御回路５０と、を含み、１次側変換回路２０は、変圧器４００の１次側コイル２０２と、２つのリアクトルが磁気結合する１次側磁気結合リアクトル２０４と、を有するブリッジ部を含む１次側フルブリッジ回路２００と、１次側フルブリッジ回路２００の正極母線と負極母線との間に設けられる第１入出力ポート２８０と、１次側フルブリッジ回路２００の負極母線と変圧器の１次側コイルのセンタータップ２０２ｍとの間に設けられる第２入出力ポート２９０とを有し、２次側変換回路３０は、１次側変換回路２０と同様の構成を有する。【選択図】図１
2011193713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側変換回路の２つの入出力ポートと、
１次側変換回路と磁気結合する２次側変換回路の２つの入出力ポートとの合計４つの入出力ポートを含む電力変換回路であって、
任意の２つの入出力ポートの間で電力変換を行うことを特徴とする電力変換回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換回路において、
１次側変換回路は、
１次側変換回路と２次側変換回路を磁気結合するセンタータップ式の変圧器の１次側コイルと、変圧器の１次側コイルの両端に接続される２つのリアクトルが磁気結合して構成される１次側磁気結合リアクトルと、を有するブリッジ部を含む１次側フルブリッジ回路と、
１次側フルブリッジ回路の正極母線と負極母線との間に設けられる第１入出力ポートと、
１次側フルブリッジ回路の負極母線と変圧器の１次側コイルのセンタータップとの間に設けられる第２入出力ポートとを有し、
２次側変換回路は、
センタータップ式の変圧器の２次側コイルと、変圧器の２次側コイルの両端に接続される２つのリアクトルが磁気結合して構成される２次側磁気結合リアクトルと、を有するブリッジ部を含む２次側フルブリッジ回路と、
２次側フルブリッジ回路の正極母線と負極母線との間に設けられる第３入出力ポートと、
２次側フルブリッジ回路の負極母線と変圧器の２次側コイルのセンタータップとの間に設けられる第４入出力ポートとを有することを特徴とする電力変換回路。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換回路と、
各入出力ポートのいずれか１つに接続される負荷と、
各入出力ポートのいずれか１つに接続される第１エネルギ蓄積要素と、
第１エネルギ蓄積要素が接続される入出力ポートと異なる入出力ポートに接続され、第１エネルギ蓄電要素とは特性の異なる第２エネルギ蓄積要素と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換回路システムにおいて、
負荷は、第１エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して負荷に電力を伝送するための制御を行う手段と、
第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力が所定の電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
第１エネルギ蓄積要素から負荷に供給される昇圧電力が、負荷の要求電力と第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力との差分電力となるように第１エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックして第１エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項５】
請求項３に記載の電力変換回路システムにおいて、
負荷は、第１エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第１エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックして第１エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して第１エネルギ蓄積要素に電力を伝送するための制御を行う手段と、
第１エネルギ蓄積要素の電圧が所定の値となるように第１エネルギ蓄積要素の両端電圧をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項６】
請求項３に記載の電力変換回路システムにおいて、
負荷は、第１エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第１エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックし、さらに、第１エネルギ蓄積要素の電力が所定の電力となるように第１エネルギ蓄積要素の電力をフィードバックして第１エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して負荷へ伝送される伝送電力が、負荷の要求電力と第１エネルギ蓄積要素から負荷へ供給される昇圧電力との差分電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力が当該差分電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項７】
請求項３に記載の電力変換回路システムにおいて、
第１の負荷は、第１エネルギ蓄積要素と同一の入出力ポートに並列に設けられており、
第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
第２の負荷は、第２エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第２エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第２エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
第２の負荷の両端電圧が所定の電圧となるように第２の負荷の両端電圧をフィードバックして第２エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して第１の負荷に伝送される伝送電力が所定の電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
第２エネルギ蓄積要素から第１の負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように第２エネルギ蓄積要素から第１の負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項８】
請求項２に記載の電力変換回路と、
１次側磁気結合リアクトルあるいは２次側磁気結合リアクトルの中点に接続される交流電源と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項９】
請求項２に記載の電力変換回路と、
第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、
第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、
第１入出力ポートに接続される１次側キャパシタと、
第２入出力ポートに接続され、１次側キャパシタに電力を供給する１次側電源と、
２次側電源による２次側負荷への電力供給が不足している場合に、１次側電源による２次側負荷への補助電力を供給させる制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力変換回路システムにおいて、
１次側キャパシタは、１次側電源および２次側電源に比べて出力特性が優れた大容量キャパシタであり、
制御部は、
２次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は２次側電源から２次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は１次側キャパシタから２次側負荷に対して供給させる制御を行うことを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１１】
請求項２に記載の電力変換回路と、
第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、
第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、
第１入出力ポートに接続される１次側負荷と、
第１入出力ポートに１次側負荷に並列に接続される１次側キャパシタと、
第２入出力ポートに接続され、１次側負荷に電力を供給する１次側電源と、
１次側変換回路と２次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
１次側電源の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
１次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように１次側負荷の両端電圧をフィードバックして１次側電源の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側負荷に伝送される伝送電力が所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
１次側電源から２次側負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように１次側電源から２次側負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１３】
請求項２に記載の電力変換回路と、
第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、
第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、
第４入出力ポートに接続される２次側キャパシタと、
第１入出力ポートに接続される１次側キャパシタと、
第２入出力ポートに接続される１次側負荷と、
第２入出力ポートに１次側負荷に並列に接続され、１次側負荷に電力を供給する１次側電源と、
１次側変換回路と２次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１４】
請求項２に記載の電力変換回路と、
第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、
第４入出力ポートに接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、
第１入出力ポートに接続される１次側キャパシタと、
第２入出力ポートに接続される１次側キャパシタに電力を供給する１次側電源と、
２次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は２次側電源から２次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は１次側キャパシタから２次側負荷に対して供給させる制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１５】
請求項２に記載の電力変換回路と、
第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、
第４入出力ポートに接続される２次側キャパシタと、
第１入出力ポートに接続される１次側第１容量型電源と、
第２入出力ポートに接続される１次側第２容量型電源と、
２次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は１次側第１容量型電源から２次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は２次側キャパシタから２次側負荷に対して供給させる制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１６】
請求項２に記載の電力変換回路と、
第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、
第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続される２次側第１キャパシタと、
第４入出力ポートに接続される２次側第２キャパシタと、
第１入出力ポートに接続される１次側負荷と、
第１入出力ポートに１次側負荷と並列に接続される１次側キャパシタと、
第２入出力ポートに接続される１次側負荷に電力を供給する１次側電源と、
１次側変換回路と２次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
１次側電源から２次側負荷への伝送電力が所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
２次側第２キャパシタから２次側負荷に供給される昇圧電力が、２次側負荷の要求電力と１次側電源から２次側負荷への伝送電力との差分電力となるように２次側第２キャパシタの出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
２次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように２次側負荷の両端電圧をフィードバックして２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行うための制御を行う手段と、
２次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように２次側負荷の両端電圧をフィードバックして２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側第２キャパシタに電力を伝送するための制御を行う手段と、
２次側第２キャパシタの電圧が所定の値となるように２次側第２キャパシタの両端電圧をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。
【請求項１９】
請求項１６に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行うための制御を行う手段と、
２次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように２次側負荷の両端電圧をフィードバックし、さらに、２次側第２キャパシタの電力が所定の電力となるように２次側第２キャパシタの電力をフィードバックして２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側負荷へ伝送される伝送電力が所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
１次側電源から２次側負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路及び電力変換回路システムに係り、特に、複数の入出力ポートを有する電力変換回路及びその電力変換回路を備える電力変換回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の入出力ポートを有する電力変換回路において、複数の入出力ポートのうちの２つの入出力ポートの間で電力変換を行うことが望まれることがある。例えば、特許文献１には、３つの入出力ポートを有し、ハーフブリッジ回路を含むＤＣ−ＤＣコンバータ回路が開示されている。そして、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の３つの入出力ポートには、高圧インバータ回路と、１４ｖ用負荷と、４２ｖ用負荷とが接続されることが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、２つの入出力ポートを有し、フルブリッジ回路を含むＤＣ−ＤＣコンバータ回路が開示されている。そして、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、変圧器を構成するリアクトルの他に３つのリアクトルが設けられている。また、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の２つの入出力ポートには、高圧インバータ回路と低圧電子機器が接続されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，４０８，７９４号明細書
【特許文献２】特開２００６−１８７１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、３つの入出力ポートを用いて電力変換を行うことが開示されているが、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路はハーフブリッジ回路を用いて構成されているため、電力容量が小さく、応用可能なアプリケーションの範囲が狭い。そして、上記特許文献１には、３つ以上の入出力ポートのうち２つの入出力ポートを選択して電力変換を行うことは開示されていない。つまり、上記特許文献１には、４つの入出力ポートの中から選択した２つの入出力ポートの間で電力変換を行うことは具体的には開示されていない。
【０００６】
また、上記特許文献２には、２つの入出力ポートを用いて電力変換を行うことが開示されているが、上記特許文献１と異なり、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路はフルブリッジ回路を用いて構成されているため電力容量が大きく、応用可能なアプリケーションの範囲が広がるが、追加リアクトルが３つ必要となりコストメリットが失われる可能性がある。さらに、上記特許文献２には、２つ以上の入出力ポートについては記載がなく、４つの入出力ポートの中から選択した２つの入出力ポートの間で電力変換を行うことは具体的には開示されていない。
【０００７】
本発明の目的は、４つの入出力ポートを有する電力変換回路において、選択した２つの入出力ポートの間で電力変換することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電力変換回路は、１次側変換回路の２つの入出力ポートと、１次側変換回路と磁気結合する２次側変換回路の２つの入出力ポートとの合計４つの入出力ポートを含む電力変換回路であって、任意の２つの入出力ポートの間で電力変換を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電力変換回路において、１次側変換回路は、１次側変換回路と２次側変換回路を磁気結合するセンタータップ式の変圧器の１次側コイルと、変圧器の１次側コイルの両端に接続される２つのリアクトルが磁気結合して構成される１次側磁気結合リアクトルと、を有するブリッジ部を含む１次側フルブリッジ回路と、１次側フルブリッジ回路の正極母線と負極母線との間に設けられる第１入出力ポートと、１次側フルブリッジ回路の負極母線と変圧器の１次側コイルのセンタータップとの間に設けられる第２入出力ポートとを有し、２次側変換回路は、センタータップ式の変圧器の２次側コイルと、変圧器の２次側コイルの両端に接続される２つのリアクトルが磁気結合して構成される２次側磁気結合リアクトルと、を有するブリッジ部を含む２次側フルブリッジ回路と、２次側フルブリッジ回路の正極母線と負極母線との間に設けられる第３入出力ポートと、２次側フルブリッジ回路の負極母線と変圧器の２次側コイルのセンタータップとの間に設けられる第４入出力ポートとを有することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、各入出力ポートのいずれか１つに接続される負荷と、各入出力ポートのいずれか１つに接続される第１エネルギ蓄積要素と、第１エネルギ蓄積要素が接続される入出力ポートと異なる入出力ポートに接続され、第１エネルギ蓄電要素とは特性の異なる第２エネルギ蓄積要素と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、負荷は、第１エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、電力変換回路システムは、第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して負荷に電力を伝送するための制御を行う手段と、第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力が所定の電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、第１エネルギ蓄積要素から負荷に供給される昇圧電力が、負荷の要求電力と第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力との差分電力となるように第１エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックして第１エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、を有する制御部を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、負荷は、第１エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、電力変換回路システムは、第１エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックして第１エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して第１エネルギ蓄積要素に電力を伝送するための制御を行う手段と、第１エネルギ蓄積要素の電圧が所定の値となるように第１エネルギ蓄積要素の両端電圧をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、を有する制御部を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、負荷は、第１エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、電力変換回路システムは、第１エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックし、さらに、第１エネルギ蓄積要素の電力が所定の電力となるように第１エネルギ蓄積要素の電力をフィードバックして第１エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して負荷へ伝送される伝送電力が、負荷の要求電力と第１エネルギ蓄積要素から負荷へ供給される昇圧電力との差分電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力が当該差分電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、を有する制御部を備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、第１の負荷は、第１エネルギ蓄積要素と同一の入出力ポートに並列に設けられており、第２エネルギ蓄積要素は、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第１エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、第２の負荷は、第２エネルギ蓄積要素の出力電力が、１次側変換回路と２次側変換回路のうち第２エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、電力変換回路システムは、第２エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、第２の負荷の両端電圧が所定の電圧となるように第２の負荷の両端電圧をフィードバックして第２エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、第２エネルギ蓄積要素から１次側変換回路及び２次側変換回路を介して第１の負荷に伝送される伝送電力が所定の電力となるように、第２エネルギ蓄積要素から負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、第２エネルギ蓄積要素から第１の負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように第２エネルギ蓄積要素から第１の負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、１次側磁気結合リアクトルあるいは２次側磁気結合リアクトルの中点に接続される交流電源と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、第１入出力ポートに接続される１次側キャパシタと、第２入出力ポートに接続され、１次側キャパシタに電力を供給する１次側電源と、２次側電源による２次側負荷への電力供給が不足している場合に、１次側電源による２次側負荷への補助電力を供給させる制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、１次側キャパシタは、１次側電源および２次側電源に比べて出力特性が優れた大容量キャパシタであり、制御部は、２次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は２次側電源から２次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は１次側キャパシタから２次側負荷に対して供給させる制御を行うことが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、第１入出力ポートに接続される１次側負荷と、第１入出力ポートに１次側負荷に並列に接続される１次側キャパシタと、第２入出力ポートに接続され、１次側負荷に電力を供給する１次側電源と、１次側変換回路と２次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、制御部は、１次側電源の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、１次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように１次側負荷の両端電圧をフィードバックして１次側電源の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側負荷に伝送される伝送電力が所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、１次側電源から２次側負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように１次側電源から２次側負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、を有することが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、第４入出力ポートに接続される２次側キャパシタと、第１入出力ポートに接続される１次側キャパシタと、第２入出力ポートに接続される１次側負荷と、第２入出力ポートに１次側負荷に並列に接続され、１次側負荷に電力を供給する１次側電源と、１次側変換回路と２次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、第４入出力ポートに接続され、２次側負荷に電力を供給する２次側電源と、第１入出力ポートに接続される１次側キャパシタと、第２入出力ポートに接続される１次側キャパシタに電力を供給する１次側電源と、２次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は２次側電源から２次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は１次側キャパシタから２次側負荷に対して供給させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、第４入出力ポートに接続される２次側キャパシタと、第１入出力ポートに接続される１次側第１容量型電源と、第２入出力ポートに接続される１次側第２容量型電源と、２次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は１次側第１容量型電源から２次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は２次側キャパシタから２次側負荷に対して供給させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る電力変換回路システムは、上記の電力変換回路と、第３入出力ポートに接続される２次側負荷と、第３入出力ポートに２次側負荷と並列に接続される２次側第１キャパシタと、第４入出力ポートに接続される２次側第２キャパシタと、第１入出力ポートに接続される１次側負荷と、第１入出力ポートに１次側負荷と並列に接続される１次側キャパシタと、第２入出力ポートに接続される１次側負荷に電力を供給する１次側電源と、１次側変換回路と２次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、制御部は、１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、１次側電源から２次側負荷への伝送電力が所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、２次側第２キャパシタから２次側負荷に供給される昇圧電力が、２次側負荷の要求電力と１次側電源から２次側負荷への伝送電力との差分電力となるように２次側第２キャパシタの出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、２次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように２次側負荷の両端電圧をフィードバックして２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、を有することが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、制御部は、２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行うための制御を行う手段と、２次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように２次側負荷の両端電圧をフィードバックして２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側第２キャパシタに電力を伝送するための制御を行う手段と、２次側第２キャパシタの電圧が所定の値となるように２次側第２キャパシタの両端電圧をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、を有することが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る電力変換回路システムにおいて、制御部は、２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行うための制御を行う手段と、２次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように２次側負荷の両端電圧をフィードバックし、さらに、２次側第２キャパシタの電力が所定の電力となるように２次側第２キャパシタの電力をフィードバックして２次側第２キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、１次側電源から１次側変換回路と２次側変換回路とを介して２次側負荷へ伝送される伝送電力が所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、１次側電源から２次側負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように、１次側電源から２次側負荷への伝送電力をフィードバックして１次側変換回路と２次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
上記電力変換回路および当該電力変換回路を備えた電力変換回路システムによれば、４つの入出力ポートのうちの任意の２つの入出力ポートの間で電力変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態において、電力変換回路を備える電力変換回路システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において、制御回路の制御によって、電力変換回路に与えられる供給電圧に関するタイミングチャートを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、第１実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において、第２実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態において、第３実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態において、第４実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態において、第５実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態において、第６実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態において、第８実施例の電力変換回路システムを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態において、第２実施例の電力変換回路システムの第１変形例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態において、第２実施例の電力変換回路システムの第１変形例のうち、オン時間δ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態において、第２実施例の電力変換回路システムの第１変形例のうち、位相差φ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第１変形例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第１変形例のうち、位相差φ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第１変形例のうち、オン時間δ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第２変形例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第２変形例のうち、オン時間δ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第２変形例のうち、位相差φ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図２０】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第３変形例を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第３変形例のうち、オン時間δ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態において、第７実施例の電力変換回路システムの第３変形例のうち、位相差φ決定処理部の具体的な構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
図１は、電力変換回路１０を備える電力変換回路システム１００を示す図である。電力変換回路システム１００は、電力変換回路１０と制御回路５０とを含んで構成される。電力変換回路１０は、４つの入出力ポートのうちから任意の２つの入出力ポートを選択し、当該２つの入出力ポートの間で電力変換を行う機能を有する。電力変換回路１０は、１次側変換回路２０と、２次側変換回路３０とを含んで構成される。なお、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０とは、変圧器４００（センタータップ式変圧器）で磁気結合されている。
【００３１】
１次側変換回路２０は、１次側フルブリッジ回路２００と、第１入出力ポート２８０と、第２入出力ポート２９０とを含んで構成される。１次側フルブリッジ回路２００は、変圧器４００の１次側コイル２０２と、１次側磁気結合リアクトル２０４と、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２とを含んで構成される。ここで、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２は、それぞれＭＯＳトランジスタと、当該ＭＯＳトランジスタに並列に接続されるダイオードで構成されている。
【００３２】
１次側正極母線２９８と１次側負極母線２９９との間には、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８とを直列接続した１次側左側アーム回路２０７が取り付けられている。さらに、１次側正極母線２９８と１次側負極母線２９９との間には、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２とを直列接続した１次側右側アーム回路２１１が１次側左側アーム回路２０７と並列に取り付けられている。
【００３３】
１次側左側アーム回路２０７の中点２０７ｍと１次側右側アーム回路２１１の中点２１１ｍを接続するブリッジ部分には、１次側コイル２０２と１次側磁気結合リアクトル２０４とが設けられている。ブリッジ部分についてより詳細に接続関係について説明すると、１次側左側アーム回路２０７の中点２０７ｍには、１次側磁気結合リアクトル２０４ａの一方端が接続される。そして、１次側磁気結合リアクトル２０４ａの他方端には、１次側コイル２０２の一方端が接続される。さらに、１次側コイル２０２の他方端には、１次側磁気結合リアクトル２０４ｂの一方端が接続される。それから、１次側磁気結合リアクトル２０４ｂの他方端が１次側右側アーム回路２１１の中点２１１ｍに接続される。なお、１次側磁気結合リアクトル２０４は、１次側磁気結合リアクトル２０４ａと、その１次側磁気結合リアクトル２０４ａと磁気結合する１次側磁気結合リアクトル２０４ｂとを含んで構成される。
【００３４】
第１入出力ポート２８０は、１次側正極母線２９８と１次側負極母線２９９との間に設けられるポートである。第１入出力ポート２８０は、端子６０２と端子６０４とを含んで構成される。第２入出力ポート２９０は、１次側負極母線２９９と１次側コイル２０２のセンタータップ２０２ｍとの間に設けられるポートである。第２入出力ポート２９０は、端子６０４と端子６０６とを含んで構成される。
【００３５】
２次側変換回路３０は、２次側フルブリッジ回路３００と、第３入出力ポート３８０と、第４入出力ポート３９０とを含んで構成される。２次側フルブリッジ回路３００は、変圧器４００の２次側コイル３０２と、２次側磁気結合リアクトル３０４と、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２とを含んで構成される。ここで、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２は、それぞれバイポーラトランジスタと、当該バイポーラトランジスタに並列に接続されるダイオードで構成されている。
【００３６】
２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間には、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８とを直列接続した２次側左側アーム回路３０７が取り付けられている。さらに、２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間には、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２とを直列接続した２次側右側アーム回路３１１が２次側左側アーム回路３０７と並列に取り付けられている。
【００３７】
２次側左側アーム回路３０７の中点３０７ｍと２次側右側アーム回路３１１の中点３１１ｍを接続するブリッジ部分には、２次側コイル３０２と２次側磁気結合リアクトル３０４とが設けられている。ブリッジ部分についてより詳細に接続関係について説明すると、２次側右側アーム回路３１１の中点３１１ｍには、２次側磁気結合リアクトル３０４ａの一方端が接続される。そして、２次側磁気結合リアクトル３０４ａの他方端には、２次側コイル３０２の一方端が接続される。さらに、２次側コイル３０２の他方端には、２次側磁気結合リアクトル３０４ｂの一方端が接続される。それから、２次側磁気結合リアクトル３０４ｂの他方端が２次側左側アーム回路３０７の中点３０７ｍに接続される。なお、２次側磁気結合リアクトル３０４は、２次側磁気結合リアクトル３０４ａと、その２次側磁気結合リアクトル３０４ａと磁気結合する１次側磁気結合リアクトル３０４ｂとを含んで構成される。
【００３８】
第３入出力ポート３８０は、２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間に設けられるポートである。第３入出力ポート３８０は、端子６０８と端子６１０とを含んで構成される。第４入出力ポート３９０は、２次側負極母線３９９と２次側コイル３０２のセンタータップ３０２ｍとの間に設けられるポートである。第４入出力ポート３９０は、端子６１０と端子６１２とを含んで構成される。
【００３９】
制御回路５０は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタあるいはバイポーラトランジスタ）のスイッチング制御を行う機能を有する。制御回路５０は、電力変換モード決定処理部５０２と、位相差φ決定処理部５０４と、オン時間δ決定処理部５０６と、１次側スイッチング処理部５０８と、２次側スイッチング処理部５１０とを含んで構成される。
【００４０】
電力変換モード決定処理部５０２は、図示しない外部信号に基づいて、次に述べる電力変換回路１０の電力変換モードＡ〜Ｌの中から動作モードを選択して決定する。電力変換モードは、第１入出力ポート２８０から入力された電力を変換して第２入出力ポート２９０へ出力するモードＡと、第１入出力ポート２８０から入力された電力を変換して第３入出力ポート３８０へ出力するモードＢと、第１入出力ポート２８０から入力された電力を変換して第４入出力ポート３９０へ出力するモードＣがある。
【００４１】
そして、第２入出力ポート２９０から入力された電力を変換して第１入出力ポート２８０へ出力するモードＤと、第２入出力ポート２９０から入力された電力を変換して第３入出力ポート３８０へ出力するモードＥと、第２入出力ポート２９０から入力された電力を変換して第４入出力ポート３９０へ出力するモードＦがある。
【００４２】
さらに、第３入出力ポート３８０から入力された電力を変換して第１入出力ポート２８０へ出力するモードＧと、第３入出力ポート３８０から入力された電力を変換して第２入出力ポート２９０へ出力するモードＨと、第３入出力ポート３８０から入力された電力を変換して第４入出力ポート３９０へ出力するモードＩがある。
【００４３】
それから、第４入出力ポート３９０から入力された電力を変換して第１入出力ポート２８０へ出力するモードＪと、第４入出力ポート３９０から入力された電力を変換して第２入出力ポート２９０へ出力するモードＫと、第４入出力ポート３９０から入力された電力を変換して第３入出力ポート３８０へ出力するモードＬがある。
【００４４】
位相差φ決定処理部５０４は、電力変換回路１０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路として機能させるために、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間のスイッチング素子のスイッチング周期の位相差φを設定する機能を有する。
【００４５】
オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０をそれぞれ昇降圧回路として機能させるために、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のオン時間δを設定する機能を有する。
【００４６】
１次側スイッチング処理部５０８は、電力変換モード決定処理部５０２と位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６の出力に基づいて、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２の各スイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）をスイッチング制御する機能を有する。
【００４７】
２次側スイッチング処理部５１０は、電力変換モード決定処理部５０２と位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６の出力に基づいて、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２の各スイッチング素子（バイポーラトランジスタ）をスイッチング制御する機能を有する。
【００４８】
上記電力変換回路システム１００の動作について、図１を用いて説明する。電力変換回路１０の電力変換モードをモードＦとして動作させることを要求する外部信号が入力されてきた場合には、制御回路５０の電力変換モード決定処理部５０２は、電力変換回路１０の電力変換モードをモードＦとして決定する。このとき、第２入出力ポート２９０に入力された電圧が１次側変換回路２０の昇圧機能によって昇圧され、その昇圧された電圧が電力変換回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路としての機能によって第３入出力ポート側へと伝送され、さらに、２次側変換回路３０の降圧機能によって降圧されて第４入出力ポートから出力される。
【００４９】
ここで、１次側変換回路２０の昇降圧機能について詳細に説明する。第２入出力ポート２９０と第１入出力ポート２８０について着目すると、第２入出力ポート２９０の端子６０６は、１次側コイル２０２ａと、１次側コイル２０２ａに直列接続される１次側磁気結合リアクトル２０４ａを介して、１次側左側アーム回路２０７の中点２０７ｍに接続される。そして、１次側左側アーム回路２０７の両端は、第１入出力ポート２８０に接続されているため、第２入出力ポート２９０の端子６０６と第１入出力ポート２８０との間には昇降圧回路が取り付けられていることとなる。
【００５０】
さらに、第２入出力ポート２９０の端子６０６は、１次側コイル２０２ｂと、１次側コイル２０２ｂに直列接続される１次側磁気結合リアクトル２０４ｂを介して、１次側右側アーム回路２１１の中点２１１ｍに接続される。そして、１次側右側アーム回路２１１の両端は、第１入出力ポート２８０に接続されているため、第２入出力ポート２９０の端子６０６と第１入出力ポート２８０との間には、昇降圧回路が並列に取り付けられていることとなる。なお、２次側変換回路３０は、１次側変換回路２０とほぼ同様の構成を有する回路であるため、第４入出力ポート３９０の端子６１２と第３入出力ポート３８０との間には、２つの昇降圧回路が並列に接続されていることとなる。したがって、２次側変換回路３０は、１次側変換回路２０と同様に昇降圧機能を有する。
【００５１】
次に、電力変換回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路としての機能について詳細に説明する。第１入出力ポート２８０と第３入出力ポート３８０について着目すると、第１入出力ポート２８０には、１次側フルブリッジ回路２００が接続され、第３入出力ポート３８０は、２次側フルブリッジ回路３００が接続されている。そして、１次側フルブリッジ回路２００のブリッジ部分に設けられる１次側コイル２０２と、２次側フルブリッジ回路３００のブリッジ部分に設けられる２次側コイル３０２とが磁気結合することで、変圧器４００（巻き数が１：Ｎのセンタータップ式変圧器）として機能する。したがって、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００のスイッチング素子のスイッチング周期の位相差を調整することで、第１入出力ポート２８０に入力された電力を変換して第３入出力ポート３８０に伝送し、あるいは、第３入出力ポート３８０に入力された電力を変換して第１入出力ポート２８０に伝送させることができる。
【００５２】
図２は、制御回路５０の制御によって、電力変換回路１０に与えられる供給電圧に関するタイミングチャートを示す図である。ここで、Ｖu1は、１次側左側アーム回路２０７の中点２０７ｍの電位であり、Ｖv1は、１次側右側アーム回路２１１の中点２１１ｍの電位であり、Ｖu2は、２次側左側アーム回路３０７の中点３０７ｍの電位であり、Ｖv2は、２次側右側アーム回路３１１の中点３１１ｍの電位である。
【００５３】
ここで、Ｖu1とＶv1とＶu2とＶv2の各オン時間δを変更することで、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０の昇降圧比を変更することができる。また、Ｖu1とＶv1との位相差は、１８０度（π）で動作させ、Ｖu2とＶv2との位相差も１８０度（π）で動作させる。さらに、Ｖu1とＶu2の位相差φを変更することで、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０の間の電力送電量を調整することができ、位相差φ＞０であれば、１次側変換回路２０から２次側変換回路３０に伝送し、位相差φ＜０であれば、２次側変換回路３０から１次側変換回路２０に伝送することができる。
【００５４】
したがって、電力変換回路１０の電力変換モードをモードＦとして動作させることを要求する外部信号が入力されてきた場合に、電力変換モード決定処理部５０２はモードＦを選択することを決定する。そして、オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０を第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力する昇圧回路として機能させる場合の昇圧比を規定するオン時間δを設定する。なお、２次側変換回路３０では、オン時間δ決定処理部５０６によって設定されたオン時間δによって規定された降圧比で第３入出力ポート３８０に入力された電圧を降圧して第４入出力ポート３９０に出力する降圧回路として機能する。さらに、位相差φ決定処理部５０４は、第１入出力ポート２８０に入力された電力を所望の電力送電量で第３入出力ポート２９０に伝送するための位相差φを設定する。
【００５５】
１次側スイッチング処理部５０８は、１次側変換回路２０を昇圧回路として、かつ、１次側変換回路２０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させるように、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【００５６】
２次側スイッチング処理部５１０は、２次側変換回路３０を降圧回路として、かつ、２次側変換回路３０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させるように、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【００５７】
上記のように、１次側変換回路２０および２次側変換回路３０を昇圧回路あるいは降圧回路として機能させることができ、かつ、電力変換回路１０を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ回路としても機能させることができる。したがって、電力変換モードＡ〜Ｆの全てのモードの電力変換を行うことができ、換言すれば、４つの入出力ポートのうちから選択された２つの入出力ポート間で電力変換をすることができる。
【００５８】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０１について説明する。図３は、電力変換回路システム１０１を示す図である。電力変換回路システム１０１は、電力変換回路１０と、制御回路５０ａと、第１入出力ポート２８０に接続されたキャパシタ５１と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第３入出力ポート３８０において、負荷６５と並列に接続された電源６０とを含んで構成される。電力変換回路システム１０１と電力変換回路システム１００との相違は、キャパシタ５１、電源５５、負荷６５、電源６０を有する点と、制御回路５０ａの電力変換モード決定処理部５０２ａの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００５９】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。電源６０は、負荷６５の要求電力に対して電力供給を行う主バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。電源５５は、低温時においても出力が低下しない温度特性を有し、急峻な充放電が可能なバッテリ（エネルギ蓄積要素）である。そして、電源５５は、主バッテリの電源６０が低温時に出力が低下する温度特性を有する場合に、負荷６５の要求電力に対して電源６０の代わりに電力を供給する補機バッテリとして機能することができる。キャパシタ５１は、１次側変換回路２０によって昇圧された電圧を蓄積するエネルギ蓄積要素である。
【００６０】
電力変換モード決定処理部５０２ａは、通常時は、電源５５によって第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、キャパシタ５１を充電している。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ａは、通常時は、モードＤとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ａは、電源６０の電圧モニタ等から取得した情報に基づき、電源６０から負荷６５への電力供給が不足していると判断した場合に、電源５５から負荷６５へ電力供給できるように電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ａは、電源６０から負荷６５への電力供給が不足する場合に、モードＤからモードＥへとモード変更をして電力変換回路１０を動作させる。
【００６１】
上記構成の電力変換回路システム１０１の動作について図３等を用いて説明する。電力変換回路システム１０１は、通常時は、主バッテリである電源６０のみで負荷６５の要求電力に対して電力供給しているため、電力変換回路１０をモードＤで動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ａにおいて動作モードをモードＤとして決定する。このとき、２次側スイッチング処理部５１０は、２次側変換回路３０のスイッチング素子がスイッチング動作をせずに停止している状態となるようにスイッチング制御を行う。位相差φ決定処理部５０４は、２次側変換回路３０が停止状態となっているため、位相差φは０として決定する。オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０が所定の昇圧比で昇圧するようにオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８は、オン時間δで１次側変換回路２０が昇圧回路として機能するようにスイッチング制御を行う。これにより、電源６０のみよって負荷６５に電力を供給させることができるとともに、電源５５から第２入出力ポート２９０に供給された電圧を昇圧してキャパシタ５１を充電することができる。
【００６２】
そして、例えば、電力変換回路システム１０１の動作温度が低温になったときは、電源６０から負荷６５への電力供給が不足し、電源６０の電圧が低下する。そして、電源６０が低下して電源６０の電圧が所定の範囲から外れた場合に、電源６０の代わりに電源５５から負荷６５に電力を供給させるため、電力変換回路１０の動作モードをモードＥとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ａは、モードＤからモードＥへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０において、第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われるように位相差φとオン時間δを決定する。そして、１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、それらの位相差φとオン時間δに基づいて、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力に対して、主バッテリである電源６０からの電力供給が不足する場合に、補機バッテリである電源５５から負荷６５に電力を供給できるとともに、電源５５によって負荷６５を充電することができる。
【００６３】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０２について説明する。図４は、電力変換回路システム１０２を示す図である。電力変換回路システム１０２は、電力変換回路１０と、制御回路５０ｂと、第１入出力ポート２８０に接続されたキャパシタ５１と、第１入出力ポート２８０にキャパシタ５１と並列に接続された負荷７０と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第３入出力ポート３８０において、負荷６５と並列に接続された電源６０とを含んで構成される。電力変換回路システム１０２と電力変換回路システム１００との相違は、キャパシタ５１、電源５５、負荷６５、電源６０を有する点と、制御回路５０ｂの電力変換モード決定処理部５０２ｂの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００６４】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。電源６０は、負荷６５の要求電力に対して電力供給を行うバッテリ（エネルギ蓄積要素）である。負荷７０は、４８ｖの電圧を要求電圧とする負荷要素である。キャパシタ５１は、１次側変換回路２０によって昇圧された電圧を蓄積するエネルギ蓄積要素である。電源５５は、１２ｖの電圧を出力するバッテリ（エネルギ蓄積要素）である。そして、電源５５から出力された１２ｖの電圧が電力変換回路１０によって昇圧（昇圧比４倍）されて、キャパシタ５１を介して負荷７０に供給される。
【００６５】
電力変換モード決定処理部５０２ｂは、通常時は、電源５５から出力された１２ｖの電圧が４倍に昇圧されて、キャパシタ５１を介して４８ｖの電圧を要求電圧とする負荷７０に供給される。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｂは、通常時は、モードＤとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｂは、電源６０の電圧モニタ等から取得した情報に基づき、電源６０から負荷６５への電力供給が不足していると判断した場合に、負荷７０から負荷６５へ電力供給できるように、１次側変換回路２０から２次側変換回路３０への電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｂは、電源６０から負荷６５への電力供給が不足する場合に、モードＤからモードＢへとモード変更をして電力変換回路１０を動作させる。
【００６６】
上記構成の電力変換回路システム１０２の動作について図４等を用いて説明する。電力変換回路システム１０２は、通常時は、負荷６５の要求電力に対して電源６０のみで電力供給しているため、電力変換回路１０をモードＤで動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｂで動作モードをモードＤとして決定する。このとき、２次側スイッチング処理部５１０は、２次側変換回路３０のスイッチング素子がスイッチング動作をせずに停止している状態となるようにスイッチング制御を行う。位相差φ決定処理部５０４は、２次側変換回路３０が停止状態となっているため、位相差φは０として決定する。オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０が電源５５から入力された１２ｖの電圧を４倍して４８ｖとして負荷７０に供給するようにオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８は、オン時間δで１次側変換回路２０が昇圧回路として機能するようにスイッチング制御を行う。これにより、電源６０のみよって負荷６５に電力を供給させることができるとともに、電源５５から入力された１２ｖの電圧を４８ｖに昇圧して負荷７０に供給することができる。
【００６７】
そして、電源６０から負荷６５への電力供給が不足しているときは、電源６０の電圧が低下する。そして、電源６０が低下して電源６０の電圧が所定の範囲から外れた場合に、電源６０の代わりにキャパシタ５１から負荷６５に電力を供給させるため、電力変換回路１０の動作モードをモードＢとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｂは、モードＤからモードＢへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４及びオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われるように位相差φとオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、それらの位相差φとオン時間δに基づいて、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力に対して、電源６０からの電力供給が不足する場合に、キャパシタ５１から負荷６５に電力を供給できるとともに、キャパシタ５１によって電源６０を充電することができる。なお、電力変換回路システム１０２においては、位相差φを調整することで負荷６５と負荷７０との間で電力を相互に授受することも可能である。
【００６８】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０３について説明する。図５は、電力変換回路システム１０３を示す図である。電力変換回路システム１０３は、電力変換回路１０と、制御回路５０ｃと、第１入出力ポート２８０に接続されたキャパシタ５２と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第３入出力ポート３８０において、負荷６５と並列に接続された電源６０とを含んで構成される。電力変換回路システム１０３と電力変換回路システム１００との相違は、キャパシタ５２、電源５５、負荷６５、電源６０を有する点と、制御回路５０ｃの電力変換モード決定処理部５０２ｃの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００６９】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。電源６０は、負荷６５の要求電力に対して電力供給を行う主バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。電源５５は、負荷６５の要求電力に対して電源６０の代わりに電力を供給する補機バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。キャパシタ５２は、１次側変換回路２０によって昇圧された電圧を蓄積するエネルギ蓄積要素であり、電源６０および電源５５よりも出力特性が優れた電気二重層キャパシタである。
【００７０】
電力変換モード決定処理部５０２ｃは、通常時は、電源５５によって第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、キャパシタ５２を充電している。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｃは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、モードＤとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｃは、電源６０の電圧モニタ等に基づいて、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分を検出し、当該要求電力のうち過渡電力成分については、１次側変換回路２０のキャパシタ５２から負荷６５へ電力供給できるように電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｃは、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分については、電力変換回路１０をモードＤとして動作させることで、電源６０から負荷６５に電力を供給させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｃは、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分については、電力変換回路１０をモードＢへとモード変更し、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させる。
【００７１】
上記構成の電力変換回路システム１０３の動作について図５等を用いて説明する。電力変換回路システム１０３において、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対しては、電源６０のみで電力供給をさせるため、電力変換回路１０をモードＤで動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｃは動作モードをモードＤとして決定する。このとき、２次側スイッチング処理部５１０は、２次側変換回路３０のスイッチング素子がスイッチング動作をせずに停止している状態となるようにスイッチング制御を行う。位相差φ決定処理部５０４は、２次側変換回路３０が停止状態となっているため位相差φは０として決定する。オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０が所定の昇圧比で昇圧するようにオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８は、オン時間δで１次側変換回路２０が昇圧回路として機能するようにスイッチング制御を行う。これにより、電源６０のみよって負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対して電力を供給させることができるとともに、電源５５から第２入出力ポート２９０に供給された電圧を昇圧してキャパシタ５２に充電することができる。
【００７２】
そして、電源６０の電圧が低下し、電源６０の電圧状態が所定の範囲から外れた場合は、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分であると判断されるため、電源６０の代わりにキャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させるために、電力変換回路１０の動作モードをモードＢとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｃは、動作モードをモードＤからモードＢへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われるように位相差φとオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、それらの位相差φとオン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対しては、電源６０から負荷６５に電力を供給させることができ、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分に対しては、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させることができる。
【００７３】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０４について説明する。図６は、電力変換回路システム１０４を示す図である。電力変換回路システム１０４は、電力変換回路１０と、制御回路５０ｄと、第１入出力ポート２８０に接続されたキャパシタ５２と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第２入出力ポート２９０に電源５５に並列に接続された負荷７５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第３入出力ポート３８０において、負荷６５と並列に接続された電源６０と、第４入出力ポート３９０に接続されたキャパシタ８０とを含んで構成される。電力変換回路システム１０４と電力変換回路システム１００との相違は、キャパシタ５２、電源５５、負荷６５、電源６０、負荷７５、キャパシタ８０を有する点と、制御回路５０ｄの電力変換モード決定処理部５０２ｄの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００７４】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。電源６０は、負荷６５の要求電力に対して２００ｖの電圧を供給する主バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。電源５５は、電源６０の代わりに負荷６５の要求電力に対して電力を供給するために１２ｖの電圧を出力する補機バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。キャパシタ５２は、１次側変換回路２０によって昇圧された電圧を蓄積するエネルギ蓄積要素であり、電源６０および電源５５よりも出力特性が優れた電気二重層キャパシタである。キャパシタ８０は、２次側変換回路３０によって降圧された電圧を蓄積するエネルギ蓄積要素であり、電源６０および電源５５よりも出力特性が優れた電気二重層キャパシタである。負荷７５は、正常電力成分と過渡電力成分を含む電力を要求する負荷要素である。
【００７５】
電力変換モード決定処理部５０２ｄは、通常時は、電源５５によって第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、キャパシタ５２を充電している。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対しては、動作モードをモードＤとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、電源６０の電圧モニタ等に基づいて、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分を検出し、当該要求電力のうち過渡電力成分については、１次側変換回路２０のキャパシタ５２から負荷６５へ電力供給できるように電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分については、電力変換回路１０をモードＤとして動作させることで、電源６０から負荷６５に電力を供給させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分については、電力変換回路１０の動作モードをモードＢへとモード変更して動作させキャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させる。
【００７６】
さらに、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分を検出し、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させる場合において、負荷６５の応答に対して電力変換回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路としての応答が間に合わない場合には、キャパシタ５２を最適に利用できないと判断する。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｄがキャパシタ５２を最適に利用できないと判断したときに、負荷６５の要求電力に対してキャパシタ８０を用いて優先的に電力供給をさせるため、電力変換回路１０をモードＬで動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｄは動作モードをモードＬとして決定する。このとき、１次側スイッチング処理部５０８は、１次側変換回路２０のスイッチング素子がスイッチング動作をせずに停止している状態となるようにスイッチング制御を行う。位相差φ決定処理部５０４は、１次側変換回路２０が停止状態となっているため、位相差φは０として決定する。オン時間δ決定処理部５０６は、２次側変換回路３０が所定の昇圧比で昇圧するようにオン時間δを決定する。２次側スイッチング処理部５１０は、オン時間δで２次側変換回路３０が昇圧回路として機能するようにスイッチング制御を行う。これにより、キャパシタ８０に蓄積された電力を負荷６５に供給することができる。
【００７７】
上記構成の電力変換回路システム１０４の動作について図６等を用いて説明する。電力変換回路システム１０４において、負荷６５の要求電力のうち正常電力成分に対しては、電源６０のみで電力供給をさせるため、電力変換回路１０をモードＤで動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、動作モードをモードＤとして決定する。このとき、２次側スイッチング処理部５１０は、２次側変換回路３０がスイッチング動作をせずに停止している状態となるようにスイッチング制御を行う。位相差φ決定処理部５０４は、２次側変換回路３０が停止状態となっているため、位相差φは０として決定する。オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０が所定の昇圧比で昇圧するようにオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８は、オン時間δで１次側変換回路２０が昇圧回路として機能するようにスイッチング制御を行う。これにより、電源６０のみよって負荷６５に要求電力のうちの正常電力成分に対して電力を供給させることができるとともに、電源５５から第２入出力ポート２９０に供給された電圧を昇圧してキャパシタ５２に充電することができる。
【００７８】
そして、電源６０の電圧が低下し、電源６０の電圧状態が所定の範囲から外れた場合は、負荷６５の要求電力が過渡電力成分であると判断される。したがって、電源６０の代わりにキャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させるため、電力変換回路１０の動作モードをモードＢとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｄは、動作モードをモードＤからモードＢへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われるように位相差φとオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、それらの位相差φとオン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対しては、電源６０から負荷６５に電力を供給させることができ、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分に対しては、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させることができる。
【００７９】
さらに、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分を検出し、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させている場合において、負荷６５の応答に対して電力変換回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路としての応答が間に合わず、キャパシタ５２を最適に利用できないと判断されたときは、キャパシタ５２の代わりにキャパシタ８０を優先的に利用させるため、電力変換回路１０の動作モードをモードＢからモードＬへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０を停止状態とし、かつ、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電をさせずに、かつ、２次側変換回路３０を昇圧回路として機能させるように、位相差φとオン時間δを決定する。そして、１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、このように決定された位相差φとオン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分に対しては、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させている場合において、キャパシタ５２を最適に利用できない場合に、キャパシタ８０を優先的に利用させることができる。なお、上記では、負荷６５の要求電力が定常電力成分と過渡電力成分とを含む場合について説明したが、負荷７５の要求電力が定常電力成分と過渡電力成分を含む場合においても、電力変換回路システム１０４によれば、要求電力のうちの定常電力成分については、電源５５から負荷７５に電力を供給させ、要求電力のうちの過渡電力成分については、キャパシタ５２から負荷７５に電力を供給させることができる。なお、電力変換回路システム１０４において、動作モードＦとして、電源５５の電力を用いてキャパシタ８０を充電することも可能である。
【００８０】
このように、電力変換回路システム１０４によれば、負荷６５の応答に対して電力変換回路１０のＤＣ−ＤＣコンバータ回路としての応答が間に合わず、キャパシタ５２を最適に利用できないきは、２次側変換回路３０のみでの完結動作が可能である。したがって、１次側変換回路２０の昇降圧比と２次側変換回路３０の昇降圧比との間の電圧制約を受けずに２次側変換回路３０に最適な昇圧比を設定して昇圧動作をさせることができる。
【００８１】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０５について説明する。図７は、電力変換回路システム１０５を示す図である。電力変換回路システム１０５は、電力変換回路１０と、制御回路５０ｅと、第１入出力ポート２８０に接続されたキャパシタ５２と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第４入出力ポート３９０に接続された電源８５とを含んで構成される。電力変換回路システム１０５と電力変換回路システム１００との相違は、キャパシタ５２、電源５５、負荷６５、電源８５を有する点と、制御回路５０ｅの電力変換モード決定処理部５０２ｅの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００８２】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。電源８５は、負荷６５の要求電力に対して電力供給を行う主バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。電源５５は、負荷６５の要求電力に対して電源８５の代わりに電力を供給する補機バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。キャパシタ５２は、１次側変換回路２０によって昇圧された電圧を蓄積するエネルギ蓄積要素であり、電源８５および電源５５よりも出力特性が優れた電気二重層キャパシタである。
【００８３】
電力変換モード決定処理部５０２ｅは、通常時の１次側変換回路２０において、電源５５によって第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、キャパシタ５２を充電している。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｅは、通常時の２次側変換回路３０において、電源８５によって第４入出力ポート３９０に入力された電圧を昇圧し、負荷６５に電力を供給している。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｅは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、１次側変換回路２０の動作モードをモードＤとして決定し、２次側変換回路３０の動作モードをモードＬとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｅは、電源８５の電圧モニタ等に基づいて、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分を検出し、当該要求電力のうち過渡電力成分については、１次側変換回路２０のキャパシタ５２から負荷６５へ電力供給できるように電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｅは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分については、電力変換回路１０をモードＤ（１次側変換回路２０）およびモードＬ（２次側変換回路３０）として動作させることで、電源８５から負荷６５に電力を供給させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｅは、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分については、電力変換回路１０をモードＢ（１次側変換回路２０および２次側変換回路３０）へとモード変更し、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させる。
【００８４】
上記構成の電力変換回路システム１０５の動作について図７等を用いて説明する。電力変換回路システム１０５において、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、電源８５のみで電力供給をさせるため、電力変換回路１０をモードＤ及びモードＬで動作させる。したがって、１次側変換回路２０においては、電力変換モード決定処理部５０２ｅで動作モードをモードＤ及びモードＬとして決定する。このとき、位相差φ決定処理部５０４は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間では電力送電は行われないため位相差φを０として決定する。また、オン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０及び２次側変換回路３０が所定の昇圧比で昇圧するようにオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８及び２次側スイッチング処理部５１０は、オン時間δで１次側変換回路２０及び２次側変換回路３０が昇圧回路として機能するようにスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対し、電源８５のみよって電力を供給させることができるとともに、電源５５から第２入出力ポート２９０に供給された電圧を昇圧してキャパシタ５２に充電することができる。
【００８５】
そして、電源８５の電圧が低下し、電源８５の電圧状態が所定の範囲から外れた場合は、電力成分が負荷６５の要求電力のうち過渡電力成分であると判断されるため、電源８５の代わりにキャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させるために、電力変換回路１０の動作モードをモードＢとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｅは、モードＤ及びモードＬの動作モードからモードＢの動作モードへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われるように位相差φとオン時間δを決定する。そして、１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、それらの位相差φとオン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、電源８５から負荷６５に電力を供給させることができ、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分に対しては、キャパシタ５２から負荷６５に電力を供給させることができる。
【００８６】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０６について説明する。図８は、電力変換回路システム１０６を示す図である。電力変換回路システム１０６は、電力変換回路１０と、制御回路５０ｆと、第１入出力ポート２８０に接続された電源９０と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第４入出力ポート３９０に接続されたキャパシタ８０とを含んで構成される。電力変換回路システム１０６と電力変換回路システム１００との相違は、電源５５、電源９０、キャパシタ８０、負荷６５を有する点と、制御回路５０ｆの電力変換モード決定処理部５０２ｆの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００８７】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。電源９０は、５０ｖの電圧を出力する容量型バッテリ（エネルギ蓄積要素）であり、負荷６５の要求電力のうち定常電力成分に対して電力供給を行う。電源５５は、１２ｖの電圧を出力する容量型バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。キャパシタ８０は、耐圧が３００ｖの電気二重層キャパシタであり、１次側変換回路２０から伝送されてきた電力を蓄積するエネルギ蓄積要素である。また、キャパシタ８０は、電源９０および電源５５よりも出力特性が優れた電気二重層キャパシタである。
【００８８】
電力変換モード決定処理部５０２ｆは、通常時の１次側変換回路２０において、電源５５によって第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、電源９０に充電するとともに電源９０の電力は２次側変換回路３０に伝送されて負荷６５に供給されている。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｆは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、モードＦとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｆは、電源９０の電圧モニタ等に基づいて、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分を検出し、当該要求電力のうちの過渡電力成分については、キャパシタ８０から負荷６５へ電力供給できるように電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｆは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分については、電力変換回路１０をモードＦとして動作させることで、電源９０から負荷６５に電力を供給させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｆは、負荷６５の要求電力の過渡電力成分については、電力変換回路１０をモードＬへとモード変更し、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給させる。
【００８９】
上記構成の電力変換回路システム１０６の動作について図８等を用いて説明する。電力変換回路システム１０６において、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、電源５５によって充電された電源９０のみで電力供給をさせるため、電力変換回路１０をモードＦで動作させる。したがって、電力変換モード決定処理部５０２ｆは、動作モードをモードＦとして決定する。このとき、位相差φ決定処理部５０４及びオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０が昇圧回路として機能し、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間では電力送電が行われ、２次側変換回路３０が降圧回路として機能するように、位相差φ及びオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８および２次側スイッチング処理部５１０は、その位相差φ及びオン時間δに基づいてスイッチング制御を行う。これにより、電源５５によって充電された電源９０のみよって負荷６５に要求電力の定常電力成分に対して電力を供給させることができる。
【００９０】
そして、電源９０の電圧が低下し、電源９０の電圧状態が所定の範囲から外れた場合は、負荷６５の要求電力が過渡電力成分であると判断されるため、電源９０の代わりにキャパシタ８０から負荷６５に電力を供給させるために、電力変換回路１０の動作モードをモードＬとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２ｆは、動作モードをモードＦからモードＬへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われないように位相差φを０として決定する。そして、オン時間δ決定処理部５０６は、２次側変換回路３０が昇圧回路として機能するようにオン時間δを決定する。それから、２次側スイッチング処理部５１０は、そのオン時間δに基づいて２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、電源９０から負荷６５に電力を供給させることができ、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分に対しては、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給させることができる。
【００９１】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０７について説明する。図９は、電力変換回路システム１０７を示す図である。電力変換回路システム１０７は、電力変換回路１０と、制御回路５０ｇと、第１入出力ポート２８０に接続された負荷７０と、第１入出力ポート２８０に負荷７０と並列に接続されたキャパシタ５１と、第２入出力ポート２９０に接続された電源５５と、第３入出力ポート３８０に接続された負荷６５と、第３入出力ポート３８０に負荷６５に並列に接続されたキャパシタ９５と、第４入出力ポート３９０に接続されたキャパシタ８０とを含んで構成される。電力変換回路システム１０７と電力変換回路システム１００との相違は、負荷７０、キャパシタ５１、電源５５、負荷６５、キャパシタ９５、キャパシタ８０を有する点と、制御回路５０ｇの電力変換モード決定処理部５０２ｇの機能であるため、その相違点を中心に説明する。
【００９２】
負荷６５は、力行回生が可能なモータジェネレータである。キャパシタ９５は、負荷６５に並列にされているエネルギ蓄積要素である。キャパシタ８０は、電源５５よりも出力特性が優れた電気二重層キャパシタであり、耐圧３００ｖの大容量キャパシタ（エネルギ蓄積要素）である。負荷７０は、要求電圧が１００ｖの負荷要素である。キャパシタ５１は、負荷７０に並列にされているエネルギ蓄積要素である。電源５５は、５０ｖの電圧を出力する容量型バッテリ（エネルギ蓄積要素）である。
【００９３】
電力変換モード決定処理部５０２ｇは、通常時の１次側変換回路２０において、電源５５によって第２入出力ポート２９０に入力された電圧を昇圧して第１入出力ポート２８０に出力し、キャパシタ５１を介して負荷７０に供給するとともに、キャパシタ５１に蓄積された電力は２次側変換回路３０に伝送されて負荷６５に供給されている。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｇは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、モードＦとして電力変換回路１０を動作させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｇは、電源５５の電圧モニタ等に基づいて、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分を検出し、当該要求電力のうち過渡電力成分については、キャパシタ８０から負荷６５へ電力供給できるように電力伝送を行う。つまり、電力変換モード決定処理部５０２ｇは、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分については、電力変換回路１０をモードＦとして動作させることで、電源５５から負荷６５に電力を供給させる。そして、電力変換モード決定処理部５０２ｇは、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分については、電力変換回路１０をモードＬへとモード変更し、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給させる。
【００９４】
上記構成の電力変換回路システム１０７の動作について図９等を用いて説明する。電力変換回路システム１０７において、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、電源５５のみで電力供給をさせるため、電力変換回路１０をモードＦで動作させる。したがって、電力変換モード決定処理部５０２ｇは、動作モードをモードＦとして決定する。このとき、位相差φ決定処理部５０４及びオン時間δ決定処理部５０６は、１次側変換回路２０が昇圧回路として機能し、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間では電力送電が行われ、２次側変換回路３０が降圧回路として機能するように、位相差φ及びオン時間δを決定する。１次側スイッチング処理部５０８および２次側スイッチング処理部５１０は、その位相差φ及びオン時間δに基づいてスイッチング制御を行う。
【００９５】
そして、電源５５の電圧が低下し、電源５５の電圧状態が所定の範囲から外れた場合は、負荷６５の要求電力が過渡電力成分であると判断されるため、電源５５の代わりにキャパシタ８０から負荷６５に電力を供給させるために、電力変換回路１０の動作モードをモードＬとして動作させる。このため、電力変換モード決定処理部５０２は、モードＦからモードＬへと変更する。このとき、位相差φ決定処理部５０４は、１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間で電力送電が行われないように位相差φを０として決定する。そして、オン時間δ決定処理部５０６は、２次側変換回路３０が昇圧回路として機能するようにオン時間δを決定する。それから、２次側スイッチング処理部５１０は、そのオン時間δに基づいて２次側変換回路３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。これにより、負荷６５の要求電力のうちの定常電力成分に対しては、電源５５から負荷６５に電力を供給させることができ、負荷６５の要求電力のうちの過渡電力成分に対しては、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給させることができる。
【００９６】
次に、電力変換回路１０に負荷等が接続された電力変換回路システム１０８について説明する。図１０は、電力変換回路システム１０８を示す図である。電力変換回路システム１０８は、電力変換回路システム１０１の構成に加えて、さらに、２次側磁気結合リアクトル３０４の中点に交流電源３３３とリレー３３４，３３５が設けられている。以下では、電力変換回路システム１０８と電力変換回路システム１０１の相違点である２次側磁気結合リアクトル３０４の中点に交流電源３３３とリレー３３４，３３５を中心に説明する。
【００９７】
交流電源３３３は、２次側磁気結合リアクトル３０４ａの他方側と２次側コイル３０２ａの一方側とを接続する接続線と、２次側コイル３０２ｂの他方側と２次側磁気結合リアクトル３０４ｂの一方側とを接続する接続線の間に設けられる。
【００９８】
リレー３３４は、２次側磁気結合リアクトル３０４ａの他方側と２次側コイル３０２ａの一方側とを接続する接続線上に設けられる。リレー３３５は、２次側コイル３０２ｂの他方側と２次側磁気結合リアクトル３０４ｂの一方側とを接続する接続線上に設けられる。
【００９９】
上記構成の電力変換回路システム１０８の動作について図１０等を用いて説明する。電力変換回路システム１０８では、交流電源３３３が２次側磁気結合リアクトル３０４の中点に設けられているため、交流電源３３３から入力された電圧を２次側変換回路３０の昇圧機能によって昇圧し、昇圧された電圧を用いて負荷６５を充電することができる。また、交流電源３３３を用いて負荷６５を充電するときは、変圧器４００に影響を与えないようにするためにリレー３３４，３３５を遮断することによって、２次側コイル３０２と２次側磁気結合リアクトル３０４とを電気的に切り離すことができる。なお、上記電力変換回路システム１０８では、交流電源３３３とリレー３３４，３３５は、２次側磁気結合リアクトル３０４の中点に設けられるものとして説明した。しかしながら、負荷６５が１次側変換回路２０の第１入出力ポート２８０あるいは第２入出力ポート２９０に取り付けられている場合は、１次側磁気結合リアクトル２０４の中点に交流電源３３３とリレー３３４，３３５を設けることで交流電源３３３を用いて負荷６５を充電することができる。
【０１００】
次に、電力変換回路システム１０２の第１変形例である電力変換回路システム１１２について説明する。図１１は、電力変換回路システム１１２を示す図である。電力変換回路システム１１２において、電源５５の出力電力を１次側変換回路２０によって昇圧した電力を負荷７０に供給しつつ、電源５５の出力電力を１次側変換回路２０と２次側変換回路３０とを介して負荷６５に伝送する場合について説明する。このためには、電力変換回路システム１１２を動作モードＤ，Ｅで動作させる必要がある。なお、電力変換回路システム１１２と電力変換回路システム１０２の相違は、オン時間δ決定処理部５０６ｈと位相差φ決定処理部５０４ｈであるため、その相違点について説明する。ここで、電力変換回路システム１１２の制御回路５０ｈにおいて、フィードバック制御を用いてオン時間δと位相差φとを決定するために好適なオン時間δ決定処理部５０６ｈと位相差φ決定処理部５０４ｈの具体的な構成を、図１２，１３を用いて説明する。図１２は、オン時間δ決定処理部５０６ｈの具体的な構成を示す模式図である。図１３は、位相差φ決定処理部５０４ｈの具体的な構成を示す模式図である。
【０１０１】
オン時間δ決定処理部５０６ｈは、加算部５０６１ｈと、ＰＩ演算部５０６２ｈと、加算部５０６３ｈと、初期オン時間δ設定部５０６４ｈとを含んで構成される。オン時間δ決定処理部５０６ｈは、負荷７０の両端電圧（Ｖ70）が所定の指令電圧（Ｖ*70）となるように負荷７０の両端電圧（Ｖ70）をフィードバックして、１次側変換回路２０の昇圧比（昇圧デューティ比）の基準となるオン時間δを決定する機能を有する。初期オン時間δ設定部５０６４ｈは、電源５５の出力電圧が１次側変換回路２０によって所定の指令電圧（Ｖ*70）に昇圧されるように予めオン時間δFFを初期値として設定する。加算部５０６１ｈは、入力される指令電圧（Ｖ*70）とフィードバック入力される１次側変換回路２０による昇圧電圧（負荷７０の両端電圧（Ｖ70））とを演算してＰＩ演算部５０６２ｈに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０６２ｈは、加算部５０６１ｈから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めたオン時間δ調整基準値を加算部５０６３ｈに入力する機能を有する。加算部５０６３ｈは、予め設定されたオン時間δFFとＰＩ演算部５０６２ｈから入力されるオン時間δ調整基準値とを演算することで新たなオン時間δを求める。
【０１０２】
位相差φ決定処理部５０４ｈは、加算部５０４１ｈと、ＰＩ演算部５０４２ｈと、加算部５０４３ｈと、初期位相差φ設定部５０４４ｈとを含んで構成される。位相差φ決定処理部５０４ｈは、電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）が所定の指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）をフィードバックして１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間の位相差φを決定する機能を有する。初期位相差φ設定部５０４４ｈは、電源５５から負荷７０へ電力供給をしつつ、電源５５から負荷６５へ供給可能な電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、その指令伝送電力（Ｐ*DD）が電源５５から負荷６５に伝送されるように位相差φFFを予め設定する。加算部５０４１ｈは、指令伝送電力（Ｐ*DD）とフィードバック入力される伝送電力（ＰDD）を演算してＰＩ演算部５０４２ｈに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０４２ｈは、加算部５０４１ｈから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めた位相差φ調整基準値を加算部５０４３ｈに入力する機能を有する。加算部５０４３ｈは、予め設定された位相差φFFとＰＩ演算部５０４２ｈから入力される位相差φ調整基準値とを演算することで新たな位相差φを求める。
【０１０３】
上記構成の電力変換回路システム１１２を動作モードＤ，Ｅで動作させる場合について説明する。ここで、電源５５から負荷７０に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｈにおいて、動作モードＤとして決定し、電源５５から負荷６５に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｈにおいて、動作モードＥとして決定する。なお、動作モードＤ，Ｅのうちどの動作モードで動作させるかについては、電源５５、負荷７０等の電圧モニタ等の情報に基づいて選択することができる。このとき、オン時間δ決定処理部５０６ｈは、電源５５の出力電圧が１次側変換回路２０によって所定の指令電圧（Ｖ*70）に昇圧されるようにオン時間δFFを決定する。そして、オン時間δ決定処理部５０６ｈは、実際の負荷７０の両端電圧（Ｖ70）が所定の指令電圧（Ｖ*70）となるように当該両端電圧（Ｖ70）をフィードバックしてオン時間δを変更している。
【０１０４】
位相差φ決定処理部５０４ｈは、電源５５から負荷７０へ電力供給をしつつ、電源５５から負荷６５へ供給可能な電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、当該指令伝送電力（Ｐ*DD）が電源５５から負荷６５に伝送されるように位相差φFFを決定する。そして、位相差φ決定処理部５０４ｈは、実際の伝送電力（ＰDD）が指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように当該伝送電力（ＰDD）をフィードバックして位相差φを変更している。
【０１０５】
１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、上記位相差φ決定処理部５０４ｈとオン時間δ決定処理部５０６ｈによって決定された位相差φ、オン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子をスイッチング制御する。具体的には、１次側スイッチング処理部５０８は、動作モードＤのときに１次側変換回路２０を昇圧回路として機能させ、動作モードＥのときに１次側変換回路２０を昇圧回路として機能させ、かつ、１次側変換回路２０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させるように、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１０６】
２次側スイッチング処理部５１０は、動作モードＥのときに２次側変換回路３０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させるように、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１０７】
電力変換回路システム１１２を上記のように動作モードＤ，Ｅで動作させることで、電源５５の出力電力を昇圧して負荷７０に供給しつつ、電源５５の出力電力を負荷６５に対しても伝送することができるため、電源６０が負荷６５に負担する電力を電源５５から負荷６５への伝送電力によって負担することができる。
【０１０８】
次に、電力変換回路システム１０７の第１変形例である電力変換回路システム１１３について説明する。図１４は、電力変換回路システム１１３を示す図である。電力変換回路システム１１３において、電源５５の出力電力を１次側変換回路２０と２次側変換回路３０とを介して負荷６５に伝送して供給しつつ、電源５５から負荷６５への電力供給の過不足分をキャパシタ８０から補償する場合について説明する。このためには、電力変換回路システム１１３を動作モードＥ，Ｉで動作させる必要がある。なお、電力変換回路システム１１３と電力変換回路システム１０７の相違は、オン時間δ決定処理部５０６ｉと位相差φ決定処理部５０４ｉであるため、その相違点について説明する。この場合、電力変換回路システム１１３の制御回路５０ｉにおいて、フィードバック制御を用いてオン時間δと位相差φとを決定するために好適なオン時間δ決定処理部５０６ｉと位相差φ決定処理部５０４ｉの具体的な構成を、図１５，１６を用いて説明する。図１５は、位相差φ決定処理部５０４ｉの具体的な構成を示す模式図である。図１６は、オン時間δ決定処理部５０６ｉの具体的な構成を示す模式図である。
【０１０９】
位相差φ決定処理部５０４ｉは、加算部５０４１ｉと、ＰＩ演算部５０４２ｉと、加算部５０４３ｉと、初期位相差φ設定部５０４４ｉとを含んで構成される。位相差φ決定処理部５０４ｉは、電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）が所定の指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）をフィードバックして１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間の位相差φを決定する機能を有する。初期位相差φ設定部５０４４ｉは、電源５５から負荷６５への伝送可能な電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、当該指令伝送電力（Ｐ*DD）が電源５５から負荷６５に伝送されるように位相差φFFを予め設定する。加算部５０４１ｉは、指令伝送電力（Ｐ*DD）とフィードバック入力される伝送電力（ＰDD）を演算してＰＩ演算部５０４２ｉに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０４２ｉは、加算部５０４１ｉから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めた位相差φ調整基準値を加算部５０４３ｉに入力する機能を有する。加算部５０４３ｉは、予め設定された位相差φFFとＰＩ演算部５０４２ｉから入力される位相差φ調整基準値とを演算することで新たな位相差φを求める。
【０１１０】
オン時間δ決定処理部５０６ｉは、加算部５０６１ｉと、ＰＩ演算部５０６２ｉと、加算部５０６３ｉと、初期オン時間δ設定部５０６４ｉとを含んで構成される。オン時間δ決定処理部５０６ｉは、負荷６５の両端電圧（Ｖ65）が所定の指令電圧（Ｖ*65）となるように負荷６５の両端電圧（Ｖ65）をフィードバックして、２次側変換回路３０の昇圧比（昇圧デューティ比）の基準となるオン時間δを決定する機能を有する。初期オン時間δ設定部５０６４ｉは、負荷６５の要求電力から、電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）を引いた差分電力に対応する電圧を指令電圧（Ｖ*65）とし、当該指令電圧（Ｖ*65）がキャパシタ８０の出力電圧が２次側変換回路３０によって昇圧されて負荷６５に供給されるように、予めオン時間δFFを初期値として設定する。加算部５０６１ｉは、入力される指令電圧（Ｖ*65）とフィードバック入力される２次側変換回路２０による昇圧電圧（負荷６５の両端電圧（Ｖ65））とを演算してＰＩ演算部５０６２ｉに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０６２ｉは、加算部５０６１ｉから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めたオン時間δ調整基準値を加算部５０６３ｉに入力する機能を有する。加算部５０６３ｉは、予め設定されたオン時間δFFとＰＩ演算部５０６２ｉから入力されるオン時間δ調整基準値とを演算することで新たなオン時間δを求める。
【０１１１】
上記構成の電力変換回路システム１１３を動作モードＥ，Ｉで動作させる場合について説明する。ここで、電源５５から負荷６５に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｉにおいて、動作モードＥとして決定し、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｉおいて、動作モードＩとして決定する。なお、動作モードＥ，Ｉのうちどの動作モードで動作させるかについては、電源５５等の電圧モニタ等の情報に基づいて選択することができる。このとき、位相差φ決定処理部５０４ｉは、電源５５から負荷６５への伝送可能な電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）が当該指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間の位相差φFFを決定する。そして、位相差φ決定処理部５０４ｉは、実際の伝送電力（ＰDD）が指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように当該伝送電力（ＰDD）をフィードバックして位相差φを変更している。
【０１１２】
また、オン時間δ決定処理部５０６ｉは、負荷６５の要求電力から電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）を引いた差分電力に対応する電圧がキャパシタ８０の出力電圧が２次側変換回路３０によって昇圧されて負荷６５に供給されるように指令電圧（Ｖ*65）を設定し、２次変換回路３０によって当該指令電圧（Ｖ*65）まで昇圧されるようにオン時間δFFを決定している。そして、オン時間δ決定処理部５０６ｉは、実際の負荷６５の（Ｖ65）が当該指令電圧（Ｖ*65）となるように当該両端電圧（Ｖ65）をフィードバックしてオン時間δを変更している。
【０１１３】
１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、上記位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６によって決定された位相差φ、オン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子をスイッチング制御する。具体的には、１次側スイッチング処理部５０８は、動作モードＥのときに１次側変換回路２０を昇圧回路として機能させ、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させるように、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１１４】
２次側スイッチング処理部５１０は、動作モードＥのときに２次側変換回路３０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させ、動作モードＩのときに２次側変換回路３０を昇圧回路として機能させるように、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１１５】
電力変換回路システム１１３を上記のように動作モードＥ，Ｉで動作させることで、電源５５の出力電力を負荷６５に伝送することができるとともに、過不足分をキャパシタ８０の出力電力から負荷６５に供給することで補償することができる。
【０１１６】
次に、電力変換回路システム１０７の第２変形例である電力変換回路システム１１４について説明する。図１７は、電力変換回路システム１１４を示す図である。電力変換回路システム１１４において、キャパシタ８０の出力電力を昇圧して負荷６５への瞬時電力供給を行いつつ、キャパシタ８０の平均電力変動分を電源５５から補償する場合について説明する。このためには、電力変換回路システム１１４を動作モードＦ，Ｉで動作させる必要がある。なお、電力変換回路システム１１５と電力変換回路システム１０７の相違は、オン時間δ決定処理部５０６ｊと位相差φ決定処理部５０４ｊであるため、その相違点について説明する。この場合、電力変換回路システム１１４の制御回路５０ｊにおいて、フィードバック制御を用いてオン時間δと位相差φとを決定するために好適なオン時間δ決定処理部５０６ｊと位相差φ決定処理部５０４ｊの具体的な構成を、図１８，１９を用いて説明する。図１８は、オン時間δ決定処理部５０６ｊの具体的な構成を示す模式図である。図１９は、位相差φ決定処理部５０４ｊの具体的な構成を示す模式図である。
【０１１７】
オン時間δ決定処理部５０６ｊは、加算部５０６１ｊと、ＰＩ演算部５０６２ｊと、加算部５０６３ｊと、初期オン時間δ設定部５０６４ｊとを含んで構成される。オン時間δ決定処理部５０６ｊは、負荷６５の両端電圧（Ｖ65）が所定の指令電圧（Ｖ*65）となるように負荷６５の両端電圧（Ｖ65）をフィードバックして、２次側変換回路３０の昇圧比（昇圧デューティ比）の基準となるオン時間δを決定する機能を有する。初期オン時間δ設定部５０６４ｊは、負荷６５の要求電力に対応する電圧を指令電圧（Ｖ*65）とし、キャパシタ８０の出力電圧が２次側変換回路３０によって、当該指令電圧（Ｖ*65）に昇圧されるように予めオン時間δFFを初期値として設定する。加算部５０６１ｊは、入力される指令電圧（Ｖ*65）とフィードバック入力される２次側変換回路２０による昇圧電圧（負荷６５の両端電圧（Ｖ65））とを演算してＰＩ演算部５０６２ｊに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０６２ｊは、加算部５０６１ｊから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めたオン時間δ調整基準値を加算部５０６３ｊに入力する機能を有する。加算部５０６３ｊは、予め設定されたオン時間δFFとＰＩ演算部５０６２ｊから入力されるオン時間δ調整基準値とを演算することで新たなオン時間δを求める。
【０１１８】
位相差φ決定処理部５０４ｊは、加算部５０４１ｊと、ＰＩ演算部５０４２ｊと、加算部５０４３ｊと、初期位相差φ設定部５０４４ｊとを含んで構成される。位相差φ決定処理部５０４ｊは、キャパシタ８０の両端電圧が所定の指令電圧（Ｖ*80）となるようにキャパシタ８０の両端電圧（Ｖ80）をフィードバックして１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間の位相差φを決定する機能を有する。初期位相差φ設定部５０４４ｉは、キャパシタ８０の両端電圧が所定の指令電圧値（Ｖ*80）を保つために、電源５５からキャパシタ８０に伝送が必要な電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、当該指令伝送電力（Ｐ*DD）が電源５５からキャパシタ８０に伝送されるように位相差φFFを予め設定する。加算部５０４１ｊは、指令電圧値（Ｖ*80）とフィードバック入力されるキャパシタ８０の電圧値（Ｖ80）を演算してＰＩ演算部５０４２ｊに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０４２ｊは、加算部５０４１ｊから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めた位相差φ調整基準値を加算部５０４３ｊに入力する機能を有する。加算部５０４３ｊは、予め設定された位相差φFFとＰＩ演算部５０４２ｊから入力される位相差φ調整基準値とを演算することで新たな位相差φを求める。
【０１１９】
上記構成の電力変換回路システム１１３を動作モードＦ，Ｉで動作させる場合について説明する。ここで、電源５５からキャパシタ８０に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｊにおいて、動作モードＦとして決定し、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｊおいて、動作モードＩとして決定する。なお、動作モードＦ，Ｉのうちどの動作モードで動作させるかについては、キャパシタ８０等の電圧モニタ等の情報に基づいて選択することができる。このとき、オン時間δ決定処理部５０６ｊは、負荷６５の要求電力に対応する電圧を指令電圧（Ｖ*65）とし、キャパシタ８０の出力電圧が２次側変換回路３０によって、当該指令電圧（Ｖ*65）に昇圧されるように、オン時間δを決定する。そして、オン時間δ決定処理部５０６ｊは、実際の負荷６５の両端電圧（Ｖ65）が所定の指令電圧（Ｖ*65）となるように当該両端電圧（Ｖ65）をフィードバックしてオン時間δを変更している。
【０１２０】
位相差φ決定処理部５０４ｊは、キャパシタ８０の電圧が所定の指令電圧値（Ｖ*80）を保つために、電源５５からキャパシタ８０に伝送が必要な電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、当該指令伝送電力（Ｐ*DD）が電源５５からキャパシタ８０に伝送されるように位相差φを予め設定する。そして、位相差φ決定処理部５０４ｊは、実際のキャパシタ８０の電圧値（Ｖ80）が指令電圧（Ｖ*80）となるように当該電圧（Ｖ80）をフィードバックして位相差φを変更している。
【０１２１】
１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、上記位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６によって決定された位相差φ、オン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子をスイッチング制御する。具体的には、１次側スイッチング処理部５０８は、動作モードＦのときに１次側変換回路２０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させるように、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１２２】
２次側スイッチング処理部５１０は、動作モードＦのときに２次側変換回路３０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させ、かつ、２次側変換回路３０を降圧回路として機能させ、動作モードＩのときに、２次側変換回路３０を昇圧回路として機能させるように、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１２３】
電力変換回路システム１１４を上記のように動作モードＦ，Ｉで動作させることで、負荷６５の要求電力のうち、過渡的な電力変動に対してはキャパシタ８０から供給することができるとともに、定常的な電力変動に対しては電源５５からキャパシタ８０を介して負荷６５に供給することができる。
【０１２４】
次に、電力変換回路システム１０７の第３変形例である電力変換回路システム１１５について説明する。図２０は、電力変換回路システム１１５を示す図である。電力変換回路システム１１５において、キャパシタ８０の出力電力を昇圧して負荷６５へ供給しつつ、過不足の電力について電源５５から負荷６５へ電力の伝送を行うことで補償する場合について説明する。このためには、電力変換回路システム１１５を動作モードＥ，Ｉで動作させる必要がある。なお、電力変換回路システム１１５と電力変換回路システム１０７の相違は、オン時間δ決定処理部５０６ｋと位相差φ決定処理部５０４ｋであるため、その相違点について説明する。この場合、電力変換回路システム１１５の制御回路５０ｋにおいて、フィードバック制御を用いてオン時間δと位相差φとを決定するために好適なオン時間δ決定処理部５０６ｋと位相差φ決定処理部５０４ｋの具体的な構成を、図２１，２２を用いて説明する。図２１は、オン時間δ決定処理部５０６ｋの具体的な構成を示す模式図である。図２２は、位相差φ決定処理部５０４ｋの具体的な構成を示す模式図である。
【０１２５】
オン時間δ決定処理部５０６ｋは、加算部５０６１ｋと、ＰＩ演算部５０６２ｋと、加算部５０６３ｋと、ＰＩ演算部５０６４ｋと、加算部５０６５ｋと、初期オン時間δ設定部５０６６ｋとを含んで構成される。オン時間δ決定処理部５０６ｋは、負荷６５の両端電圧（Ｖ65）が所定の指令電圧（Ｖ*65）となるように、負荷６５の両端電圧（Ｖ65）とキャパシタ８０に対する所定の指令電力（Ｐ*80）をフィードバックして、昇圧比（昇圧デューティ比）の基準となるオン時間δを決定する機能を有する。初期オン時間δ設定部５０６６ｋは、負荷６５の要求電力に対応する電圧を指令電圧（Ｖ*65）とし、キャパシタ８０の出力電圧が２次側変換回路３０によって当該指令電圧（Ｖ*65）に昇圧されるように予めオン時間δFFを初期値として設定する。加算部５０６１ｋは、入力される指令電圧（Ｖ*65）とフィードバック入力される２次側変換回路２０による昇圧電圧（負荷６５の両端電圧（Ｖ65））とを演算してＰＩ演算部５０６２ｋに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０６２ｋは、加算部５０６１ｋから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めた電力調整用基準値を加算部５０６３ｋに入力する機能を有する。そして、加算部５０６３ｋでは、ＰＩ演算部５０６２ｋから入力される電力調整用基準値と指令電力（Ｐ*80）とを演算して演算後電力調整用基準値をＰＩ演算部５０６４ｋに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０６４ｋは、加算部５０６３ｋから入力される演算後電力調整用基準値にＰＩゲインを乗じて求めたオン時間δ調整基準値を加算部５０６５ｋに入力する機能を有する。加算部５０６５ｋは、予め設定されたオン時間δFFとＰＩ演算部５０６４ｋから入力されるオン時間δ調整基準値とを演算することで新たなオン時間δを求める。
【０１２６】
位相差φ決定処理部５０４ｋは、加算部５０４１ｋと、ＰＩ演算部５０４２ｋと、加算部５０４３ｋと、初期位相差φ設定部５０４４ｋとを含んで構成される。位相差φ決定処理部５０４ｋは、電源５５から負荷６５へ指令伝送電力（Ｐ*DD）が伝送されるように、伝送電力（ＰDD）をフィードバックして１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間の位相差φを決定する機能を有する。初期位相差φ設定部５０４４ｋは、負荷６５の要求電力とキャパシタ８０の出力電力を２次側変換回路３０によって昇圧された昇圧電力との差分電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、当該指令伝送電力（Ｐ*DD）が電源５５から負荷６５に伝送されるように位相差φFFを予め設定する。加算部５０４１ｋは、指令伝送電力（Ｐ*DD）とフィードバック入力される伝送電力（ＰDD）を演算してＰＩ演算部５０４２ｋに入力する機能を有する。ＰＩ演算部５０４２ｋは、加算部５０４１ｋから入力される値にＰＩゲインを乗じて求めた位相差φ調整基準値を加算部５０４３ｋに入力する機能を有する。加算部５０４３ｋは、予め設定された位相差φFFとＰＩ演算部５０４２ｋから入力される位相差φ調整基準値とを演算することで新たな位相差φを求める。
【０１２７】
上記構成の電力変換回路システム１１５を動作モードＥ，Ｉで動作させる場合について説明する。ここで、電源５５から負荷６５に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｋにおいて、動作モードＥとして決定し、キャパシタ８０から負荷６５に電力を供給するために電力変換モード決定処理部５０２ｋおいて、動作モードＩとして決定する。なお、動作モードＥ，Ｉのうちどの動作モードで動作させるかについては、キャパシタ８０、負荷６５等の電圧モニタ等の情報に基づいて選択することができる。このとき、オン時間δ決定処理部５０６ｋは、負荷６５の要求電力に対応する電圧を指令電圧（Ｖ*65）とし、キャパシタ８０の出力電圧が２次側変換回路３０によって当該指令電圧（Ｖ*65）に昇圧されるようにオン時間δを決定している。そして、オン時間δ決定処理部５０６ｋは、負荷６５の両端電圧（Ｖ65）とキャパシタ８０に対する所定の指令電力（Ｐ*80）をフィードバックして、オン時間δを変更している。
【０１２８】
また、位相差φ決定処理部５０４ｋは、負荷６５の要求電力とキャパシタ８０の出力電力を２次側変換回路３０によって昇圧された昇圧電力との差分電力を指令伝送電力（Ｐ*DD）とし、電源５５から負荷６５への伝送電力（ＰDD）が当該指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように１次側変換回路２０と２次側変換回路３０との間の位相差φを決定する。そして、位相差φ決定処理部５０４ｋは、実際の伝送電力（ＰDD）が指令伝送電力（Ｐ*DD）となるように伝送電力（ＰDD）をフィードバックして位相差φを変更している。
【０１２９】
１次側スイッチング処理部５０８と２次側スイッチング処理部５１０は、上記位相差φ決定処理部５０４とオン時間δ決定処理部５０６によって決定された位相差φ、オン時間δに基づいて、それぞれ１次側変換回路２０と２次側変換回路３０のスイッチング素子をスイッチング制御する。具体的には、１次側スイッチング処理部５０８は、動作モードＥのときに１次側変換回路２０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させ、かつ、１次側変換回路２０を昇圧回路として機能させるように、１次側左上アーム２０６と、１次側左下アーム２０８と、１次側右上アーム２１０と、１次側右下アーム２１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１３０】
２次側スイッチング処理部５１０は、動作モードＥのときに２次側変換回路３０をＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部として機能させ、動作モードＩのときに２次側変換回路３０を昇圧回路として機能させるように、２次側左上アーム３０６と、２次側左下アーム３０８と、２次側右上アーム３１０と、２次側右下アーム３１２の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【０１３１】
電力変換回路システム１１５を上記のように動作モードＥ，Ｉで動作させることで、負荷６５の要求電力に対して、キャパシタ８０から供給することができるとともに、電源５５から負荷６５に電力を伝送することでキャパシタ８０の負担を軽減することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０  電力変換回路、２０  １次側変換回路、３０  ２次側変換回路、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈ，５０ｉ，５０ｊ，５０ｋ  制御回路、５１，５２，８０，９５  キャパシタ、５５，６０，８５，９０  電源、６５，７０，７５  負荷、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１１２，１１３，１１４，１１５  電力変換回路システム、２００  １次側フルブリッジ回路、２０２  １次側コイル、２０２ａ  １次側コイル、２０２ｂ  １次側コイル、２０２ｍ  センタータップ、２０４  １次側磁気結合リアクトル、２０４ａ  １次側磁気結合リアクトル、２０４ｂ  １次側磁気結合リアクトル、２０６  １次側左上アーム、２０７  １次側左側アーム回路、２０７ｍ  中点、２０８  １次側左下アーム、２１０  １次側右上アーム、２１１  １次側右側アーム回路、２１１ｍ  中点、２１２  １次側右下アーム、２８０  第１入出力ポート、２９０  第２入出力ポート、２９８  １次側正極母線、２９９  １次側負極母線、３００  ２次側フルブリッジ回路、３０２  ２次側コイル、３０２ａ  ２次側コイル、３０２ｂ  ２次側コイル、３０２ｍ  センタータップ、３０４  ２次側磁気結合リアクトル、３０４ａ  ２次側磁気結合リアクトル、３０４ｂ  ２次側磁気結合リアクトル、３０６  ２次側左上アーム、３０７  ２次側左側アーム回路、３０７ｍ  中点、３０８  ２次側左下アーム、３１０  ２次側右上アーム、３１１  ２次側右側アーム回路、３１１ｍ  中点、３１２  ２次側右下アーム、３３３  交流電源、３８０  第３入出力ポート、３９０  第４入出力ポート、３９８  ２次側正極母線、３９９  ２次側負極母線、４００  変圧器、５０２、５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ｆ，５０２ｇ，５０２ｈ，５０２ｉ，５０２ｊ，５０２ｋ  電力変換モード決定処理部、５０４，５０４ｈ，５０４ｉ，５０４ｊ，５０４ｋ  位相差φ決定処理部、５０６，５０６ｈ，５０６ｉ，５０６ｊ，５０６ｋ  オン時間δ決定処理部、５０８  １次側スイッチング処理部、５１０  ２次側スイッチング処理部、６０２，６０４，６０６，６０８，６１０，６１２  端子、５０４１ｈ，５０４１ｉ，５０４１ｊ，５０４１ｋ，５０４３ｈ、５０４３ｉ，５０４３ｊ，５０４３ｋ、５０６１ｈ，５０６１ｉ，５０６１ｊ，５０６１ｋ、５０６３ｈ、５０６３ｉ，５０６３ｊ，５０６３ｋ、５０６５ｋ  加算部、５０４２ｈ，５０４２ｉ，５０４２ｊ，５０４２ｋ、５０６２ｈ、５０６２ｉ，５０６２ｊ，５０６２ｋ，５０６４ｋ  ＰＩ演算部、５０４４ｈ，５０４４ｉ，５０４４ｊ，５０４４ｋ  初期位相差φ設定部、５０６４ｈ，５０６４ｉ，５０６４ｊ，５０６４ｋ、５０６５ｋ  初期オン時間δ設定部。
【図１】
2011193713.tif 000003
【図２】
2011193713.tif 000004
【図３】
2011193713.tif 000005
【図４】
2011193713.tif 000006
【図５】
2011193713.tif 000007
【図６】
2011193713.tif 000008
【図７】
2011193713.tif 000009
【図８】
2011193713.tif 000010
【図９】
2011193713.tif 000011
【図１０】
2011193713.tif 000012
【図１１】
2011193713.tif 000013
【図１２】
2011193713.tif 000014
【図１３】
2011193713.tif 000015
【図１４】
2011193713.tif 000016
【図１５】
2011193713.tif 000017
【図１６】
2011193713.tif 000018
【図１７】
2011193713.tif 000019
【図１８】
2011193713.tif 000020
【図１９】
2011193713.tif 000021
【図２０】
2011193713.tif 000022
【図２１】
2011193713.tif 000023
【図２２】
2011193713.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月14日(2011.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2011193713.tif 000025