(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効率よく行い、しかも、低耐圧の部品で構成する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】２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２同士の接続状態を直列接続または並列接続に切り替える２次側切替部Ｙ０を備え、制御回路１３Ａは、順方向動作時に、上記接続状態を直列接続にするとともに、１次側のフルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行い、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して同期整流制御を行う一方、逆方向動作時に、上記接続状態を並列接続にするとともに、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して位相シフト制御を行い、１次側のフルブリッジ回路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
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【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、
絶縁変圧部と、
前記絶縁変圧部の１次側に設けられた１次側回路と、
前記絶縁変圧部の２次側に設けられた２次側回路と、
前記１次側回路および前記２次側回路を制御する制御回路と、を備え、
前記１次側回路および前記２次側回路はそれぞれ、
第１コイルおよび第１コンデンサからなるＬＣ回路と、
前記ＬＣ回路と前記絶縁変圧部との間に設けられたフルブリッジ回路と、
前記制御回路の制御下で、回路トポロジを電流型または電圧型に切り替えるための回路トポロジ切替回路と、
を含むＤＣ／ＤＣコンバータ部を備え、
前記２次側回路は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部を複数備えるとともに、
２次側の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部同士の接続状態を、前記制御回路の制御下で直列接続または並列接続に切り替える２次側切替部と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、前記１次側回路の回路トポロジを電圧型にし、前記２次側回路の回路トポロジを電流型にし、かつ２次側の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の接続状態を直列接続にするとともに、１次側の前記フルブリッジ回路に対して、当該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、２次側の前記フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を１次側の前記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２次側回路の回路トポロジを電圧型にし、前記１次側回路の回路トポロジを電流型にし、かつ２次側の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の接続状態を並列接続にするとともに、２次側の前記フルブリッジ回路に対して、当該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、１次側の前記フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を２次側の前記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】
１次側および２次側の前記回路トポロジ切替回路は、前記第１コイルに並列接続された開閉手段からなり、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、１次側の前記開閉手段を導通状態にすることにより前記１次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ２次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記２次側回路の回路トポロジを電流型にする一方、
前記逆方向動作時に、２次側の前記開閉手段を導通状態にすることにより前記２次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ１次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記１次側回路の回路トポロジを電流型にする
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】
１次側および２次側の前記回路トポロジ切替回路は、前記第１コイルを挟んで前記第２コンデンサに並列接続された、開閉手段および第２コンデンサの直列回路からなり、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、１次側の前記開閉手段を導通状態にして、１次側の前記ＬＣ回路と１次側の前記第２コンデンサとでπ型フィルタを形成することにより前記１次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ２次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記２次側回路の回路トポロジを電流型にする一方、
前記逆方向動作時に、２次側の前記開閉手段を導通状態にして、２次側の前記ＬＣ回路と２次側の前記第２コンデンサとでπ型フィルタを形成することにより前記２次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ１次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記１次側回路の回路トポロジを電流型にする
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４】
前記１次側回路は、
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部同士の接続状態を、前記制御回路の制御下で直列接続または並列接続に切り替える１次側切替部と、を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の双方向絶縁型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。また、回路設計上の制約により、ＤＣ／ＤＣコンバータを低耐圧の部品で構成すること、例えば、スイッチ素子としてＳｉＣ（シリコンカーバイド）製の高耐圧ＭＯＳＦＥＴではなくＳｉ（シリコン）製の低耐圧ＭＯＳＦＥＴを使用することが望まれる場合があった。
【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い、しかも、低耐圧の部品で構成する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、
絶縁変圧部と、
前記絶縁変圧部の１次側に設けられた１次側回路と、
前記絶縁変圧部の２次側に設けられた２次側回路と、
前記１次側回路および前記２次側回路を制御する制御回路と、を備え、
前記１次側回路および前記２次側回路はそれぞれ、
第１コイルおよび第１コンデンサからなるＬＣ回路と、
前記ＬＣ回路と前記絶縁変圧部との間に設けられたフルブリッジ回路と、
前記制御回路の制御下で、回路トポロジを電流型または電圧型に切り替えるための回路トポロジ切替回路と、
を含むＤＣ／ＤＣコンバータ部を備え、
前記２次側回路は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部を複数備えるとともに、
２次側の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部同士の接続状態を、前記制御回路の制御下で直列接続または並列接続に切り替える２次側切替部と、をさらに備え、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、前記１次側回路の回路トポロジを電圧型にし、前記２次側回路の回路トポロジを電流型にし、かつ２次側の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の接続状態を直列接続にするとともに、１次側の前記フルブリッジ回路に対して、当該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、２次側の前記フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を１次側の前記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２次側回路の回路トポロジを電圧型にし、前記１次側回路の回路トポロジを電流型にし、かつ２次側の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の接続状態を並列接続にするとともに、２次側の前記フルブリッジ回路に対して、当該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、１次側の前記フルブリッジ回路に対して、スイッチング動作を２次側の前記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。さらに、この構成によれば、２次側切替部を備えているので、順方向動作時に２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部同士の接続状態を直列接続にする一方、逆方向動作時に当該接続状態を並列接続にすることにより、順方向動作時に２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部に印加される電圧を低くすることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ部を低耐圧の部品で構成することができる。
【００１１】
また、この構成によれば、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。さらに、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。
【００１２】
上記双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでは、
１次側および２次側の前記回路トポロジ切替回路は、前記第１コイルに並列接続された開閉手段からなり、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、１次側の前記開閉手段を導通状態にすることにより前記１次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ２次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記２次側回路の回路トポロジを電流型にする一方、
前記逆方向動作時に、２次側の前記開閉手段を導通状態にすることにより前記２次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ１次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記１次側回路の回路トポロジを電流型にする。
【００１３】
上記双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでは、
１次側および２次側の前記回路トポロジ切替回路は、前記第１コイルを挟んで前記第２コンデンサに並列接続された、開閉手段および第２コンデンサの直列回路からなり、
前記制御回路は、
前記順方向動作時に、１次側の前記開閉手段を導通状態にして、１次側の前記ＬＣ回路と１次側の前記第２コンデンサとでπ型フィルタを形成することにより前記１次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ２次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記２次側回路の回路トポロジを電流型にする一方、
前記逆方向動作時に、２次側の前記開閉手段を導通状態にして、２次側の前記ＬＣ回路と２次側の前記第２コンデンサとでπ型フィルタを形成することにより前記２次側回路の回路トポロジを電圧型にし、かつ１次側の前記開閉手段を非導通状態にすることにより前記１次側回路の回路トポロジを電流型にする。
【００１４】
上記双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータでは、
前記１次側回路は、
複数の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部同士の接続状態を、前記制御回路の制御下で直列接続または並列接続に切り替える１次側切替部と、を備えていてもよい。
【００１５】
この構成によれば、１次側と２次側の双方のＤＣ／ＤＣコンバータ部同士の接続状態を切り替えることができるので、より広い入出力電圧範囲に対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
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い、しかも、低耐圧の部品で構成する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】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態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】本発明の第１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】本発明の第２実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図４】（Ａ）は、第１実施形態における回路トポロジ切替回路の回路図である。（Ｂ）は、第２実施形態における回路トポロジ切替回路の回路図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａを示す。双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａは、１次側から２次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。ここで、１次側はリチウムバッテリー等の低電圧側とし、２次側はインバータ等の高電圧側とする。
【００２０】
双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａは、絶縁変圧部１０と、絶縁変圧部１０の１次側に設けられた１次側回路１１Ａと、絶縁変圧部１０の２次側に設けられた２次側回路１２Ａと、１次側回路１１Ａおよび２次側回路１２Ａを制御する制御回路１３Ａとを備えている。
【００２１】
絶縁変圧部１０は、１次巻線および２次巻線を有するトランスＴＲ１と、同じく１次巻線および２次巻線を有するトランスＴＲ２とを含む。トランスＴＲ１の１次巻線の一端は、トランスＴＲ２の１次巻線の一端に接続されている。トランスＴＲ１の１次巻線の他端は、トランスＴＲ２の１次巻線の他端に接続されている。
【００２２】
１次側回路１１Ａは、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１は、フルブリッジ回路１と、ＬＣ回路３と、回路トポロジ切替回路５Ａとを含む。
【００２３】
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にはトランスＴＲ１、ＴＲ２の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にはトランスＴＲ１、ＴＲ２の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１３Ａ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。
【００２４】
第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれには、ダイオードが逆並列接続されている。ダイオードとしては、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。
【００２５】
ＬＣ回路３は、コンデンサＣ１と、コイルＬ１とを含む。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、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。コイルＬ１の一端は、コンデンサＣ１の一端に接続され、コイルＬ１の他端は、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。コイルＬ１には、回路トポロジ切替回路５Ａが並列接続されている。
【００２６】
回路トポロジ切替回路５Ａは、制御回路１３Ａの制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる開閉手段ＳＷ１により構成される。開閉手段ＳＷ１が導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１は電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する一方、開閉手段ＳＷ１が非導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１は電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。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。例えば、図４（Ａ）に示すように、直列接続した２つのパワー素子Ｑ９、Ｑ１０により構成される。
【００２７】
再び図１を参照して、２次側回路１２Ａは、２次側切替部Ｙ０と、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２とを備えている。
【００２８】
２次側回路１２ＡのＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２は、１次側回路１１ＡのＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１と同様の構成である。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２は、それぞれフルブリッジ回路２、２’と、ＬＣ回路４、４’と、回路トポロジ切替回路６Ａ、６Ａ’とを含む。
【００２９】
フルブリッジ回路２、２’は、それぞれ第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’と、第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’と、第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’と、第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’とを含む。第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’は第１レグの上アームを構成し、第６スイッチ素子Ｑ６、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、Ｑ７’は第２レグの上アームを構成し、第８スイッチ素子Ｑ８、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、Ｑ５’と第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’の接続点ｃ、ｃ’には、それぞれトランスＴＲ１、ＴＲ２の２次巻線の一端が接続され、第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’と第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’の接続点ｄ、ｄ’には、それぞれトランスＴＲ１、ＴＲ２の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、Ｑ５’〜Ｑ８’は、制御回路１３Ａ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、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。
【００３０】
第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８、Ｑ５’〜Ｑ８’のそれぞれには、ダイオードが逆並列接続されている。ダイオードとしては、第５〜第８スイッチ素子Ｑ５〜Ｑ８、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、Ｑ５’〜Ｑ８’のそれぞれには、コンデンサ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、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。
【００３１】
ＬＣ回路４、４’は、それぞれコンデンサＣ２、Ｃ２’と、コイルＬ２、Ｌ２’とを含む。コイルＬ２、Ｌ２’の一端は、それぞれフルブリッジ回路２、２’の第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’および第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’に接続され、コイルＬ２、Ｌ２’の他端は、それぞれコンデンサＣ２、Ｃ２’の一端および２次側切替部Ｙ０に接続されている。コイルＬ２、Ｌ２’には、それぞれ回路トポロジ切替回路６Ａ、６Ａ’が並列接続されている。コンデンサＣ２、Ｃ２’の他端は、それぞれフルブリッジ回路２、２’の第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’および第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’に接続されている。
【００３２】
回路トポロジ切替回路６Ａ、６Ａ’は、それぞれ制御回路１３Ａの制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’により構成される。開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’が導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２は電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する一方、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’が非導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２は電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’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。
【００３３】
２次側切替部Ｙ０は、制御回路１３Ａの制御下で動作する２つの開閉手段ＳＷ３、ＳＷ４により構成される。開閉手段ＳＷ３の基端Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１のコンデンサＣ２の他端に接続されている。開閉手段ＳＷ３の接点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２のコンデンサＣ２’の一端に接続された端子Ｂまたは当該コンデンサＣ２’の他端に接続された端子Ｃに接続される。端子Ｃは、２次側の低電位側の入出力端Ｔ２’に接続されている。開閉手段ＳＷ４の基端Ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１のコンデンサＣ２の一端および２次側の高電位側の入出力端Ｔ２に接続されている。開閉手段ＳＷ４の接点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２のコンデンサＣ２’の一端に接続された端子Ｅに接続される。
【００３４】
２次側切替部Ｙ０では、開閉手段ＳＷ３の接点が端子Ｂに接続され、かつ開閉手段ＳＷ４の接点が開放された（端子Ｅに接続されない）場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２は直列接続された状態になる。一方、開閉手段ＳＷ３の接点が端子Ｃに接続され、かつ開閉手段ＳＷ４の接点が端子Ｅに接続された場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２は並列接続された状態になる。
【００３５】
制御回路１３Ａ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）により構成される。制御回路１３Ａは、外部からの指令信号（例えば、動作切替信号）に基づいて、フルブリッジ回路１、２、２’および開閉手段ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ２’、ＳＷ３、ＳＷ４を制御する。
【００３６】
制御回路１３Ａは、逆方向動作時に動作切替信号が入力されると、下記（１）〜（３）の制御を行い、動作モードを順方向動作に切り替える。
（１）開閉手段ＳＷ３の接点を端子Ｂに接続し、かつ開閉手段ＳＷ４の接点を開放することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２を直列接続した状態にする。
（２）開閉手段ＳＷ１を導通状態、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を非導通状態にすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１を電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２を電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させる。
（３）１次側のフルブリッジ回路１に対して位相シフト制御、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して同期整流制御を行う。
【００３７】
制御回路１３Ａは、順方向動作時に動作切替信号が入力されると、下記（４）〜（６）の制御を行い、動作モードを逆方向動作に切り替える。
（４）開閉手段ＳＷ３の接点を端子Ｃに接続し、かつ開閉手段ＳＷ４の接点を端子Ｅに接続することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２を並列接続した状態にする。
（５）開閉手段ＳＷ１を非導通状態、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を導通状態にすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１を電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２を電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させる。
（６）２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して位相シフト制御、１次側のフルブリッジ回路１に対して同期整流制御を行う。
【００３８】
制御回路１３Ａは、上記のとおり順方向動作時にＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２を直列接続した状態にすることで、順方向動作時に２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２に印加される電圧を低くすることができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２を低耐圧の部品（例えば、Ｓｉ（シリコン）製の低耐圧ＭＯＳＦＥＴ）で構成することができる。さらに、低耐圧の部品は一般にＯＮ抵抗が小さいため、変換効率の上昇に寄与することができる。
【００３９】
制御回路１３Ａは、上記のとお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る。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。
【００４０】
また、制御回路１３Ａは、開閉手段ＳＷ３、ＳＷ４の開閉と合わせて、開閉手段ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ２’の開閉を、動作切替信号の入力時に行ってもよいが、下記のタイミングで行ってもよい。すなわち、制御回路１３Ａは、逆方向動作から順方向動作への切り替え時に、コイルＬ１を流れる電流が開閉手段ＳＷ１の許容電流値以下になるように、または開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を開放する際に開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’に流れる電流が当該開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’の許容電流値以下になるように、フルブリッジ回路１、２、２’のスイッチング動作を制御した後、開閉手段ＳＷ１を非導通状態から導通状態に、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を導通状態から非導通状態に切り替える。
【００４１】
一方、制御回路１３Ａは、順方向動作から逆方向動作への切り替え時に、コイルＬ２、Ｌ２’に流れる電流が開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’の許容電流値以下になるように、または開閉手段ＳＷ１を開放する際に開閉手段ＳＷ１に流れる電流が当該開閉手段ＳＷ１の許容電流値以下になるように、フルブリッジ回路１、２、２’のスイッチング動作を制御した後、開閉手段ＳＷ１を導通状態から非導通状態に、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を非導通状態から導通状態に切り替える。
【００４２】
次に、図２を参照して、制御回路１３Ａ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、Ｑ５’〜Ｑ８’のタイミングチャートの例である。なお、図２では、１次側のフルブリッジ回路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。
【００４３】
制御回路１３Ａは、順方向動作時に、１次側のフルブリッジ回路１に対して位相シフト制御を行う。具体的には、制御回路１３Ａ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１３Ａ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１３Ａ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。
【００４４】
制御回路１３Ａは、順方向動作時に２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して同期整流制御を行う。具体的には、制御回路１３Ａ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、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、Ｑ５’をＯＦＦさせる。同様に、制御回路１３Ａ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、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、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、Ｑ８’をＯＮ（ＯＦＦ）させる。
【００４５】
双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａ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。
【００４６】
また、制御回路１３Ａは、逆方向動作時に、２次側のフルブリッジ回路２、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、Ｑ６’のＯＦＦ時間を第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’のＯＮ時間よりも若干長くして、第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’と第６スイッチ素子Ｑ６、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、Ｑ５’と第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’の位相を反転させ、かつ第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’のＯＦＦ時間を第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’のＯＮ時間よりも若干長くして、第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’と第８スイッチ素子Ｑ８、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、Ｑ７’と第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’の位相を反転させ、さらに、第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’および第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’の位相に対して、第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’および第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’の位相をシフトさせる。２次側のフルブリッジ回路２、２’のＰＷＭデューティ（第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’および第８スイッチ素子Ｑ８、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、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、Ｑ５’〜Ｑ８’のスイッチングパターン）と一致する。
【００４７】
さらに、制御回路１３Ａは、逆方向動作時に１次側のフルブリッジ回路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、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、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、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、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、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。
【００４８】
結局、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａ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、しかも、順方向動作時に２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２同士の接続状態を直列接続にする一方、逆方向動作時に当該接続状態を並列接続にすることにより、広い入出力電圧範囲に対応することができるのに加えて、順方向動作時に２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２に印加される電圧を低くすることができる。その結果、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２を低耐圧の部品で構成することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａによれば、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）、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、出力側のフルブリッジ回路に対して同期整流制御を行い、さらに、順方向動作時における第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８、Ｑ５’〜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、Ｑ５’〜Ｑ８’のスイッチングパターンを一致させているので、制御回路１３Ａによる制御を簡素化することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａによれば、順方向動作時も逆方向動作時も、第１〜第８スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ８、Ｑ５’〜Ｑ８’をゼロ電圧スイッチングでターンＯＮまたはターンＯＦＦさせるので、スイッチング時の損失を低減させ、高効率の変換を行うことができる。
【００５１】
［第２実施形態］
図３に、本発明の第２実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ｂを示す。なお、図３に示されている各構成のうち、図１と同一の符号を付した構成については第１実施形態で説明したものと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００５２】
第２実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ｂは、１次側回路１１Ｂ、２次側回路１２ＢのそれぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’、Ｙ１’、Ｙ２’における回路トポロジ切替回路５Ｂ、６Ｂ、６Ｂ’の構成について、第１実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａと異なっている。
【００５３】
回路トポロジ切替回路５Ｂは、制御回路１３Ｂの制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる開閉手段ＳＷ５とコンデンサＣ５（本発明の「第２コンデンサ」に相当）の直列回路により構成される。回路トポロジ切替回路５Ｂは、コイルＬ１を挟んでコンデンサＣ１に並列に接続されている。このため、開閉手段ＳＷ５が導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’は電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する一方、開閉手段ＳＷ５が非導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’は電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’が電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能するとき、コイルＬ１は単純にフィルタとして機能する。すなわち、コンデンサＣ１、コイルＬ１、コンデンサＣ５でπ型フィルタが構成され、フルブリッジ回路１のスイッチングノイズが入出力端Ｔ１、Ｔ１’に漏れるのを低減することができる。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’が電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能するとき、コンデンサＣ５が切り離され、コイルＬ１はチョークコイルとして機能する。すなわち、電流型の整流回路構成となる。
【００５４】
回路トポロジ切替回路６Ｂは、制御回路１３Ｂの制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる開閉手段ＳＷ６とコンデンサＣ６（本発明の「第２コンデンサ」に相当）の直列回路により構成される。回路トポロジ切替回路６Ｂは、コイルＬ２を挟んでコンデンサＣ２に並列に接続されている。このため、回路トポロジ切替回路５Ｂと同様に、開閉手段ＳＷ６が導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１’は電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する一方、開閉手段ＳＷ６が非導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１’は電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。
【００５５】
回路トポロジ切替回路６Ｂ’は、制御回路１３Ｂの制御下で導通状態と非導通状態とが切り替わる開閉手段ＳＷ６’とコンデンサＣ６’（本発明の「第２コンデンサ」に相当）の直列回路により構成される。回路トポロジ切替回路６Ｂ’は、コイルＬ２’を挟んでコンデンサＣ２’に並列に接続されている。このため、回路トポロジ切替回路５Ｂと同様に、開閉手段ＳＷ６’が導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２’は電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する一方、開閉手段ＳＷ６’が非導通状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２’は電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。
【００５６】
開閉手段ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ６’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。例えば、開閉手段ＳＷ５にパワー素子を用いる場合、図４（Ｂ）に示すように、１つのパワー素子Ｑ１１で構成することができる。図４（Ａ）、（Ｂ）から分かるように、本実施形態は、第１実施形態と比べて、回路トポロジ切替回路の開閉手段を構成するパワー素子を半減させることができる。
【００５７】
制御回路１３Ｂは、開閉手段ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ６’を制御する点を除き、第１実施形態と同様である。すなわち、制御回路１３Ｂは、逆方向動作時に動作切替信号が入力されると、下記（１）〜（３）の制御を行い、動作モードを順方向動作に切り替える。
（１）開閉手段ＳＷ３の接点を端子Ｂに接続し、かつ開閉手段ＳＷ４の接点を開放することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１’とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２’を直列接続した状態にする。
（２）開閉手段ＳＷ５を導通状態、開閉手段ＳＷ６、ＳＷ６’を非導通状態にすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’を電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１’、Ｙ２’を電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させる。
（３）１次側のフルブリッジ回路１に対して位相シフト制御、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して同期整流制御を行う。
【００５８】
制御回路１３Ｂは、順方向動作時に動作切替信号が入力されると、下記（４）〜（６）の制御を行い、動作モードを逆方向動作に切り替える。
（４）開閉手段ＳＷ３の接点を端子Ｃに接続し、かつ開閉手段ＳＷ４の接点を端子Ｅに接続することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１’とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２’を並列接続した状態にする。
（５）開閉手段ＳＷ５を非導通状態、開閉手段ＳＷ６、ＳＷ６’を導通状態にすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１’を電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１’、Ｙ２’を電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させる。
（６）２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して位相シフト制御、１次側のフルブリッジ回路１に対して同期整流制御を行う。
【００５９】
［第３実施形態］
図５に、本発明の第３実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ｃを示す。なお、図５に示されている各構成のうち、図１と同一の符号を付した構成については第１実施形態で説明したものと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００６０】
第３実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ｃは、１次側回路１１Ｃが１次側切替部Ｘ０と、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１、Ｘ２とを備えている点について、第１実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ａと異なっている。
【００６１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１と同様の構成である。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２は、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１’〜Ｑ４’で構成されたフルブリッジ回路１’と、コイルＬ１’およびコンデンサＣ１’で構成されたＬＣ回路３’と、コイルＬ１’に並列接続された開閉手段ＳＷ１’で構成された回路トポロジ切替回路５Ａ’とを含む。
【００６２】
１次側切替部Ｘ０は、制御回路１３Ｃの制御下で動作する２つの開閉手段ＳＷ７、ＳＷ８により構成される。開閉手段ＳＷ７の基端Ｆは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１のコンデンサＣ１の他端に接続されている。開閉手段ＳＷ７の接点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２のコンデンサＣ１’の一端に接続された端子Ｈまたは当該コンデンサＣ１’の他端に接続された端子Ｇに接続される。端子Ｇは、１次側の低電位側の入出力端Ｔ１’に接続されている。開閉手段ＳＷ８の基端Ｉは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１のコンデンサＣ１の一端および１次側の高電位側の入出力端Ｔ１に接続されている。開閉手段ＳＷ８の接点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２のコンデンサＣ１’の一端に接続された端子Ｊに接続される。
【００６３】
１次側切替部Ｘ０では、開閉手段ＳＷ７の接点が端子Ｈに接続され、かつ開閉手段ＳＷ８の接点が開放された（端子Ｊに接続されない）場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２は直列接続された状態になる。一方、開閉手段ＳＷ７の接点が端子Ｇに接続され、かつ開閉手段ＳＷ８の接点が端子Ｊに接続された場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２は並列接続された状態になる。
【００６４】
制御回路１３Ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２および開閉手段ＳＷ７、ＳＷ８を制御する点を除き、第１実施形態と同様である。制御回路１３Ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２をＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１と同様に制御する。
【００６５】
例えば、制御回路１３Ｃは、逆方向動作時に動作切替信号が入力されると、下記（１）〜（３）の制御を行い、動作モードを順方向動作に切り替える。
（１）開閉手段ＳＷ３の接点を端子Ｂに接続し、かつ開閉手段ＳＷ４の接点を開放することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２を直列接続した状態にするとともに、開閉手段ＳＷ７の接点を端子Ｇに接続し、かつ開閉手段ＳＷ８の接点を端子Ｊに接続することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２を並列接続した状態にする。
（２）開閉手段ＳＷ１、ＳＷ１’を導通状態、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を非導通状態にすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１、Ｘ２を電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２を電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させる。
（３）１次側のフルブリッジ回路１、１’に対して位相シフト制御、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して同期整流制御を行う。
【００６６】
さらに、制御回路１３Ｃは、順方向動作時に動作切替信号が入力されると、下記（４）〜（６）の制御を行い、動作モードを逆方向動作に切り替える。
（４）開閉手段ＳＷ３の接点を端子Ｃに接続し、かつ開閉手段ＳＷ４の接点を端子Ｅに接続することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ２を並列接続した状態にするとともに、開閉手段ＳＷ７の接点を端子Ｈに接続し、かつ開閉手段ＳＷ８の接点を開放することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１とＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ２を直列接続した状態にする。
（５）開閉手段ＳＷ１、ＳＷ１’を非導通状態、開閉手段ＳＷ２、ＳＷ２’を導通状態にすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１、Ｘ２を電流型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２を電圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能させる。
（６）２次側のフルブリッジ回路２、２’に対して位相シフト制御、１次側のフルブリッジ回路１、１’に対して同期整流制御を行う。
【００６７】
本実施形態に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１００Ｃによれば、１次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１、Ｘ２同士の接続状態と、２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２同士の接続状態とを切り替えることができるので、第１実施形態や第２実施形態に比べて、より広い入出力電圧範囲に対応することが可能となる。
【００６８】
以上、本発明に係る双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの第１〜第３実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
【００６９】
[変形例]
本発明では、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、少なくとも一方を適宜変更することができる。例えば、順方向動作時において、１次側のフルブリッジ回路１に対する位相シフト制御は、上記第１〜第３実施形態と同様に行い、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対する同期整流制御については、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、Ｑ６’および第７スイッチ素子Ｑ７、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、Ｑ５’および第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’をＯＦＦ状態にすることができる。
【００７０】
この制御方式によれば、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、上記各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。なお、この制御方式も、上記各実施形態と同様に、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）を採用しているので、逆方向動作時は、２次側のフルブリッジ回路２、２’に対しては位相シフト制御が行われ、１次側のフルブリッジ回路１に対しては同期整流制御が行われる。
【００７１】
また、図２において、状態１−３を第１スイッチ素子Ｑ１、第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’の信号の立ち下がりかつ第４スイッチ素子Ｑ４、第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’の信号の立ち上がりで規定しているが、第１スイッチ素子Ｑ１、第５スイッチ素子Ｑ５、Ｑ５’の信号の立ち上がりかつ第４スイッチ素子Ｑ４、第８スイッチ素子Ｑ８、Ｑ８’の信号の立ち下がりとしてもよい。また同様に、状態３−３を第２スイッチ素子Ｑ２、第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’の信号の立ち下がりかつ第３スイッチ素子Ｑ３、第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’の信号の立ち上がりで規定しているが、第２スイッチ素子Ｑ２、第６スイッチ素子Ｑ６、Ｑ６’の信号の立ち上がりかつ第３スイッチ素子Ｑ３、第７スイッチ素子Ｑ７、Ｑ７’の信号の立ち下がりとしてもよい。
【００７２】
２次側切替部Ｙ０は、２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｙ１、Ｙ２同士の接続状態を直列接続または並列接続に切り替えることができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。また、２次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部の数は３個以上でもよい。
【００７３】
１次側切替部Ｘ０は、１次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１、Ｘ２同士の接続状態を直列接続または並列接続に切り替えることができるのであれば、その構成を適宜変更することができる。また、１次側のＤＣ／ＤＣコンバータ部の数は３個以上でもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１、１’、２、２’    フルブリッジ回路
３、３’、４、４’    ＬＣ回路
５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、６Ａ’、６Ｂ’    回路トポロジ切替回路
１０    絶縁変圧部
１１Ａ〜１１Ｃ    １次側回路
１２Ａ、１２Ｂ    ２次側回路
１３Ａ〜１３Ｃ    制御回路
１００Ａ〜１００Ｃ    双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
【図１】
2017099163.tif 000003
【図２】
2017099163.tif 000004
【図３】
2017099163.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017099163.tif 000007