(57)【要約】【課題】簡易な構成で双方向の電力変換を行うことが可能な電力変換装置および電力変換システムを提供する。【解決手段】電力変換装置１０１は、整流／インバータ回路５１によって整流された交流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を第２電源ノードＮＰ２，ＮＭ２へ出力するか、第２電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を整流／インバータ回路５１へ出力するかを切り替えるための切り替え回路５２Ａ，５２Ｂとを備える。【選択図】図１
2012034559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するためのインバータ回路が内部または外部に設けられ、前記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記インバータ回路へ出力する第２電力変換動作を行うための電力変換装置であって、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、前記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記整流回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第２電源ノードへ出力するか、前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記電力伝達用絶縁回路経由で前記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える、電力変換装置。
【請求項２】
前記電力変換装置は、さらに、
前記整流回路および前記インバータ回路として、前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して前記第１電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流／インバータ回路を備え、
前記切り替え回路は、前記整流／インバータ回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第２電源ノードへ出力するか、前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記整流／インバータ回路へ出力するかを切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記切り替え回路は、前記整流／インバータ回路と前記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ前記電力伝達用絶縁回路の出力側と前記第２電源ノードとを電気的に接続するか、前記第２電源ノードと前記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ前記電力伝達用絶縁回路の出力側と前記整流／インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記切り替え回路は、
前記整流／インバータ回路に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、第３端子とを有する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、前記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第２端子と、第３端子とを有する第２のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、前記第１のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第３のスイッチと、
前記第３のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、前記第２電源ノードに電気的に接続された第２端子と、前記第２のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第４のスイッチとを含む、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１電力変換動作において、前記第１のスイッチないし前記第４のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続され、前記第２電力変換動作において、前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチの各々の第１端子および第３端子が接続され、前記第２のスイッチおよび前記第４のスイッチの各々の第２端子および第３端子が接続される、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記インバータ回路は、前記電力変換装置の外部に設けられ、
前記切り替え回路は、前記整流回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第２電源ノードへ出力するか、前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記インバータ回路へ出力するかを切り替える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記切り替え回路は、前記整流回路と前記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ前記電力伝達用絶縁回路の出力側と前記第２電源ノードとを電気的に接続するか、前記第２電源ノードと前記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ前記電力伝達用絶縁回路の出力側と前記インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記切り替え回路は、
前記整流回路に電気的に接続された第１端子と、前記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第２端子と、第３端子とを有する第１のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、前記インバータ回路に電気的に接続された第３端子とを有する第２のスイッチと、
前記第２のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、前記第２電源ノードに電気的に接続された第２端子と、前記第１のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第３のスイッチとを含む、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１電力変換動作において、前記第１のスイッチないし前記第３のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続され、前記第２電力変換動作において、前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチの各々の第２端子および第３端子が接続され、前記第２のスイッチの第１端子および第３端子が接続される、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
受けた直流電力を昇圧するとともに交流電力に変換して第１電源ノードに供給するためのインバータ回路が外部に設けられ、前記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記インバータ回路へ出力する第２電力変換動作を行うための電力変換装置であって、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、
前記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第２電源ノードへ出力するか、前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える、電力変換装置。
【請求項１１】
前記切り替え回路は、前記昇降圧回路の出力側と前記電力伝達用絶縁回路の入力側とを電気的に接続し、かつ前記電力伝達用絶縁回路の出力側と前記第２電源ノードとを電気的に接続するか、前記第２電源ノードと前記電力伝達用絶縁回路の入力側とを電気的に接続し、かつ前記電力伝達用絶縁回路の出力側と前記インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える、請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記切り替え回路は、
前記昇降圧回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、前記電力伝達用絶縁回路の入力側に電気的に接続された第２端子と、第３端子とを有する第１のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、前記インバータ回路に電気的に接続された第３端子とを有する第２のスイッチと、
前記第２のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、前記第２電源ノードに電気的に接続された第２端子と、前記第１のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第３のスイッチとを含む、請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第１電力変換動作において、前記第１のスイッチないし前記第３のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続され、前記第２電力変換動作において、前記第１のスイッチおよび前記第３のスイッチの各々の第２端子および第３端子が接続され、前記第２のスイッチの第１端子および第３端子が接続される、請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記電力伝達用絶縁回路は、
第１端および第２端を有する第１の蓄電素子と、
第１端および第２端を有する第２の蓄電素子と、
第１端および第２端を有する第３の蓄電素子と、
前記第１の蓄電素子の第１端と前記第２の蓄電素子の第１端との間に接続された第１のスイッチ素子および前記第１の蓄電素子の第２端と前記第２の蓄電素子の第２端との間に接続された第２のスイッチ素子を含み、前記第１のスイッチ素子の第１端および前記第２のスイッチ素子の第１端において受けた電力を前記第２の蓄電素子に供給するための入力スイッチ部と、
前記第２の蓄電素子の第１端と前記第３の蓄電素子の第１端との間に接続された第３のスイッチ素子および前記第２の蓄電素子の第２端と前記第３の蓄電素子の第２端との間に接続された第４のスイッチ素子を含み、前記第２の蓄電素子に蓄えられた電力を前記第３の蓄電素子に供給するための出力スイッチ部とを含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するためのインバータ回路が内部または外部に設けられ、前記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記インバータ回路へ出力する第２電力変換動作を行うための電力変換装置であって、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
前記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、
前記昇降圧回路に電気的に接続された第１ノード、および前記第２電源ノードに電気的に接続された第２ノードを有し、前記第１ノードおよび前記第２ノード間を絶縁しながら前記第１ノードおよび前記第２ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路と、前記電力伝達用絶縁回路の第１ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第１の切り替え回路と、
前記電力伝達用絶縁回路の第２ノードと、前記第２電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第２の切り替え回路とを備える、電力変換装置。
【請求項１６】
前記電力変換装置は、さらに、
前記整流回路および前記インバータ回路として、前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して前記第１電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流／インバータ回路を備える、請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記昇降圧回路は、前記整流／インバータ回路に電気的に接続された第１ノードおよび前記第１の切り替え回路に電気的に接続された第２ノードを有し、前記第１ノードにおいて受けた電力を昇圧または降圧して前記第２ノードから出力する動作、および前記第２ノードにおいて受けた電力を昇圧または降圧して前記第１ノードから出力する動作を行うことが可能である、請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記昇降圧回路の第２ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、前記電力伝達用絶縁回路の第１ノードおよび第２ノードの各々は正側ノードおよび負側ノードを含み、前記第２電源ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、
前記第１の切り替え回路は、
前記昇降圧回路の前記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの正側ノードに接続された第２端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第１のスイッチと、
前記昇降圧回路の前記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの負側ノードに接続された第２端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第２のスイッチとを含み、
前記第２の切り替え回路は、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、前記第２電源ノードの正側ノードに接続された第２端子と、前記第２電源ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第３のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、前記第２電源ノードの負側ノードに接続された第２端子と、前記第２電源ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第４のスイッチとを含む、請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記第１電力変換動作および前記第２電力変換動作において、前記第１のスイッチないし前記第４のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続される状態と、前記第１のスイッチないし前記第４のスイッチの各々の第１端子および第３端子が接続される状態とが切り替えられる、請求項１８に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記インバータ回路は、前記電力変換装置の外部に設けられ、
前記電力変換装置は、さらに、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記第１の切り替え回路へ出力するか、前記第１の切り替え回路経由で前記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を前記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための第３の切り替え回路を備える、請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記昇降圧回路の第２ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、前記電力伝達用絶縁回路の第１ノードおよび第２ノードの各々は正側ノードおよび負側ノードを含み、前記第２電源ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、前記インバータ回路は正側ノードおよび負側ノードを含み、
前記第１の切り替え回路は、
第１端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの正側ノードに接続された第２端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第１のスイッチと、
第１端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの負側ノードに接続された第２端子と、前記電力伝達用絶縁回路の前記第１ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第２のスイッチとを含み、
前記第２の切り替え回路は、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、前記第２電源ノードの正側ノードに接続された第２端子と、前記第２電源ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第３のスイッチと、
前記電力伝達用絶縁回路の前記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、前記第２電源ノードの負側ノードに接続された第２端子と、前記第２電源ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第４のスイッチとを含み、
前記第３の切り替え回路は、
前記昇降圧回路の前記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、前記第１のスイッチの第１端子に接続された第２端子と、前記インバータ回路の負側ノードに接続された第３端子とを有する第５のスイッチと、
前記昇降圧回路の前記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、前記第２のスイッチの第１端子に接続された第２端子と、前記インバータ回路の正側ノードに接続された第３端子とを有する第６のスイッチとを含む、請求項２０に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記第１電力変換動作および前記第２電力変換動作において、前記第１のスイッチないし前記第６のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続される状態と、前記第１のスイッチないし前記第４のスイッチの各々の第１端子および第３端子が接続され、かつ前記第５のスイッチおよび前記第６のスイッチの第２端子および第３端子が接続される状態とが切り替えられる、請求項２１に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記電力変換装置は、さらに、
前記第１電源ノードから供給される交流電力を受けるための交流外部端子と、
前記インバータ回路へ直流電力を出力するための直流外部端子とを備える、請求項６から１３および２０から２２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記電力伝達用絶縁回路は、
前記第１ノードである第１端および第２端を有する第１の蓄電素子と、
第１端および第２端を有する第２の蓄電素子と、
前記第２ノードである第１端および第２端を有する第３の蓄電素子と、
前記第１の蓄電素子の第１端と前記第２の蓄電素子の第１端との間に接続された第１のスイッチ素子および前記第１の蓄電素子の第２端と前記第２の蓄電素子の第２端との間に接続された第２のスイッチ素子を含み、前記第１ノードおよび前記第２の蓄電素子間で電力を伝達するための第１の電力伝達スイッチ部と、
前記第２の蓄電素子の第１端と前記第３の蓄電素子の第１端との間に接続された第３のスイッチ素子および前記第２の蓄電素子の第２端と前記第３の蓄電素子の第２端との間に接続された第４のスイッチ素子を含み、前記第２の蓄電素子および前記第２ノード間で電力を伝達するための第２の電力伝達スイッチ部とを含む、請求項１５から２３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するための第１の電力変換装置と、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力する第２電力変換動作を行うための第２の電力変換装置とを備え、
前記第２の電力変換装置は、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、前記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記整流回路によって整流された交流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第２電源ノードへ出力するか、前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記昇降圧回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第１の切り替え回路とを含む、電力変換システム。
【請求項２６】
受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するための第１の電力変換装置と、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力する第２電力変換動作を行うための第２の電力変換装置とを備え、
前記第２の電力変換装置は、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、
前記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、
入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第２電源ノードへ出力するか、前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ前記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を前記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第１の切り替え回路とを含む、電力変換システム。
【請求項２７】
前記電力変換システムは、さらに、
直流電力を生成するための発電装置と、
前記発電装置によって生成された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力するか、前記第２の電力変換装置から受けた直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第２の切り替え回路とを備える、請求項２５または２６に記載の電力変換システム。
【請求項２８】
前記第２電源ノードには蓄電池が接続され、
前記第１の電力変換装置は、前記第２の電力変換装置が前記第２電力変換動作を行っている状態において、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が所定値以下になると、前記第２の電力変換装置における前記第１の切り替え回路を制御することにより、前記第２の電力変換装置の前記第２電力変換動作を停止し、さらに、前記第２の切り替え回路を制御することにより、前記発電装置によって生成された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力する、請求項２７に記載の電力変換システム。
【請求項２９】
前記第１の電力変換装置は、前記第２の電力変換装置との電気的接続の有無を監視し、前記電気的接続を検出すると、前記第２の電力変換装置における前記第１の切り替え回路を制御することにより、前記第２の電力変換装置の前記第１電力変換動作を開始する、請求項２５から２８のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項３０】
受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するための第１の電力変換装置と、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および前記第２電源ノードから供給された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力する第２電力変換動作を行うための第２の電力変換装置とを備え、
前記第２の電力変換装置は、
前記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、
前記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、
前記昇降圧回路に電気的に接続された第１ノード、および前記第２電源ノードに電気的に接続された第２ノードを有し、前記第１ノードおよび前記第２ノード間を絶縁しながら前記第１ノードおよび前記第２ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、
前記昇降圧回路と、前記電力伝達用絶縁回路の第１ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第１の切り替え回路と、
前記電力伝達用絶縁回路の第２ノードと、前記第２電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第２の切り替え回路と、
前記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を前記第１の切り替え回路へ出力するか、前記第１の切り替え回路経由で前記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第３の切り替え回路とを含む、電力変換システム。
【請求項３１】
前記電力変換システムは、さらに、
直流電力を生成するための発電装置と、
前記発電装置によって生成された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力するか、前記第２の電力変換装置から受けた直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第４の切り替え回路とを備える、請求項３０に記載の電力変換システム。
【請求項３２】
前記第２電源ノードには蓄電池が接続され、
前記第１の電力変換装置は、前記第２の電力変換装置が前記第２電力変換動作を行っている状態において、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が所定値以下になると、前記第２の電力変換装置における前記第１の切り替え回路ないし前記第３の切り替え回路を制御することにより、前記第２の電力変換装置の前記第２電力変換動作を停止し、さらに、前記第４の切り替え回路を制御することにより、前記発電装置によって生成された直流電力を前記第１の電力変換装置へ出力する、請求項３１に記載の電力変換システム。
【請求項３３】
前記第１の電力変換装置は、前記第２の電力変換装置との電気的接続の有無を監視し、前記電気的接続を検出すると、前記第２の電力変換装置における前記第１の切り替え回路ないし前記第３の切り替え回路を制御することにより、前記第２の電力変換装置の前記第１電力変換動作を開始する、請求項３０から３２のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、特に、双方向の電力変換を行う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】
一般家庭の交流電力を用いて電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）およびプラグイン方式のハイブリッドカー（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の駆動用の主電池を充電するための電力変換装置が開発されている。
【０００３】
今後、震災時などの停電時、および電気が得られないキャンプ場等の場所では、自動車側から家側に電力を送ることが要求されるため、双方向型の電力変換装置の開発が必要となる。
【０００４】
このようなＥＶ等の主電池への充電を目的とするものではないが、交流電力を直流電力に変換する電源装置用絶縁回路の一例が、たとえば、特許第３５９５３２９号公報（特許文献１）に記載されている。すなわち、この電源装置用絶縁回路は、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路から供給される直流電流に残存する脈流成分を低減する第１のコンデンサーと、上記第１のコンデンサーから供給される直流電流のプラス側およびマイナス側を同時に開閉する第１のスイッチ回路と、上記第１のスイッチ回路から供給される電流を蓄積する第２のコンデンサーと、上記第２のコンデンサーから供給される直流電流のプラス側およびマイナス側を同時に開閉する第２のスイッチ回路と、上記第２のスイッチ回路から供給される電流を保持するとともに負荷側に放出する第３のコンデンサーとを備える。また、ＯＮとなる時間がＯＦＦとなる時間よりも短く設定された方形波によって構成されるコントロール信号φ１、および上記コントロール信号φ１と相補的にＯＮするとともにＯＮ時間がＯＦＦ時間よりも短く設定されたコントロール信号φ２を生成するゲートコントロール回路を備える。上記コントロール信号φ１により上記第１のスイッチ回路の開閉を行い、上記コントロール信号φ２により上記第２のスイッチ回路の開閉を行う。このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ交流電源側と負荷側とを電気的に絶縁することができる。
【０００５】
また、双方向型の昇降圧回路の一例として、たとえば、特開２００１−２６８９００号公報（特許文献２）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、低電圧のバッテリに入力端側を接続するとともに出力端側をＤＣモータに接続した双方向型昇降圧チョッパ回路である。この双方向型昇降圧チョッパ回路は、スイッチング素子とダイオードを並列に接続した複数のスイッチング回路と、スイッチング回路を２個接続したカスコード回路とを備える。そして、ＤＣモータの駆動時にはバッテリの電圧を昇圧または降圧してＤＣモータを駆動し、ＤＣモータの回生時にはＤＣモータの逆起電力を昇圧または降圧してバッテリを充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５９５３２９号公報
【特許文献２】特開２００１−２６８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
双方向型の電力変換装置では、自動車側および家側間で電力を双方向に伝達するために、電力変換装置内で入力電圧のレベルを調整して出力する必要がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の電源装置用絶縁回路では、電力変換装置内で入力電圧のレベルを調整することができない。
【０００９】
また、特許文献１に記載の電源装置用絶縁回路を双方向型の電力変換装置に変更する場合には、たとえば特許文献２に記載の構成のように昇降圧回路を双方向化し、かつ絶縁回路を双方向化するためにスイッチの数を増やす必要があるため、回路構成が複雑になってしまう。
【００１０】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことが可能な電力変換装置および電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換装置は、受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するためのインバータ回路が内部または外部に設けられ、上記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記インバータ回路へ出力する第２電力変換動作を行うための電力変換装置であって、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、上記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記整流回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第２電源ノードへ出力するか、上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記電力伝達用絶縁回路経由で上記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える。
【００１２】
このような構成により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。したがって、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【００１３】
（２）好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、上記整流回路および上記インバータ回路として、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して上記第１電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流／インバータ回路を備え、上記切り替え回路は、上記整流／インバータ回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第２電源ノードへ出力するか、上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記整流／インバータ回路へ出力するかを切り替える。
【００１４】
このような構成により、電力変換装置の外部にインバータ回路を別途設ける必要がなくなる。
【００１５】
（３）より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流／インバータ回路と上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記第２電源ノードとを電気的に接続するか、上記第２電源ノードと上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記整流／インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える。
【００１６】
このように、切り替え回路によって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００１７】
（４）より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流／インバータ回路に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、第３端子とを有する第１のスイッチと、上記第１のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、上記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第２端子と、第３端子とを有する第２のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、上記第１のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第３のスイッチと、上記第３のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、上記第２電源ノードに電気的に接続された第２端子と、上記第２のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第４のスイッチとを含む。
【００１８】
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００１９】
（５）より好ましくは、上記第１電力変換動作において、上記第１のスイッチないし上記第４のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続され、上記第２電力変換動作において、上記第１のスイッチおよび上記第３のスイッチの各々の第１端子および第３端子が接続され、上記第２のスイッチおよび上記第４のスイッチの各々の第２端子および第３端子が接続される。
【００２０】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００２１】
（６）好ましくは、上記インバータ回路は、上記電力変換装置の外部に設けられ、上記切り替え回路は、上記整流回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第２電源ノードへ出力するか、上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記インバータ回路へ出力するかを切り替える。
【００２２】
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。
【００２３】
（７）より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流回路と上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記第２電源ノードとを電気的に接続するか、上記第２電源ノードと上記昇降圧回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える。
【００２４】
このように、切り替え回路によって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００２５】
（８）より好ましくは、上記切り替え回路は、上記整流回路に電気的に接続された第１端子と、上記昇降圧回路の入力側に電気的に接続された第２端子と、第３端子とを有する第１のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、上記インバータ回路に電気的に接続された第３端子とを有する第２のスイッチと、上記第２のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、上記第２電源ノードに電気的に接続された第２端子と、上記第１のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第３のスイッチとを含む。
【００２６】
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００２７】
（９）より好ましくは、上記第１電力変換動作において、上記第１のスイッチないし上記第３のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続され、上記第２電力変換動作において、上記第１のスイッチおよび上記第３のスイッチの各々の第２端子および第３端子が接続され、上記第２のスイッチの第１端子および第３端子が接続される。
【００２８】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００２９】
（１０）またこの発明の別の局面に係わる電力変換装置は、受けた直流電力を昇圧するとともに交流電力に変換して第１電源ノードに供給するためのインバータ回路が外部に設けられ、上記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記インバータ回路へ出力する第２電力変換動作を行うための電力変換装置であって、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、上記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第２電源ノードへ出力するか、上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための切り替え回路とを備える。
【００３０】
このような構成により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。したがって、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【００３１】
（１１）好ましくは、上記切り替え回路は、上記昇降圧回路の出力側と上記電力伝達用絶縁回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記第２電源ノードとを電気的に接続するか、上記第２電源ノードと上記電力伝達用絶縁回路の入力側とを電気的に接続し、かつ上記電力伝達用絶縁回路の出力側と上記インバータ回路とを電気的に接続するかを切り替える。
【００３２】
このように、切り替え回路によって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００３３】
（１２）より好ましくは、上記切り替え回路は、上記昇降圧回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、上記電力伝達用絶縁回路の入力側に電気的に接続された第２端子と、第３端子とを有する第１のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の出力側に電気的に接続された第１端子と、第２端子と、上記インバータ回路に電気的に接続された第３端子とを有する第２のスイッチと、上記第２のスイッチの第２端子に電気的に接続された第１端子と、上記第２電源ノードに電気的に接続された第２端子と、上記第１のスイッチの第３端子に電気的に接続された第３端子とを有する第３のスイッチとを含む。
【００３４】
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００３５】
（１３）より好ましくは、上記第１電力変換動作において、上記第１のスイッチないし上記第３のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続され、上記第２電力変換動作において、上記第１のスイッチおよび上記第３のスイッチの各々の第２端子および第３端子が接続され、上記第２のスイッチの第１端子および第３端子が接続される。
【００３６】
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００３７】
（１４）好ましくは、上記電力伝達用絶縁回路は、第１端および第２端を有する第１の蓄電素子と、第１端および第２端を有する第２の蓄電素子と、第１端および第２端を有する第３の蓄電素子と、上記第１の蓄電素子の第１端と上記第２の蓄電素子の第１端との間に接続された第１のスイッチ素子および上記第１の蓄電素子の第２端と上記第２の蓄電素子の第２端との間に接続された第２のスイッチ素子を含み、上記第１のスイッチ素子の第１端および上記第２のスイッチ素子の第１端において受けた電力を上記第２の蓄電素子に供給するための入力スイッチ部と、上記第２の蓄電素子の第１端と上記第３の蓄電素子の第１端との間に接続された第３のスイッチ素子および上記第２の蓄電素子の第２端と上記第３の蓄電素子の第２端との間に接続された第４のスイッチ素子を含み、上記第２の蓄電素子に蓄えられた電力を上記第３の蓄電素子に供給するための出力スイッチ部とを含む。
【００３８】
このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ第１電源ノードと第２電源ノードとを電気的に絶縁することができる。
【００３９】
（１５）またこの発明の別の局面に係わる電力変換装置は、受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するためのインバータ回路が内部または外部に設けられ、上記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記インバータ回路へ出力する第２電力変換動作を行うための電力変換装置であって、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、上記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、上記昇降圧回路に電気的に接続された第１ノード、および上記第２電源ノードに電気的に接続された第２ノードを有し、上記第１ノードおよび上記第２ノード間を絶縁しながら上記第１ノードおよび上記第２ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第１ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第１の切り替え回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第２ノードと、上記第２電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第２の切り替え回路とを備える。
【００４０】
このような構成により、電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。したがって、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【００４１】
（１６）好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、上記整流回路および上記インバータ回路として、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して上記第１電源ノードに供給する動作を行うことが可能な整流／インバータ回路を備える。
【００４２】
このような構成により、電力変換装置の外部にインバータ回路を別途設ける必要がなくなる。
【００４３】
（１７）より好ましくは、上記昇降圧回路は、上記整流／インバータ回路に電気的に接続された第１ノードおよび上記第１の切り替え回路に電気的に接続された第２ノードを有し、上記第１ノードにおいて受けた電力を昇圧または降圧して上記第２ノードから出力する動作、および上記第２ノードにおいて受けた電力を昇圧または降圧して上記第１ノードから出力する動作を行うことが可能である。
【００４４】
このように、双方向の昇降圧回路を用いることにより、第１の切り替え回路および第２の切り替え回路の構成を簡易化することができる。
【００４５】
（１８）より好ましくは、上記昇降圧回路の第２ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記電力伝達用絶縁回路の第１ノードおよび第２ノードの各々は正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第２電源ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第１の切り替え回路は、上記昇降圧回路の上記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの正側ノードに接続された第２端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第１のスイッチと、上記昇降圧回路の上記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの負側ノードに接続された第２端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第２のスイッチとを含み、上記第２の切り替え回路は、上記電力伝達用絶縁回路の上記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、上記第２電源ノードの正側ノードに接続された第２端子と、上記第２電源ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第３のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の上記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、上記第２電源ノードの負側ノードに接続された第２端子と、上記第２電源ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第４のスイッチとを含む。
【００４６】
このような構成により、第１の切り替え回路および第２の切り替え回路におけるスイッチの数を少なくすることができる。また、第１の切り替え回路および第２の切り替え回路間の配線が不要となるため、配線が複雑になることを防ぐことができる。また、電力変換装置では、通常、ある程度大きな電力を伝達するために、配線としてたとえばハーネスが用いられるが、このようなハーネスの長さを短くすることが可能となる。
【００４７】
（１９）より好ましくは、上記第１電力変換動作および上記第２電力変換動作において、上記第１のスイッチないし上記第４のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続される状態と、上記第１のスイッチないし上記第４のスイッチの各々の第１端子および第３端子が接続される状態とが切り替えられる。
【００４８】
このようなスイッチ制御により、電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００４９】
（２０）好ましくは、上記インバータ回路は、上記電力変換装置の外部に設けられ、上記電力変換装置は、さらに、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記第１の切り替え回路へ出力するか、上記第１の切り替え回路経由で上記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を上記インバータ回路へ出力するかを切り替えるための第３の切り替え回路を備える。
【００５０】
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。
【００５１】
（２１）より好ましくは、上記昇降圧回路の第２ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記電力伝達用絶縁回路の第１ノードおよび第２ノードの各々は正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第２電源ノードは正側ノードおよび負側ノードを含み、上記インバータ回路は正側ノードおよび負側ノードを含み、上記第１の切り替え回路は、第１端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの正側ノードに接続された第２端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第１のスイッチと、第１端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの負側ノードに接続された第２端子と、上記電力伝達用絶縁回路の上記第１ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第２のスイッチとを含み、上記第２の切り替え回路は、上記電力伝達用絶縁回路の上記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、上記第２電源ノードの正側ノードに接続された第２端子と、上記第２電源ノードの負側ノードに接続された第３端子とを有する第３のスイッチと、上記電力伝達用絶縁回路の上記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、上記第２電源ノードの負側ノードに接続された第２端子と、上記第２電源ノードの正側ノードに接続された第３端子とを有する第４のスイッチとを含み、上記第３の切り替え回路は、上記昇降圧回路の上記第２ノードの正側ノードに接続された第１端子と、上記第１のスイッチの第１端子に接続された第２端子と、上記インバータ回路の負側ノードに接続された第３端子とを有する第５のスイッチと、上記昇降圧回路の上記第２ノードの負側ノードに接続された第１端子と、上記第２のスイッチの第１端子に接続された第２端子と、上記インバータ回路の正側ノードに接続された第３端子とを有する第６のスイッチとを含む。
【００５２】
このように、切り替え回路における各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００５３】
（２２）より好ましくは、上記第１電力変換動作および上記第２電力変換動作において、上記第１のスイッチないし上記第６のスイッチの各々の第１端子および第２端子が接続される状態と、上記第１のスイッチないし上記第４のスイッチの各々の第１端子および第３端子が接続され、かつ上記第５のスイッチおよび上記第６のスイッチの第２端子および第３端子が接続される状態とが切り替えられる。
【００５４】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路および電力伝達用絶縁回路を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【００５５】
（２３）より好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、上記第１電源ノードから供給される交流電力を受けるための交流外部端子と、上記インバータ回路へ直流電力を出力するための直流外部端子とを備える。
【００５６】
このように、第１電源ノード用の端子に加えて、インバータ回路用の端子を備える構成により、電力変換装置からインバータ回路への直流電力の供給経路を確保することが可能となる。
【００５７】
（２４）好ましくは、上記電力伝達用絶縁回路は、上記第１ノードである第１端および第２端を有する第１の蓄電素子と、第１端および第２端を有する第２の蓄電素子と、上記第２ノードである第１端および第２端を有する第３の蓄電素子と、上記第１の蓄電素子の第１端と上記第２の蓄電素子の第１端との間に接続された第１のスイッチ素子および上記第１の蓄電素子の第２端と上記第２の蓄電素子の第２端との間に接続された第２のスイッチ素子を含み、上記第１ノードおよび上記第２の蓄電素子間で電力を伝達するための第１の電力伝達スイッチ部と、上記第２の蓄電素子の第１端と上記第３の蓄電素子の第１端との間に接続された第３のスイッチ素子および上記第２の蓄電素子の第２端と上記第３の蓄電素子の第２端との間に接続された第４のスイッチ素子を含み、上記第２の蓄電素子および上記第２ノード間で電力を伝達するための第２の電力伝達スイッチ部とを含む。
【００５８】
このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ第１電源ノードと第２電源ノードとを電気的に絶縁することができる。
【００５９】
（２５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換システムは、受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するための第１の電力変換装置と、上記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力する第２電力変換動作を行うための第２の電力変換装置とを備え、上記第２の電力変換装置は、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、上記昇降圧回路から受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記整流回路によって整流された交流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第２電源ノードへ出力するか、上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記昇降圧回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第１の切り替え回路とを含む。
【００６０】
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。
【００６１】
（２６）またこの発明の別の局面に係わる電力変換システムは、受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するための第１の電力変換装置と、上記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力する第２電力変換動作を行うための第２の電力変換装置とを備え、上記第２の電力変換装置は、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流して出力するための整流回路と、上記整流回路から受けた電力を昇圧または降圧して出力するための昇降圧回路と、入力側および出力側間を絶縁しながら、受けた電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第２電源ノードへ出力するか、上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記電力伝達用絶縁回路へ出力し、かつ上記電力伝達用絶縁回路によって伝達された電力を上記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第１の切り替え回路とを含む。
【００６２】
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。
【００６３】
（２７）好ましくは、上記電力変換システムは、さらに、直流電力を生成するための発電装置と、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力するか、上記第２の電力変換装置から受けた直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第２の切り替え回路とを備える。
【００６４】
このような構成により、第２の電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として発電装置用のインバータ回路を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
【００６５】
（２８）より好ましくは、上記第２電源ノードには蓄電池が接続され、上記第１の電力変換装置は、上記第２の電力変換装置が上記第２電力変換動作を行っている状態において、上記蓄電池の蓄電量を監視し、上記蓄電量が所定値以下になると、上記第２の電力変換装置における上記第１の切り替え回路を制御することにより、上記第２の電力変換装置の上記第２電力変換動作を停止し、さらに、上記第２の切り替え回路を制御することにより、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力する。
【００６６】
このような構成により、蓄電池の充電量を自動的に監視し、第１電源ノードへの電力供給元を適切に切り替えることができる。
【００６７】
（２９）好ましくは、上記第１の電力変換装置は、上記第２の電力変換装置との電気的接続の有無を監視し、上記電気的接続を検出すると、上記第２の電力変換装置における上記第１の切り替え回路を制御することにより、上記第２の電力変換装置の上記第１電力変換動作を開始する。
【００６８】
このような構成により、第１の電力変換装置に第２の電力変換装置が接続されたことを自動的に認識し、第１電源ノードへの電力供給を適切に開始することができる。
【００６９】
（３０）またこの発明の別の局面に係わる電力変換システムは、受けた直流電力を交流電力に変換して第１電源ノードに供給するための第１の電力変換装置と、上記第１電源ノードから供給された交流電力を直流電力に変換して第２電源ノードに供給する第１電力変換動作、および上記第２電源ノードから供給された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力する第２電力変換動作を行うための第２の電力変換装置とを備え、上記第２の電力変換装置は、上記第１電源ノードから供給された交流電力を整流するための整流回路と、上記整流回路と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路と、上記昇降圧回路に電気的に接続された第１ノード、および上記第２電源ノードに電気的に接続された第２ノードを有し、上記第１ノードおよび上記第２ノード間を絶縁しながら上記第１ノードおよび上記第２ノード間で電力を伝達するための電力伝達用絶縁回路と、上記昇降圧回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第１ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第１の切り替え回路と、上記電力伝達用絶縁回路の第２ノードと、上記第２電源ノードとの間の電気的接続の極性を切り替えるための第２の切り替え回路と、上記昇降圧回路によって昇圧または降圧された電力を上記第１の切り替え回路へ出力するか、上記第１の切り替え回路経由で上記電力伝達用絶縁回路から伝達された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第３の切り替え回路とを含む。
【００７０】
このような構成により、電力変換装置において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、電力変換装置の構成の簡易化を図ることができる。
【００７１】
（３１）好ましくは、上記電力変換システムは、さらに、直流電力を生成するための発電装置と、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力するか、上記第２の電力変換装置から受けた直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力するかを切り替えるための第４の切り替え回路とを備える。
【００７２】
このような構成により、電力変換装置から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として発電装置用のインバータ回路を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
【００７３】
（３２）より好ましくは、上記第２電源ノードには蓄電池が接続され、上記第１の電力変換装置は、上記第２の電力変換装置が上記第２電力変換動作を行っている状態において、上記蓄電池の蓄電量を監視し、上記蓄電量が所定値以下になると、上記第２の電力変換装置における上記第１の切り替え回路ないし上記第３の切り替え回路を制御することにより、上記第２の電力変換装置の上記第２電力変換動作を停止し、さらに、上記第４の切り替え回路を制御することにより、上記発電装置によって生成された直流電力を上記第１の電力変換装置へ出力する。
【００７４】
このような構成により、蓄電池の充電量を自動的に監視し、第１電源ノードへの電力供給元を適切に切り替えることができる。
【００７５】
（３３）好ましくは、上記第１の電力変換装置は、上記第２の電力変換装置との電気的接続の有無を監視し、上記電気的接続を検出すると、上記第２の電力変換装置における上記第１の切り替え回路ないし上記第３の切り替え回路を制御することにより、上記第２の電力変換装置の上記第１電力変換動作を開始する。
【００７６】
このような構成により、第１の電力変換装置に第２の電力変換装置が接続されたことを自動的に認識し、第１電源ノードへの電力供給を適切に開始することができる。
【発明の効果】
【００７７】
本発明によれば、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００８０】
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【００８１】
図１を参照して、電力変換装置１０１は、整流／インバータ回路５１と、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂと、昇降圧回路５３と、電力伝達用絶縁回路５４と、制御部１４とを備える。
【００８２】
整流／インバータ回路５１は、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４とを含む。切り替え回路５２Ａは、スイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２と、スイッチＳＷＭ１，ＳＷＭ２とを含む。切り替え回路５２Ｂは、スイッチＳＷＰ３，ＳＷＰ４と、スイッチＳＷＭ３，ＳＷＭ４とを含む。昇降圧回路５３は、キャパシタＣ１１，Ｃ１２と、インダクタＬ１１と、トランジスタＴＲ１１と、ダイオードＤ１５とを含む。電力伝達用絶縁回路５４は、キャパシタＣ０〜Ｃ２と、ダイオードＤ９〜Ｄ１２と、入力スイッチ部２１と、出力スイッチ部２２とを含む。入力スイッチ部２１は、スイッチ素子としてのトランジスタＴＲ２１，ＴＲ２２と、ダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。出力スイッチ部２２は、スイッチ素子としてのトランジスタＴＲ２３，ＴＲ２４と、ダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。電力変換装置１０１における各トランジスタは、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。なお、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置において、「インダクタ」は、リアクトルのような大型の部品も含むものとする。
【００８３】
整流／インバータ回路５１において、トランジスタＴＲ１は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ１のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードＤ１のアノードおよび電源ノードＮＰ１に接続されたエミッタとを有する。トランジスタＴＲ２は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ２のカソードおよび電源ノードＮＰ１に接続されたコレクタと、ダイオードＤ２のアノードに接続されたエミッタとを有する。トランジスタＴＲ３は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ３のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードＤ３のアノードおよび電源ノードＮＭ１に接続されたエミッタとを有する。トランジスタＴＲ４は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ４のカソードおよび電源ノードＮＭ１に接続されたコレクタと、ダイオードＤ４のアノードに接続されたエミッタとを有する。
【００８４】
切り替え回路５２Ａにおいて、スイッチＳＷＰ１は、整流／インバータ回路５１のトランジスタＴＲ１，ＴＲ３のコレクタに接続された端子Ｔ１と、端子Ｔ２と、端子Ｔ３とを有する。スイッチＳＷＭ１は、整流／インバータ回路５１のトランジスタＴＲ２，ＴＲ４のエミッタに接続された端子Ｔ２１と、端子Ｔ２２と、端子Ｔ２３とを有する。スイッチＳＷＰ２は、スイッチＳＷＰ１の端子Ｔ２に接続された端子Ｔ４と、昇降圧回路５３の入力側に電気的に接続された端子Ｔ５と、端子Ｔ６とを有する。スイッチＳＷＭ２は、スイッチＳＷＭ１の端子Ｔ２２に接続された端子Ｔ２４と、昇降圧回路５３の入力側に電気的に接続された端子Ｔ２５と、端子Ｔ２６とを有する。
【００８５】
昇降圧回路５３において、トランジスタＴＲ１１は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５およびキャパシタＣ１１の第１端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ１５のカソードおよびインダクタＬ１１の第１端に接続されたエミッタとを有する。ダイオードＤ１５のアノードとキャパシタＣ１２の第１端とが接続されている。キャパシタＣ１１の第２端と、インダクタＬ１１の第２端と、キャパシタＣ１２の第２端と、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５とが接続されている。
【００８６】
電力伝達用絶縁回路５４において、キャパシタＣ０は、ダイオードＤ９のアノードおよび昇降圧回路５３のキャパシタＣ１２の第２端に接続された第１端と、ダイオードＤ１０のカソードおよび昇降圧回路５３のキャパシタＣ１２の第１端に接続された第２端とを有する。トランジスタＴＲ２１は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ５のカソードおよびダイオードＤ９のアノードに接続されたコレクタと、ダイオードＤ５のアノード、キャパシタＣ１の第１端およびダイオードＤ１１のアノードに接続されたエミッタとを有する。トランジスタＴＲ２２は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ６のカソード、ダイオードＤ１２のカソードおよびキャパシタＣ１の第２端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ６のアノードおよびダイオードＤ１０のアノードに接続されたエミッタとを有する。トランジスタＴＲ２３は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ７のカソードおよびダイオードＤ１１のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードＤ７のアノードおよびキャパシタＣ２の第１端に接続されたエミッタとを有する。トランジスタＴＲ２４は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ８のカソードおよびキャパシタＣ２の第２端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ８のアノードおよびダイオードＤ１２のアノードに接続されたエミッタとを有する。
【００８７】
切り替え回路５２Ｂにおいて、スイッチＳＷＰ３は、電力伝達用絶縁回路５４の出力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路５４のトランジスタＴＲ２３のエミッタに接続された端子Ｔ７と、端子Ｔ８と、スイッチＳＷＰ１の端子Ｔ３に接続された端子Ｔ９とを有する。スイッチＳＷＭ３は、電力伝達用絶縁回路５４の出力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路５４のトランジスタＴＲ２４のコレクタに接続された端子Ｔ２７と、端子Ｔ２８と、スイッチＳＷＭ１の端子Ｔ２３に接続された端子Ｔ２９とを有する。スイッチＳＷＰ４は、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ８に接続された端子Ｔ１０と、正側電源ノードＮＰ２に接続された端子Ｔ１１と、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ６に接続された端子Ｔ１２とを有する。スイッチＳＷＭ４は、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２８に接続された端子Ｔ３０と、電源ノードＮＭ２に接続されたＴ３１と、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２６に接続された端子Ｔ３２とを有する。
【００８８】
電力変換装置１０１は、交流電源２０１から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷２０２に供給する。また、電力変換装置１０１は、負荷２０２から供給された直流電力を交流電力に変換して交流電源２０１に供給する。すなわち、電力変換装置１０１は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に供給する第１電力変換動作、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１に供給する第２電力変換動作を行う。ここで、負荷２０２は、たとえば、ＥＶおよびプラグイン方式のＨＶ等の駆動用の主電池である。
【００８９】
整流／インバータ回路５１は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を整流する動作、および受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１に供給する動作を行うことが可能である。
【００９０】
より詳細には、整流／インバータ回路５１は、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されるダイオードブリッジと、ダイオードＤ１〜Ｄ４にそれぞれ並列接続されたトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４とを含む。
【００９１】
制御部１４は、制御信号をトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４に出力することにより、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４をオフする。これにより、整流／インバータ回路５１は、交流電源２０１から受けた交流電力を全波整流して切り替え回路５２Ａへ出力する。
【００９２】
また、制御部１４は、制御信号をトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４に出力することにより、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４をたとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。これにより、整流／インバータ回路５１は、切り替え回路５２Ａから受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１経由で交流電源２０１へ出力する。
【００９３】
昇降圧回路５３において、トランジスタＴＲ１１は、キャパシタＣ１１と電気的に接続され、キャパシタＣ１１との接続ノード経由で受けた電圧すなわち切り替え回路５２Ａから受けた電圧をスイッチングする。インダクタＬ１１は、トランジスタＴＲ１１によってスイッチングされた電圧を受ける。キャパシタＣ１１は、インダクタＬ１１に誘起された電圧を蓄える。ダイオードＤ１５は、インダクタＬ１１からキャパシタＣ１１への電流を阻止する。
【００９４】
制御部１４は、制御信号をトランジスタＴＲ１１に出力することにより、トランジスタＴＲ１１のスイッチングを制御する。これにより、昇降圧回路５３は、切り替え回路５２Ａから受けた電力を直流電力に変換するとともに昇圧または降圧する。
【００９５】
より詳細には、昇降圧回路５３の入力電圧をＶｉとし、出力電圧をＶａとし、トランジスタＴＲ１１のオンデューティ比をＤとすると、出力電圧Ｖａは以下のように表される。
Ｖａ＝−｛Ｄ／（１−Ｄ）｝×Ｖｉ
【００９６】
この式から分かるように、昇降圧回路５３は、デューティ比の設定次第で、入力電圧よりも高い出力電圧および低い出力電圧のいずれを得ることも可能である。すなわち、Ｖｉ＜ＶａおよびＶｉ＞Ｖａの両方を実現することができる。なお、昇降圧回路５３の出力電圧は入力電圧に対して極性が反転するので、電力伝達用絶縁回路５４との電気的接続の極性は反転されている。
【００９７】
また、昇降圧回路５３は、力率改善回路としての機能も有している。すなわち、トランジスタＴＲ１１は、制御部１４により、昇降圧回路５３の入力電圧の位相と入力電流の位相とを合わせるように制御される。
【００９８】
電力伝達用絶縁回路５４は、入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路５３から受けた電力を伝達する。
【００９９】
より詳細には、キャパシタＣ０は、昇降圧回路５３から受けた電力を蓄える。入力スイッチ部２１は、トランジスタＴＲ２１のコレクタおよびトランジスタＴＲ２２のエミッタにおいて昇降圧回路５３から受けた電力すなわちキャパシタＣ０に蓄えられた電力をキャパシタＣ１に供給する。出力スイッチ部２２は、キャパシタＣ１に蓄えられた電力をキャパシタＣ２に供給する。キャパシタＣ２に蓄えられた電力は、放電されて切り替え回路５２Ｂへ出力される。
【０１００】
また、キャパシタＣ０により、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力が平滑化される。また、キャパシタＣ０を設けることにより、電力伝達用絶縁回路５４への入力電流のリップルを防ぎ、回路動作の安定化を図るという効果が得られる。
【０１０１】
制御部１４は、制御信号をトランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４に出力することにより、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４のオンおよびオフをそれぞれ切り替える。電力伝達用絶縁回路５４は、制御部１４のスイッチ制御により、昇降圧回路５３および切り替え回路５２Ｂを絶縁しながら、昇降圧回路５３から受けた電力を切り替え回路５２Ｂに伝達する。
【０１０２】
切り替え回路５２Ａ，５２Ｂは、整流／インバータ回路５１によって整流された交流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２から供給された直流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を整流／インバータ回路５１へ出力するかを切り替える。
【０１０３】
ここで、スイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ１，ＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４は、たとえばリレー等のメカスイッチである。メカスイッチを用いることにより、低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
また、メカスイッチの代わりに半導体スイッチを用いてもよい。但し、半導体スイッチではスイッチング損失が大きくなるため、半導体スイッチではなくメカスイッチを用いることにより、電力変換装置１０１における電力効率を高めることができる。
【０１０５】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０１０６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。
【０１０７】
図２を参照して、まず、制御部１４は、期間Ｔ１において、トランジスタＴＲ２１をオンし、トランジスタＴＲ２２をオンし、トランジスタＴＲ２３をオフし、トランジスタＴＲ２４をオフする。これにより、キャパシタＣ０に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタＣ１に蓄えられる。トランジスタＴＲ２３およびＴＲ２４がオフされていることにより、昇降圧回路５３および切り替え回路５２Ｂ間の絶縁が確保される。
【０１０８】
次に、制御部１４は、期間Ｔ２において、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路５４の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、入力スイッチ部２１における各スイッチおよび出力スイッチ部２２における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路５４の入力側および出力側間、すなわち昇降圧回路５３および切り替え回路５２Ｂ間が短絡することを防ぐことができる。
【０１０９】
次に、制御部１４は、期間Ｔ３において、トランジスタＴＲ２１をオフし、トランジスタＴＲ２２をオフし、トランジスタＴＲ２３をオンし、トランジスタＴＲ２４をオンする。これにより、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタＣ２に蓄えられる。トランジスタＴＲ２１およびＴＲ２２がオフされていることにより、昇降圧回路５３および切り替え回路５２Ｂ間の絶縁が確保される。
【０１１０】
次に、制御部１４は、期間Ｔ４において、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をオフする。これにより、期間Ｔ２と同様に、電力伝達用絶縁回路５４の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
【０１１１】
ここで、期間Ｔ１〜Ｔ４において、キャパシタＣ０は昇降圧回路５３からの電力により充電されており、また、キャパシタＣ２に蓄えられた電力は放電されて切り替え回路５２Ｂへ出力されている。また、期間Ｔ２およびＴ４においては、キャパシタＣ１における電荷の移動はない。
【０１１２】
そして、制御部１４は、これら期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３および期間Ｔ４をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路５４の入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路５３からの電力を切り替え回路５２Ｂに伝達する。
【０１１３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０１１４】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図３における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０１１５】
図３を参照して、制御部１４は、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４へ制御信号を出力してトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４をオフする。これにより、整流／インバータ回路５１は、交流電源２０１から受けた交流電力を全波整流して切り替え回路５２Ａへ出力する。
【０１１６】
また、制御部１４は、スイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ１，ＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ１の端子Ｔ１および端子Ｔ２、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１、スイッチＳＷＭ１の端子Ｔ２１および端子Ｔ２２、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２８、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３０および端子Ｔ３１をそれぞれ接続する。
【０１１７】
すなわち、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂは、整流／インバータ回路５１と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に接続する。
【０１１８】
これにより、整流／インバータ回路５１によって整流された交流電力が昇降圧回路５３へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力が電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２に供給される。
【０１１９】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。図４における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０１２０】
図４を参照して、制御部１４は、スイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ１，ＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ１の端子Ｔ１および端子Ｔ３、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５および端子Ｔ６、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１１および端子Ｔ１２、スイッチＳＷＭ１の端子Ｔ２１および端子Ｔ２３、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２９、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３１および端子Ｔ３２をそれぞれ接続する。
【０１２１】
すなわち、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂは、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と整流／インバータ回路５１とを電気的に接続する。
【０１２２】
これにより、負荷２０２から電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で供給された直流電力が昇降圧回路５３へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力が整流／インバータ回路５１へ出力される。
【０１２３】
また、制御部１４は、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４へ制御信号を出力してトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４をＰＷＭ制御する。これにより、整流／インバータ回路５１は、切り替え回路５２Ｂから受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１経由で交流電源２０１へ出力する。
【０１２４】
制御部１４は、電力変換装置１０１への給電が停止された状態において、図３および図４に示す切り替え回路５２Ａ，５２Ｂの各スイッチの切り替えを行う。このような構成により、各スイッチの切り替えにおいてアークが発生することを防ぐことができるため、アーク対策を講じる必要がなくなり、電力変換装置１０１の構成の簡易化および低コスト化を図ることができる。このような制御部１４によるスイッチの切り替え動作のタイミングは、たとえばタイマーによって制御される。たとえば、電力料金が高い昼間はバッテリの放電によって自動車側からインフラ側へ電力を供給し、電力料金が安い夜間はインフラ側から自動車側へ電力を供給してバッテリを充電することが考えられる。
【０１２５】
なお、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂにおける各スイッチの切り替えは、手動で行ってもよい。
【０１２６】
ところで、特許文献１に記載の電源装置用絶縁回路を双方向型の電力変換装置に変更する場合には、たとえば特許文献２に記載の構成のように昇降圧回路を双方向化し、かつ絶縁回路を双方向化するためにスイッチの数を増やす必要があるため、回路構成が複雑になってしまう。
【０１２７】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂは、整流／インバータ回路５１によって整流された交流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２から供給された直流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を整流／インバータ回路５１へ出力するかを切り替える。
【０１２８】
すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０１２９】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【０１３０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂは、整流／インバータ回路５１と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に接続するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と整流／インバータ回路５１とを電気的に接続するかを切り替える。
【０１３１】
このように、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０１３２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂは、スイッチＳＷＰ１，ＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ１，ＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４を含む。
【０１３３】
このように、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０１３４】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ１の端子Ｔ１および端子Ｔ２、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１、スイッチＳＷＭ１の端子Ｔ２１および端子Ｔ２２、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２８、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３０および端子Ｔ３１がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ１の端子Ｔ１および端子Ｔ３、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５および端子Ｔ６、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１１および端子Ｔ１２、スイッチＳＷＭ１の端子Ｔ２１および端子Ｔ２３、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２９、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３１および端子Ｔ３２がそれぞれ接続される。
【０１３５】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０１３６】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置は、図１に示すような電力伝達用絶縁回路５４を備えることにより、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ電源ノードＮＰ１，ＮＭ１と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に絶縁することができる。
【０１３７】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置は、制御部１４を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部１４が電力変換装置１０１の外部に設けられる構成であってもよい。
【０１３８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路は、キャパシタＣ０〜Ｃ２を備える構成であるとしたが、キャパシタに限らず、コイル（インダクタ）等の他の蓄電素子を備える構成であってもよい。
【０１３９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１４０】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る電力変換装置と比べて回路接続を変更した電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る電力変換装置と同様である。
【０１４１】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【０１４２】
図５を参照して、電力変換装置１０２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、切り替え回路５２Ａ，５２Ｂの代わりに切り替え回路６２Ａ，６２Ｂを備え、昇降圧回路５３の代わりに昇降圧回路６３を備え、電力伝達用絶縁回路５４の代わりに電力伝達用絶縁回路６４を備える。
【０１４３】
切り替え回路６２Ａは、スイッチＳＷＰ１１と、スイッチＳＷＭ１１とを含む。切り替え回路６２Ｂは、スイッチＳＷＰ１２と、スイッチＳＷＭ１２とを含む。電力伝達用絶縁回路６４は、キャパシタＣ０〜Ｃ２と、ダイオードＤ９〜Ｄ１２と、第１電力伝達スイッチ部３１と、第２電力伝達スイッチ部３２とを含む。第１電力伝達スイッチ部３１は、スイッチ素子としてのトランジスタＴＲ２１，ＴＲ２２と、ダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。第２電力伝達スイッチ部３２は、スイッチ素子としてのトランジスタＴＲ２３，ＴＲ２４と、ダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。
【０１４４】
昇降圧回路６３は、整流／インバータ回路５１と電気的に接続された正側ノードＮＰ１０，負側ノードＮＭ１０および切り替え回路６２Ａと電気的に接続された正側ノードＮＰ１１，負側ノードＮＭ１１を有する。
【０１４５】
電力伝達用絶縁回路６４は、昇降圧回路６３に切り替え回路６２Ａを介して電気的に接続された正側ノードＮＰ１２，負側ノードＮＭ１２、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に切り替え回路６２Ｂを介して電気的に接続されたノードＮＰ１３，ＮＭ１３を有する。
【０１４６】
切り替え回路６２Ａにおいて、スイッチＳＷＰ１１は、昇降圧回路６３の負側ノードＮＭ１１に接続された端子Ｔ１と、電力伝達用絶縁回路６４のキャパシタＣ０の第１端すなわち正側ノードＮＰ１２に接続された端子Ｔ２と、電力伝達用絶縁回路６４のキャパシタＣ０の第２端すなわち負側ノードＮＭ１２に接続された端子Ｔ３とを有する。スイッチＳＷＭ１１は、昇降圧回路６３の正側ノードＮＰ１１に接続された端子Ｔ７と、電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１２に接続された端子Ｔ８と、電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１２に接続された端子Ｔ９とを有する。
【０１４７】
切り替え回路６２Ｂにおいて、スイッチＳＷＰ１２は、電力伝達用絶縁回路６４のキャパシタＣ２の第１端すなわち正側ノードＮＰ１３に接続された端子Ｔ４と、正側電源ノードＮＰ２に接続された端子Ｔ５と、負側電源ノードＮＭ２に接続された端子Ｔ６とを有する。スイッチＳＷＭ１２は、電力伝達用絶縁回路６４のキャパシタＣ２の第２端すなわち負側ノードＮＭ１３に接続された端子Ｔ１０と、負側電源ノードＮＭ２に接続された端子Ｔ１１と、正側電源ノードＮＰ２に接続された端子Ｔ１２とを有する。
【０１４８】
昇降圧回路６３は、整流／インバータ回路５１と電気的に接続され、受けた電力を昇圧または降圧する。より詳細には、昇降圧回路６３は、ノードＮＰ１０，ＮＭ１０において整流／インバータ回路５１から受けた交流電力を直流電力に変換するとともに昇圧または降圧してノードＮＰ１１，ＮＭ１１から出力する動作、およびノードＮＰ１１，ＮＭ１１において切り替え回路６２Ａから受けた電力を直流電力に変換するとともに昇圧または降圧してノードＮＰ１０，ＮＭ１０から出力する動作を行うことが可能である。たとえば、昇降圧回路６３は、特許文献２に記載の昇降圧回路と同様の構成である。
【０１４９】
電力伝達用絶縁回路６４は、ノードＮＰ１２，ＮＭ１２およびノードＮＰ１３，ＮＭ１３間を絶縁しながらノードＮＰ１２，ＮＭ１２およびノードＮＰ１３，ＮＭ１３間で電力を伝達する。
【０１５０】
切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路６３のノードＮＰ１１，ＮＭ１１と、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１２，ＮＭ１２との間の電気的接続の極性を切り替える。
【０１５１】
切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１３，ＮＭ１３と、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２との間の電気的接続の極性を切り替える。
【０１５２】
［動作］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０１５３】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図６における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０１５４】
図６を参照して、制御部１４は、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４へ制御信号を出力してトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４をオフする。これにより、整流／インバータ回路５１は、交流電源２０１から受けた交流電力を全波整流して昇降圧回路６３へ出力する。
【０１５５】
また、制御部１４は、スイッチＳＷＰ１１，ＳＷＰ１２およびスイッチＳＷＭ１１，ＳＷＭ１２へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ３、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１をそれぞれ接続する。
【０１５６】
すなわち、切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路６３の正側ノードＮＰ１１および電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１２を接続し、昇降圧回路６３の負側ノードＮＭ１１および電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１２を接続する。また、切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１３および正側電源ノードＮＰ２を接続し、電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１３および負側電源ノードＮＭ２を接続する。
【０１５７】
これにより、昇降圧回路６３によって昇圧または降圧された電力が電力伝達用絶縁回路６４へ出力され、この直流電力が電力伝達用絶縁回路６４によって電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２に供給される。
【０１５８】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。図７における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０１５９】
図７を参照して、制御部１４は、スイッチＳＷＰ１１，ＳＷＰ１２およびスイッチＳＷＭ１１，ＳＷＭ１２へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ２、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ６、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１２をそれぞれ接続する。
【０１６０】
すなわち、切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路６３の正側ノードＮＰ１１および電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１２を接続し、昇降圧回路６３の負側ノードＮＭ１１および電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１２を接続する。また、切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１３および負側電源ノードＮＭ２を接続し、電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１３および正側電源ノードＮＰ２を接続する。
【０１６１】
これにより、負荷２０２から電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で直流電力が電力伝達用絶縁回路６４に供給され、この電力が電力伝達用絶縁回路６４によって昇降圧回路６３へ伝達され、伝達された電力が昇降圧回路６３によって昇圧または降圧されて整流／インバータ回路５１へ出力される。
【０１６２】
また、制御部１４は、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４へ制御信号を出力してトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４をＰＷＭ制御する。これにより、整流／インバータ回路５１は、切り替え回路６２Ｂから受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１経由で交流電源２０１へ出力する。
【０１６３】
また、制御部１４は、電力変換装置１０２への給電が停止された状態において、図６および図７に示す切り替え回路６２Ａ，６２Ｂにおける各スイッチの切り替えを行う。このような構成により、各スイッチの切り替えにおいてアークが発生することを防ぐことができるため、アーク対策を講じる必要がなくなり、構成の簡易化および低コスト化を図ることができる。このような制御部１４によるスイッチの切り替え動作のタイミングは、たとえばタイマーによって制御される。たとえば、電力料金が高い昼間はバッテリの放電によって自動車側からインフラ側へ電力を供給し、電力料金が安い夜間はインフラ側から自動車側へ電力を供給してバッテリを充電することが考えられる。
【０１６４】
なお、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂにおける各スイッチの切り替えは、手動で行ってもよい。
【０１６５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０１６６】
まず、第１電力変換動作において本発明の第２の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０１６７】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。
【０１６８】
図８を参照して、第１電力変換動作すなわちインフラ（家）側から自動車側への電力供給動作において、まず、制御部１４は、期間Ｔ１において、トランジスタＴＲ２１をオンし、トランジスタＴＲ２２をオンし、トランジスタＴＲ２３をオフし、トランジスタＴＲ２４をオフする。これにより、キャパシタＣ０に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタＣ１に蓄えられる。トランジスタＴＲ２３およびＴＲ２４がオフされていることにより、切り替え回路６２Ａおよび切り替え回路６２Ｂ間の絶縁が確保される。
【０１６９】
次に、制御部１４は、期間Ｔ２において、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、第１電力伝達スイッチ部３１における各スイッチおよび第２電力伝達スイッチ部３２における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間、すなわち切り替え回路６２Ａおよび切り替え回路６２Ｂ間が短絡することを防ぐことができる。
【０１７０】
次に、制御部１４は、期間Ｔ３において、トランジスタＴＲ２１をオフし、トランジスタＴＲ２２をオフし、トランジスタＴＲ２３をオンし、トランジスタＴＲ２４をオンする。これにより、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタＣ２に蓄えられる。トランジスタＴＲ２１およびＴＲ２２がオフされていることにより、切り替え回路６２Ａおよび切り替え回路６２Ｂ間の絶縁が確保される。
【０１７１】
次に、制御部１４は、期間Ｔ４において、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をオフする。これにより、期間Ｔ２と同様に、電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
【０１７２】
ここで、期間Ｔ１〜Ｔ４において、キャパシタＣ０は昇降圧回路６３からの電力により充電されており、また、キャパシタＣ２に蓄えられた電力は放電されて切り替え回路６２Ｂへ出力されている。また、期間Ｔ２およびＴ４においては、キャパシタＣ１における電荷の移動はない。
【０１７３】
そして、制御部１４は、これら期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３および期間Ｔ４をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間を絶縁しながら、切り替え回路６２Ａからの電力を切り替え回路６２Ｂに伝達する。
【０１７４】
また、第２電力変換動作すなわち自動車側からインフラ（家）側への電力供給動作において、まず、制御部１４は、期間Ｔ１１において、トランジスタＴＲ２１をオフし、トランジスタＴＲ２２をオフし、トランジスタＴＲ２３をオンし、トランジスタＴＲ２４をオンする。これにより、キャパシタＣ２に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタＣ１に蓄えられる。トランジスタＴＲ２１およびＴＲ２２がオフされていることにより、切り替え回路６２Ａおよび切り替え回路６２Ｂ間の絶縁が確保される。
【０１７５】
次に、制御部１４は、期間Ｔ１２において、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、第１電力伝達スイッチ部３１における各スイッチおよび第２電力伝達スイッチ部３２における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間、すなわち切り替え回路６２Ｂおよび切り替え回路６２Ａ間が短絡することを防ぐことができる。
【０１７６】
次に、制御部１４は、期間Ｔ１３において、トランジスタＴＲ２１をオンし、トランジスタＴＲ２２をオンし、トランジスタＴＲ２３をオフし、トランジスタＴＲ２４をオフする。これにより、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタＣ０に蓄えられる。トランジスタＴＲ２３およびＴＲ２４がオフされていることにより、切り替え回路６２Ａおよび切り替え回路６２Ｂ間の絶縁が確保される。
【０１７７】
次に、制御部１４は、期間Ｔ１４において、トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２４をオフする。これにより、期間Ｔ１２と同様に、電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
【０１７８】
ここで、期間Ｔ１１〜Ｔ１４において、キャパシタＣ２は負荷２０２からの電力により充電されており、また、キャパシタＣ０に蓄えられた電力は放電されて切り替え回路６２Ａへ出力されている。また、期間Ｔ１２およびＴ１４においては、キャパシタＣ１における電荷の移動はない。
【０１７９】
そして、制御部１４は、これら期間Ｔ１１、期間Ｔ１２、期間Ｔ１３および期間Ｔ１４をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路６４の入力側および出力側間を絶縁しながら、切り替え回路６２Ｂからの電力を切り替え回路６２Ａに伝達する。
【０１８０】
ところで、特許文献１に記載の電源装置用絶縁回路を双方向型の電力変換装置に変更する場合には、絶縁回路を双方向化するためにスイッチの数を増やす必要があるため、回路構成が複雑になってしまう。
【０１８１】
これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路６３のノードＮＰ１１，ＮＭ１１と、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１２，ＮＭ１２との間の電気的接続の極性を切り替える。切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１３，ＮＭ１３と、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２との間の電気的接続の極性を切り替える。
【０１８２】
すなわち、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂによって回路接続を変更することにより、電力伝達用絶縁回路６４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０１８３】
したがって、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置と同様に、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【０１８４】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、昇降圧回路６３は、整流／インバータ回路５１と電気的に接続された正側ノードＮＰ１０，負側ノードＮＭ１０および切り替え回路６２Ａと電気的に接続された正側ノードＮＰ１１，負側ノードＮＭ１１を有し、正側ノードＮＰ１０，負側ノードＮＭ１０において受けた電力を昇圧または降圧して正側ノードＮＰ１１，負側ノードＮＭ１１から出力する動作、および正側ノードＮＰ１１，負側ノードＮＭ１１において受けた電力を昇圧または降圧して正側ノードＮＰ１０，負側ノードＮＭ１０から出力する動作を行うことが可能である。
【０１８５】
このように、双方向の昇降圧回路を用いることにより、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂの構成を簡易化することができる。
【０１８６】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂは、スイッチＳＷＰ１１，ＳＷＰ１２およびスイッチＳＷＭ１１，ＳＷＭ１２を含む。
【０１８７】
このように、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、昇降圧回路を双方向化する必要はあるが、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂにおけるスイッチの合計数を８個から４個に削減することができる。また、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ間の配線が不要となるため、配線が複雑になることを防ぐことができる。また、電力変換装置１０１，１０２では、ある程度大きな電力を伝達するために、配線としてたとえばハーネスが用いられるが、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、このようなハーネスの長さを短くすることが可能となる。
【０１８８】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ３、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ２、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ６、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１２がそれぞれ接続される。
【０１８９】
このようなスイッチ制御により、電力伝達用絶縁回路６４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０１９０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置は、図５に示すような電力伝達用絶縁回路６４を備えることにより、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ電源ノードＮＰ１，ＮＭ１と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に絶縁することができる。
【０１９１】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る電力変換装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１９２】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１９３】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る電力変換装置と比べてインバータ回路を外部に設けた電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る電力変換装置と同様である。
【０１９４】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【０１９５】
図９を参照して、電力変換システム３０１は、電力変換装置１０３と、インフラ側装置１５０と、交流電源２０１と、バッテリ２０２と、太陽光発電モジュール２０５と、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１と、直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを備える。
【０１９６】
電力変換装置１０３は、整流回路６１と、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂと、昇降圧回路５３と、電力伝達用絶縁回路５４と、制御部１４とを含む。整流回路６１は、ダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。切り替え回路７２Ａは、スイッチＳＷＰ２と、スイッチＳＷＭ２とを含む。
【０１９７】
インフラ側装置１５０は、パワーコンディショナ（インバータ回路）２０４と、切り替え回路７２Ｃと、交流外部端子ＴＰ１１，ＴＭ１１と、直流外部端子ＴＰ１２，ＴＭ１２とを含む。切り替え回路７２Ｃは、スイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１を含む。
【０１９８】
整流回路６１において、ダイオードＤ１のアノードおよびダイオードＤ２のカソードが交流外部端子ＴＰ１，ＴＰ１１を介して電源ノードＮＰ１に接続され、ダイオードＤ３のアノードおよびダイオードＤ４のカソードが交流外部端子ＴＭ１，ＴＭ１１を介して電源ノードＮＭ１に接続され、ダイオードＤ１のカソードおよびダイオードＤ３のカソードが接続され、ダイオードＤ２のアノードおよびダイオードＤ４のアノードが接続されている。
【０１９９】
切り替え回路７２Ａにおいて、スイッチＳＷＰ２は、整流回路６１のダイオードＤ１，Ｄ３のカソードに接続された端子Ｔ４と、昇降圧回路５３の入力側に電気的に接続された端子Ｔ５と、端子Ｔ６とを有する。スイッチＳＷＭ２は、整流回路６１のダイオードＤ２，Ｄ４のアノードに接続された端子Ｔ２４と、昇降圧回路５３の入力側に電気的に接続された端子Ｔ２５と、端子Ｔ２６とを有する。
【０２００】
切り替え回路５２Ｂにおいて、スイッチＳＷＰ３は、電力伝達用絶縁回路５４の出力側に電気的に接続された端子Ｔ７と、端子Ｔ８と、直流外部端子ＴＰ２に電気的に接続された端子Ｔ９とを有する。スイッチＳＷＭ３は、電力伝達用絶縁回路５４の出力側に電気的に接続された端子Ｔ２７と、端子Ｔ２８と、直流外部端子ＴＭ２に電気的に接続された端子Ｔ２９とを有する。スイッチＳＷＰ４は、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ８に接続された端子Ｔ１０と、正側電源ノードＮＰ２に電気的に接続された端子Ｔ１１と、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ６に接続された端子Ｔ１２とを有する。スイッチＳＷＭ４は、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２８に接続された端子Ｔ３０と、電源ノードＮＭ２に電気的に接続されたＴ３１と、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２６に接続された端子Ｔ３２とを有する。
【０２０１】
インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１は、パワーコンディショナ２０４に電気的に接続された端子Ｔ４１と、直流外部端子ＴＰ１２に電気的に接続された端子Ｔ４２と、太陽光発電モジュール２０５に電気的に接続された端子Ｔ４３とを有する。スイッチＳＷＭ２１は、パワーコンディショナ２０４に電気的に接続された端子Ｔ４４と、直流外部端子ＴＭ１２に電気的に接続された端子Ｔ４５と、太陽光発電モジュール２０５に電気的に接続された端子Ｔ４６とを有する。
【０２０２】
たとえば、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１および直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２を含むコネクタと、交流外部端子ＴＰ１１，ＴＭ１１および直流外部端子ＴＰ１２，ＴＭ１２を含むコネクタとが勘合することにより、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１および直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２と交流外部端子ＴＰ１１，ＴＭ１１および直流外部端子ＴＰ１２，ＴＭ１２とがそれぞれ接続され、電力変換装置１０３とインフラ側装置１５０とが電気的に接続される。
【０２０３】
電力変換装置１０３は、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１経由で交流電源２０１から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷２０２に供給する。また、電力変換装置１０３は、負荷２０２から供給された直流電力を直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２経由でインフラ側装置１５０に供給する。
【０２０４】
すなわち、電力変換装置１０３は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に供給する第１電力変換動作、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力を昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４経由でパワーコンディショナ２０４へ出力する第２電力変換動作を行う。
【０２０５】
太陽光発電モジュール２０５は、太陽光によって直流電力を生成し、スイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１へ出力する。
【０２０６】
スイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１は、直流外部端子ＴＰ１２，ＴＭ１２を介して電力変換装置１０３から受けた直流電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するか、太陽光発電モジュール２０５から受けた直流電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するかを切り替える。
【０２０７】
パワーコンディショナ２０４は、スイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１経由で受けた直流電力を交流電力に変換し、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１を介して交流電源２０１に供給する。
【０２０８】
整流回路６１は、たとえば、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されるダイオードブリッジを含み、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１および交流外部端子ＴＰ１，ＴＰ１１，ＴＭ１，ＴＭ１１経由で交流電源２０１から供給された交流電力を全波整流して切り替え回路７２Ａへ出力する。
【０２０９】
切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、整流回路６１によって整流された交流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２から供給された直流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するかを切り替える。
【０２１０】
［動作］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０２１１】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図１０における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０２１２】
図１０を参照して、たとえば、インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１の端子Ｔ４１および端子Ｔ４３が接続され、スイッチＳＷＭ２１の端子Ｔ４４および端子Ｔ４６が接続される。このスイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１の制御は、たとえばパワーコンディショナ２０４が行う。
【０２１３】
これにより、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力がパワーコンディショナ２０４へ出力される。
【０２１４】
電力変換装置１０３において、制御部１４は、スイッチＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２８、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３０および端子Ｔ３１をそれぞれ接続する。
【０２１５】
すなわち、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、整流回路６１と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に接続する。
【０２１６】
これにより、整流回路６１によって整流された交流電力が昇降圧回路５３へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力が電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２に供給される。
【０２１７】
ここで、たとえば、インフラ側装置１５０は、電力変換装置１０３との電気的接続の有無を監視し、電気的接続を検出すると、電力変換装置１０３における制御部１４に第１電力変換動作の開始を指示する。たとえば、インフラ側装置１５０におけるパワーコンディショナ２０４が、有線通信または無線通信によって制御部１４に第１電力変換動作の開始を指示する。
【０２１８】
そして、制御部１４は、この指示を受けて、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂを上記のように制御することにより、電力変換装置１０３の第１電力変換動作すなわちインフラ（家）側から自動車側への電力供給動作を開始する。
【０２１９】
このような構成により、インフラ側装置１５０に電力変換装置１０３が接続されたことを自動的に認識し、負荷２０２への電力供給を適切に開始することができる。
【０２２０】
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。図１１における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０２２１】
図１１を参照して、インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１の端子Ｔ４１および端子Ｔ４２が接続され、スイッチＳＷＭ２１の端子Ｔ４４および端子Ｔ４５が接続される。このスイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１の制御は、たとえばパワーコンディショナ２０４が行う。
【０２２２】
電力変換装置１０３において、制御部１４は、スイッチＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５および端子Ｔ６、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１１および端子Ｔ１２、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２９、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３１および端子Ｔ３２をそれぞれ接続する。
【０２２３】
すなわち、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを電気的に接続する。
【０２２４】
これにより、負荷２０２から電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で供給された直流電力が昇降圧回路５３へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力がパワーコンディショナ２０４へ出力される。
【０２２５】
また、インフラ側装置１５０は、電力変換装置１０３が第２電力変換動作すなわち自動車側からインフラ（家）側への電力供給動作を行っている状態において、たとえば蓄電池である負荷２０２の蓄電量を監視する。そして、インフラ側装置１５０は、蓄電量が所定値以下になると、電力変換装置１０３における制御部１４に第２電力変換動作の停止を指示する。
【０２２６】
そして、制御部１４は、この指示を受けて、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂにおける各スイッチを開放状態へ制御することにより、電力変換装置１０３の第２電力変換動作を停止する。
【０２２７】
さらに、インフラ側装置１５０は、切り替え回路７２Ｃを制御することにより、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力する。
【０２２８】
たとえば、電力変換装置１０３における制御部１４が、蓄電池である負荷２０２の充電量を監視し、有線通信または無線通信によってインフラ側装置１５０におけるパワーコンディショナ２０４へ当該充電量を定期的に通知する。そして、パワーコンディショナ２０４が、通知された充電量に基づいて、切り替え回路７２Ｃを制御し、かつ制御部１４を介して切り替え回路７２Ａ，５２Ｂを制御する。
【０２２９】
このような構成により、蓄電池である負荷２０２の充電量を自動的に監視し、交流電源２０１の充電元を適切に切り替えることができる。
【０２３０】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、整流回路６１によって整流された交流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２から供給された直流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するかを切り替える。
【０２３１】
すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２３２】
したがって、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【０２３３】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、整流回路６１と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に接続するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２と昇降圧回路５３の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側とパワーコンディショナ２０４とを電気的に接続するかを切り替える。
【０２３４】
このように、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２３５】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、スイッチＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４を含む。
【０２３６】
このように、切り替え回路７２Ａ，５２Ｂにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２３７】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２８、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３０および端子Ｔ３１がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５および端子Ｔ６、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１１および端子Ｔ１２、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２９、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３１および端子Ｔ３２がそれぞれ接続される。
【０２３８】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２３９】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置では、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給される交流電力を受けるための交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１と、パワーコンディショナ２０４へ直流電力を出力するための直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを備える。
【０２４０】
このように、交流電源２０１用の端子に加えて、パワーコンディショナ２０４用の端子を備える構成により、電力変換装置１０３からインフラ側装置１５０への直流電力の供給経路を確保することが可能となる。
【０２４１】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換システムでは、電力変換装置１０３は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に供給する第１電力変換動作、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力する第２電力変換動作を行う。そして、電力変換装置１０３における切り替え回路７２Ａ，５２Ｂは、整流回路６１によって整流された交流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力を昇降圧回路５３へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力をインフラ側装置１５０へ出力するかを切り替える。そして、インフラ側装置１５０は、受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１に供給する。
【０２４２】
このような構成により、電力変換装置１０３において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、構成の簡易化を図ることができる。
【０２４３】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換システムでは、切り替え回路７２Ｃは、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するか、電力変換装置１０３から受けた直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するかを切り替える。
【０２４４】
このような構成により、電力変換装置１０３から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として太陽光発電モジュール２０５用のパワーコンディショナ２０４を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
【０２４５】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る電力変換装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２４６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２４７】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る電力変換装置と比べて外部のインバータ回路の昇圧機能または降圧機能を利用する電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る電力変換システムと同様である。
【０２４８】
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【０２４９】
図１２を参照して、電力変換システム３０２は、電力変換装置１０４と、インフラ側装置１５０と、交流電源２０１と、バッテリ２０２と、太陽光発電モジュール２０５と、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１と、直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを備える。
【０２５０】
電力変換装置１０４は、整流回路６１と、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂと、昇降圧回路５３と、電力伝達用絶縁回路５４と、制御部１４とを含む。切り替え回路８２Ａは、スイッチＳＷＰ２と、スイッチＳＷＭ２とを含む。
【０２５１】
昇降圧回路５３において、トランジスタＴＲ１１は、制御部１４からの制御信号を受けるゲートと、ダイオードＤ１，Ｄ３のカソードおよびキャパシタＣ１１の第１端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ１５のカソードおよびインダクタＬ１１の第１端に接続されたエミッタとを有する。ダイオードＤ１５のアノードとキャパシタＣ１２の第１端とが接続されている。キャパシタＣ１１の第２端と、インダクタＬ１１の第２端と、キャパシタＣ１２の第２端と、ダイオードＤ２，Ｄ４のアノードとが接続されている。
【０２５２】
切り替え回路８２Ａにおいて、スイッチＳＷＰ２は、昇降圧回路５３の出力側に電気的に接続された、すなわちダイオードＤ１５のアノードおよびキャパシタＣ１２の第１端に接続された端子Ｔ４と、電力伝達用絶縁回路５４の入力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路５４のキャパシタＣ０の第２端およびダイオードＤ１０のカソードに接続された端子Ｔ５と、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１２に接続された端子Ｔ６とを有する。スイッチＳＷＭ２は、昇降圧回路５３の出力側に電気的に接続された、すなわちキャパシタＣ１２の第２端に接続された端子Ｔ２４と、電力伝達用絶縁回路５４の入力側に電気的に接続された、すなわち電力伝達用絶縁回路５４のキャパシタＣ０の第１端およびダイオードＤ９のアノードに接続された端子Ｔ２５と、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３２に接続された端子Ｔ２６とを有する。
【０２５３】
電力伝達用絶縁回路５４において、キャパシタＣ０は、ダイオードＤ９のアノードおよびスイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５に接続された第１端と、ダイオードＤ１０のカソードおよびスイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５に接続された第２端とを有する。
【０２５４】
電力変換装置１０４は、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１経由で交流電源２０１から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷２０２に供給する。また、電力変換装置１０４は、負荷２０２から供給された直流電力を直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２経由でインフラ側装置１５０へ出力する。
【０２５５】
すなわち、電力変換装置１０４は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に供給する第１電力変換動作、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路５４経由でパワーコンディショナ２０４へ出力する第２電力変換動作を行う。
【０２５６】
パワーコンディショナ２０４は、スイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１経由で受けた直流電力を昇圧または降圧するとともに交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１経由で交流電源２０１に供給する。
【０２５７】
整流回路６１は、たとえば、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されるダイオードブリッジを含み、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１および交流外部端子ＴＰ１，ＴＰ１１，ＴＭ１，ＴＭ１１経由で交流電源２０１から供給された交流電力を全波整流して昇降圧回路５３へ出力する。
【０２５８】
切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力を電力伝達用絶縁回路５４へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路５４へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するかを切り替える。
【０２５９】
［動作］
次に、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０２６０】
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図１３における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０２６１】
図１３を参照して、たとえば、インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１の端子Ｔ４１および端子Ｔ４３が接続され、スイッチＳＷＭ２１の端子Ｔ４４および端子Ｔ４６が接続される。このスイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１の制御は、たとえばパワーコンディショナ２０４が行う。
【０２６２】
これにより、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力がパワーコンディショナ２０４へ出力される。
【０２６３】
電力変換装置１０４において、制御部１４は、スイッチＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２８、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３０および端子Ｔ３１をそれぞれ接続する。
【０２６４】
すなわち、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、昇降圧回路５３の出力側と電力伝達用絶縁回路５４の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に接続する。
【０２６５】
これにより、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力が電力伝達用絶縁回路５４へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力が電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２に供給される。
【０２６６】
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。図１４における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０２６７】
図１４を参照して、インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１の端子Ｔ４１および端子Ｔ４２が接続され、スイッチＳＷＭ２１の端子Ｔ４４および端子Ｔ４５が接続される。このスイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１の制御は、たとえばパワーコンディショナ２０４が行う。
【０２６８】
電力変換装置１０４において、制御部１４は、スイッチＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５および端子Ｔ６、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１１および端子Ｔ１２、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２９、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３１および端子Ｔ３２をそれぞれ接続する。
【０２６９】
すなわち、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２と電力伝達用絶縁回路５４の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを電気的に接続する。
【０２７０】
これにより、負荷２０２から電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で供給された直流電力が電力伝達用絶縁回路５４へ出力され、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力がパワーコンディショナ２０４へ出力される。
【０２７１】
そして、パワーコンディショナ２０４は、電力変換装置１０４から受けた直流電力を昇圧または降圧するとともに交流電力に変換し、交流電源２０１に供給する。
【０２７２】
以上のように、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力を電力伝達用絶縁回路５４へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路５４へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するかを切り替える。
【０２７３】
すなわち、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２７４】
したがって、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【０２７５】
また、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、昇降圧回路５３の出力側と電力伝達用絶縁回路５４の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側と電源ノードＮＰ２，ＮＭ２とを電気的に接続するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２と電力伝達用絶縁回路５４の入力側とを電気的に接続し、かつ電力伝達用絶縁回路５４の出力側とパワーコンディショナ２０４とを電気的に接続するかを切り替える。
【０２７６】
このように、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２７７】
また、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、スイッチＳＷＰ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４およびスイッチＳＷＭ２，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４を含む。
【０２７８】
このように、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２７９】
また、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２８、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３０および端子Ｔ３１がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ２の端子Ｔ５および端子Ｔ６、スイッチＳＷＰ３の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ４の端子Ｔ１１および端子Ｔ１２、スイッチＳＷＭ２の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６、スイッチＳＷＭ３の端子Ｔ２７および端子Ｔ２９、スイッチＳＷＭ４の端子Ｔ３１および端子Ｔ３２がそれぞれ接続される。
【０２８０】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路５４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０２８１】
また、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換システムでは、電力変換装置１０４は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に供給する第１電力変換動作、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力する第２電力変換動作を行う。電力変換装置１０４において、切り替え回路８２Ａ，５２Ｂは、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力を電力伝達用絶縁回路５４へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力を電源ノードＮＰ２，ＮＭ２へ出力するか、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力を電力伝達用絶縁回路５４へ出力し、かつ電力伝達用絶縁回路５４によって伝達された電力をインフラ側装置１５０へ出力するかを切り替える。そして、インフラ側装置１５０は、受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１に供給する。
【０２８２】
このような構成により、電力変換装置１０４において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、構成の簡易化を図ることができる。また、負荷２０２から供給された直流電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路として太陽光発電モジュール２０５用のパワーコンディショナ２０４を流用することができる。
【０２８３】
また、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換システムでは、切り替え回路７２Ｃは、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するか、電力変換装置１０３から受けた直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するかを切り替える。
【０２８４】
このような構成により、電力変換装置１０４から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として太陽光発電モジュール２０５用のパワーコンディショナ２０４を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
【０２８５】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る電力変換装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２８６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２８７】
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態は、第２の実施の形態に係る電力変換装置と比べてインバータ回路を外部に設け、かつ当該インバータ回路の昇圧機能または降圧機能を利用する電力変換装置に関する。以下で説明する内容以外は第２の実施の形態に係る電力変換装置および第４の実施の形態に係る電力変換システムと同様である。
【０２８８】
図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【０２８９】
図１５を参照して、電力変換システム３０３は、電力変換装置１０５と、インフラ側装置１５０と、交流電源２０１と、バッテリ２０２と、太陽光発電モジュール２０５と、交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１と、直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを備える。
【０２９０】
電力変換装置１０５は、整流回路６１と、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃと、昇降圧回路５３と、電力伝達用絶縁回路６４と、制御部１４とを含む。整流回路６１は、ダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。切り替え回路６２Ｃは、スイッチＳＷＰ３１と、スイッチＳＷＭ３１とを含む。
【０２９１】
昇降圧回路５３は、整流回路６１と電気的に接続された正側ノードＮＰ１０，負側ノードＮＭ１０および切り替え回路６２Ｃと電気的に接続された正側ノードＮＰ１１，負側ノードＮＭ１１を有する。パワーコンディショナ２０４は、正側ノードＮＰ２１と、負側ノードＮＭ２１とを有する。
【０２９２】
切り替え回路６２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ３１は、昇降圧回路５３の負側ノードＮＭ１１に電気的に接続された端子Ｔ２１と、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１に接続された端子Ｔ２２と、直流外部端子ＴＰ２に電気的に接続された端子Ｔ２３とを有する。スイッチＳＷＭ３１は、昇降圧回路５３の正側ノードＮＰ１１に電気的に接続された端子Ｔ２４と、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７に接続された端子Ｔ２５と、直流外部端子ＴＭ２に電気的に接続された端子Ｔ２６とを有する。
【０２９３】
切り替え回路６２Ａにおいて、スイッチＳＷＰ１１は、スイッチＳＷＰ３１の端子Ｔ２２に接続された端子Ｔ１と、電力伝達用絶縁回路６４のキャパシタＣ０の第１端すなわち正側ノードＮＰ１２に電気的に接続された端子Ｔ２と、電力伝達用絶縁回路６４のキャパシタＣ０の第２端すなわち負側ノードＮＭ１２に電気的に接続された端子Ｔ３とを有する。スイッチＳＷＭ１１は、スイッチＳＷＭ３１の端子Ｔ２５に接続された端子Ｔ７と、電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１２に接続された端子Ｔ８と、電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１２に電気的に接続された端子Ｔ９とを有する。
【０２９４】
切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路５３のノードＮＰ１１，ＮＭ１１と、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１２，ＮＭ１２との間の電気的接続の極性を切り替える。
【０２９５】
切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１３，ＮＭ１３と、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２との間の電気的接続の極性を切り替える。
【０２９６】
インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１は、パワーコンディショナ２０４の負側ノードＮＭ２１に電気的に接続された端子Ｔ４１と、直流外部端子ＴＰ１２に電気的に接続された端子Ｔ４２と、太陽光発電モジュール２０５に電気的に接続された端子Ｔ４３とを有する。スイッチＳＷＭ２１は、パワーコンディショナ２０４の正側ノードＮＰ２１に電気的に接続された端子Ｔ４４と、直流外部端子ＴＭ１２に電気的に接続された端子Ｔ４５と、太陽光発電モジュール２０５に電気的に接続された端子Ｔ４６とを有する。
【０２９７】
［動作］
次に、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置が双方向の電力変換を行う際の動作について図面を用いて説明する。
【０２９８】
図１６は、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置がインフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作を示す図である。図１６における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０２９９】
図１６を参照して、たとえば、インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１の端子Ｔ４１および端子Ｔ４３が接続され、スイッチＳＷＭ２１の端子Ｔ４４および端子Ｔ４６が接続される。このスイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１の制御は、たとえばパワーコンディショナ２０４が行う。
【０３００】
これにより、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力がパワーコンディショナ２０４へ出力される。
【０３０１】
電力変換装置１０５において、制御部１４は、スイッチＳＷＰ１１，ＳＷＰ１２およびスイッチＳＷＭ１１，ＳＷＭ１２へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ３、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１をそれぞれ接続する。また、制御部１４は、スイッチＳＷＰ３１およびスイッチＳＷＭ３１へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ３１の端子Ｔ２１および端子Ｔ２２、スイッチＳＷＭ３１の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５をそれぞれ接続する。
【０３０２】
すなわち、切り替え回路６２Ｃは、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力を切り替え回路６２Ａへ出力する。
【０３０３】
そして、切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路５３の正側ノードＮＰ１１および電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１２を接続し、昇降圧回路５３の負側ノードＮＭ１１および電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１２を接続する。また、切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１３および正側電源ノードＮＰ２を接続し、電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１３および負側電源ノードＮＭ２を接続する。
【０３０４】
これにより、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力が電力伝達用絶縁回路６４へ出力され、この直流電力が電力伝達用絶縁回路６４によって電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で負荷２０２に供給される。
【０３０５】
ここで、たとえば、インフラ側装置１５０は、電力変換装置１０５との電気的接続の有無を監視し、電気的接続を検出すると、電力変換装置１０５における制御部１４に第１電力変換動作の開始を指示する。たとえば、インフラ側装置１５０におけるパワーコンディショナ２０４が、有線通信または無線通信によって制御部１４に第１電力変換動作の開始を指示する。
【０３０６】
そして、制御部１４は、この指示を受けて、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを上記のように制御することにより、電力変換装置１０５の第１電力変換動作すなわちインフラ（家）側から自動車側への電力供給動作を開始する。
【０３０７】
このような構成により、インフラ側装置１５０に電力変換装置１０５が接続されたことを自動的に認識し、負荷２０２への電力供給を適切に開始することができる。
【０３０８】
図１７は、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置が自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作を示す図である。図１７における点線の矢印は、電流の流れを示している。
【０３０９】
図１７を参照して、インフラ側装置１５０の切り替え回路７２Ｃにおいて、スイッチＳＷＰ２１の端子Ｔ４１および端子Ｔ４２が接続され、スイッチＳＷＭ２１の端子Ｔ４４および端子Ｔ４５が接続される。このスイッチＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１の制御は、たとえばパワーコンディショナ２０４が行う。
【０３１０】
電力変換装置１０５において、制御部１４は、スイッチＳＷＰ１１，ＳＷＰ１２およびスイッチＳＷＭ１１，ＳＷＭ１２へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ２、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ６、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１２をそれぞれ接続する。また、制御部１４は、スイッチＳＷＰ３１およびスイッチＳＷＭ３１へ制御信号を出力することにより、スイッチＳＷＰ３１の端子Ｔ２２および端子Ｔ２３、スイッチＳＷＭ３１の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６をそれぞれ接続する。
【０３１１】
すなわち、切り替え回路６２Ｃは、切り替え回路６２Ａ経由で電力伝達用絶縁回路６４から伝達された直流電力をパワーコンディショナ２０４へ出力する。
【０３１２】
そして、切り替え回路６２Ａは、パワーコンディショナ２０４の正側ノードＮＰ２１および電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１２を接続し、パワーコンディショナ２０４の負側ノードＮＭ２１および電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１２を接続する。また、切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４の正側ノードＮＰ１３および負側電源ノードＮＭ２を接続し、電力伝達用絶縁回路６４の負側ノードＮＭ１３および正側電源ノードＮＰ２を接続する。
【０３１３】
これにより、負荷２０２から電源ノードＮＰ２，ＮＭ２経由で直流電力が電力伝達用絶縁回路６４に供給され、この電力が電力伝達用絶縁回路６４によってパワーコンディショナ２０４へ伝達され、伝達された電力がパワーコンディショナ２０４によって昇圧または降圧されるとともに交流電力に変換されて交流電源２０１に供給される。
【０３１４】
また、インフラ側装置１５０は、電力変換装置１０５が第２電力変換動作すなわち自動車側からインフラ（家）側への電力供給動作を行っている状態において、たとえば蓄電池である負荷２０２の蓄電量を監視する。そして、インフラ側装置１５０は、蓄電量が所定値以下になると、電力変換装置１０５における制御部１４に第２電力変換動作の停止を指示する。
【０３１５】
そして、制御部１４は、この指示を受けて、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃにおける各スイッチを開放状態へ制御することにより、電力変換装置１０５の第２電力変換動作を停止する。
【０３１６】
さらに、インフラ側装置１５０は、切り替え回路７２Ｃを制御することにより、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力する。
【０３１７】
たとえば、電力変換装置１０５における制御部１４が、蓄電池である負荷２０２の充電量を監視し、有線通信または無線通信によってインフラ側装置１５０におけるパワーコンディショナ２０４へ当該充電量を定期的に通知する。そして、パワーコンディショナ２０４が、通知された充電量に基づいて、切り替え回路７２Ｃを制御し、かつ制御部１４を介して切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを制御する。
【０３１８】
このような構成により、蓄電池である負荷２０２の充電量を自動的に監視し、交流電源２０１の充電元を適切に切り替えることができる。
【０３１９】
以上のように、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路６２Ｃは、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力を切り替え回路６２Ａへ出力するか、切り替え回路６２Ａ経由で電力伝達用絶縁回路６４から伝達された直流電力をパワーコンディショナ２０４へ出力するかを切り替える。そして、切り替え回路６２Ａは、昇降圧回路５３のノードＮＰ１１，ＮＭ１１と、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１２，ＮＭ１２との間の電気的接続の極性を切り替える。切り替え回路６２Ｂは、電力伝達用絶縁回路６４のノードＮＰ１３，ＮＭ１３と、電源ノードＮＰ２，ＮＭ２との間の電気的接続の極性を切り替える。
【０３２０】
すなわち、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路６４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０３２１】
したがって、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置では、簡易な構成で双方向の電力変換を行うことができる。
【０３２２】
また、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置では、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂは、スイッチＳＷＰ１１，ＳＷＰ１２およびスイッチＳＷＭ１１，ＳＷＭ１２を含む。切り替え回路６２Ｃは、スイッチＳＷＰ３１，ＳＷＭ３１を含む。
【０３２３】
このように、切り替え回路６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃにおける各スイッチの切り替えによって回路接続を変更することにより、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路６４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０３２４】
また、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置では、インフラ（家）側から自動車側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ３、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ５、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ９、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１１がそれぞれ接続され、スイッチＳＷＰ３１の端子Ｔ２１および端子Ｔ２２、スイッチＳＷＭ３１の端子Ｔ２４および端子Ｔ２５がそれぞれ接続される。また、自動車側からインフラ（家）側に電力を供給する動作において、スイッチＳＷＰ１１の端子Ｔ１および端子Ｔ２、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ４および端子Ｔ６、スイッチＳＷＭ１１の端子Ｔ７および端子Ｔ８、スイッチＳＷＰ１２の端子Ｔ１０および端子Ｔ１２がそれぞれ接続され、スイッチＳＷＰ３１の端子Ｔ２２および端子Ｔ２３、スイッチＳＷＭ３１の端子Ｔ２５および端子Ｔ２６がそれぞれ接続される。
【０３２５】
このようなスイッチ制御により、昇降圧回路５３および電力伝達用絶縁回路６４を双方向化することなく、双方向型の電力変換装置を実現することが可能となる。
【０３２６】
また、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置では、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給される交流電力を受けるための交流外部端子ＴＰ１，ＴＭ１と、パワーコンディショナ２０４へ直流電力を出力するための直流外部端子ＴＰ２，ＴＭ２とを備える。
【０３２７】
このように、交流電源２０１用の端子に加えて、パワーコンディショナ２０４用の端子を備える構成により、電力変換装置１０５からインフラ側装置１５０への直流電力の供給経路を確保することが可能となる。
【０３２８】
また、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換システムでは、電力変換装置１０５は、電源ノードＮＰ１，ＮＭ１から供給された交流電力を直流電力に変換して電源ノードＮＰ２，ＮＭ２に供給する第１電力変換動作、および電源ノードＮＰ２，ＮＭ２から供給された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力する第２電力変換動作を行う。電力変換装置１０５における切り替え回路６２Ｃは、昇降圧回路５３によって昇圧または降圧された電力を切り替え回路６２Ａへ出力するか、切り替え回路６２Ａ経由で電力伝達用絶縁回路６４から伝達された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するかを切り替える。そして、インフラ側装置１５０は、受けた直流電力を交流電力に変換して電源ノードＮＰ１，ＮＭ１に供給する。
【０３２９】
このような構成により、電力変換装置１０５において直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路を設ける必要がなくなり、整流回路を設ければ足りるため、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置と比べて、構成の簡易化を図ることができる。また、負荷２０２から供給された直流電力を昇圧または降圧するための昇降圧回路として太陽光発電モジュール２０５用のパワーコンディショナ２０４を流用することができる。
【０３３０】
また、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換システムでは、切り替え回路７２Ｃは、太陽光発電モジュール２０５によって生成された直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するか、電力変換装置１０３から受けた直流電力をインフラ側装置１５０へ出力するかを切り替える。
【０３３１】
このような構成により、電力変換装置１０５から出力される直流電力を交流電力に変換するためのインバータ回路として太陽光発電モジュール２０５用のパワーコンディショナ２０４を流用することができるため、低コストで電力変換システムを構築することができる。
【０３３２】
その他の構成および動作は第２の実施の形態に係る電力変換装置および第４の実施の形態に係る電力変換システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０３３３】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０３３４】
１４  制御部
２１  入力スイッチ部
２２  出力スイッチ部
５１  整流／インバータ回路
５２Ａ，５２Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，７２Ａ、７２Ｃ，８２Ａ  切り替え回路
５３，６３  昇降圧回路
５４，６４  電力伝達用絶縁回路
６１  整流回路
１０１〜１０５  電力変換装置
１５０  インフラ側装置
２０１  交流電源
２０２  負荷
２０４  パワーコンディショナ（インバータ回路）
２０５  太陽光発電モジュール
３０１，３０２，３０３  電力変換システム
ＴＲ１〜ＴＲ４，ＴＲ１１，ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３，ＴＲ２４  トランジスタ
Ｄ１〜Ｄ１２，Ｄ１５  ダイオード
ＳＷＰ１，ＳＷＰ２，ＳＷＭ１，ＳＷＭ２，ＳＷＰ３，ＳＷＰ４，ＳＷＭ３，ＳＷＭ４，ＳＷＰ２１，ＳＷＭ２１，ＳＷＰ３１，ＳＷＭ３１  スイッチ
Ｃ０〜Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２  キャパシタ
Ｌ１１  インダクタ
ＴＰ１，ＴＭ１，ＴＰ１１，ＴＭ１１  交流外部端子
ＴＰ２，ＴＭ２，ＴＰ１２，ＴＭ１２  直流外部端子
【図１】
2012034559.tif 000003
【図２】
2012034559.tif 000004
【図３】
2012034559.tif 000005
【図４】
2012034559.tif 000006
【図５】
2012034559.tif 000007
【図６】
2012034559.tif 000008
【図７】
2012034559.tif 000009
【図８】
2012034559.tif 000010
【図９】
2012034559.tif 000011
【図１０】
2012034559.tif 000012
【図１１】
2012034559.tif 000013
【図１２】
2012034559.tif 000014
【図１３】
2012034559.tif 000015
【図１４】
2012034559.tif 000016
【図１５】
2012034559.tif 000017
【図１６】
2012034559.tif 000018
【図１７】
2012034559.tif 000019