(57)【要約】【課題】１次側から２次側への電力供給と２次側から１次側への電力供給とを行うことが可能な双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを提供する。【解決手段】トランスＴＲ１と、１次側フルブリッジ回路１と、２次側フルブリッジ回路２と、１次側ＬＣ回路３と、２次側ＬＣ回路４と、第１開閉手段Ｓ１と、第２開閉手段Ｓ２と、制御回路５とを備える。制御回路５は、順方向動作時に、第１開閉手段Ｓ１を導通状態にし、かつ第２開閉手段Ｓ１を非導通状態にするとともに、１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して同期整流制御を行う一方、逆方向動作時に、第２開閉手段Ｓ２を導通状態にし、かつ第１開閉手段Ｓ１を非導通状態にするとともに、２次側フルブリッジ回路２に対して位相シフト制御を行い、１次側フルブリッジ回路１に対して同期整流制御を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2017070089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側から２次側に電力を供給する順方向動作と、前記２次側から前記１次側に電力を供給する逆方向動作とを行う双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
１次巻線および２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に接続された１次側フルブリッジ回路と、
前記２次巻線に接続された２次側フルブリッジ回路と、
前記１次側フルブリッジ回路と前記１次側の入出力端との間に設けられた１次側ＬＣ回路と、
前記１次側ＬＣ回路に含まれる第１コイルに並列接続された第１開閉手段と、
前記２次側フルブリッジ回路と前記２次側の入出力端との間に設けられた２次側ＬＣ回路と、
前記２次側ＬＣ回路に含まれる第２コイルに並列接続された第２開閉手段と、
前記１次側フルブリッジ回路、前記２次側フルブリッジ回路、前記第１開閉手段および前記第２開閉手段を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、前記第１開閉手段を導通状態にし、かつ前記第２開閉手段を非導通状態にするとともに、前記１次側フルブリッジ回路に対して、前記１次側フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行い、前記２次側フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を前記１次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う一方、
前記逆方向動作時に、前記第２開閉手段を導通状態にし、かつ前記第１開閉手段を非導通状態にするとともに、前記２次側フルブリッジ回路に対して、前記２次側フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行い、前記１次側フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を前記２次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う
ことを特徴とする双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記逆方向動作から前記順方向動作への切り替え時において、
前記制御回路は、前記第１コイルを流れる電流が前記第１開閉手段の許容電流値以下になるように、または第２開閉手段を開放する際に前記第２開閉手段に流れる電流が当該第２開閉手段の許容電流値以下になるように、前記１次側フルブリッジ回路および前記２次側フルブリッジ回路のスイッチング動作を制御した後、前記第１開閉手段を非導通状態から導通状態に、または前記第２開閉手段を導通状態から非導通状態に切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記順方向動作から前記逆方向動作への切り替え時において、
前記制御回路は、前記第２コイルに流れる電流が前記第２開閉手段の許容電流値以下になるように、または第１開閉手段を開放する際に前記第１開閉手段に流れる電流が当該第１開閉手段の許容電流値以下になるように、前記１次側フルブリッジ回路および前記２次側フルブリッジ回路のスイッチング動作を制御した後、前記第２開閉手段を非導通状態から導通状態に、または前記第１開閉手段を導通状態から非導通状態に切り替える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
１次側から２次側に電力を供給する順方向動作と、前記２次側から前記１次側に電力を供給する逆方向動作とを行う双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
１次巻線および２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に接続された１次側フルブリッジ回路と、
前記２次巻線に接続された２次側フルブリッジ回路と、
前記２次側フルブリッジ回路と前記２次側の入出力端との間に設けられた２次側ＬＣ回路と、
前記１次側フルブリッジ回路および前記２次側フルブリッジ回路を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記順方向動作時および前記逆方向動作に、前記１次側フルブリッジ回路に対して、前記１次側フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行い、前記２次側フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を前記１次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う
ことを特徴とする双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータとしては、例えば、非特許文献１に記載のものが知られている。非特許文献１に記載の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスと、トランスの１次側に設けられた１次側フルブリッジ回路と、トランスの２次側に設けられた２次側プッシュプル回路と、１次側フルブリッジ回路および２次側プッシュプル回路を制御する制御回路とを備え、１次側から２次側へ電力を供給する。
【０００３】
制御回路は、１次側フルブリッジ回路に対して、１次側フルブリッジ回路を構成する第１〜第４スイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行う。具体的には、１次側フルブリッジ回路の第１レグを構成する第１スイッチ素子および第２スイッチと、第２レグを構成する第３スイッチ素子および第４スイッチ素子について、第１スイッチ素子と第２スイッチ素子の位相を反転させ、第３スイッチ素子と第４スイッチ素子の位相を反転させるとともに、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子の位相に対して第３スイッチ素子および第４スイッチ素子の位相をシフトさせる。
【０００４】
また、制御回路は、２次側プッシュプル回路に対して、スイッチング動作を１次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う。具体的には、２次側プッシュプル回路を構成する第５スイッチ素子および第６スイッチ素子について、対角に位置する１次側の第１スイッチ素子および第４スイッチ素子がともにＯＮ状態のときに２次側の第５スイッチ素子をＯＦＦ状態にし、対角に位置する１次側の第２スイッチ素子および第３スイッチ素子がともにＯＮ状態のときに２次側の第６スイッチ素子をＯＦＦ状態にする。
【０００５】
非特許文献１に記載の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータによれば、制御回路が、１次側フルブリッジ回路に対して位相シフト制御を行い、２次側プッシュプル回路に対して同期整流制御を行うことで、１次側から２次側への電力供給を効率よく行うことができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“同期整流制御内蔵、グリーン・モード、位相シフト・フルブリッジ・コントローラ”、[online]、2011年、日本テキサス・インスツルメンツ株式会社、［平成27年9月3日検索］、インターネット<URL:http://www.tij.co.jp/product/jp/ucc28950>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、２次側から１次側への効率のよい電力供給には対応していなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、１次側から２次側への電力供給と２次側から１次側への電力供給とを効率よく行うことが可能な双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、
１次側から２次側に電力を供給する順方向動作と、前記２次側から前記１次側に電力を供給する逆方向動作とを行う双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
１次巻線および２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に接続された１次側フルブリッジ回路と、
前記２次巻線に接続された２次側フルブリッジ回路と、
前記１次側フルブリッジ回路と前記１次側の入出力端との間に設けられた１次側ＬＣ回路と、
前記１次側ＬＣ回路に含まれる第１コイルに並列接続された第１開閉手段と、
前記２次側フルブリッジ回路と前記２次側の入出力端との間に設けられた２次側ＬＣ回路と、
前記２次側ＬＣ回路に含まれる第２コイルに並列接続された第２開閉手段と、
前記１次側フルブリッジ回路、前記２次側フルブリッジ回路、前記第１開閉手段および前記第２開閉手段を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、前記第１開閉手段を導通状態にし、かつ前記第２開閉手段を非導通状態にするとともに、前記１次側フルブリッジ回路に対して、前記１次側フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行い、前記２次側フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を前記１次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う一方、
前記逆方向動作時に、前記第２開閉手段を導通状態にし、かつ前記第１開閉手段を非導通状態にするとともに、前記２次側フルブリッジ回路に対して、前記２次側フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行い、前記１次側フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を前記２次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う
ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、１次側から２次側への電力供給と２次側から１次側への電力供給とを効率よく行うことができる。しかも、第１開閉手段および第２開閉手段を制御することにより、順方向動作時と逆方向動作時とで１次側と２次側の回路トポロジを変更（開閉手段を開閉制御）することで、順方向動作時と逆方向動作時とで同じ制御方式（位相シフト制御＋同期整流制御）を採用し、制御を簡素化することができる。すなわち、この構成によれば、順方向動作時および逆方向動作時の双方において、入力側のフルブリッジ回路に対して位相シフト制御を行い、出力側のフルブリッジ回路に対して同期整流制御を行うことができる。また、この構成によれば、２次側フルブリッジ回路を備えているので、２次側プッシュプル回路を備えている場合と比較して、大電力を供給することができる。
【００１１】
上記双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでは、
前記逆方向動作から前記順方向動作への切り替え時において、
前記制御回路は、前記第１コイルを流れる電流が前記第１開閉手段の許容電流値以下になるように、または第２開閉手段を開放する際に前記第２開閉手段に流れる電流が当該第２開閉手段の許容電流値以下になるように、前記１次側フルブリッジ回路および前記２次側フルブリッジ回路のスイッチング動作を制御した後、前記第１開閉手段を非導通状態から導通状態に、または前記第２開閉手段を導通状態から非導通状態に切り替えてもよい。
【００１２】
この構成によれば、第１開閉手段を非導通状態から導通状態に切り替えた際（切り換え直後）に、または第２開閉手段を導通状態から非導通状態に切り替える際（切り換え直前）に、第１開閉手段または第２開閉手段に許容電流値を超える電流が流れるのを防ぐことができる。すなわち、この構成によれば、逆方向動作から前記順方向動作への切り替え時に第１開閉手段または第２開閉手段の電流による劣化や破損を抑制することができる。
【００１３】
上記双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでは、
前記順方向動作から前記逆方向動作への切り替え時において、
前記制御回路は、前記第２コイルに流れる電流が前記第２開閉手段の許容電流値以下になるように、または第１開閉手段を開放する際に前記第１開閉手段に流れる電流が当該第１開閉手段の許容電流値以下になるように、前記１次側フルブリッジ回路および前記２次側フルブリッジ回路のスイッチング動作を制御した後、前記第２開閉手段を非導通状態から導通状態に、または前記第１開閉手段を導通状態から非導通状態に切り替えてもよい。
【００１４】
この構成によれば、第２開閉手段を非導通状態から導通状態に切り替えた際（切り換え直後）に、または前記第１開閉手段を導通状態から非導通状態に切り替える際（切り換え直前）に、第２開閉手段または第１開閉手段に許容電流値を超える電流が流れるのを防ぐことができる。すなわち、この構成によれば、順方向動作から逆方向動作への切り替え時に第１開閉手段または第２開閉手段の電流による劣化や破損を抑制することができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る別の双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、
１次側から２次側に電力を供給する順方向動作と、前記２次側から前記１次側に電力を供給する逆方向動作とを行う双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
１次巻線および２次巻線を有するトランスと、
前記１次巻線に接続された１次側フルブリッジ回路と、
前記２次巻線に接続された２次側フルブリッジ回路と、
前記２次側フルブリッジ回路と前記２次側の入出力端との間に設けられた２次側ＬＣ回路と、
前記１次側フルブリッジ回路および前記２次側フルブリッジ回路を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記順方向動作時および前記逆方向動作に、前記１次側フルブリッジ回路に対して、前記１次側フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子の位相をシフトさせる位相シフト制御を行い、前記２次側フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を前記１次側フルブリッジ回路のスイッチング動作に同期させる同期整流制御を行う
ことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、順方向動作時も逆方向動作時も、１次側フルブリッジ回路に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路に対して同期整流制御を行えばよいので、制御をより簡素化することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１次側から２次側への電力供給と２次側から１次側への電力供給とを効率よく行うことが可能な双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるスイッチ素子のタイミングチャートである。
【図３】図２の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態１−３、（Ｂ）は状態２−１、（Ｃ）は状態２−２に対応した図である。
【図４】図２の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態２−３、（Ｂ）は状態３−１、（Ｃ）は状態３−２に対応した図である。
【図５】図２の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態３−３、（Ｂ）は状態４−１、（Ｃ）は状態４−２に対応した図である。
【図６】図２の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態４−３、（Ｂ）は状態１−１、（Ｃ）は状態１−２に対応した図である。
【図７】本発明の第１変形例におけるスイッチ素子のタイミングチャートである。
【図８】図７の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態１−２、（Ｂ）は状態２−１、（Ｃ）は状態２−２、（Ｄ）は状態３−１に対応した図である。
【図９】図７の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態３−２、（Ｂ）は状態４−１、（Ｃ）は状態４−２、（Ｄ）は状態１−１に対応した図である。
【図１０】本発明の第２変形例におけるスイッチ素子のタイミングチャートである。
【図１１】図１０の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態２−１、（Ｂ）は状態２−２、（Ｃ）は状態３−１、（Ｄ）は状態３−２に対応した図である。
【図１２】図１０の各状態における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの電流経路を示す図であって、（Ａ）は状態４−１、（Ｂ）は状態４−２、（Ｃ）は状態１−１、（Ｄ）は状態１−２に対応した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施形態について説明する。
【００２０】
図１に、本発明の一実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００を示す。双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、１次巻線および２次巻線を有するトランスＴＲ１を備え、１次側（１次巻線側）から２次側（２次巻線側）に電力を供給する順方向動作と、２次側から１次側に電力を供給する逆方向動作とを行う。順方向動作により、１次側の入出力端Ｔ１、Ｔ１’に接続された蓄電池または直流電源Ｅ１を放電または電力供給させ、２次側の入出力端Ｔ２、Ｔ２’に接続された直流電源または蓄電池Ｅ２に電力供給または充電することができる。逆方向動作により、２次側の入出力端Ｔ２、Ｔ２’に接続された直流電源または蓄電池Ｅ２から電力供給または放電させ、１次側の入出力端Ｔ１、Ｔ１’に接続された蓄電池または直流電源Ｅ１を充電または電力供給することができる。
【００２１】
双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、１次側フルブリッジ回路１と、２次側フルブリッジ回路２と、１次側ＬＣ回路３と、２次側ＬＣ回路４と、制御回路５と、第１開閉手段Ｓ１と、第２開閉手段Ｓ２とを備える。
【００２２】
１次側フルブリッジ回路１は、第１スイッチ素子Ｑ１と、第２スイッチ素子Ｑ２と、第３スイッチ素子Ｑ３と、第４スイッチ素子Ｑ４とを含む。第１スイッチ素子Ｑ１は第１レグの上アームを構成し、第２スイッチ素子Ｑ２は第１レグの下アームを構成する。第３スイッチ素子Ｑ３は第２レグの上アームを構成し、第４スイッチ素子Ｑ４は第２レグの下アームを構成する。第１スイッチ素子Ｑ１と第２スイッチ素子Ｑ２の接続点ａには１次巻線の一端が接続され、第３スイッチ素子Ｑ３と第４スイッチ素子Ｑ４の接続点ｂには１次巻線の他端が接続されている。第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は、制御回路５の制御下でスイッチング動作を行う。第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４としては、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング動作を行うパワー素子を用いることができる。
【００２３】
第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれには、ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されている。ダイオードＤ１〜Ｄ４としては、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の各寄生ダイオードや、当該寄生ダイオードとは別のダイオード素子を用いることができる。さらに、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれには、コンデンサ（図示略）が並列接続されている。コンデンサとしては、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の各寄生容量や、当該寄生容量とは別のコンデンサ素子を用いることができる。
【００２４】
２次側フルブリッジ回路２は、第５スイッチ素子Ｑ５と、第６スイッチ素子Ｑ６と、第７スイッチ素子Ｑ７と、第８スイッチ素子Ｑ８とを含む。第５スイッチ素子Ｑ５は第１レグの上アームを構成し、第６スイッチ素子Ｑ６は第１レグの下アームを構成する。第７スイッチ素子Ｑ７は第２レグの上アームを構成し、第８スイッチ素子Ｑ８は第２レグの下アームを構成する。第５スイッチ素子Ｑ５と第６スイッチ素子Ｑ６の接続点ｃには２次巻線の一端が接続され、第７スイッチ素子Ｑ７と第８スイッチ素子Ｑ８の接続点ｄには２次巻線の他端が接続されている。第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８は、制御回路５の制御下でスイッチング動作を行う。第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８としては、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング動作を行うパワー素子を用いることができる。
【００２５】
第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のそれぞれには、ダイオードＤ５〜Ｄ８が逆並列接続されている。ダイオードＤ５〜Ｄ８としては、第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の各寄生ダイオードや、当該寄生ダイオードとは別のダイオード素子を用いることができる。さらに、第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のそれぞれには、コンデンサ（図示略）が並列接続されている。コンデンサとしては、第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８の各寄生容量や、当該寄生容量とは別のコンデンサ素子を用いることができる。
【００２６】
１次側ＬＣ回路３は、第１コンデンサＣ１と、第１コイルＬ１とを含む。第１コンデンサＣ１の一端は、１次側の高電位側の入出力端Ｔ１に接続され、第１コンデンサＣ１の他端は、１次側の低電位側の入出力端Ｔ１’に接続されている。第１コイルＬ１の一端は、第１コンデンサＣ１の一端に接続され、第１コイルＬ１の他端は、１次側フルブリッジ回路１の第１スイッチ素子Ｑ１および第３スイッチ素子Ｑ３に接続されている。第１コイルＬ１には、第１開閉手段Ｓ１が並列接続されている。
【００２７】
第１開閉手段Ｓ１は、制御回路５の制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる。第１開閉手段Ｓ１としては、リレーや、スイッチング動作を行うＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子を用いることができる。
【００２８】
２次側ＬＣ回路４は、第２コンデンサＣ２と、第２コイルＬ２とを含む。第２コンデンサＣ２の一端は、２次側の高電位側の入出力端Ｔ２に接続され、第２コンデンサＣ２の他端は、２次側の低電位側の入出力端Ｔ２’に接続されている。第２コイルＬ２の一端は、２次側フルブリッジ回路２の第５スイッチ素子Ｑ５および第７スイッチ素子Ｑ７に接続され、第２コイルＬ２の他端は、第２コンデンサＣ２の一端に接続されている。第２コイルＬ２には、第２開閉手段Ｓ２が並列接続されている。
【００２９】
第２開閉手段Ｓ２は、制御回路５の制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる。第２開閉手段Ｓ２としては、リレーや、スイッチング動作を行うＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子を用いることができる。
【００３０】
制御回路５は、例えばマイコンやＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）等の制御用ＩＣ（集積回路）により構成され、第１開閉手段Ｓ１、第２開閉手段Ｓ２、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２を制御する。具体的には、１次側から２次側に電力を供給する順方向動作時において、制御回路５は、第１開閉手段Ｓ１を導通状態、第２開閉手段Ｓ２を非導通状態にするとともに、１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して同期整流制御を行う。一方、２次側から１次側に電力を供給する逆方向動作において、制御回路５は、第１開閉手段Ｓ１を非導通状態、第２開閉手段Ｓ２を導通状態にするとともに、１次側フルブリッジ回路１に対して同期整流制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して位相シフト制御を行う。
【００３１】
順方向動作時において、第１開閉手段Ｓ１を導通状態、第２開閉手段Ｓ２を非導通状態にすることで、１次側回路（１次側フルブリッジ回路１および１次側ＬＣ回路３）が電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能し、２次側回路（２次側フルブリッジ回路２および２次側ＬＣ回路４）が電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。一方、逆方向動作時において、第１開閉手段Ｓ１を非導通状態、第２開閉手段Ｓ２を導通状態にすることで、１次側が電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能し、２次側が電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。このように、順方向動作時と逆方向動作時とで１次側と２次側の回路トポロジを変更することで、順方向動作時および逆方向動作時の双方において、入力側のフルブリッジ回路に対して位相シフト制御を行い、出力側のフルブリッジ回路に対して同期整流制御を行うことができ、言い換えれば、順方向動作時と逆方向動作時とで同じ制御方式（位相シフト制御＋同期整流制御）を採用することができる。その結果、制御を簡素化することができる。
【００３２】
制御回路５は、第１開閉手段Ｓ１を非導通状態から導通状態に切り替える場合、または導通状態から非導通状態に切り替える場合、第１コイルＬ１に流れる電流が第１開閉手段Ｓ１の許容電流値以下になるように、または第１開閉手段Ｓ１を開放する際に第１開閉手段Ｓ１に流れる電流が第１開閉手段Ｓ１の許容電流値以下になるように、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２のスイッチング動作を制御した後、第１開閉手段Ｓ１を非導通状態から導通状態に、または導通状態から非導通状態に切り替えることができる。例えば、第１コイルＬ１または第１開閉手段Ｓ１に流れる電流を測定する第１測定手段を設け、第１測定手段の測定値が上記許容電流値以下になるように、制御回路５は、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２のＰＷＭデューティを低下させる。もしくは、制御回路５は、第１コイルＬ１に流れる電流が上記許容電流値以下となるＰＷＭデューティの値を予め記憶しておき、第１開閉手段Ｓ１を切り替える際に、ＰＷＭデューティを上記値まで低下させてもよい。これにより、第１開閉手段Ｓ１に許容電流値を超える電流が流れるのを防ぐことができ、第１開閉手段Ｓ１の電流による劣化や破損を抑制することができる。
【００３３】
制御回路５は、第２開閉手段Ｓ２を非導通状態から導通状態に切り替える場合、または導通状態から非導通状態に切り替える場合、第２コイルＬ２に流れる電流が第２開閉手段Ｓ２の許容電流値以下になるように、または第２開閉手段Ｓ２を開放する際に第２開閉手段Ｓ２に流れる電流が第２開閉手段Ｓ２の許容電流値以下になるように、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２のスイッチング動作を制御した後、第２開閉手段Ｓ２を非導通状態から導通状態に、または導通状態から非導通状態に切り替えることができる。例えば、第２コイルＬ２または第２開閉手段Ｓ２に流れる電流を測定する第２測定手段を設け、第２測定手段の測定値が上記許容電流値以下になるように、制御回路５は、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２のＰＷＭデューティを低下させる。もしくは、制御回路５は、第２コイルＬ２に流れる電流が上記許容電流値以下となるＰＷＭデューティの値を予め記憶しておき、第２開閉手段Ｓ２を切り替える際に、ＰＷＭデューティを上記値まで低下させてもよい。これにより、第２開閉手段Ｓ２に許容電流値を超える電流が流れるのを防ぐことができ、第２開閉手段Ｓ２の電流による劣化や破損を抑制することができる。
【００３４】
制御回路５は、逆方向動作から順方向動作への切り替え時に、第１コイルＬ１を流れる電流が第１開閉手段Ｓ１の許容電流値以下になるように、または第２開閉手段Ｓ２を開放する際に第２開閉手段Ｓ２に流れる電流が当該第２開閉手段Ｓ２の許容電流値以下になるように、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２のスイッチング動作を制御した後、第１開閉手段Ｓ１を非導通状態から導通状態に、第２開閉手段Ｓ２を導通状態から非導通状態に切り替える。一方、制御回路５は、順方向動作から逆方向動作への切り替え時に、第２コイルＬ２に流れる電流が第２開閉手段Ｓ２の許容電流値以下になるように、または第１開閉手段Ｓ１を開放する際に第１開閉手段Ｓ１に流れる電流が当該第１開閉手段Ｓ１の許容電流値以下になるように、１次側フルブリッジ回路１および２次側フルブリッジ回路２のスイッチング動作を制御した後、第１開閉手段Ｓ１を導通状態から非導通状態に、第２開閉手段Ｓ２を非導通状態から導通状態に切り替える。
【００３５】
次に、図２を参照して、制御回路５の制御方式（位相シフト制御＋同期整流制御）を説明する。図２は、順方向動作時における第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８のタイミングチャートである。なお、図２では、１次側フルブリッジ回路１のＰＷＭデューティ（第１スイッチ素子Ｑ１および第４スイッチ素子Ｑ４のＰＷＭデューティ）が５０％に設定されているものとする。
【００３６】
上記のとおり、制御回路５は、順方向動作時に１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行う。具体的には、制御回路５は、第２スイッチ素子Ｑ２のＯＦＦ時間を第１スイッチ素子Ｑ１のＯＮ時間よりも若干長くして、第１スイッチ素子Ｑ１と第２スイッチ素子Ｑ２とがともにＯＦＦ状態になるデッドタイム（図２の時間ｔ２〜ｔ３）を含むように、第１スイッチ素子Ｑ１と第２スイッチ素子Ｑ２の位相を反転させる。同様に、制御回路５は、第３スイッチ素子Ｑ３のＯＦＦ時間を第４スイッチ素子Ｑ４のＯＮ時間よりも若干長くして、第３スイッチ素子Ｑ３と第４スイッチ素子Ｑ４とがともにＯＦＦ状態になるデッドタイム（図２の時間ｔ４〜ｔ５）を含むように、第３スイッチ素子Ｑ３と第４スイッチ素子Ｑ４の位相を反転させる。さらに、制御回路５は、第１スイッチ素子Ｑ１および第２スイッチ素子Ｑ２の位相に対して、第３スイッチ素子Ｑ３および第４スイッチ素子Ｑ４の位相をシフトさせる。
【００３７】
また、制御回路５は、順方向動作時に２次側フルブリッジ回路２に対して同期整流制御を行う。具体的には、制御回路５は、第１スイッチ素子Ｑ１がＯＮするタイミングで第５スイッチ素子Ｑ５をＯＮさせ、第１スイッチ素子Ｑ１がＯＦＦするタイミングで第５スイッチ素子Ｑ５をＯＦＦさせる。同様に、制御回路５は、第２スイッチ素子Ｑ２がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第６スイッチ素子Ｑ６をＯＮ（ＯＦＦ）させ、第３スイッチ素子Ｑ３がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第７スイッチ素子Ｑ７をＯＮ（ＯＦＦ）させ、第４スイッチ素子Ｑ４がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第８スイッチ素子Ｑ８をＯＮ（ＯＦＦ）させる。
【００３８】
時間ｔ１〜ｔ２における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態１−３）は、図３（Ａ）のとおりである。状態１−３では、第１スイッチ素子Ｑ１、第４スイッチ素子Ｑ４、第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８がＯＮ状態となり、トランスＴＲ１の１次巻線に電流が流れ、２次側に電力が供給される。
【００３９】
時間ｔ２における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態２−１）は、図３（Ｂ）のとおりである。状態２−１では、第１スイッチ素子Ｑ１および第５スイッチ素子Ｑ５がゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）でターンＯＦＦし、第１スイッチ素子Ｑ１および第５スイッチ素子Ｑ５のコンデンサが充電されるとともに、第２スイッチ素子Ｑ２および第６スイッチ素子Ｑ６のコンデンサが放電する。
【００４０】
時間ｔ２の直後における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態２−２）は、図３（Ｃ）のとおりである。状態２−２では、第１スイッチ素子Ｑ１および第５スイッチ素子Ｑ５のコンデンサの充電が完了し、第２スイッチ素子Ｑ２および第６スイッチ素子Ｑ６のコンデンサの放電も完了するが、トランスＴＲ１には継続して電流が流れ、２次側に電力が供給される。
【００４１】
時間ｔ３における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態２−３）は、図４（Ａ）のとおりである。状態２−３では、第４スイッチ素子Ｑ４および第８スイッチ素子Ｑ８がＯＮ状態のまま、第２スイッチ素子Ｑ２および第６スイッチ素子Ｑ６がゼロ電圧スイッチングでターンＯＮする。
【００４２】
時間ｔ４における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態３−１）は、図４（Ｂ）のとおりである。状態３−１では、第４スイッチ素子Ｑ４および第８スイッチ素子Ｑ８がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦし、第４スイッチ素子Ｑ４および第８スイッチ素子Ｑ８のコンデンサが充電されるとともに、第３スイッチ素子Ｑ３および第７スイッチ素子Ｑ７のコンデンサが放電する。
【００４３】
時間ｔ４の直後における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態３−２）は、図４（Ｃ）のとおりである。状態３−２では、第４スイッチ素子Ｑ４および第８スイッチ素子Ｑ８のコンデンサの充電が完了し、第３スイッチ素子Ｑ３および第７スイッチ素子Ｑ７のコンデンサの放電が完了して、トランスＴＲ１に流れる電流が終息する。
【００４４】
時間ｔ５〜ｔ６における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態３−３）は、図５（Ａ）のとおりである。状態３−３では、第２スイッチ素子Ｑ２、第３スイッチ素子Ｑ３、第６スイッチ素子Ｑ６および第７スイッチ素子Ｑ７がＯＮ状態となり、トランスＴＲ１の１次巻線に状態１−３のときと逆向きの電流が流れ、２次側に電力が供給される。
【００４５】
時間ｔ６における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態４−１）は、図５（Ｂ）のとおりである。状態４−１では、第２スイッチ素子Ｑ２および第６スイッチ素子Ｑ６がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦし、第２スイッチ素子Ｑ２および第６スイッチ素子Ｑ６のコンデンサが充電されるとともに第１スイッチ素子Ｑ１および第５スイッチ素子Ｑ５のコンデンサが放電する。
【００４６】
時間ｔ６の直後における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態４−２）は、図５（Ｃ）のとおりである。状態４−２では、第２スイッチ素子Ｑ２および第６スイッチ素子Ｑ６のコンデンサの充電が完了し、第１スイッチ素子Ｑ１および第５スイッチ素子Ｑ５のコンデンサの放電も完了するが、トランスＴＲ１には継続して電流が流れ、２次側に電力が供給される。
【００４７】
時間ｔ７における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態４−３）は、図６（Ａ）のとおりである。状態４−３では、第３スイッチ素子Ｑ３および第７スイッチ素子Ｑ７がＯＮ状態のまま、第１スイッチ素子Ｑ１および第５スイッチ素子Ｑ５がゼロ電圧スイッチングでターンＯＮする。
【００４８】
時間ｔ８における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態１−１）は、図６（Ｂ）のとおりである。状態１−１では、第３スイッチ素子Ｑ３および第７スイッチ素子Ｑ７がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦし、第３スイッチ素子Ｑ３および第７スイッチ素子Ｑ７のコンデンサが充電されるとともに第４スイッチ素子Ｑ４および第８スイッチ素子Ｑ８のコンデンサが放電する。
【００４９】
時間ｔ８の直後における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態１−２）は、図６（Ｃ）のとおりである。状態１−２では、第３スイッチ素子Ｑ３および第７スイッチ素子Ｑ７のコンデンサの充電が完了し、第４スイッチ素子Ｑ４および第８スイッチ素子Ｑ８のコンデンサの放電が完了して、トランスＴＲ１に流れる電流が終息する。
【００５０】
双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００では、状態１−３の時間（時間ｔ１〜ｔ２）および状態３−３の時間（時間ｔ５〜ｔ６）が長いほど、１次側から２次側に供給される電力は大きくなる。
【００５１】
制御回路５は、逆方向動作時に、２次側フルブリッジ回路２に対して位相シフト制御を行うが、具体的には、第６スイッチ素子Ｑ６のＯＦＦ時間を第５スイッチ素子Ｑ５のＯＮ時間よりも若干長くして、第５スイッチ素子Ｑ５と第６スイッチ素子Ｑ６とがともにＯＦＦ状態になるデッドタイムを含むように、第５スイッチ素子Ｑ５と第６スイッチ素子Ｑ６の位相を反転させ、かつ第７スイッチ素子Ｑ７のＯＦＦ時間を第８スイッチ素子Ｑ８のＯＮ時間よりも若干長くして、第７スイッチ素子Ｑ７と第８スイッチ素子Ｑ８とがともにＯＦＦ状態になるデッドタイムを含むように、第７スイッチ素子Ｑ７と第８スイッチ素子Ｑ８の位相を反転させ、さらに、第５スイッチ素子Ｑ５および第６スイッチ素子Ｑ６の位相に対して、第７スイッチ素子Ｑ７および第８スイッチ素子Ｑ８の位相をシフトさせる。２次側フルブリッジ回路２のＰＷＭデューティ（第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８のＰＷＭデューティ）を５０％に設定した場合、逆方向動作時における第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングパターンは、図２に示す順方向動作時における第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングパターン（順方向動作時における第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングパターン）と一致する。
【００５２】
さらに、制御回路５は、逆方向動作時に１次側フルブリッジ回路１に対して同期整流制御を行うが、具体的には、第５スイッチ素子Ｑ５がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第１スイッチ素子Ｑ１をＯＮ（ＯＦＦ）させ、第６スイッチ素子Ｑ６がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第２スイッチ素子Ｑ２をＯＮ（ＯＦＦ）させ、第７スイッチ素子Ｑ７がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第３スイッチ素子Ｑ３をＯＮ（ＯＦＦ）させ、第８スイッチ素子Ｑ８がＯＮ（ＯＦＦ）するタイミングで第４スイッチ素子Ｑ４をＯＮ（ＯＦＦ）させる。このため、逆方向動作時における第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングパターンは、図２に示す順方向動作時における第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチングパターン（順方向動作時における第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングパターン）と一致する。
【００５３】
なお、図２において状態１−３をＱ１、Ｑ５信号の立ち下がりかつＱ４、Ｑ８信号の立ち上がりで規定しているが、Ｑ１、Ｑ５信号の立ち上がりかつＱ４、Ｑ８信号の立ち下がりとしてもよい。また同様に、状態３−３をＱ２、Ｑ６信号の立ち下がりかつＱ３、Ｑ７信号の立ち上がりで規定しているが、Ｑ２、Ｑ６信号の立ち上がりかつＱ３、Ｑ７信号の立ち下がりとしてもよい。
【００５４】
結局、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００によれば、順方向動作により１次側から２次側への電力供給を効率よく行うことができ、逆方向動作により２次側から１次側への電力供給を効率よく行うことができる。
【００５５】
双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００では、順方向動作時と逆方向動作時とで同じ制御方式（位相シフト制御＋同期整流制御）になる。言い換えれば、順方向動作時および逆方向動作時の双方において、入力側のフルブリッジ回路に対して位相シフト制御を行い、出力側のフルブリッジ回路に対して同期整流制御を行う。しかも、双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００では、順方向動作時における第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８のスイッチングパターンと、逆方向動作時における第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８のスイッチングパターンとを一致させている。このため、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００によれば、制御回路５による制御を簡素化することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００によれば、順方向動作時も逆方向動作時も、スイッチ素子がゼロ電圧スイッチングでターンＯＮまたはターンＯＦＦするので、スイッチング時の損失が低減し、高効率の変換を行うことができる。さらに、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００によれば、２次側フルブリッジ回路２を備えているので、２次側プッシュプル回路を備えている場合と比較して、大電力を供給することができる。
【００５７】
以上、本発明に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５８】
例えば、図１に示す双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００において、制御部５の制御を、下記の第１、第２変形例のように、変更または追加することができる。
【００５９】
［第１変形例］
第１変形例は、第１開閉手段Ｓ１および第２開閉手段Ｓ２を制御することにより、順方向動作時と逆方向動作時とで１次側と２次側の回路トポロジを変更（開閉手段を開閉制御）することで、順方向動作時と逆方向動作時とで同じ制御方式（位相シフト制御＋同期整流制御）を採用している点において上記実施形態と共通しているが、同期整流制御におけるスイッチ素子を切り替えるタイミングが上記実施形態と異なる。
【００６０】
すなわち、第１変形例では、制御回路５は、順方向動作時に１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して１次側フルブリッジ回路１のＯＮタイミングに同期した同期整流制御を行う一方、逆方向動作時に１次側フルブリッジ回路１に対して２次側フルブリッジ回路２のＯＮタイミングに同期した同期整流制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して位相シフト制御を行う。
【００６１】
図７に、順方向動作時における第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８のタイミングチャートを示す。同図に示すように、１次側フルブリッジ回路１に対する位相シフト制御は、上記実施形態と同様である。一方、２次側フルブリッジ回路２に対する同期整流制御について、制御回路５は、第１スイッチ素子Ｑ１および第４スイッチ素子Ｑ４がともにＯＮ状態のときにのみ第６スイッチ素子Ｑ６および第７スイッチ素子Ｑ７をＯＦＦ状態にし、第２スイッチ素子Ｑ２および第３スイッチ素子Ｑ３がともにＯＮ状態のときにのみ第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８をＯＦＦ状態にする。
【００６２】
時間ｔ１〜ｔ２における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態１−２）は、図８（Ａ）のとおりである。状態１−２では、第１スイッチ素子Ｑ１、第４スイッチ素子Ｑ４、第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８がＯＮ状態となり、トランスＴＲ１の１次巻線に電流が流れ、２次側に電力が供給される。
【００６３】
時間ｔ２における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態２−１）は、図８（Ｂ）のとおりである。状態２−１では、第１スイッチ素子Ｑ１がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦし、第６スイッチ素子Ｑ６および第７スイッチ素子Ｑ７がハードスイッチングでターンＯＮする。なお、ハードスイッチングは、スイッチ素子の電流路の両端電圧が０になったときにターンＯＮ／ターンＯＦＦさせるゼロ電圧スイッチングとは異なり、スイッチ素子の電流路の両端電圧とは無関係にターンＯＮ／ターンＯＦＦさせる方式である。ハードスイッチングの場合、制御は簡単になるが、ゼロ電圧スイッチングと比べて、スイッチング時の損失が増加する。
【００６４】
時間ｔ３における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態２−２）は、図８（Ｃ）のとおりである。状態２−２では、第２スイッチ素子Ｑ２がゼロ電圧スイッチングでターンＯＮする。
【００６５】
時間ｔ４における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態３−１）は、図８（Ｄ）のとおりである。状態３−１では、第４スイッチ素子Ｑ４がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦする。
【００６６】
時間ｔ５における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態３−２）は、図９（Ａ）のとおりである。状態３−２では、第３スイッチ素子Ｑ３がゼロ電圧スイッチングでターンＯＮし、トランスＴＲ１の１次巻線に状態１−２のときと逆向きの電流が流れ、２次側に電力が供給される。
【００６７】
時間ｔ６における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態４−１）は、図９（Ｂ）のとおりである。状態４−１では、第２スイッチ素子Ｑ２がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦし、第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８がハードスイッチングでターンＯＮする。
【００６８】
時間ｔ７における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態４−２）は、図９（Ｃ）のとおりである。状態４−２では、第１スイッチ素子Ｑ１がゼロ電圧スイッチングでターンＯＮする。
【００６９】
時間ｔ８における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態１−１）は、図９（Ｄ）のとおりである。状態１−１では、第３スイッチ素子Ｑ３がゼロ電圧スイッチングでターンＯＦＦする。
【００７０】
このように、第1変形例でも、順方向動作時に、第１開閉手段Ｓ１を導通状態にし、かつ第２開閉手段Ｓ２を非導通状態にする一方、逆方向動作時に、第２開閉手段Ｓ２を導通状態にし、かつ第１開閉手段Ｓ１を非導通状態にすることで、1次側から２次側への電力供給と２次側から１次側への電力供給とを効率よく行うことができる。しかも、上記のように制御を行えば、先の実施形態とは異なり位相シフト側と同期整流側で制御タイミングは異なるが、先の実施形態に比べ同期整流側の還流期間が長くなるので、効率の向上を見込むことができる。
【００７１】
［第２変形例］
第２変形例における制御回路５は、第１変形例とは異なり、順方向動作時および逆方向動作時の双方において、１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して１次側フルブリッジ回路１のＯＮタイミングに同期した同期整流制御を行う。
【００７２】
第２変形例では、制御回路５は、第２開閉手段Ｓ２を常に非導通状態にするため、第２変形例では、順方向動作時に２次側が軽負荷になって２次側の入出力端Ｔ２、Ｔ２’に電力が入力され、第２コイルＬ２にエネルギーが蓄積されると、一定の条件下で２次側から１次側に電力を供給する逆方向動作に切り替わる（例えば、図１１（Ｄ）、図１２（Ｄ）参照）。すなわち、第２変形例では、制御回路５が、１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して同期整流制御を行っても、逆方向動作になる場合がある。その場合について、図１０〜図１２を参照して説明する。なお、制御回路５は、２次側の入出力端Ｔ２、Ｔ２’に電力が入力された時点でも順方向動作を維持するため、第１開閉手段Ｓ１を導通状態にしたままとする。
【００７３】
図１０に、第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８のタイミングチャートを示す。同図に示すように、１次側フルブリッジ回路１に対する位相シフト制御については、第１スイッチ素子Ｑ１および第２スイッチ素子Ｑ２の位相に対する第３スイッチ素子Ｑ３および第４スイッチ素子Ｑ４の位相のシフト量が最小となる。一方、２次側フルブリッジ回路２に対する同期整流制御については、第１変形例と同様に、第１スイッチ素子Ｑ１および第４スイッチ素子Ｑ４がともにＯＮ状態のときにのみ第６スイッチ素子Ｑ６および第７スイッチ素子Ｑ７がＯＦＦ状態となり、第２スイッチ素子Ｑ２および第３スイッチ素子Ｑ３がともにＯＮ状態のときにのみ第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８がＯＦＦ状態となる。
【００７４】
時間ｔ２〜ｔ５における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態２−１、状態２−２、状態３−１）は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）のとおりである。状態２−１、状態２−２、状態３−１では、２次側フルブリッジ回路２の４つのスイッチ素子（第５スイッチ素子Ｑ５、第６スイッチ素子Ｑ６、第７スイッチ素子Ｑ７および第８スイッチ素子Ｑ８）がＯＮ状態となるので、トランスＴＲ１の２次巻線に電流が流れることなく第２コイルＬ２に電流が流れ、第２コイルＬ２にエネルギーが蓄積される。
【００７５】
時間ｔ５〜ｔ６における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態３−２）は、図１１（Ｄ）のとおりである。状態３−２では、第２スイッチ素子Ｑ２および第３スイッチ素子Ｑ３がＯＮ状態となり、第５スイッチ素子Ｑ５および第８スイッチ素子Ｑ８がＯＦＦ状態となるので、トランスＴＲ１の２次巻線に電流が流れ、１次側に電力が供給される。
【００７６】
時間ｔ６〜ｔ９における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態４−１、状態４−２、状態１−１）は、図１２（Ａ）〜（Ｃ）のとおりである。状態４−１、状態４−２、状態１−１では、２次側フルブリッジ回路２の４つのスイッチ素子がＯＮ状態となるので、トランスＴＲ１の２次巻線に電流が流れることなく第２コイルＬ２に電流が流れ、第２コイルＬ２にエネルギーが蓄積される。
【００７７】
時間ｔ９〜ｔ１０における双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の状態（状態１−２）は、図１２（Ｄ）のとおりである。状態１−２では、第１スイッチ素子Ｑ１および第４スイッチ素子４がＯＮ状態となり第６スイッチ素子Ｑ６および第７スイッチ素子Ｑ７がＯＦＦ状態となるので、トランスＴＲ１の２次巻線に状態３−２のときと逆向きの電流が流れ、１次側に電力が供給される。
【００７８】
第２変形例では、上記のとおり第２コイルＬ２にエネルギーが蓄積されるので、制御回路５が、１次側フルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側フルブリッジ回路２に対して同期整流制御を行っても、逆方向動作になる場合がある。なお、第２変形例では、第１開閉手段Ｓ１が常に導通状態、第２開閉手段Ｓ２が常に非導通状態になるため、第１コイルＬ１、第１開閉手段Ｓ１および第２開閉手段Ｓ２を省略することができる。このように第２変形例では、第１開閉手段Ｓ１および第２開閉手段Ｓ２の開閉を行うことなく、逆方向動作が可能になるので瞬時の電力変換の方向反転を行うことができる。
【００７９】
［その他の変形例］
１次側フルブリッジ回路１とトランスＴＲ１の１次巻線の接続関係は適宜変更することができる。同様に、２次側フルブリッジ回路２とトランスＴＲ１の２次巻線の接続関係も適宜変更することができる。例えば、図１で第５スイッチ素子Ｑ５と第６スイッチ素子Ｑ６の接続点ｃに接続されている２次巻線の一端を第７スイッチ素子Ｑ７と第８スイッチ素子Ｑ８の接続点ｄに接続し、第７スイッチ素子Ｑ７と第８スイッチ素子Ｑ８の接続点ｄに接続されている２次巻線の他端を第５スイッチ素子Ｑ５と第６スイッチ素子Ｑ６の接続点ｃに接続することができる。
【００８０】
位相シフト制御におけるスイッチングパターンおよび同期整流制御におけるスイッチングパターンは、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１    １次側フルブリッジ回路
２    ２次側フルブリッジ回路
３    １次側ＬＣ回路
４    ２次側ＬＣ回路
５    制御回路
１００    双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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