JP7639904B2 - 電力変換装置、車載充電器、及び制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、電力変換装置、車載充電器、及び制御方法に関する。

絶縁型の電力変換装置の一種であるデュアルアクティブブリッジ（ＤＡＢ：Ｄｕａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｂｒｉｄｇｅ）方式（以下「ＤＡＢ方式」と記載する）のＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスの一次側及び二次側の各々にブリッジ回路が設けられた構造を持つ。各ブリッジ回路は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含む。ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータは、一次側ブリッジ回路の電圧と二次側ブリッジ回路の電圧との位相差によって、トランスの一次側から二次側、又はその逆方向に電力を送電する。

ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータは、共振現象を利用したソフトスイッチングを行うことが可能である。ソフトスイッチングは、スイッチング素子の単純なオン・オフで電流を強制的に切るハードスイッチングに比べて、スイッチング損失を低減できるという利点を持つ。一方、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータでは、入力電圧と出力電圧との差が大きくなるとソフトスイッチングを実施できなくなることがある。この場合、一部のスイッチング素子がハードスイッチングになるため、スイッチング損失が増加し、電力変換効率が低下する。

後掲の特許文献１は、このような問題を解決するための技術を開示する。具体的には、特許文献１には、二次側ブリッジ回路の出力電流を検出し、検出した出力電流が０より大きい二次側電流しきい値を上回った場合に、二次側ブリッジ回路におけるスイッチング素子の開閉状態を切替えることで、一次側ブリッジ回路におけるスイッチング素子の開閉状態の切替えと二次側ブリッジ回路におけるスイッチング素子の開閉状態の切替えとの位相差を制御するＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。二次側電流しきい値は、出力電圧の目標値と出力電圧との偏差に対して比例積分演算を行うＰＩ演算部の出力値に基づいて算出される。

二次側ブリッジ回路の出力電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御状態によって正方向と負方向とに変化する。そのため、特許文献１では、上記のように、出力電流の検出値が二次側電流しきい値を上回ったか否かに基づいて、二次側ブリッジ回路におけるスイッチング素子の開閉状態の切替えタイミングを制御する。こうした構成により、ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力電圧及び出力電圧に依らずに二次側ブリッジ回路におけるハードリカバリを抑制して、ソフトスイッチングが可能な電圧範囲を拡張する。

特許文献１ではさらに、上記構成において、ＰＩ演算部の出力値に基づいてブリッジ回路の制御周波数を変更する構成も開示されている。出力電圧が目標値から乖離して偏差が大きくなると、還流モードの時間が長くなる。その場合、還流モードの終了時のスイッチ切替時に一次側ブリッジ回路においてハードリカバリが生じることが懸念される。そこで、特許文献１では、出力電圧が目標値から乖離して偏差が大きくなった場合に、その偏差に基づいて制御周波数を高くすることによって還流モードの時間を短くする。特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータは、このような構成を追加することにより、還流モードの終了時に一次側ブリッジ回路においてハードリカバリが発生するのを抑制する。

特開２０１６－１５２６８７号公報

本開示のある局面に係る電力変換装置は、絶縁型の電力変換装置であって、トランスと、複数のスイッチング素子を含み、トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、複数のスイッチング素子を含み、トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路と、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路のスイッチングを制御する制御部とを含み、制御部は、電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替える。

本開示の他の局面に係る車載充電器は、交流電力を直流電力に変換して出力する変換回路と、変換回路が変換した直流電力が入力される上記電力変換装置とを含む。

本開示のさらに他の局面に係る制御方法は、トランスと、複数のスイッチング素子を含み、トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、複数のスイッチング素子を含み、トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路とを含む電力変換装置の制御方法であって、第１のブリッジ回路と第２のブリッジ回路との間で位相差が生じるように、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路のスイッチングを制御するステップと、電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替えるステップとを含む。

本開示は、このような特徴的な構成を含む電力変換装置、車載充電器、又は制御方法として実現できるだけではなく、本電力変換装置、本車載充電器、又は本制御方法が実行する特徴的なステップをコンピュータに実行させるためのプログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体として実現することもできる。さらに、電力変換装置、又は車載充電器を含むその他のシステムとして実現することもできる。

図１は、第１の実施の形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 図２は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるソフトスイッチングの動作例を説明するための波形図である。 図３は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるソフトスイッチングの動作例を説明するための回路図である。 図４は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるソフトスイッチングの動作例を説明するための回路図である。 図５は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるソフトスイッチングの動作例を説明するための回路図である。 図６は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるハードスイッチングの動作例を説明するための波形図である。 図７は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるハードスイッチングの動作例を説明するための回路図である。 図８は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるハードスイッチングの動作例を説明するための回路図である。 図９は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるハードスイッチングの動作例を説明するための回路図である。 図１０は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、ソフトスイッチングが成立する条件を説明するための図である。 図１１は、図１に示す電力変換装置で実行されるプログラムの制御構造の一例を示すフローチャートである。 図１２は、図１に示す電力変換装置で実行されるプログラムの制御構造の一例を示すフローチャートである。 図１３は、図１に示す電力変換装置の効果の検証結果を示す図である。 図１４は、図１に示す電力変換装置の効果の検証結果を示す図である。 図１５は、図１に示す電力変換装置の効果の検証結果を示す図である。 図１６は、第２の実施の形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 図１７は、図１６に示す制御部の機能的構成を示すブロック図である。 図１８は、第３の実施の形態に係る電力変換装置で用いるマップ（テーブル）の一例を示す図である。 図１９は、第３の実施の形態に係る電力変換装置で実行されるプログラムの制御構造の一例を示すフローチャートである。 図２０は、ソフトスイッチングが可能か否かを判断するためのマップ（テーブル）の一例を示す図である。 図２１は、ソフトスイッチングが可能か否かを判断するためのマップ（テーブル）の一例を示す図である。 図２２は、ソフトスイッチングが可能か否かを判断するためのマップ（テーブル）の一例を示す図である。 図２３は、第４の実施の形態に係る電力変換装置で実行されるプログラムの制御構造の一例を示すフローチャートである。 図２４は、図２３のステップＳ２１３０の詳細なフローである。 図２５は、第４の実施の形態に係る電力変換装置における動作周波数の切替え動作を説明するための図である。 図２６は、第５の実施の形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 図２７は、図２６に示す電力変換装置で実行されるプログラムの制御構造の一例を示すフローチャートである。 図２８は、図２７のステップＳ２１３２の詳細なフローである。 図２９は、第６の実施の形態に係る電力変換装置の回路構成を示す図である。 図３０は、第７の実施の形態に係る車載充電器の構成を示す図である。 図３１は、図３０に示す車載充電器が搭載された車両を示す模式図である。

［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１では、二次側ブリッジ回路の出力電流を検出し、その正負に応じて二次側ブリッジ回路におけるスイッチング素子の開閉状態の切替えタイミングを制御する。そのため、出力電流として、スイッチング周期内で大きく変動する電流の瞬時値を検出する必要があり、高周波電流を高精度に検出可能な電流センサが必要となる。こうした電流センサは高価であるため、製造コストが増加する。加えて、電流センサの遅延等を考慮すると、制御周波数を高周波化することが困難となる。したがって、ＰＩ演算部の出力値に基づいてブリッジ回路の制御周波数を変更する場合もその変更範囲が制限される。

さらに、出力電流に基づいてスイッチング素子の開閉状態の切替えタイミングを制御するためには、リアクトル電流と一致した電流を出力電流として検出する必要がある。すなわち、特許文献１では、検出する出力電流が（絶対値を取った後に）リアクトル電流と一致することが前提となる。そのため、出力電流がリアクトル電流と一致することを阻害するコンデンサ等を、出力電流を検出するための電流センサと二次側ブリッジ回路との間に配置できない。このようなコンデンサは、サージ対策、又はノイズ対策等を図るためのスナバコンデンサとして用いられることが多い。したがって、特許文献１に記載の構成では、サージ対策、又はノイズ対策等を図ることが困難となる。

このように、特許文献１に記載の技術はその適用範囲が限定されるという不都合がある。このため、特許文献１に記載の技術を用いた場合、設計自由度が低下するという問題がある。

それゆえに、本開示の１つの目的は、設計自由度が高く、かつ、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制することが可能な電力変換装置、及び車載充電器を提供することである。

本開示の他の目的は、設計自由度が高く、かつ、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制することが可能な電力変換装置における制御方法を提供することである。

［本開示の効果］
本開示によれば、設計自由度が高く、かつ、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制することが可能な電力変換装置、及び車載充電器を提供できる。

本開示によればさらに、設計自由度が高く、かつ、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制することが可能な電力変換装置における制御方法を提供できる。

［本開示の実施形態の説明］
本開示の好適な実施形態を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の第１の局面に係る電力変換装置は、絶縁型の電力変換装置である。この電力変換装置は、トランスと、複数のスイッチング素子を含み、トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、複数のスイッチング素子を含み、トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路と、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路のスイッチングを制御する制御部とを含む。制御部は、電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替える。

制御部は、電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数をソフトスイッチングが成立する周波数に切替える。すなわち、出力電圧及び出力電力に基づいて動作周波数を切替えることで、スイッチング素子がハードスイッチングになるのを抑制する。これにより、ハードスイッチングに起因するスイッチング損失を低減して、電力変換効率の低下を抑制できる。加えて、出力電圧及び出力電力に基づいて動作周波数を切替える構成とすることによって、入出力電圧又は出力電力が変化した場合でもソフトスイッチングを実現できる。さらに、動作周波数を切替える構成では、スイッチング素子の開閉状態の切替えタイミングを制御する場合とは異なり、リアクトル電流と一致する出力電流の瞬時値を検出する必要がない。そのため、動作周波数を容易に高周波化できるとともに、コンデンサ等の素子を設けることによって、サージ対策、又はノイズ対策等を図ることもできる。このように、上記構成を採用することによって、設計自由度の低下の抑制と、ハードスイッチングの抑制とを両立できる。

（２）好ましくは、電力変換装置は、当該電力変換装置の出力電流及び出力電圧をそれぞれ検出する電流センサ及び電圧センサをさらに含み、制御部は、電圧センサで検出した出力電圧、並びに、電流センサ、及び電圧センサでそれぞれ検出した出力電流及び出力電圧を用いて算出した出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える。リアクトル電流と一致する出力電流の瞬時値を電流センサで検出する必要がないため、安価な電流センサを用いることができる。電流センサの選択肢が広がるため、設計自由度をより高めることができる。加えて、電流センサに遅延があっても、動作周波数を高周波化できる。

（３）より好ましくは、電力変換装置は、電流センサで検出する出力電流に対して周波数制限をかける回路をさらに含む。出力電力の算出に用いる電流情報は、周波数制限をかけた情報（例えば高周波成分をカットした情報）でもよい。そのため、周波数制限をかける回路を含む構成とすることができる。この場合、出力電力の算出が容易になる。

（４）さらに好ましくは、周波数制限をかける回路は、第２のブリッジ回路と電流センサとの間に配置されるフィルタ回路を含む。これにより、出力電力をより容易に算出できる。

（５）さらに好ましくは、電力変換装置は、第２のブリッジ回路と電流センサとの間の領域であって、第２のブリッジ回路と隣り合う領域に配置されるコンデンサをさらに含む。これにより、サージ対策、又はノイズ対策等を図ることができるので、電力変換装置の信頼性を高めることができる。

（６）さらに好ましくは、電力変換装置は、トランスの二次側に設けられ、当該電力変換装置の出力電圧を検出する電圧センサと、出力電力を外部からの指示値として取得する取得部とをさらに含み、制御部は、電圧センサで検出した出力電圧、及び取得部が取得した出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える。出力電力を算出する必要がないため、容易に、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制できる。

（７）さらに好ましくは、制御部は、ソフトスイッチングが成立するか否かを判定するための判定条件を記憶する記憶部を含み、出力電圧及び出力電力と判定条件とを用いて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定し、判定結果に応じて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える。これにより、入出力電圧又は出力電力が変化した場合でも、容易に、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数をソフトスイッチングが成立する周波数に切替えることができる。

（８）さらに好ましくは、記憶部は、判定条件として、種々の出力電圧値及び出力電力値に対してソフトスイッチングの成立条件を満たすか否かを示すテーブルを記憶し、制御部は、出力電圧及び出力電力に対してテーブルを参照することで、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定し、判定結果に応じて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える。これにより、より容易に、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数をソフトスイッチングが成立する周波数に切替えることができる。

（９）本開示の第２の局面に係る車載充電器は、交流電力を直流電力に変換して出力する変換回路と、変換回路が変換した直流電力が入力される、上記第１の局面に係る電力変換装置とを含む。これにより、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制することが可能であって、設計自由度の高い車載充電器が得られる。

（１０）本開示の第３の局面に係る制御方法は、トランスと、複数のスイッチング素子を含み、トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、複数のスイッチング素子を含み、トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路とを含む電力変換装置の制御方法である。この制御方法は、第１のブリッジ回路と第２のブリッジ回路との間で位相差が生じるように、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路のスイッチングを制御するステップと、電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の動作周波数を、第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替えるステップとを含む。このような制御方法を用いることによって、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制できるとともに、設計自由度が低下するのを抑制することもできる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

（第１の実施の形態）
［全体構成］
図１を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置５０は、トランスＴＲを含む絶縁型の電力変換装置である。より詳細には、電力変換装置５０は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。電力変換装置５０は、直流電圧源である第１の直流電源４０と二次電池等の第２の直流電源４２との間に配置され、第１の直流電源４０から供給される電力を変換して第２の直流電源４２に出力する。この場合、一次側に入力される、電力変換装置５０の入力電圧をＥ_１とし、二次側から出力される、電力変換装置５０の出力電圧をＥ_２とする。ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータは双方向型のコンバータであるため、電力変換装置５０は、第２の直流電源４２から供給される電力を、第１の直流電源４０に対して出力することも可能である。

トランスＴＲは、一次側コイル６０、二次側コイル６２、及び、コア部材６４を含む。一次側コイル６０と二次側コイル６２との巻き数比は、例えば１：１である。ただし、トランスＴＲの巻き数比はこれに限定されない。巻き数比は任意の巻き数比に適宜設定できる。

電力変換装置５０は、トランスＴＲに加えて、トランスＴＲの一次側に設けられる一次側ブリッジ回路１００、トランスＴＲの二次側に設けられる二次側ブリッジ回路１２０、出力電流を検出する電流センサ１４０、出力電圧を検出する電圧センサ１５０、及び、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０を制御する制御部１６０を含む。一次側ブリッジ回路１００の入力側には平滑コンデンサ１１０が設けられており、二次側ブリッジ回路１２０の出力側には平滑コンデンサ１３０が設けられている。

一次側ブリッジ回路１００は、複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を含むスイッチング回路である。これらスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、フルブリッジ接続されることによってインバータ回路を構成している。具体的には、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とが互いに直列接続されて第１のレグを構成している。同様に、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とが互いに直列接続されて第２のレグを構成している。第１のレグと第２のレグとは互いに並列接続されている。

第１のレグにおけるスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の接点は、トランスＴＲの一次側コイル６０の一方端（第１の端部）と接続されている。トランスＴＲの一次側コイル６０の他方端（第２の端部）は、第２のレグにおけるスイッチング素子Ｑ３及びＱ４の接点と接続されている。

スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ-Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）から構成されている。なお、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、ＭＯＳＦＥＴ以外の例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、又はＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体デバイスであってもよい。

二次側ブリッジ回路１２０も、一次側ブリッジ回路１００と同様の構成を有している。すなわち、二次側ブリッジ回路１２０は、複数のスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８を含むスイッチング回路である。これらスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８は、フルブリッジ接続されることによってインバータ回路を構成している。具体的には、スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ５とが互いに直列接続されて第３のレグを構成している。同様に、スイッチング素子Ｑ７とスイッチング素子Ｑ８とが互いに直列接続されて第４のレグを構成している。第３のレグと第４のレグとは互いに並列接続されている。

第３のレグにおけるスイッチング素子Ｑ５及びＱ６の接点は、トランスＴＲの二次側コイル６２の一方端（第１の端部）と接続されている。トランスＴＲの二次側コイル６２の他方端（第２の端部）は、第２のレグにおけるスイッチング素子Ｑ７及びＱ８の接点と接続されている。

スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８も、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４と同様、例えば、ＭＯＳＦＥＴから構成されている。なお、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８も、ＭＯＳＦＥＴ以外の例えばＩＧＢＴ、又はＨＥＭＴ等のパワー半導体デバイスであってもよい。

各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８には、それぞれ、還流ダイオードＤ１～Ｄ８が設けられている。一次側の平滑コンデンサ１１０及び二次側の平滑コンデンサ１３０は、それぞれ、リプル等の電圧変動を平滑化する機能を持つ。電力変換装置５０は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータであるため、一次側ブリッジ回路１００と二次側ブリッジ回路１２０との間にリアクトルＬ_１及びＬ_２が設けられる。リアクトルＬ_１及びＬ_２は、トランスＴＲの漏れインダクタンスであってもよいし、外付けのリアクトルであってもよい。

電流センサ１４０は、二次側に流れる出力電流を検出し、その電流検出値を制御部１６０に提供する。電圧センサ１５０は、電力変換装置５０の出力電圧Ｅ_２を検出し、その電圧検出値を制御部１６０に提供する。

各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８は、制御部１６０に接続されており、制御部１６０からのゲート信号によりオン・オフ制御される。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８のオン・オフ制御により、一次側ブリッジ回路１００の出力電圧Ｖ_１と二次側ブリッジ回路１２０の出力電圧Ｖ_２との位相差（すなわち、トランス電圧の位相差）が制御される。この位相差によって、一次側から二次側、又はその逆方向に電力が伝送される。すなわち、電力変換装置５０は、ブリッジ回路間の位相差を制御することによって出力電力を調整する。なお、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の各出力電力との混同をさけるために、電力変換装置５０の出力電力Ｅ_２を「直流出力電圧」と呼ぶことがある。

制御部１６０における各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。より詳細には、制御部１６０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１６２及び記憶部１６４を含むマイクロコンピュータであり、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の駆動を制御する。この制御部１６０は、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０に対してゲート信号を出力することにより、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８の動作をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。より具体的には、制御部１６０は、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０を所定の動作周波数（スイッチング周波数）で駆動させる。その際、制御部１６０は、一次側ブリッジ回路１００の電圧Ｖ_１に対して位相差を持つ電圧Ｖ_２を出力するように、二次側ブリッジ回路１２０を駆動する。

記憶部１６４には、一次側ブリッジ回路１００の各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４、及び二次側ブリッジ回路１２０の各スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８の各々の動作を制御するためのコンピュータプログラムが記憶されている。このコンピュータプログラムをＣＰＵ１６２が実行することで、制御部１６０は、直流出力電圧と出力電力とに基づいて、ソフトスイッチングが成立する条件で一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の駆動を制御する処理を実行する。

なお、制御部１６０は、アナログＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、専用ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の制御用ＩＣであってもよいし、その一部又は全部がハードウェア回路によって構成されてもよい。

ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータでは、入力電圧と出力電圧（直流出力電圧）との差が大きく、出力電力が小さいときに、一部のスイッチング素子がハードスイッチングになる。そのため、本実施の形態に係る電力変換装置５０は、直流出力電圧と出力電力とに基づいて、ソフトスイッチングが行われているか否かを判定し、判定結果が否定の場合（ハードスイッチングになっている場合）、動作周波数を変更することでハードスイッチングを抑制する。

［ソフトスイッチングの動作例］
図２に、ソフトスイッチングが成立する場合の電圧及び電流の波形を示す。図２の上段は、一次側ブリッジ回路の出力電圧Ｖ_１及び二次側ブリッジ回路の出力電圧Ｖ_２の波形図であり、下段は、リアクトル電流Ｉ_２の波形図である。この動作例では、一次側ブリッジ回路及び二次側ブリッジ回路は、それぞれ、出力電圧Ｖ_１及び出力電圧Ｖ_２がＤｕｔｙ５０％の矩形波となるように制御されている。出力電圧Ｖ_１の立ち上がりから出力電圧Ｖ_２の立ち上がりまでの期間を期間Ａとし、出力電圧Ｖ_２の立ち上がりから出力電圧Ｖ_１の立ち下がりまでの期間を期間Ｂとする。期間Ａと期間Ｂとの間にはデッドタイムが設けられている。なお、図２は、出力電圧Ｖ_１が出力電圧Ｖ_２より大きい場合の例を示している。

期間Ａ及び期間Ｂにおいて、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８は、それぞれ、以下の表１に示すように制御（スイッチング）される。

図２を参照して、期間Ａではリアクトル電流Ｉ_２が増加しており、期間Ａの終了直前にはリアクトル電流Ｉ_２は「正」の値となっている。リアクトル電流Ｉ_２の流れる向きについては、トランスＴＲの二次側コイル６２からリアクトルＬ_２に流れる電流の向きを正方向と定義する。デッドタイムを挟んで期間Ｂへと移行する。期間Ｂでは、一次側から二次側に電力が伝送（伝達）される。破線ａで囲んで示すように、期間Ａから期間Ｂに切替わる時のリアクトル電流Ｉ_２の値は「正」になっており、リアクトル電流Ｉ_２は、トランスＴＲの二次側コイル６２からリアクトルＬ_２に向けて流れている。

図３を参照して、期間Ａの終了直前は、一次側ブリッジ回路１００では、スイッチング素子Ｑ１及びＱ４がオンにされ、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３がオフにされている。二次側ブリッジ回路１２０では、スイッチング素子Ｑ６及びＱ７がオンにされ、スイッチング素子Ｑ５及びＱ８がオフにされている。期間Ａの終了直前はリアクトル電流Ｉ_２の値が「正」であるため、電流は、太線矢印のように流れている。

図４を参照して、デッドタイムでは、二次側ブリッジ回路１２０のスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８の全てがオフにされる。このとき、スイッチング素子Ｑ５の還流ダイオードＤ５が導通するとともに、スイッチング素子Ｑ８の還流ダイオードＤ８が導通する。そのため、デッドタイムにおいても、太線矢印で示される経路に沿って電流が流れ続ける。

図５を参照して、期間Ｂでは、スイッチング素子Ｑ５及びスイッチング素子Ｑ８がオンされる。スイッチング素子Ｑ５は、還流ダイオードＤ５が導通した状態、すなわち、電圧０Ｖの状態でオンされる。そのため、スイッチング素子Ｑ５をオンにするスイッチングはＺＶＳ（Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）となる。同様に、スイッチング素子Ｑ８は、還流ダイオードＤ８が導通した状態、すなわち、電圧０Ｖの状態でオンされる。そのため、スイッチング素子Ｑ８をオンにするスイッチングもＺＶＳとなる。したがって、期間Ｂに移行するためのスイッチング素子Ｑ５及びスイッチング素子Ｑ８は、いずれも、ソフトスイッチングとなる。

［ハードスイッチングの動作例］
図６に、ソフトスイッチングが成立しない場合、すなわちハードスイッチングとなる場合の電圧及び電流の波形を示す。図６の上段は、一次側ブリッジ回路の出力電圧Ｖ_１及び二次側ブリッジ回路の出力電圧Ｖ_２の波形図であり、下段は、リアクトル電流Ｉ_２の波形図である。この動作例では、ソフトスイッチングの動作例と同様、一次側ブリッジ回路及び二次側ブリッジ回路は、それぞれ、出力電圧Ｖ_１及び出力電圧Ｖ_２がＤｕｔｙ５０％の矩形波となるように制御されている。期間Ａは、出力電圧Ｖ_１の立ち上がりから出力電圧Ｖ_２の立ち上がりまでの期間であり、期間Ｂは、出力電圧Ｖ_２の立ち上がりから出力電圧Ｖ_１の立ち下がりまでの期間である。期間Ａと期間Ｂとの間にデッドタイムが設けられている点も同様である。なお、図６も、出力電圧Ｖ_１が出力電圧Ｖ_２より大きい場合の例を示している。

各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８は、期間Ａ及び期間Ｂにおいて、ソフトスイッチングの動作例と同様に制御される。すなわち、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ８は、それぞれ、表１に示したように制御される。

図６を参照して、期間Ａではリアクトル電流Ｉ_２が増加しているものの、期間Ａの終了直前にはリアクトル電流Ｉ_２は「負」の値となっている。デッドタイムを挟んで期間Ｂへと移行する。期間Ｂでは、一次側から二次側に電力が伝送（伝達）される。これより、破線ｂで囲んで示すように、期間Ａから期間Ｂに切替わる時のリアクトル電流Ｉ_２の値は「負」になっており、リアクトル電流Ｉ_２は、リアクトルＬ_２からトランスＴＲの二次側コイル６２に向けて流れている。

図７を参照して、期間Ａの終了直前はリアクトル電流Ｉ_２の値が「負」であるため、電流は、太線矢印のように流れている。すなわち、図３で示した、ソフトスイッチングの場合とは逆方向に電流が流れている。

図８を参照して、デッドタイムでは、二次側ブリッジ回路１２０のスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８の全てがオフにされる。このとき、スイッチング素子Ｑ６の還流ダイオードＤ６が導通するとともに、スイッチング素子Ｑ７の還流ダイオードＤ７が導通する。そのため、デッドタイムにおいても、太線矢印で示される経路に沿って、期間Ａの時と同方向に電流が流れ続ける。

図９を参照して、期間Ｂでは、スイッチング素子Ｑ５及びスイッチング素子Ｑ８がオンされる。しかし、スイッチング素子Ｑ５は、スイッチング素子Ｑ６の還流ダイオードＤ６が導通した状態、すなわち、スイッチング素子Ｑ５の電圧が０Ｖではない状態でオンされるため、ＺＶＳにはならない。同様に、スイッチング素子Ｑ８は、還流ダイオードＤ７が導通した状態、すなわち、スイッチング素子Ｑ８の電圧が０Ｖではない状態でオンされるため、ＺＶＳにはならない。したがって、期間Ｂに移行するためのスイッチング素子Ｑ５及びスイッチング素子Ｑ８は、いずれも、ハードスイッチングとなる。

以上のように、期間Ａの終了直前（期間Ａから期間Ｂに切替わる時）のリアクトル電流Ｉ_２の値が「正」か「負」かによって、ソフトスイッチングになるかハードスイッチングになるかの判断が可能である。

［制御部１６０による制御］
制御部１６０は、電力変換装置５０の直流出力電圧及び出力電力に基づいて、各ブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定する機能を持つ。制御部１６０は、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０のスイッチングがソフトスイッチングでない場合、すなわち、ハードスイッチングとなっている場合に、ソフトスイッチングが成立する周波数に動作周波数を変更する。この構成について、より詳細に説明する。

電力変換装置５０は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータであるため、出力電力Ｐは以下の式（１）で表される。

Ｐ：出力電力
Ｅ_１：入力電圧
Ｅ_２’：トランスの巻き数比を考慮した出力電圧（直流出力電圧）
（出力電圧Ｅ_２を一次側に換算した電圧）
Ｌ_ｒ：トランスに直列のインダクタ成分の合計値
ω：スイッチング周波数×２π
Φ：ブリッジ回路間の位相差

出力電力Ｐは、式（２）の形に書き換えることができる。

Ｔ：スイッチング周期
Ｔ_ｐ：位相差
Ｅ_２：出力電圧（直流出力電圧）
式３では、トランスの巻き数比を１：１として、Ｅ_２’＝Ｅ_２としている。

この式（２）より、位相差Ｔ_ｐは、式（３）で表される。

図１０を参照して、例えば、電力変換装置の入力電圧Ｅ_１（図１）が出力電圧Ｅ_２（図１）より大きい場合（Ｅ_１＞Ｅ_２）、期間Ａの終了直前のリアクトル電流Ｉ_２は式（４）で表すことができる。なお、期間Ｂの終了直前のリアクトル電流Ｉ_２は式（５）で表すことができる。

上述したように、期間Ａの終了直前（期間Ａから期間Ｂに切替わる時）のリアクトル電流Ｉ_２の値が「正」か「負」かによって、ソフトスイッチングが成立するか否かが決まる。リアクトル電流Ｉ_２の値が「正」（＞０）の場合はソフトスイッチングになり、「負」（＜０）の場合はハードスイッチングになる。期間Ａにおけるリアクトル電流の変化量ΔＩは、位相差Ｔ_ｐ（すなわち出力電力Ｐ）に依存する。そのため、ソフトスイッチングが成立するか否かも出力電力Ｐに依存する。

ハードスイッチングかソフトスイッチングかの境界条件は、電力変換装置の入力電圧Ｅ_１が出力電圧Ｅ_２より大きい場合（Ｅ_１＞Ｅ_２）、以下の式（６）で表すことができる。式（６）は、式（３）を式（４）に代入することによって得られる。

但し、入力電圧Ｅ_１＞出力電圧Ｅ_２

入力電圧Ｅ_１が出力電圧Ｅ_２より小さい場合（Ｅ_１＜Ｅ_２）、ハードスイッチングかソフトスイッチングかの境界条件は、以下の式（７）で表すことができる。

但し、入力電圧Ｅ_１＜出力電圧Ｅ_２

式（６）又は式（７）を満たす場合、ソフトスイッチングが成立し、満たさない場合はハードスイッチングとなる。なお、式（６）及び式（７）は、トランスの巻き数比が１：１の場合を示している。トランスの巻き数比が１：１以外の場合は、出力電圧Ｅ_２を、トランスの巻き数比を考慮した出力電圧Ｅ_２’とすればよい。

式（６）及び式（７）より、入力電圧Ｅ_１を一定（固定）とした場合のパラメータは、出力電圧Ｅ_２、出力電力Ｐ、及びスイッチング周期Ｔ（すなわち動作周波数）である。そのため、出力電圧Ｅ_２、及び出力電力Ｐを監視することによって、スイッチング周期Ｔでブリッジ回路を駆動させているときのスイッチングがソフトスイッチングかハードスイッチングかを判定できる。ソフトスイッチングが成立しない、すなわちハードスイッチングと判定された場合、スイッチング周期Ｔ（動作周波数）が変更される。これにより、式（６）又は式（７）が満たされ、ソフトスイッチングを行うことが可能となる。

このように、本実施の形態に係る電力変換装置５０（制御部１６０）は、期間Ａの終了直前のリアクトル電流Ｉ_２（リアクトル電流Ｉ_２と一致する出力電流）の瞬時値を計測してソフトスイッチングが成立するか否かを判定するのではなく、電力変換装置５０の出力電圧Ｅ_２、及び出力電力Ｐに基づいて、期間Ａの終了直前のリアクトル電流Ｉ_２の値が「正」か「負」かを判定し、これによって、ソフトスイッチングが成立するか否かを判定する。

再び図１を参照して、例えば、制御部１６０の記憶部１６４には基準となる動作周波数（スイッチング周波数）以外の動作周波数が記憶されている。記憶する動作周波数は、例えば、電力変換装置５０の直流出力電圧及び出力電力が変更された場合に、その直流出力電圧及び出力電力でソフトスイッチングを実現することが可能な動作周波数を上記式（６）及び式（７）を用いて決定するのが好ましい。制御部１６０は、ソフトスイッチングが成立しないと判定された場合に、記憶部１６４に記憶されている他の動作周波数に一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の動作周波数を切替える。

［ソフトウェア構成］
図１１及び図１２を参照して、電力変換装置５０の出力電圧（直流出力電圧）と出力電力とに基づいて、ソフトスイッチングが成立する条件で一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の駆動を制御するために、制御部１６０（図１参照）で実行されるコンピュータプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、電力変換装置５０に対する動作開始の指示に応じて開始する。図１１に示されるプログラムは、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０のスイッチングを制御するプログラムであり、図１２に示されるプログラムは、各ブリッジ回路の駆動時のスイッチングを判定し、その判定結果に応じて動作周波数を変更するプログラムである。図１１のプログラムと図１２のプログラムとは、並列で実行される。

図１１を参照して、このプログラムは、動作周波数を初期化（基準周波数を設定）するとともに、記憶部１６４の共有領域のＦｌａｇを初期化（Ｆｌａｇ＝０）するステップＳ１０００と、ステップＳ１０００の後に実行され、動作周波数を読み込むステップＳ１０１０と、ステップＳ１０１０の後に実行され、読み込んだ動作周波数にて一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０をスイッチングすることで各ブリッジ回路を駆動制御するステップＳ１０３０を、１サイクルのスイッチングを１回として、各ブリッジ回路のスイッチングが所定回数になるまで繰り返すステップＳ１０２０と、ステップＳ１０２０の後に実行され、Ｆｌａｇを１に設定するステップＳ１０４０と、ステップＳ１０４０の後に実行され、電力変換装置５０の動作を停止させる動作停止の指示がされたか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ１０５０とを含む。ステップＳ１０５０において、動作停止の指示がされていないと判定された場合、制御はステップＳ１０１０に戻る。ステップＳ１０５０において、動作停止の指示がされていると判定された場合、このプログラムは終了する。

図１２を参照して、このプログラムは、記憶部１６４の共有領域を監視し、Ｆｌａｇが１に設定されるまで待機するステップＳ２０００と、Ｆｌａｇが１に設定された場合に、電流センサ１４０及び電圧センサ１５０を介して、出力電流及び直流出力電圧を検出するステップＳ２０１０と、ステップＳ２０１０の後に実行され、出力電流及び直流出力電圧を用いて出力電力を算出するステップＳ２０２０と、ステップＳ２０２０の後に実行され、直流出力電圧及び出力電力に基づいて、ブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２０３０と、ステップＳ２０３０において、ソフトスイッチングではない（ハードスイッチングである）と判定された場合に実行され、動作周波数を変更するステップＳ２０４０と、ステップＳ２０３０において、ソフトスイッチングであると判定された場合、又はステップＳ２０４０の後に実行され、Ｆｌａｇを０に設定するステップＳ２０５０と、ステップＳ２０５０の後に実行され、電力変換装置５０の動作を停止させる動作停止の指示がされたか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２０６０とを含む。ステップＳ２０６０において、動作停止の指示がされていないと判定された場合、制御はステップＳ２０００に戻る。ステップＳ２０６０において、動作停止の指示がされていると判定された場合、このプログラムは終了する。

［動作］
本実施の形態に係る電力変換装置５０は以下のように動作する。

図１を参照して、電力変換装置５０の制御部１６０は、動作開始の指示を受けると、動作周波数を初期化するとともにＦｌａｇを初期化する。具体的には、制御部１６０は、基準となる動作周波数を設定するとともに、Ｆｌａｇに０を設定する（図１１のステップＳ１０００）。制御部１６０は、設定した動作周波数を読み込むことによって（ステップＳ１０１０）、その動作周波数で各ブリッジ回路を駆動する（ステップＳ１０３０）。その際、一次側ブリッジ回路１００と二次側ブリッジ回路１２０との間で電圧の位相差が生じるように、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０のスイッチングを制御する。本実施の形態では、制御部１６０は、入力電圧を所定の一定電圧として一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０を動作させるものとする。

１サイクルのスイッチングを１回として所定回数（例えば１０回）のスイッチングが行われると、制御部１６０は、Ｆｌａｇに１を設定する。制御部１６０は、動作停止の指示があるまで、ステップＳ１０１０～ステップＳ１０４０の処理を繰り返す。制御部１６０は、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０のスイッチング制御と並行して、ソフトスイッチングが行われているか否かを判定する処理を実行する。制御部１６０は、Ｆｌａｇが１に設定されると（図１２のステップＳ２０００においてＹＥＳ）、この処理を実行する。すなわち、この処理は、ブリッジ回路のスイッチングを所定サイクル（例えば１０サイクル）行う毎に実行される。

具体的には、制御部１６０は、電流センサ１４０及び電圧センサ１５０を介して出力電圧及び出力電流を検出し（図１２のステップＳ２０１０）、検出した出力電圧及び出力電流から出力電力を算出する（ステップＳ２０２０）。出力電力の算出に用いる出力電流は、例えば、スイッチング周期当たりの平均電流でよい。制御部１６０は、電力変換装置５０の直流出力電圧及び出力電力に基づいて、上記した式（６）又は式（７）を満たすか否かを判定する。式（６）及び式（７）のいずれを用いるかは出力電圧Ｅ_２を入力電圧Ｅ_１と比較することによって決まる。式（６）又は式（７）を満たす場合、制御部１６０は、ソフトスイッチングが実行されていると判定する（ステップＳ２０３０においてＹＥＳ）。一方、式（６）又は式（７）を満たさない場合、制御部１６０は、ソフトスイッチングが実行されていない、すなわちハードスイッチングになっていると判定する（ステップＳ２０３０においてＮＯ）。

制御部１６０は、ソフトスイッチングが実行されていないと判定すると、動作周波数を変更する（ステップＳ２０４０）。制御部１６０は、Ｆｌａｇを０に設定し（ステップＳ２０５０）、Ｆｌａｇが１に設定されるまで再び待機する。動作周波数が変更されると、制御部１６０は、変更後の動作周波数を読み込み（図１１のステップＳ１０１０）、変更後の動作周波数で各ブリッジ回路を駆動する（ステップＳ１０３０）。

動作停止の指示がなされると、制御部１６０は、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の動作を停止させる（図１１のステップＳ１０５０においてＹＥＳ、及び図１２のステップＳ２０６０においてＹＥＳ）。

［本実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る電力変換装置５０は以下に述べる効果を奏する。

制御部１６０は、電力変換装置５０の出力電圧（直流出力電圧）及び出力電力に基づいて、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の動作周波数をソフトスイッチングが成立する周波数に切替える。すなわち、出力電圧及び出力電力に基づいて動作周波数を切替えることで、スイッチング素子がハードスイッチングになるのを抑制する。これにより、ハードスイッチングに起因するスイッチング損失を低減して、電力変換効率の低下を抑制できる。加えて、出力電圧及び出力電力に基づいて動作周波数を切替える構成とすることによって、入出力電圧又は出力電力が変化した場合でもソフトスイッチングを実現できる。さらに、動作周波数を切替える構成では、スイッチング素子の開閉状態の切替えタイミングを制御する場合とは異なり、リアクトル電流と一致する出力電流の瞬時値を検出する必要がない。そのため、動作周波数を容易に高周波化できるとともに、コンデンサ等の素子を設けることによって、サージ対策、又はノイズ対策等を図ることもできる。このように、上記構成を採用することによって、設計自由度の低下の抑制と、ハードスイッチングの抑制とを両立できる。

なお、期間Ａの終了直前のリアクトル電流の瞬時値を計測し、その正負に応じて二次側ブリッジ回路におけるスイッチング素子の開閉状態の切替えタイミングを制御する方法の場合、電流センサの遅延等を考慮すると、制御周波数を例えば１００ｋＨｚ以上に高周波化することが困難となる。

電力変換装置５０は、二次側における出力電流及び出力電圧（直流出力電圧）をそれぞれ検出する電流センサ１４０及び電圧センサ１５０を含む。制御部１６０は、電圧センサ１５０で検出した出力電圧、出力電流と出力電圧から算出した出力電力に基づいて、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の動作周波数を切替える。出力電力の算出に用いる出力電流は、例えば、スイッチング周期当たりの平均電流でよく、リアクトル電流と一致する出力電流の瞬時値を電流センサで検出する必要がない。そのため、電流センサ１４０として安価な電流センサを用いることができる。電流センサ１４０の選択肢が広がるため、設計自由度をより高めることができる。加えて、電流センサ１４０に遅延があっても、動作周波数を高周波化できる。これにより、出力電力が小さい場合でも、容易に周波数を上げてソフトスイッチングを実現できる。

［検証］
本実施の形態に係る電力変換装置５０の効果を確認するために行った検証の結果について説明する。

この検証では、入力電圧Ｅ_１を４００Ｖ、出力電圧Ｅ_２を３００Ｖ、インダクタのＬ値を３３μＨとした。

図１３に、動作周波数３０ｋＨｚ、出力電力３．６ｋＷで電力変換装置を動作させた場合の動作結果を示す。図１３を参照して、スイッチング素子Ｑ６は、図２～図５に示したように、リアクトル電流Ｉ_２が正の状態でゲートをオフするため、インダクタに蓄えられたエネルギーでスイッチング素子Ｑ５の並列容量成分の電荷が放電される。そのため、スイッチング素子Ｑ５のドレイン－ソース間電圧Ｖ_{ｄｓ＿Ｑ５}が低下してから、ゲート－ソース間電圧Ｖ_{ｇｓ＿Ｑ５}が立ち上がる。そのため、スイッチング素子Ｑ５はソフトスイッチングとなる。

この状態から出力電力を１．８ｋＷに下げる場合、動作周波数を３０ｋＨｚに維持したままで、位相差を小さくすることが考えられる。ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータでは、通常、このように制御されている。図１４に、このように動作させた場合の動作結果を示す。

図１４を参照して、出力電力を１．８ｋＷに下げることによって、期間Ａの終了直前（破線の丸で囲んだ部分）のリアクトル電流Ｉ_２の値は負となっている。スイッチング素子Ｑ６は、リアクトル電流Ｉ_２が負の状態でゲートをオフする。図６～図９に示したように、スイッチング素子Ｑ６は、逆方向に電流を流すことのできる還流ダイオードを含むため、ゲートをオフしてもインダクタの電流経路は変わらない。そのため、スイッチング素子Ｑ５の電荷放電は行われず、スイッチング素子Ｑ５のドレイン－ソース間電圧Ｖ_{ｄｓ＿Ｑ５}が低下する前にゲート－ソース間電圧Ｖ_{ｇｓ＿Ｑ５}が立ち上がる。そのため、この場合のスイッチング素子Ｑ５はハードスイッチングとなり、大きなスイッチング損失が発生する。

本実施の形態では、出力電力を１．８ｋＷに下げる場合、動作周波数を変更した上で各ブリッジ回路の駆動を行う。その際、フィードバック制御によって、位相差を若干調整することがある。

図１５に、動作周波数６０ｋＨｚ、出力電力１．８ｋＷで電力変換装置を動作させた場合の動作結果を示す。図１５を参照して、出力電力を１．８ｋＷに下げた場合でも、動作周波数を６０ｋＨｚに上げることによって、期間Ａの終了直前（破線の丸で囲んだ部分）のリアクトル電流Ｉ_２の値は正となる。これにより、スイッチング素子Ｑ６は、リアクトル電流Ｉ_２が正の状態でゲートをオフすることができるため、スイッチング素子Ｑ５の電荷放電を引き出すことができる。そのため、スイッチング素子Ｑ５はソフトスイッチングとなり、出力電力が小さい場合でもソフトスイッチングを維持できる。

以上より、本実施の形態に係る電力変換装置５０によれば、出力電力が小さい場合でもソフトスイッチングが維持できることが確認できた。

（第２の実施の形態）
図１６を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置５０Ａは、外部装置２００から制御指令を受け取り、制御指令に含まれる出力電力の指示値を用いてソフトスイッチングか否かの判定を行う点において、第１の実施の形態とは異なる。

電力変換装置５０Ａは、制御部１６０（図１）に代えて、制御部１６０Ａを含む。この制御部１６０Ａは、外部装置２００からの制御指令に基づいて、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の駆動を制御する。制御指令には出力電力の指示値が含まれ、制御部１６０Ａは、指示値が示す出力電力となるように、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０を制御する。

図１７を参照して、制御部１６０Ａは、一次側ブリッジ回路１００及び二次側ブリッジ回路１２０の駆動を制御する駆動制御部１７０、出力電力を外部からの指示値として取得する取得部１７２、ソフトスイッチングが行われているか否かを判定する判定部１７４、判定部１７４の判定結果に応じて動作周波数を変更する周波数変更部１７６を機能部として含む。

制御部１６０Ａは、ソフトスイッチングが行われているか否かの判定を行う際に、指示値が示す出力電力を用いる。すなわち、制御部１６０Ａは、指示値が示す出力電力及び電圧センサ１５０を介して検出した出力電圧（直流出力電圧）に基づいて当該判定を行う。出力電力を算出する必要がないため、ソフトスイッチングが行われているか否かの判定を容易に行うことができる。したがって、本実施の形態によれば、容易に、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下を抑制できる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る電力変換装置は、基準となる動作周波数にてソフトスイッチングが可能か否かを判断するテーブル（以下「マップ」と呼ぶ。）を用いて、動作周波数を切替えるか否かを判定する点において、第１の実施の形態とは異なる。マップは、種々の直流出力電圧値及び出力電力値に対してソフトスイッチングの成立条件を満たすか否かを示す。

図１８に、基準となる動作周波数が２５０ｋＨｚの場合のマップの一例を示す。図１８を参照して、このマップは、縦軸（行）を出力電力（Ｗ）、横軸（列）を直流出力電圧（Ｖ）とするマトリクス形状である。マップは、上記した式（６）及び式（７）を用いて、ソフトスイッチングが可能か否かを直流出力電圧及び出力電力毎に算出し、その結果を示している。算出に際し用いた入力電圧は４００Ｖ、トランスに直列のインダクタ成分の合計値Ｌ_ｒは４０μＨである。マップ中の「ＴＲＵＥ」は、ソフトスイッチングが可能であることを示しており、「ＦＡＬＳＥ」は、ソフトスイッチングが不可（ハードスイッチング）であることを示している。例えば、出力電力が１６００Ｗ、直流出力電圧が３００Ｖの場合は「ＴＲＵＥ」であるため、この場合は、ソフトスイッチングが可能であると判定される。一方、例えば、出力電力が１０００Ｗ、直流出力電圧が３００Ｖの場合は「ＦＡＬＳＥ」であるため、この場合は、ハードスイッチングと判定される。図１８では、切替える動作周波数が異なることを示すために、便宜的に、「ＦＡＬＳＥ」を「ＦＡＬＳＥ１」と「ＦＡＬＳＥ２」とに分けて示している。ＦＡＬＳＥ１及びＦＡＬＳＥ２は、いずれも、ソフトスイッチングが不可（ハードスイッチング）であることを示す点においては同じである。

図１８に示したようなマップが制御部（記憶部）に予め記憶されており、本実施の形態に係る電力変換装置は、ソフトスイッチングが可能か否かを判断する際に、記憶部に記憶されているマップを参照する。図１８に示すマップの「ＦＡＬＳＥ１」及び「ＦＡＬＳＥ２」には、それぞれ、切替える動作周波数（ソフトスイッチングが可能な所定の動作周波数）が対応付けられている。ＦＡＬＳＥ１には、例えば、５００ｋＨｚの動作周波数が対応付けられており、ＦＡＬＳＥ２には、５００ｋＨｚより高い所定の動作周波数（例えば、８００ｋＨｚ）が対応付けられている。すなわち、ＦＡＬＳＥ２の条件は５００ｋＨｚの動作周波数でもソフトスイッチングが不可のため、ＦＡＬＳＥ２には、５００ｋＨｚより高い動作周波数が対応付けられている。

［ソフトウェア構成］
本実施の形態に係る電力変換装置では、図１２に示されるプログラムに代えて、図１９に示されるプログラムが実行される。図１９に示されるプログラムは、図１１のプログラムと並列で実行される。

図１９のプログラムは、図１２のプログラムにおいて、ステップＳ２０３０に代えて、ステップＳ２０３２及びステップＳ２０３４を含む。図１９のステップＳ２０００～ステップＳ２０２０、及びステップＳ２０４０～ステップＳ２０６０における処理は、図１２に示される各ステップにおける処理と同じである。以下、異なる部分について説明する。

図１９を参照して、このプログラムは、ステップＳ２０２０の後に実行され、マップを参照するステップＳ２０３２と、ステップＳ２０３２の後に実行され、マップと、直流出力電圧及び出力電力とに基づいて、ブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２０３４とを含む。ステップＳ２０３４において、ソフトスイッチングではない（ハードスイッチングである）と判定された場合、制御はステップＳ２０４０に進む。ステップＳ２０３４において、ソフトスイッチングであると判定された場合、制御はステップＳ２０５０に進む。

［動作］
本実施の形態に係る電力変換装置は以下のように動作する。なお、マップを参照してソフトスイッチングが可能か否かを判断する動作を除いた動作は、上記第１の実施の形態と同様である。したがって、同様の動作についての詳細な説明は繰返さない。

電力変換装置は、マップを参照して、直流出力電圧及び出力電力に対応する真理値を抽出する。電力変換装置は、抽出した真理値が「ＴＲＵＥ」の場合（ステップＳ２０３４においてＹＥＳ）、ソフトスイッチングが実行されていると判断して、実行中の動作周波数（例えば２５０ｋＨｚ）を維持する。一方、抽出した真理値が「ＦＡＬＳＥ」の場合（ステップＳ２０３４においてＮＯ）、電力変換装置は、ソフトスイッチングが実行されていない（ハードスイッチングになっている）と判断して、動作周波数を変更する（ステップＳ２０４０）。具体的には、抽出した真理値が「ＦＡＬＳＥ（ＦＡＬＳＥ１）」であって、実行中の動作周波数が２５０ｋＨｚの場合、電力変換装置は、動作周波数を例えば５００ｋＨｚに切替える。抽出した真理値が「ＦＡＬＳＥ（ＦＡＬＳＥ２）」の場合、電力変換装置は、動作周波数をソフトスイッチングが可能な所定の周波数（例えば８００ｋＨｚ）に切替える。

電力変換装置は、複数の動作周波数に対応するマップを記憶しておき、動作周波数を切替えた後に、切替え後の動作周波数に対応するマップを参照して、引き続き、ソフトスイッチングが可能か否かを判断するようにしてもよい。例えば、動作周波数を５００ｋＨｚに切替えた後に、５００ｋＨｚに対応するマップを参照して、ソフトスイッチングが可能か否かを判断してもよい。この場合、マップの真理値をＦＡＬＳＥ１及びＦＡＬＳＥ２のように区分けする必要がなく、単に、「ＴＲＵＥ」、「ＦＡＬＳＥ」とすることができる。

さらに、例えば、動作周波数を５００ｋＨｚに切替えた後も、２５０ｋＨｚのマップを参照して、ソフトスイッチングが可能と判断された場合に動作周波数を２５０ｋＨｚに戻すようにしてもよい。ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータでは、動作周波数を高くすると出力可能な電力の上限値が小さくなる。そのため、ソフトスイッチングが可能と判断された場合に動作周波数を２５０ｋＨｚに戻すことによって、出力可能な電力の範囲を高めることができる。

このように、ソフトスイッチングが可能か否かを判断する際にマップ（テーブル）を参照することによって、ソフトスイッチングが可能か否かの判断が容易になる。そのため、より容易に、一次側ブリッジ回路及び二次側ブリッジ回路の動作周波数をソフトスイッチングが成立する周波数に切替えることができる。

（第４の実施の形態）
本実施の形態では、ソフトスイッチングが成立するか否かを示すマップに基づいて、動作周波数を切替える出力電力のしきい値を求め、出力電力としきい値との比較結果に応じて動作周波数を切替える。その他の構成は、上記した実施の形態と同様である。

図２０に、動作周波数が２５０ｋＨｚの場合のマップの一例を示す。図２１に、動作周波数が５００ｋＨｚの場合のマップの一例を示す。図１８に示したマップと同様、これらのマップは、縦軸（行）を出力電力（Ｗ）、横軸（列）を直流出力電圧（Ｖ）とするマトリクス形状である。図２０及び図２１に示すマップは、上記した式（６）及び式（７）を用いて、ソフトスイッチングが可能か否か直流出力電圧及び出力電力毎に算出し、その結果を示している。算出に際し用いた入力電圧は４００Ｖ、トランスに直列のインダクタ成分の合計値Ｌ_ｒは４０μＨである。

同様に、マップ中の「ＴＲＵＥ」は、ソフトスイッチングが可能であることを示しており、「ＦＡＬＳＥ」は、ソフトスイッチングが不可（ハードスイッチング）であることを示している。図２１のマップにおいて、真理値が示されていない領域は、その条件では動作できない出力不可（ＤＩＳＡＢＬＥ）の領域である。そのため、出力不可の領域に対応する直流出力電圧及び出力電力の組み合わせは検出されない。

図２０のマップと図２１のマップとを組み合わせることによって、図２２に示されるマップが得られる。図２２を参照して、このマップは、一例として、出力電力が１８００Ｗ以上の領域に動作周波数２５０ｋＨｚのマップ（図２０）が適用され、出力電力が１６００Ｗ以下の領域に動作周波数５００ｋＨｚのマップ（図２１）が適用されている。すなわち、図２０のマップと図２１のマップとを組み合わせることによって、動作周波数を切替える出力電力のしきい値が得られる。図２２のマップの例では、出力電力のしきい値として、１６００Ｗと１８００Ｗの２つのしきい値が求められる。１６００Ｗのしきい値は、例えば、動作周波数を２５０ｋＨｚから５００ｋＨｚに切替えるときのしきい値であり、１８００Ｗのしきい値は、例えば、動作周波数を５００ｋＨｚから２５０ｋＨｚに切替えるときのしきい値とすることができる。

［ソフトウェア構成］
本実施の形態に係る電力変換装置では、図１２に示されるプログラムに代えて、図２３に示されるプログラムが実行される。図２３に示されるプログラムは、図１１のプログラムと並列で実行される。

図２３のプログラムは、図１２のプログラムにおいて、ステップＳ２０３０及びステップＳ２０４０に代えて、ステップＳ２１３０を含む。図２３のステップＳ２０００～ステップＳ２０２０、ステップＳ２０５０、及びステップＳ２０６０における処理は、図１２に示される各ステップにおける処理と同じである。以下、異なる部分について説明する。

図２３を参照して、このプログラムは、ステップＳ２０２０の後に実行され、動作周波数の切替え処理を行うステップＳ２１３０を含む。

図２４は、図２３のステップＳ２１３０の詳細なフローである。図２４を参照して、このルーチンは、出力電力が１６００Ｗ未満か否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２２００と、ステップＳ２２００において、出力電力が１６００Ｗ未満であると判定された場合に実行され、実行中の動作周波数が２５０ｋＨｚか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２２１０と、ステップＳ２２１０において、実行中の動作周波数が２５０ｋＨｚであると判定された場合に実行され、動作周波数を５００ｋＨｚに切替えるステップＳ２２２０とを含む。

このルーチンはさらに、ステップＳ２２００において、出力電力が１６００Ｗ未満ではないと判定された場合に実行され、出力電力が１８００Ｗ以上か否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２２３０と、ステップＳ２２３０において、出力電力が１８００Ｗ以上であると判定された場合に実行され、実行中の動作周波数が５００ｋＨｚか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２２４０と、ステップＳ２２４０において、実行中の動作周波数が５００ｋＨｚであると判定された場合に実行され、動作周波数を２５０ｋＨｚに切替えるステップＳ２２５０とを含む。

ステップＳ２２１０において、実行中の動作周波数が２５０ｋＨｚではないと判定された場合、ステップＳ２２３０において、出力電力が１８００Ｗ以上ではないと判定された場合、又はステップＳ２２４０において実行中の動作周波数が５００ｋＨｚではないと判定された場合は、このルーチンは終了する。さらに、ステップＳ２２２０又はステップＳ２２５０の処理が終了した場合もこのルーチンは終了する。

［動作］
本実施の形態に係る電力変換装置は、以下のように動作する。なお、動作周波数を切替える動作を除いた動作は、上記第１の実施の形態と同様である。したがって、同様の動作についての詳細な説明は繰返さない。

図２５を参照して、例えば動作周波数２５０ｋＨｚで電力変換装置が動作しているとする。このときに、出力電力が１６００Ｗを下回ると（図２４のステップＳ２２００においてＹＥＳ、かつ、ステップＳ２２１０においてＹＥＳ）、電力変換装置の制御部は、動作周波数を５００ｋＨｚに切替える（ステップＳ２２２０）。さらに、電力変換装置が、例えば動作周波数５００ｋＨｚで動作しているとする。このときに、出力電力が１８００Ｗを上回ると（ステップＳ２２３０においてＹＥＳ、かつ、ステップＳ２２４０においてＹＥＳ）、電力変換装置の制御部は、動作周波数を２５０ｋＨｚに切替える（ステップＳ２２５０）。

出力電力が１６００Ｗ以上１８００Ｗ未満の場合（図２４のステップＳ２２００においてＮＯ、かつ、ステップＳ２２３０においてＮＯ）、実行中の動作周波数が維持される。出力電力が１８００Ｗ以上の場合でも（ステップＳ２２３０においてＹＥＳ）、実行中の動作周波数が２５０ｋＨｚの場合は（ステップＳ２２４０においてＮＯ）、その動作周波数が維持される。さらに、出力電力が１６００Ｗ未満の場合でも（ステップＳ２２００においてＹＥＳ）、実行中の動作周波数が５００ｋＨｚの場合は（ステップＳ２２１０においてＮＯ）、その動作周波数が維持される。

［効果］
本実施の形態では、ソフトスイッチングか否かを判定するのではなく、ソフトスイッチングか否かを判断するためのマップに基づいて算出したしきい値を用い、出力電力としきい値との比較結果に応じて動作周波数を切替える。これにより、ハードスイッチングになる前に動作周波数を切替えることができるので、ハードスイッチングをより確実に抑制できる。これにより、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下をより一層容易に抑制することができる。

なお、本実施の形態では、電力変換装置の出力電圧（直流出力電圧）によらず、一定の出力電力で動作周波数を切替える例について述べたが、出力電圧に応じて出力電力のしきい値を変えるようにしてもよい。例えば、直流出力電圧が４００Ｖでは出力電力０Ｗまで２５０ｋＨｚ動作を維持する一方、直流出力電圧５００Ｖでは出力電力１６００Ｗを境に２５０ｋＨｚ動作と５００ｋＨｚ動作を切替えてもよい。

さらに、直流出力電圧に応じて動作周波数を切替えてもよい。例えば、出力電力を１０００Ｗ一定で動作するような場合、直流出力電圧３６０Ｖから４４０Ｖまでは２５０ｋＨｚ動作し、直流出力電圧３００Ｖから３６０Ｖまで、及び直流出力電圧４４０Ｖから５００Ｖまでは５００ｋＨｚ動作するように構成すれば、ソフトスイッチング動作を維持できる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態に係る電力変換装置は、一次側の入力電圧をも用いてソフトスイッチングか否かの判定を行う点において、第１の実施の形態とは異なる。

図２６を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置５０Ｂは、一次側の入力電圧を検出する電圧センサ１５２をさらに含む。電力変換装置５０Ｂは、制御部１６０（図１参照）に代えて、制御部１６０Ｂを含む。制御部１６０Ｂは、記憶部１６４に記憶されるプログラムが制御部１６０とは異なる。

［ソフトウェア構成］
本実施の形態に係る電力変換装置５０Ｂでは、図１２に示されるプログラムに代えて、図２７に示されるプログラムが実行される。図２７に示されるプログラムは、図１１のプログラムと並列で実行される。なお、図２７に示されるプログラムでは、初期値として設定される、基準となる動作周波数を例えば２５０ｋＨｚとしている。

図２７のプログラムは、図１２のプログラムにおいて、ステップＳ２０１０に代えてステップＳ２０１２を含み、ステップＳ２０３０及びステップＳ２０４０に代えて、ステップＳ２１３２を含む。図２７のステップＳ２０００、ステップＳ２０２０、ステップＳ２０５０、及びステップＳ２０６０における処理は、図１２に示される各ステップにおける処理と同じである。以下、異なる部分について説明する。

図２７を参照して、このプログラムは、ステップＳ２０００において、Ｆｌａｇが１であると判定された場合に実行され、電力変換装置５０Ｂの入力電圧、出力電圧（直流出力電圧）、及び出力電流を検出するステップＳ２０１２と、ステップＳ２０２０の後に実行され、動作周波数の切替え処理を行うステップＳ２１３２とを含む。

図２８は、図２７のステップＳ２１３２の詳細なフローである。図２８を参照して、このルーチンは、入力電圧Ｅ_１が出力電圧Ｅ_２より大きいか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２３００と、ステップＳ２３００において、入力電圧Ｅ_１が出力電圧Ｅ_２より大きいと判定された場合に実行され、上記した式（６）を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２３１０と、ステップＳ２３１０において上記した式（６）を満たすと判定された場合に実行され、動作周波数を２５０ｋＨｚに維持するステップＳ２３２０と、ステップＳ２３１０において上記した式（６）を満たさないと判定された場合に実行され、動作周波数を５００ｋＨｚに変更するステップＳ２３３０とを含む。

このルーチンはさらに、ステップＳ２３００において、入力電圧Ｅ_１が出力電圧Ｅ_２より大きくない、すなわち出力電圧Ｅ_２が入力電圧Ｅ_１以上であると判定された場合に実行され、上記した式（７）を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２３４０と、ステップＳ２３４０において上記した式（７）を満たすと判定された場合に実行され、動作周波数を２５０ｋＨｚに維持するステップＳ２３５０と、ステップＳ２３４０において上記した式（７）を満たさないと判定された場合に実行され、動作周波数を５００ｋＨｚに変更するステップＳ２３６０とを含む。

ステップＳ２３２０、ステップＳ２３３０、ステップＳ２３５０、又はステップＳ２３６０の処理が終了すると、このルーチンは終了する。

本実施の形態に係る電力変換装置５０Ｂは、上記のように、一次側の入力電圧をも用いてソフトスイッチングか否かの判定を行う。そのため、一次側の入力電圧が変わる場合でも、ソフトスイッチングを実現できる。したがって、スイッチング損失を効果的に低減できるので、ハードスイッチングに起因する電力変換効率の低下をより容易に抑制できる。

（第６の実施の形態）
図２９を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置５０Ｃは、フィルタ回路１８０、及びスナバコンデンサ１９０をさらに含む点において、第１の実施の形態とは異なる。

フィルタ回路１８０は、二次側ブリッジ回路１２０と電流センサ１４０との間に配置され、電流センサ１４０で検出する出力電流に対して周波数制限をかける。フィルタ回路１８０は、リアクトル１８２とコンデンサ１８４とを含むＬＣフィルタである。

スナバコンデンサ１９０は、二次側ブリッジ回路１２０と電流センサ１４０との間の領域であって、二次側ブリッジ回路１２０と隣り合う領域に配置されている。すなわち、スナバコンデンサ１９０は、フィルタ回路１８０よりも二次側ブリッジ回路１２０側の領域に配置されている。

上記したように、出力電力の算出に用いる電流情報は、周波数制限をかけた情報（例えば高周波成分をカットした情報）でもよい。電流センサ１４０の電流情報に対して周波数制限をかけるフィルタ回路１８０を設けることによって、出力電流と出力電圧（直流出力電圧）とを用いて出力電力を算出する際に、出力電力の算出が容易になる。

さらに、スナバコンデンサ１９０を設けることによって、サージ対策、又はノイズ対策等を図ることができるので、電力変換装置５０Ｃの信頼性を高めることができる。なお、フィルタ回路１８０、及びスナバコンデンサ１９０を設けた場合でも、これらを設けない場合と同様に、ソフトスイッチングか否かの判定を行うことができる。

本実施の形態では、フィルタ回路１８０、及びスナバコンデンサ１９０の両方を設けた例について示したが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、フィルタ回路１８０、及びスナバコンデンサ１９０のいずれか一方を電力変換装置に設けるようにしてもよい。

（第７の実施の形態）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した電力変換装置を車載充電器に適用する例について説明する。

図３０を参照して、本実施の形態に係る車載充電器３００は、電力系統３４０からの交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣ変換回路３１０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路３１０が変換した直流電力が入力される電力変換装置３２０とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換回路３１０と電力変換装置３２０との間には平滑コンデンサ３３０が設けられている。なお、図３０では、ＡＣ／ＤＣ変換回路３１０を制御する制御部、及び電力変換装置３２０を制御する制御部の記載は省略している。

ＡＣ／ＤＣ変換回路３１０は、電力系統３４０からのＡＣ２００Ｖの交流電力を、例えばＤＣ４００Ｖの直流電力に変換する。

電力変換装置３２０は、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。電力変換装置３２０には、上記実施の形態で示したいずれかの電力変換装置を用いることができる。電力変換装置３２０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路３１０から出力されたＤＣ４００Ｖの直流電力を、例えばＤＣ３００Ｖの直流電力に変換して、高圧バッテリ３５０に出力する。高圧バッテリ３５０は、車載充電器３００によって変換された電力により充電される。

［車両への搭載］
図３１を参照して、車両４００は例えばＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ-ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の電動車両である。この車両４００は、充電ソケット４１０、車載充電器３００、高圧バッテリ３５０、インバータ４２０、及び駆動装置４３０を含む。

充電ソケット４１０は、高圧バッテリ３５０の充電時に充電器（図示せず）の充電プラグが接続される。充電器は電力系統からのＡＣ２００Ｖの交流電力を出力する。充電器からの充電出力は、充電ソケット４１０を介して車載充電器３００に入力される。車載充電器３００は、ＡＣ２００Ｖの交流電力を、例えばＤＣ３００Ｖの直流電力に変換して、高圧バッテリ３５０に出力する。

インバータ４２０は、車両コントローラ（図示せず）からの指令により駆動装置４３０への通電制御を行う。駆動装置４３０は、モータを含み、高圧バッテリ３５０から供給される電力により駆動力を生成する。すなわち、駆動装置４３０は、インバータ４２０によって変換された交流電力により車輪を回す駆動力を生み出す。

（変形例）
上記実施の形態では、２ポートのＤＡＢ方式ＤＣ／ＤＣコンバータの例について示したが、本開示はそのような実施の形態には限定されない。ＤＡＢ方式ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換装置のポート数は３ポート以上であってもよい。

上記実施の形態では、各ブリッジ回路の出力電圧をＤｕｔｙ５０％の矩形波状とする例について示したが、本開示はそのような実施の形態には限定されない。出力電圧のＤｕｔｙは５０％以外であってもよい。さらに、一次側ブリッジ回路のＤｕｔｙと二次側ブリッジ回路のＤｕｔｙとは異なる値であってもよい。位相差と動作周波数とによって出力が変わる回路であれば、本開示の技術を適用することが可能である。

上記実施の形態では、動作周波数を３０ｋＨｚと６０ｋＨｚの２値間で切替える構成について示したが、本開示はそのような実施の形態には限定されない。例えば、３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、５０ｋＨｚというように、３０ｋＨｚと６０ｋＨｚとの間を細かく区切り、段階的に動作周波数を切替えるようにしてもよいし、３０ｋＨｚから６０ｋＨｚの間で連続的に動作周波数を変更するようにしてもよい。上記実施の形態では、動作周波数を２５０ｋＨｚと５００ｋＨｚとの２値間で切替える構成についても示している。これについても、上記と同様に、２５０ｋＨｚと５００ｋＨｚとの間を段階的に切替えるように構成してもよいし、２５０ｋＨｚから５００ｋＨｚの間で連続的に動作周波数を変更するようにしてもよい。

上記実施の形態では、図１８のマップに示したように、ソフトスイッチングが不可である場合（「ＦＡＬＳＥ」）に、出力電圧及び出力電力に応じて切替える動作周波数を２つ（「ＦＡＬＳＥ１」及び「ＦＡＬＳＥ２」）設定した例を示したが、本開示はこのような構成に限定されない。例えば、切替える動作周波数に応じて切替える動作周波数を３つ以上に設定してもよい。

上記実施の形態では、ソフトスイッチングが可能か否かを判断するマップの一例として「ＴＲＵＥ」又は「ＦＡＬＳＥ」の真理値を用いたマップについて示したが、本開示はそのような実施の形態には限定されない。マップは、真理値以外によりソフトスイッチングが可能か否かを判断するように構成してもよい。例えば、真理値に代えて、ソフトスイッチングが可能な動作周波数を示すマップを用いてもよい。このマップでは、例えば、ソフトスイッチングが可能な出力電圧（直流出力電圧）及び出力電力の組み合わせには動作中の周波数が示され、ソフトスイッチングが不可の出力電圧（直流出力電圧）及び出力電力の組み合わせには変更する周波数が示される。この場合、マップを参照することによって、ソフトスイッチングが可能な動作周波数に容易に切替えることができる。

上記実施の形態で示した動作周波数及び出力電力等の値は一例であって、これに限定されるものではない。また、上記実施の形態で示したマップも一例であって適宜変更することができる。マップに示される出力電圧（横軸）及び出力電力（縦軸）は、各々の範囲を示すものとすることもできる。例えば、マップに示される出力電圧３２０Ｖは、３２０Ｖ以上３４０Ｖ未満（又は３２０Ｖより大きく３４０Ｖ以下）とすることができる。この場合、出力電圧の検出値が例えば３３０Ｖの場合、マップの出力電圧３２０Ｖの真理値を参照すればよい。同様に、例えば、出力電力１６００Ｗは、１６００Ｗ以上１８００Ｗ未満（又は１６００Ｗより大きく１８００Ｗ以下）とすることができる。この場合、出力電力の値が例えば１６５０Ｗの場合、マップの出力電力１６００Ｗの真理値を参照すればよい。

なお、上記で開示された技術を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても、本開示の技術的範囲に含まれる。

今回開示された実施の形態は単に例示であって、本開示が上記した実施の形態のみに限定されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。

４０ 第１の直流電源
４２ 第２の直流電源
５０、５０Ａ～５０Ｃ、３２０ 電力変換装置
６０ 一次側コイル
６２ 二次側コイル
６４ コア部材
１００ 一次側ブリッジ回路
１１０、１３０、３３０ 平滑コンデンサ
１２０ 二次側ブリッジ回路
１４０ 電流センサ
１５０、１５２ 電圧センサ
１６０、１６０Ａ、１６０Ｂ 制御部
１６２ ＣＰＵ
１６４ 記憶部
１７０ 駆動制御部
１７２ 取得部
１７４ 判定部
１７６ 周波数変更部
１８０ フィルタ回路
１８４ コンデンサ
１９０ スナバコンデンサ
２００ 外部装置
３００ 車載充電器
３１０ ＡＣ／ＤＣ変換回路
３４０ 電力系統
３５０ 高圧バッテリ
４００ 車両
４１０ 充電ソケット
４２０ インバータ
４３０ 駆動装置
Ｄ１～Ｄ８ 還流ダイオード
Ｌ_１、Ｌ_２、１８２ リアクトル
Ｑ１～Ｑ８ スイッチング素子
ＴＲ トランス
Ｖ_１、Ｖ_２ ブリッジ回路の出力電圧
Ｅ_１ 入力電圧
Ｅ_２ 出力電圧（直流出力電圧）
Ｖ_{ｄｓ＿Ｑ５} ドレイン－ソース間電圧
Ｖ_{ｇｓ＿Ｑ５} ゲート－ソース間電圧

Claims (9)

1. 絶縁型の電力変換装置であって、
   トランスと、
   複数のスイッチング素子を含み、前記トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、
   複数のスイッチング素子を含み、前記トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路と、
   前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路のスイッチングを制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、前記電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替え、
   前記トランスの前記二次側に設けられ、前記電力変換装置の出力電圧を検出する電圧センサと、
   前記出力電力を外部からの指示値として取得する取得部とをさらに含み、
   前記制御部は、前記電圧センサで検出した前記出力電圧、及び前記取得部が取得した前記出力電力に基づいて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える、電力変換装置。
2. 前記電力変換装置の出力電流を検出する電流センサをさらに含み、
   前記制御部は、前記電圧センサで検出した前記出力電圧、並びに、前記電流センサ、及び前記電圧センサでそれぞれ検出した出力電流及び出力電圧を用いて算出した前記出力電力に基づいて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記電流センサで検出する前記出力電流に対して周波数制限をかける回路をさらに含む、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記周波数制限をかける回路は、前記第２のブリッジ回路と前記電流センサとの間に配置されるフィルタ回路を含む、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記第２のブリッジ回路と前記電流センサとの間の領域であって、前記第２のブリッジ回路と隣り合う領域に配置されるコンデンサをさらに含む、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 絶縁型の電力変換装置であって、
   トランスと、
   複数のスイッチング素子を含み、前記トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、
   複数のスイッチング素子を含み、前記トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路と、
   前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路のスイッチングを制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、前記電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替え、
   前記制御部は、ソフトスイッチングが成立するか否かを判定するための判定条件を記憶する記憶部を含み、前記出力電圧及び前記出力電力と前記判定条件とを用いて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定し、判定結果に応じて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える、電力変換装置。
7. 前記記憶部は、前記判定条件として、種々の出力電圧値及び出力電力値に対してソフトスイッチングの成立条件を満たすか否かを示すテーブルを記憶し、
   前記制御部は、前記出力電圧及び前記出力電力に対して前記テーブルを参照することで、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路のスイッチングがソフトスイッチングか否かを判定し、判定結果に応じて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を切替える、請求項６に記載の電力変換装置。
8. 交流電力を直流電力に変換して出力する変換回路と、
   前記変換回路が変換した直流電力が入力される、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電力変換装置とを含む、車載充電器。
9. 絶縁型の電力変換装置であって、トランスと、複数のスイッチング素子を含み、前記トランスの一次側に設けられる第１のブリッジ回路と、複数のスイッチング素子を含み、前記トランスの二次側に設けられる第２のブリッジ回路と、前記トランスの前記二次側に設けられ、前記電力変換装置の出力電圧を検出する電圧センサと、前記電力変換装置の出力電力を外部からの指示値として取得する取得部とを含む前記電力変換装置の制御方法であって、
   前記第１のブリッジ回路と前記第２のブリッジ回路との間で位相差が生じるように、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路のスイッチングを制御するステップと、
   前記電力変換装置の出力電圧及び出力電力に基づいて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の制御においてソフトスイッチングが成立する周波数に切替えるステップと、
   前記電圧センサで検出した前記出力電圧、及び前記取得部が取得した前記出力電力に基づいて、前記第１のブリッジ回路及び前記第２のブリッジ回路の動作周波数を切替えるステップとを含む、制御方法。

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