(57)【要約】【課題】主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン操作を十分にターンオン損失が低減されたソフトスイッチングとすることができないこと。【解決手段】フリーホイールダイオードＦＤ２を順方向電流が流れる状況下、ソフトスイッチング用コイルＬ２に電圧を印加する。これにより、ソフトスイッチング用コイルＬ２に流れる電流が漸増し、フリーホイールダイオードＦＤ２に流れる電流が漸減する。フリーホイールダイオードＦＤ２の順方向電流がゼロとなると、リカバリ電流が流れる。このリカバリ電流が減少し始めると、その減少を補償すべく、フリーホイールダイオードＦＤ１に順方向電流が流れ、ソフトスイッチング用コイルＬ２に流れ込む。このタイミングで、主スイッチング素子Ｑ１をオンする。【選択図】      図１
2011019358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワースイッチング素子と、該パワースイッチング素子の入出力端子に並列接続される第１のフリーホイールダイオードと、前記パワースイッチング素子に直列接続される第２のフリーホイールダイオードと、前記第２のフリーホイールダイオードに並列接続されるソフトスイッチング用コイルとを備え、前記パワースイッチング素子および前記第２のフリーホイールダイオードの接続点に電力変換用コイルが接続される電力変換回路について、前記第２のフリーホイールダイオードに流れていた電流を、前記ソフトスイッチング用コイルに流すことで減少させる制御を行って且つ、該制御の開始後に前記パワースイッチング素子をオン操作する電力変換回路の制御装置において、
前記第２のフリーホイールダイオードに流れるリカバリ電流が減衰を開始することに基づき、前記パワースイッチング素子のスイッチング状態をオン状態に切り替える切替手段を備えることを特徴とする電力変換回路の制御装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記第２のフリーホイールダイオードに流れるリカバリ電流の減衰に伴って前記第１のフリーホイールダイオードに順方向電流が流れている期間に、前記パワースイッチング素子のスイッチング状態をオン状態に切り替えることを特徴とする請求項１記載の電力変換回路の制御装置。
【請求項３】
前記ソフトスイッチング用コイルに電圧を印加するための電圧出力手段と、前記電圧出力手段を備えるループ回路を開閉する開閉手段とを更に備え、
前記切替手段は、前記開閉手段の両端の電圧に基づき、前記リカバリ電流の減衰開始を判断することを特徴とする請求項１または２記載の電力変換回路の制御装置。
【請求項４】
前記ソフトスイッチング用コイルは、トランスの２次側コイルを構成するものであり、前記トランスの１次側コイルに前記開閉手段および前記電圧出力手段が接続されていることを特徴とする請求項３記載の電力変換回路の制御装置。
【請求項５】
前記第２のフリーホイールダイオードは、スーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタのボディーダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワースイッチング素子と、該パワースイッチング素子の入出力端子に並列接続される第１のフリーホイールダイオードと、前記パワースイッチング素子に直列接続される第２のフリーホイールダイオードと、前記第２のフリーホイールダイオードに並列接続されるソフトスイッチング用コイルとを備え、前記パワースイッチング素子および前記第２のフリーホイールダイオードの接続点に電力変換用コイルが接続される電力変換回路について、前記第２のフリーホイールダイオードに流れていた電流を、前記ソフトスイッチング用コイルに流すことで減少させる制御を行って且つ、該制御の開始後に前記パワースイッチング素子をオン操作する電力変換回路の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、例えば下記非特許文献１に記載されているものがある。ここでは、上記第２のフリーホイールダイオードに順方向電流が流れる状況下、ソフトスイッチング用コイルに電圧を印加することで、ソフトスイッチング用コイルに電流を流し、ひいては第２のフリーホイールダイオードに流れる順方向電流を減少させる。そして、第２のフリーホイールダイオードに流れる電流がゼロとなることでパワースイッチング素子をオン操作する。これにより、パワースイッチング素子を流れる電流は漸増するものの、その漸増速度は、ソフトスイッチング用コイルに流れる電流の減少速度によって制限される。このため、パワースイッチング素子のオン操作をソフトスイッチングとすることができる。
【０００３】
なお、従来の電力変換回路の制御装置としては、他にも例えば下記特許文献１，２に記載されたもの等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２７５８５号公報
【特許文献２】特開２００６−１４１１６８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】齋藤、久保田、「パルストランスを用いたゼロ電流ターンオンインバータ」、２００８  ＩＥＥ  Ｊａｐａｎ、第４分冊、ｐ１２８〜１２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ただし、上記非特許文献１記載の技術では、パワースイッチング素子に流れる電流の増加速度を制限することでソフトスイッチングとすることができるとはいえ、パワースイッチング素子のオン操作に伴うその入出力端子間の電圧の低下過程において電流が流れるため、電力損失が生じる。このため、オン操作は、ソフトスイッチングとしては不十分となる。
【０００７】
更に、上記第２のフリーホイールダイオードを、例えばスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴ等のボディーダイオードとする場合、逆回復電流が大きくなる。このため、逆回復電流の減衰速度が、ソフトスイッチング用コイルを流れる電流の減少速度よりも大きくなる場合、第１のフリーホイールダイオードに、リカバリ電流の減少を補償するための順方向電流が流れる。そして、これにより、パワースイッチング素子のオン操作前にその入出力端子間の電圧が変動し、これがノイズ源となるおそれもある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、上記パワースイッチング素子のオン操作をより適切に行うことのできる電力変換回路の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【００１０】
請求項１記載の発明は、パワースイッチング素子と、該パワースイッチング素子の入出力端子に並列接続される第１のフリーホイールダイオードと、前記パワースイッチング素子に直列接続される第２のフリーホイールダイオードと、前記第２のフリーホイールダイオードに並列接続されるソフトスイッチング用コイルとを備え、前記パワースイッチング素子および前記第２のフリーホイールダイオードの接続点に電力変換用コイルが接続される電力変換回路について、前記第２のフリーホイールダイオードに流れていた電流を、前記ソフトスイッチング用コイルに流すことで減少させる制御を行って且つ、該制御の開始後に前記パワースイッチング素子をオン操作する電力変換回路の制御装置において、前記第２のフリーホイールダイオードに流れるリカバリ電流が減衰を開始することに基づき、前記パワースイッチング素子のスイッチング状態をオン状態に切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第２のフリーホイールダイオードに流れるリカバリ電流が減衰を開始する際、この減衰速度の絶対値が、ソフトスイッチング用コイルに流れる電流の減少速度の絶対値よりも大きい場合、リカバリ電流の減少を補償すべく、第１のフリーホイールダイオードに順方向電流が流れる。このため、パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧が第１のフリーホイールダイオードの電圧降下量程度に制限される。このため、この時点でパワースイッチング素子をオン操作することで、このオン操作をゼロ電圧スイッチングとすることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切替手段は、前記第２のフリーホイールダイオードに流れるリカバリ電流の減衰に伴って前記第１のフリーホイールダイオードに順方向電流が流れている期間に、前記パワースイッチング素子のスイッチング状態をオン状態に切り替えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記ソフトスイッチング用コイルに電圧を印加するための電圧出力手段と、前記電圧出力手段を備えるループ回路を開閉する開閉手段とを更に備え、前記切替手段は、前記開閉手段の両端の電圧に基づき、前記リカバリ電流の減衰開始を判断することを特徴とする。
【００１４】
上記発明では、開閉手段を閉状態としてソフトスイッチング用コイルに電圧を印加することで、第２のフリーホイールダイオードに流れていた電流をソフトスイッチング用コイルに流すことができる。そしてその後、第２のフリーホイールダイオードにリカバリ電流が流れ、更にこれが減少して第１のフリーホイールダイオードに順方向電流が流れることで、ソフトスイッチング用コイルを流れる電流が減少する。その後、リカバリ電流が減少すると、開閉手段の両端の電圧も変化する。このため、リカバリ電流の減少を、開閉手段の両端の電圧の変化として検出することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ソフトスイッチング用コイルは、トランスの２次側コイルを構成するものであり、前記トランスの１次側コイルに前記開閉手段および前記電圧出力手段が接続されていることを特徴とする。
【００１６】
トランスの１次側コイルに流れる電流と２次側コイルに流れる電流との間には、相関関係がある。一方、トランスの１次側コイル（ソフトスイッチング用コイル）を流れる電流の減少タイミングと、リカバリ電流の減少タイミングとは対応している。このため、上記発明では、開閉手段の両端の電圧の変化によってリカバリ電流の減少を検出することができる。また、上記発明では、トランスを用いることで、開閉手段をソフトスイッチング用コイルに対して絶縁することができる。このため、パワースイッチング素子等が、低電圧システムから絶縁された高電圧システムを構成するものであっても、開閉手段を低電圧システムにて操作することが容易となる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記第２のフリーホイールダイオードは、スーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタのボディーダイオードであることを特徴とする。
【００１８】
スーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタは、ボディーダイオードのリカバリ電流の減少速度の絶対値が大きくなる傾向を有する。このため、上記発明の作用効果を好適に奏する上で適している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるスイッチング制御態様を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかるスイッチング制御態様を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態の効果を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態との比較例を示すタイムチャート。
【図６】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換回路の制御装置をハイブリッド車の電力変換回路の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２２】
図示される高電圧バッテリ１０は、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成するものである。高電圧バッテリ１０は、車載主機の直接の電力供給のための蓄電手段である。高電圧バッテリ１０は、コンバータＣＶを介してインバータ１２に接続されている。インバータ１２は、直流電圧を擬似交流電圧に変換して車載主機に印加するための電力変換回路である。
【００２３】
上記コンバータＣＶは、高電圧バッテリ１０の電圧（例えば「２００Ｖ」）を昇圧して所定の高電圧（例えば「５００Ｖ」）の電圧をインバータ１２に印加する。また、コンバータＣＶは、インバータＩＶに接続された回転電機が回生運転される場合には、インバータＩＶから入力される電圧を降圧して高電圧バッテリ１０に印加する。なお、コンバータＣＶの一対の入力端子には、コンデンサ１４が並列接続されており、また、コンバータＣＶの一対の出力端子には、コンデンサ１６が並列接続されている。
【００２４】
コンバータＣＶは、一対の出力端子間に接続される主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列接続体を備えている。これら主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＮチャネルのパワーＭＯＳ型電界効果トランジスタである。詳しくは、これらは、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴである。これら主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、それぞれ逆並列にフリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２が接続されている。これらフリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２は、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のボディーダイオードである。
【００２５】
主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、高電圧バッテリ１０との間には、変換用コイルＬが接続されている。また、主スイッチング素子Ｑ１には、ソフトスイッチング用コイルＬ１およびダイオードＤ１の直列接続体が並列接続されている。また、主スイッチング素子Ｑ２には、ソフトスイッチング用コイルＬ２およびダイオードＤ２の直列接続体が並列接続されている。ここで、ソフトスイッチング用コイルＬ１は、１次側コイルＬ３と磁気結合されて巻数比「１」のトランスを構成している。そして、１次側コイルＬ３には、駆動回路Ｄｒ１が接続されている。
【００２６】
駆動回路Ｄｒ１は、１次側コイルＬ３に並列接続された電源Ｂ３，コンデンサＣ３およびダイオード２８を備えて構成されている。ここで、ダイオード２８は、電源Ｂ３に逆並列に接続されるものである。また、駆動回路Ｄｒ１は、電源Ｂ３および１次側コイルＬ３を備えるループ回路を開閉するスイッチング素子Ｑ３を備えている。ここで、スイッチング素子Ｑ３は、パワーＭＯＳ型電界効果トランジスタであり、ボディーダイオード（ダイオードＤ３）を備えている。このダイオードＤ３は、電源Ｂ３の負極側をアノード側とするものである。そして、スイッチング素子Ｑ３の入力端子および出力端子には、これらの間の電圧（検出値ｄｓ１）を検出するための検出回路２０が接続されている。
【００２７】
また、ソフトスイッチング用コイルＬ２は、１次側コイルＬ４と磁気結合されて巻数比「１」のトランスを構成している。そして、１次側コイルＬ４には、駆動回路Ｄｒ２が接続されている。
【００２８】
駆動回路Ｄｒ２は、１次側コイルＬ４に並列接続された電源Ｂ４，コンデンサＣ４およびダイオード２８を備えて構成されている。ここで、ダイオード２８は、電源Ｂ４に逆並列に接続されるものである。また、駆動回路Ｄｒ２は、電源Ｂ４および１次側コイルＬ４を備えるループ回路を開閉するスイッチング素子Ｑ４を備えている。ここで、スイッチング素子Ｑ４は、パワーＭＯＳ型電界効果トランジスタであり、ボディーダイオード（ダイオードＤ４）を備えている。このダイオードＤ４は、電源Ｂ４の負極側をアノード側とするものである。そして、スイッチング素子Ｑ４の入力端子および出力端子には、これらの間の電圧（検出値ｄｓ２）を検出するための検出回路２０が接続されている。
【００２９】
制御装置３０は、検出回路２０によって検出される電圧等に基づき、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を操作する操作信号ＭＱ１，ＭＱ２や、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を操作する操作信号Ｍｄ１、Ｍｄ２を生成して出力する。
【００３０】
以下では、制御装置３０によって行われるコンバータＣＶの昇圧処理について説明する。図２に、コンバータＣＶのうちの昇圧処理の各モードにおいて電流が流れる部分を明記した回路を示す。以下では、図２に示した各モード毎に説明を行う。
【００３１】
（モード１）
これは、主スイッチング素子Ｑ１がオフ、主スイッチング素子Ｑ２がオン、駆動回路Ｄｒ１，Ｄｒ２がともにオフとなるモードである。この場合、高電圧バッテリ１０から変換用コイルＬを介して主スイッチング素子Ｑ２に電流が流れる。
【００３２】
（モード２）
これは、主スイッチング素子Ｑ２をオフし、スイッチング素子Ｑ４をオンすることで駆動回路Ｄｒ２をオンするモードである。主スイッチング素子Ｑ２をオフすると、主スイッチング素子Ｑ２には電流が流れなくなり、フリーホイールダイオードＦＤ２に順方向電流が流れる。駆動回路Ｄｒ２をオンすると、１次側コイルＬ４およびソフトスイッチング用コイルＬ２に電源Ｂ４の電圧が印加される。これにより、ソフトスイッチング用コイルＬ２には、電流が流れ始め、その電流は漸増する。これに伴い、フリーホイールダイオードＦＤ２の順方向電流は漸減する。このときの電流の増加速度は、電源Ｂ４の電圧を、１次側コイルＬ４とソフトスイッチング用コイルＬ２との漏れインダクタンスで除算した値となる。このため、スイッチング素子Ｑ４に流れる電流の増加速度も、１次側コイルＬ４とソフトスイッチング用コイルＬ２との漏れインダクタンスによって制限されるため、スイッチング素子Ｑ４のオン状態への切替をゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）とすることができる。なお、スイッチング素子Ｑ４の入力端子および出力端子間の電圧は、これに流れる電流の増加に伴って上昇する。ちなみに、上記漏れインダクタンスは、変換用コイルＬのインダクタンスと比較して小さいことが望ましい。
【００３３】
（モード３）
これは、フリーホイールダイオードＦＤ２に流れる順方向電流が漸減し、これがゼロとなることで、フリーホイールダイオードＦＤ２にリカバリ電流が流れるモードである。このリカバリ電流は、ソフトスイッチング用コイルＬ２に流れる。なお、スイッチング素子Ｑ４の入力端子および出力端子間の電圧は、これに流れる電流の増加に伴って上昇する。
【００３４】
（モード４）
これは、フリーホイールダイオードＦＤ２のリカバリ電流が減少するモードである。この際の減少速度は、フリーホイールダイオードＦＤ２のデバイスによって定まる。特に本実施形態のように、主スイッチング素子Ｑ２としてスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴを用いる場合、リカバリ電流の減少速度が大きくなる。一方、ソフトスイッチング用コイルＬ２を流れる電流の変化は、１次側コイルＬ４とソフトスイッチング用コイルＬ２との漏れインダクタンスによって制限される。このため、フリーホイールダイオードＦＤ２のリカバリ電流の減少速度の絶対値が、上記漏れ磁束によって規定されるソフトスイッチング用コイルＬ２を流れる電流の減少速度の絶対値よりも大きい場合、ソフトスイッチング用コイルＬ２に流れる電流を補償すべく、フリーホイールダイオードＦＤ１がオン状態となり、順方向電流が流れる。なお、この際、ダイオードＤ２およびソフトスイッチング用コイルＬ２にコンデンサ１６の高電圧が印加され、ソフトスイッチング用コイルＬ２に流れる電流は漸減する。
【００３５】
このモードでは、スイッチング素子Ｑ４の入力端子および出力端子間の電圧も減少し、ダイオードＤ４の順方向の電圧降下量によってクランプされる。
【００３６】
（モード５）
これは、上記スイッチング素子Ｑ４の入力端子および出力端子間の電圧の減少の検出を通じて、フリーホイールダイオードＦＤ２のリカバリ電流の減少を検出することで、主スイッチング素子Ｑ１をオン操作するモードである。これにより、フリーホイールダイオードＦＤ１に順方向電流が流れている期間に、主スイッチング素子Ｑ１をオン状態へと切り替えることができる。この場合、主スイッチング素子Ｑ１の入力端子および出力端子間の電圧は略ゼロ（正確には、フリーホイールダイオードＦＤ１の電圧降下量）となるため、ゼロボルトスイッチング（ＺＶＳ）を実現できる。しかも、この際、主スイッチング素子Ｑ１に流れる電流の増加速度は、ソフトスイッチング用コイルＬ２を流れる電流の減少速度となることから、ソフトスイッチング用コイルＬ２および１次側コイルＬ４の漏れインダクタンスによって制限される。このため、主スイッチング素子Ｑ１のオン操作は、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）でもある。
【００３７】
（モード６）
これは、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流がゼロとなることでスイッチング素子Ｑ４をオフ状態に切り替えるモードである。これにより、スイッチング素子Ｑ４のオフ操作をゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）とすることができる。
【００３８】
図３に、上記昇圧処理を示す。詳しくは、主スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２，スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の操作状態や、主スイッチング素子Ｑ１の入出力端子間の電圧ＶＱ１、主スイッチング素子Ｑ１を流れる電流ＩＱ１、フリーホイールダイオードＦＤ２の電圧ＶＤ２、フリーホイールダイオードＦＤ２を流れる電流ＩＤ２、フリーホイールダイオードＦＤ１を流れる電流ＩＤ１，スイッチング素子Ｑ４の入出力端子間の電圧ＶＱ４，スイッチング素子Ｑ４を流れる電流ＩＱ４，および変換用コイルＬを流れる電流ＩＬの推移を示す。
【００３９】
図４（ａ）に、本実施形態の効果を示す。この図は、主スイッチング素子Ｑ２の入出力端子間の電圧ＶＱ２、主スイッチング素子Ｑ２を流れる電流ＩＱ２、主スイッチング素子Ｑ１の入出力端子間の電圧ＶＱ１，主スイッチング素子Ｑ１およびフリーホイールダイオードＦＤ１に流れる電流、スイッチング素子Ｑ４を流れる電流の推移を示す。
【００４０】
図示されるように、本実施形態によれば、フリーホイールダイオードＦＤ１に順方向電流が流れる際に主スイッチング素子Ｑ１をオン操作することで、主スイッチング素子Ｑ１をゼロ電流スイッチング且つゼロボルトスイッチングとすることができる。
【００４１】
これに対し、図４（ｂ）に、従来例の場合を示す。この場合、フリーホイールダイオードＦＤ２のリカバリ電流が減少することでフリーホイールダイオードＦＤ１に順方向電流が流れ、主スイッチング素子Ｑ１の入出力端子間の電圧が低下する一方、主スイッチング素子Ｑ２の入出力端子間の電圧が上昇する。そして、フリーホイールダイオードＦＤ１を流れる電流がゼロとなる際、ソフトスイッチング用コイルＬ２を流れる電流が変換用コイルＬを流れる電流よりも小さくなる場合、フリーホイールダイオードＦＤ２が再度オンする。これにより、主スイッチング素子Ｑ１の入出力端子間の電圧が上昇し、主スイッチング素子Ｑ２の入出力端子間の電圧が低下する。図には、これら主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の入出力端子間の電圧の上昇および低下を、期間Ｔｄの現象として示したが、実際には、主スイッチング素子Ｑ１がオン操作されるまで同様の現象が繰り返されることとなる。この現象により、ノイズが生じる。
【００４２】
また、フリーホイールダイオードＦＤ１に順方向電流が流れていない時に主スイッチング素子Ｑ１をオン操作する場合、主スイッチング素子Ｑ１の入出力端子間の電圧がコンデンサ１６の電圧程度となっているため、ゼロボルトスイッチングができず、ターンオン損失が生じる。
【００４３】
図５に、フリーホイールダイオードＦＤ２として、そのリカバリ電流の減少速度の絶対値がソフトスイッチング用コイルＬ２と１次側コイルＬ４との漏れインダクタンスによって定まる電流の変化速度の絶対値よりも大きくなるもの（first recovery diode）を用いた場合を示す。詳しくは、図５（ａ）は、ソフトスイッチング用コイルＬ２を設けずハードスイッチングを行った場合を示し、図５（ｂ）は、ソフトスイッチング用コイルＬ２を設けてゼロ電流スイッチングを行った場合を示す。図示されるように、図５（ｂ）の場合には、先の図４（ｂ）に示した電圧変動が抑制され（図中、期間Ｔ１）、主スイッチング素子Ｑ１をオン操作するに際しての主スイッチング素子Ｑ１を流れる電流の増加速度をソフトスイッチング用コイルＬ２および１次側コイルＬ４の漏れインダクタンスによって制限できるものの、ゼロボルトスイッチングでないため、ターンオン損失が無視できない（図中、期間Ｔ２）。
【００４４】
これに対し、本実施形態では、フリーホイールダイオードＦＤ２のリカバリ電流の減少速度の絶対値がソフトスイッチング用コイルＬ２と１次側コイルＬ４との漏れインダクタンスによって定まる電流の変化速度の絶対値よりも大きくなるものを用い、フリーホイールダイオードＦＤ１に順方向電流が流れる期間を利用することで、完全なソフトスイッチングを行うことができる。
【００４５】
なお、降圧処理については、上記の説明において、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、フリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２、ソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２のいずれか一方についての記載を他方についての記載と読み替えることで、同様に主スイッチング素子Ｑ２のオン操作をゼロボルトスイッチング且つゼロ電流スイッチングとすることができる。
【００４６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４７】
（１）フリーホイールダイオードＦＤ２（ＦＤ１）に流れるリカバリ電流が減衰を開始することに基づき、主スイッチング素子Ｑ１（Ｑ２）のスイッチング状態をオン状態に切り替えた。これにより、このオン操作をゼロ電圧スイッチングとすることができる。
【００４８】
（２）スイッチング素子Ｑ３（Ｑ４）の両端の電圧に基づき、フリーホイールダイオードＦＤ１（ＦＤ２）のリカバリ電流の減衰開始を判断した。これにより、リカバリ電流の減少を適切に判断することができる。
【００４９】
（３）ソフトスイッチングを行うべくフリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２に並列接続するコイルを、トランスのソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２とした。これにより、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を低電圧システムに搭載することや、これらの入出力端子間の電圧の検出手段を低電圧システムにて構成することなどができる。
【００５０】
（４）主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、スーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタを用いた。これにより、フリーホイールダイオードＦＤ２（ＦＤ１）のリカバリ電流の減少に伴ってフリーホイールダイオードＦＤ１（ＦＤ２）をオンすることができるため、上記実施形態の制御を好適に実現することができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
図６に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図６において、先の図１に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。
【００５３】
図示されるように、本実施形態では、フリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２に並列接続されるソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２をトランスの２次側コイルとはせず、他のコイルとの磁気結合を有しない単一のコイルとする。そして、ソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２に駆動回路Ｄｒ１，Ｄｒ２の電源Ｂ３，Ｂ４を直列接続する。この場合、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の操作信号を制御装置３０から出力したり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の入出力端子間の電圧の検出値ｄｓ１、ｄｓ２を制御装置３０に伝達させるためには、フォトカプラ等の絶縁手段を介すこととなる。
【００５４】
なお、本実施形態にかかるフリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２のリカバリ電流の減少速度の絶対値は、ソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２を流れる電流の変化速度の絶対値よりも大きいとする。ちなみに、ソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２のインダクタンスは、変換用コイルＬのインダクタンスよりも小さいことが望ましい。
【００５５】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（４）の各効果を奏することができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００５７】
・フリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２に流れるリカバリ電流の減少を検出する手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、主スイッチング素子Ｑ１およびフリーホイールダイオードＦＤ１や、主スイッチング素子Ｑ２およびフリーホイールダイオードＦＤ２に、シャント抵抗を直列接続し、その電圧降下量に基づき電流を検出する手段であってもよい。
【００５８】
・フリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２に流れるリカバリ電流の減少を検出する手段を備えるものに限らず、例えば推定するものであってもよい。これは、例えば、予め実験等を行うことで、ソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２の通電開始から規定時間経過することに基づきリカバリ電流の減少と判断することで行うことができる。この手法を利用するなら、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン操作への切替は、デッドタイムを時間制御することで定まることとなる。
【００５９】
・主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を構成するパワーＭＯＳ電界効果トランジスタとしては、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴに限らず、任意のパワー電界効果トランジスタであってよい。この場合であっても、フリーホイールダイオードＦＤ１，ＦＤ２のリカバリ電流の減少速度の絶対値が大きいなら、上記各実施形態の要領で、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン操作を行うことができる。
【００６０】
・主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２としては、パワー電界効果トランジスタにて構成されるものに限らない。例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタにて構成されるものであってもよい。この場合であっても、これに並列接続するフリーホイールダイオードとして、リカバリ電流の減少速度の絶対値が大きいものを選択するなら、上記各実施形態の要領で、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン操作を行うことができる。
【００６１】
・上記第１の実施形態では、ソフトスイッチング用コイルＬ２と１次側コイルＬ４との巻数比を「１」としたが、これに限らない。
【００６２】
・上記第１の実施形態では、ソフトスイッチング用コイルＬ１と１次側コイルＬ３との巻数比を「１」としたが、これに限らない。
【００６３】
・上記各実施形態では、主スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を、双方がオフとなるデッドタイムを除き、交互にオン・オフする相補駆動を想定したが、これに限らない。例えば昇圧処理においては、主スイッチング素子Ｑ１のみをオンするものとし、降圧処理においては、主スイッチング素子Ｑ２のみをオンするものとしてもよい。
【００６４】
・ソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２に直列接続される整流手段としては、ダイオードＤ１，Ｄ２に限らない。例えばＭＯＳ型電界効果トランジスタ等のトランジスタやサイリスタ等であってもよい。この場合であっても、スイッチング制御によって、主スイッチング素子Ｑ１（Ｑ２）およびフリーホイールダイオードＦＤ２（ＦＤ１）の直列接続体に印加される電圧がソフトスイッチング用コイルＬ１，Ｌ２に直接印加されることを回避する手段を構成することはできる。
【００６５】
・上記発明では、ハイブリッド車の電力変換装置に本発明を適用したがこれに限らず、例えば電気自動車に適用してもよい。更に、車載主機への直接の電力供給のための蓄電手段（高電圧バッテリ１０）の電圧を変換するものにも限らない。
【符号の説明】
【００６６】
１０…高電圧バッテリ、１２…インバータ、２０，２２…駆動回路、３０…制御装置、Ｑ１，Ｑ２…主スイッチング素子、ＣＶ…コンバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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