CN104734492A - 电力转换装置以及电力转换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力转换装置以及电力转换方法。该电力转换装置具备：初级侧全桥电路，以并联的方式具有第一臂电路以及第二臂电路；次级侧全桥电路，以并联的方式具有第三臂电路以及第四臂电路；和控制部，对上述第一臂电路的开关与上述第三臂电路的开关之间的第一相位、以及上述第二臂电路的开关与上述第四臂电路的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在上述初级侧全桥电路与上述次级侧全桥电路之间传输的传输电力，上述控制部使上述第一相位差与上述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。

Description

电力转换装置以及电力转换方法
本申请主张2013年12月24日提出的日本专利申请第2013-265638号的优先权，并在此引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及在初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间转换电力的技术。
背景技术
已知有一种在初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间转换电力的电力转换装置(例如参照日本特开2011-193713)。
然而，若构成于全桥电路的各开关元件的特性(例如电流特性等电特性)在各开关元件间不一致，则存在初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间的电力转换效率降低的可能性。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间的电力转换效率提高的电力转换装置以及电力转换方法。
在一个方案中提供一种电力转换装置，该电力转换装置具备：初级侧全桥电路，以并联的方式具有第一臂电路以及第二臂电路；次级侧全桥电路，以并联的方式具有第三臂电路以及第四臂电路；和控制部，对上述第一臂电路的开关与上述第三臂电路的开关之间的第一相位差、以及上述第二臂电路的开关与上述第四臂电路的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在上述初级侧全桥电路与上述次级侧全桥电路之间传输的传输电力，上述控制部使上述第一相位差和上述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。
根据一个方式，初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间的电力转换效率提高。
附图说明
通过以下参照附图来对本发明的特征、优点、技术、工业意义进行详细地描述，其中，附图标记表示本发明的要素，其中，
图1是表示电力转换装置的结构例的图。
图2是表示控制部的结构例的框图。
图3是表示初级侧电路以及次级侧电路的开关例的时间图。
图4是表示电力转换方法的一个例子的流程图。
图5是用于计算标准的相位差φ的映射(map)的一个例子。
图6是表示电力转换方法的一个例子的流程图。
图7是表示电力转换装置的结构例的图。
具体实施方式
<电源装置101的结构>
图1是表示作为电力转换装置的第一实施方式的电源装置101的结构例的框图。电源装置101例如是具备电源电路10、控制部50、以及传感器部70的电源系统。电源装置101例如是被搭载于汽车等车辆，并向车载的各负载进行配电的系统。作为这样的车辆的具体例，能够列举混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等。电源装置101也可以被搭载于将发动机作为行驶驱动源的车辆。
电源装置101例如具有连接初级侧高电压系负载61a的第一输入输出端口60a、连接初级侧低电压系负载61c以及初级侧低电压系电源62c的第二输入输出端口60c作为初级侧端口。初级侧低电压系电源62c向以与初级侧低电压系电源62c相同的电压系(例如12V系)进行动作的初级侧低电压系负载61c供给电力。另外，初级侧低电压系电源62c向以与初级侧低电压系电源62c不同的电压系(例如比12V系高的48V系)进行动作的初级侧高电压系负载61a供给被构成于电源电路10的初级侧转换电路20升压后的电力。作为初级侧低电压系电源62c的具体例，能够列举铅电池等二次电池。
电源装置101例如具有连接次级侧高电压系负载61b以及次级侧高电压系电源62b的第三输入输出端口60b、以及连接次级侧低电压系负载61d的第四输入输出端口60d作为次级侧端口。次级侧高电压系电源62b向以与次级侧高电压系电源62b相同的电压系(例如比12V系以及48V系高的288V系)进行动作的次级侧高电压系负载61b供给电力。另外，次级侧高电压系电源62b向以与次级侧高电压系电源62b不同的电压系(例如比288V系低的72V系)进行动作的次级侧低电压系负载61d供给被构成于电源电路10的次级侧转换电路30降压后的电力。作为次级侧高电压系电源62b的具体例，能够列举锂离子电池等二次电池。
电源电路10是具有上述四个输入输出端口，并具有从这四个输入输出端口选择任意的两个输入输出端口，在该两个输入输出端口之间进行电力转换的功能的电力转换电路。此外，具备电源电路10的电源装置101也可以是具有至少三个以上的多个输入输出端口，且在至少三个以上的多个输入输出端口的任意两个输入输出端口间都能够转换电力的装置。例如，电源电路10也可以是没有第四输入输出端口60d的具有三个输入输出端口的电路。
端口电力Pa、Pc、Pb、Pd分别是第一输入输出端口60a、第二输入输出端口60c、第三输入输出端口60b、第四输入输出端口60d中的输入输出电力(输入电力或者输出电力)。端口电压Va、Vc、Vb、Vd分别是第一输入输出端口60a、第二输入输出端口60c、第三输入输出端口60b、第四输入输出端口60d中的输入输出电压(输入电压或者输出电压)。端口电流Ia、Ic、Ib、Id分别是第一输入输出端口60a、第二输入输出端口60c、第三输入输出端口60b、第四输入输出端口60d中的输入输出电流(输入电流或者输出电流)。
电源电路10具备设置于第一输入输出端口60a的电容器C1、设置于第二输入输出端口60c的电容器C3、设置于第三输入输出端口60b的电容器C2、以及设置于第四输入输出端口60d的电容器C4。作为电容器C1、C2、C3、C4的具体例，能够列举薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器、固体高分子电容器等。
电容器C1插入在第一输入输出端口60a的高电位侧的端子613与第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c的低电位侧的端子614之间。电容器C3插入在第二输入输出端口60c的高电位侧的端子616与第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c的低电位侧的端子614之间。电容器C2插入在第三输入输出端口60b的高电位侧的端子618与第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d的低电位侧的端子620之间。电容器C4插入在第四输入输出端口60d的高电位侧的端子622与第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d的低电位侧的端子620之间。
电容器C1、C2、C3、C4可以设置于电源电路10的内部，也可以设置于电源电路10的外部。
电源电路10是包括初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30而构成的电力转换电路。其中，初级侧转换电路20和次级侧转换电路30经由初级侧磁耦合电抗线圈(reactor)204以及次级侧磁耦合电抗线圈304连接，且通过变压器400(中心抽头式变压器)被磁耦合。由第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c构成的初级侧端口、与由第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d构成的次级侧端口经由变压器400连接。
初级侧转换电路20是包括初级侧全桥电路200、第一输入输出端口60a、以及第二输入输出端口60c而构成的初级侧电路。初级侧全桥电路200是包括变压器400的初级侧线圈202、初级侧磁耦合电抗线圈204、初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、以及初级侧第二下臂/V1而构成的初级侧电力转换部。这里，初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、以及初级侧第二下臂/V1分别是例如包括N沟道型MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管(body diode)而构成的开关元件。也可以对该MOSFET以并联的方式追加连接二极管。
初级侧全桥电路200具有与第一输入输出端口60a的高电位侧的端子613连接的初级侧正极母线298、和与第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c的低电位侧的端子614连接的初级侧负极母线299。
在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间安装有将初级侧第一上臂U1与初级侧第一下臂/U1串联连接而成的初级侧第一臂电路207。初级侧第一臂电路207是能够进行通过初级侧第一上臂U1以及初级侧第一下臂/U1的接通断开的开关动作实现的电力转换动作的初级侧第一电力转换电路部(初级侧U相电力转换电路部)。并且，在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间，与初级侧第一臂电路207并联安装有将初级侧第二上臂V1和初级侧第二下臂/V1串联连接而成的初级侧第二臂电路211。初级侧第二臂电路211是能够进行通过初级侧第二上臂V1以及初级侧第二下臂/V1的接通断开的开关动作实现的电力转换动作的初级侧第二电力转换电路部(初级侧V相电力转换电路部)。
在将初级侧第一臂电路207的中点207m与初级侧第二臂电路211的中点211m连接的桥接(bridge)部分设置有初级侧线圈202和初级侧磁耦合电抗线圈204。若对桥接部分更加详细地说明连接关系，则在初级侧第一臂电路207的中点207m连接初级侧磁耦合电抗线圈204的初级侧第一电抗线圈204a的一端。而且，在初级侧第一电抗线圈204a的另一端连接初级侧线圈202的一端。并且，在初级侧线圈202的另一端连接初级侧磁耦合电抗线圈204的初级侧第二电抗线圈204b的一端。而且，初级侧第二电抗线圈204b的另一端连接于初级侧第二臂电路211的中点211m。其中，初级侧磁耦合电抗线圈204包括初级侧第一电抗线圈204a、以及与初级侧第一电抗线圈204a以耦合系数k1磁耦合的初级侧第二电抗线圈204b而构成。
中点207m是初级侧第一上臂U1与初级侧第一下臂/U1之间的初级侧第一中间节点，中点211m是初级侧第二上臂V1与初级侧第二下臂/V1之间的初级侧第二中间节点。
第一输入输出端口60a是设置于初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间的端口。第一输入输出端口60a包括端子613和端子614而构成。第二输入输出端口60c是设置于初级侧负极母线299与初级侧线圈202的中心抽头202m之间的端口。第二输入输出端口60c包括端子614和端子616而构成。
中心抽头202m与第二输入输出端口60c的高电位侧的端子616连接。中心抽头202m是构成于初级侧线圈202的初级侧第一绕线202a与初级侧第二绕线202b的中间连接点。
次级侧转换电路30是包括次级侧全桥电路300、第三输入输出端口60b、以及第四输入输出端口60d而构成的次级侧电路。次级侧全桥电路300是包括变压器400的次级侧线圈302、次级侧磁耦合电抗线圈304、次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、以及次级侧第二下臂/V2而构成的次级侧电力转换部。这里，次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、以及次级侧第二下臂/V2分别是例如包括N沟道型的MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管而构成的开关元件。也可以对该MOSFET以并联的方式追加连接二极管。
次级侧全桥电路300具有与第三输入输出端口60b的高电位侧的端子618连接的次级侧正极母线398、和与第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d的低电位侧的端子620连接的次级侧负极母线399。
在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间安装有将次级侧第一上臂U2与次级侧第一下臂/U2串联连接而成的次级侧第一臂电路307。次级侧第一臂电路307是能够进行通过次级侧第一上臂U2以及次级侧第一下臂/U2的接通断开的开关动作实现的电力转换动作的次级侧第一电力转换电路部(次级侧U相电力转换电路部)。并且，在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间与次级侧第一臂电路307并联安装有将次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2串联连接而成的次级侧第二臂电路311。次级侧第二臂电路311是能够进行通过次级侧第二上臂V2以及次级侧第二下臂/V2的接通断开的开关动作实现的电力转换动作的次级侧第二电力转换电路部(次级侧V相电力转换电路部)。
在将次级侧第一臂电路307的中点307m与次级侧第二臂电路311的中点311m连接的桥接部分设置有次级侧线圈302和次级侧磁耦合电抗线圈304。若对桥接部分更加详细地说明连接关系，则在次级侧第一臂电路307的中点307m连接次级侧磁耦合电抗线圈304的次级侧第一电抗线圈304a的一端。而且，在次级侧第一电抗线圈304a的另一端连接次级侧线圈302的一端。并且，在次级侧线圈302的另一端连接次级侧磁耦合电抗线圈304的次级侧第二电抗线圈304b的一端。而且，次级侧第二电抗线圈304b的另一端连接于次级侧第二臂电路311的中点311m。其中，次级侧磁耦合电抗线圈304包括次级侧第一电抗线圈304a、和与次级侧第一电抗线圈304a以耦合系数k2磁耦合的次级侧第二电抗线圈304b而构成。
中点307m是次级侧第一上臂U2与次级侧第一下臂/U2之间的次级侧第一中间节点，中点311m是次级侧第二上臂V2与次级侧第二下臂/V2之间的次级侧第二中间节点。
第三输入输出端口60b是设置于次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间的端口。第三输入输出端口60b包括端子618和端子620而构成。第四输入输出端口60d是设置于次级侧负极母线399与次级侧线圈302的中心抽头302m之间的端口。第四输入输出端口60d包括端子620和端子622而构成。
中心抽头302m与第四输入输出端口60d的高电位侧的端子622连接。中心抽头302m是构成于次级侧线圈302的次级侧第一绕线302a与次级侧第二绕线302b的中间连接点。
在图1中，电源装置101具备传感器部70。传感器部70是以规定的检测周期来检测第一至第四输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口的输入输出值Y，并将与该检测出的输入输出值Y对应的检测值Yd输出至控制部50的检测单元。检测值Yd可以是检测输入输出电压而得到的检测电压，也可以是检测输入输出电流而得到的检测电流，还可以是检测输入输出电力而得到的检测电力。传感器部70可以具备于电源电路10的内部，也可以具备于电源电路10的外部。
传感器部70例如具有对产生于第一至第四输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口的输入输出电压进行检测的电压检测部。传感器部70例如具有将输入输出电压Va和输入输出电压Vc的至少一方的检测电压作为初级侧电压检测值输出的初级侧电压检测部、以及将输入输出电压Vb和输入输出电压Vd的至少一方的检测电压作为次级侧电压检测值输出的次级侧电压检测部。
传感器部70的电压检测部例如具备对至少一个端口的输入输出电压值进行监测的电压传感器、以及将与由该电压传感器监测到的输入输出电压值对应的检测电压输出至控制部50的电压检测电路。
传感器部70例如具有对流入至第一至第四输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口的输入输出电流进行检测的电流检测部。传感器部70例如具有将输入输出电流Ia和输入输出电流Ic的至少一方的检测电流作为初级侧电流检测值输出的初级侧电流检测部、以及将输入输出电流Ib和输入输出电流Id的至少一方的检测电流作为次级侧电流检测值输出的次级侧电流检测部。
传感器部70的电流检测部例如具有对至少一个端口的输入输出电流值进行监测的电流传感器、以及将与由该电流传感器监测到的输入输出电流值对应的检测电流输出至控制部50的电流检测电路。
电源装置101具备控制部50。控制部50例如是具备内置CPU的微型计算机的电子电路。控制部50可以具备于电源电路10的内部，也可以具备于电源电路10的外部。
控制部50对由电源电路10实现的电力转换动作进行反馈控制，以使第一至第四输入输出端口60a、60c、60b、60d的至少一个端口的输入输出值Y的检测值Yd收敛于对该端口设定的目标值Yo。目标值Yo例如是基于按连接于各输入输出端口的每个负载(例如初级侧低电压系负载61c等)规定的驱动条件，通过控制部50或者控制部50以外的规定的装置设定的指令值。目标值Yo在从端口输出电力时作为输出目标值发挥功能，在向端口输入电力时作为输入目标值发挥功能，目标值Yo可以是目标电压值，也可以是目标电流值，还可以是目标电力值。
另外，控制部50对由电源电路10实现的电力转换动作进行反馈控制，以使在初级侧转换电路20和次级侧转换电路30之间经由变压器400传输的传输电力P收敛于所设定的目标传输电力Po。传输电力也被称作电力传输量。目标传输电力也被称作指令传输电力。
控制部50通过使规定的控制参数X的值变化来对由电源电路10进行的电力转换动作进行反馈控制，能够调整电源电路10的第一至第四各输入输出端口60a、60c、60b、60d的输入输出值Y。作为主要的控制参数X，能够列举相位差φ以及占空比D(接通(on)时间δ)这两种控制变量。
相位差φ是在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间的开关定时的偏移(时滞)。占空比D(接通时间δ)是构成于初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300的各电力转换电路部中的开关波形的占空比(接通时间)。
能够彼此独立地控制这两个控制参数X。控制部50通过使用了相位差φ以及占空比D(接通时间δ)的初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300的占空比控制以及/或者相位控制，来使电源电路10的各输入输出端口的输入输出值Y变化。
图2是控制部50的框图。控制部50是具有进行初级侧转换电路20的初级侧第一上臂U1等各开关元件和次级侧转换电路30的次级侧第一上臂U2等各开关元件的开关控制的功能的控制部。控制部50包括电力转换模式决定处理部502、相位差φ决定处理部504、接通时间δ决定处理部506、初级侧开关处理部508、以及次级侧开关处理部510而构成。控制部50例如是具备内置CPU的微型计算机的电子电路。
电力转换模式决定处理部502例如基于规定的外部信号(例如表示任意一个端口的检测值Yd与目标值Yo的偏差的信号)，从以下叙述的电源电路10的电力转换模式A～L中选择出动作模式并加以决定。电力转换模式有：对从第一输入输出端口60a输入的电力进行转换并输出至第二输入输出端口60c的模式A、对从第一输入输出端口60a输入的电力进行转换并输出至第三输入输出端口60b的模式B、以及对从第一输入输出端口60a输入的电力进行转换并输出至第四输入输出端口60d的模式C。
而且，还有对从第二输入输出端口60c输入的电力进行转换并输出至第一输入输出端口60a的模式D、对从第二输入输出端口60c输入的电力进行转换并输出至第三输入输出端口60b的模式E、以及对从第二输入输出端口60c输入的电力进行转换并输出至第四输入输出端口60d的模式F。
另外，还有对从第三输入输出端口60b输入的电力进行转换并输出至第一输入输出端口60a的模式G、对从第三输入输出端口60b输入的电力进行转换并输出至第二输入输出端口60c的模式H、以及对从第三输入输出端口60b输入的电力进行转换并输出至第四输入输出端口60d的模式I。
而且，有对从第四输入输出端口60d输入的电力进行转换并输出至第一输入输出端口60a的模式J、对从第四输入输出端口60d输入的电力进行转换并输出至第二输入输出端口60c的模式K、以及对从第四输入输出端口60d输入的电力进行转换并输出至第三输入输出端口60b的模式L。
由于相位差φ决定处理部504使电源电路10作为DC-DC转换器电路发挥功能，所以具有对初级侧转换电路20与次级侧转换电路30之间的开关元件的开关周期运动的相位差φ进行设定的功能。
由于接通时间δ决定处理部506使初级侧转换电路20和次级侧转换电路30分别作为升降压电路发挥功能，所以具有设定初级侧转换电路20和次级侧转换电路30的开关元件的接通时间δ的功能。
初级侧开关处理部508具有基于电力转换模式决定处理部502、相位差φ决定处理部504以及接通时间δ决定处理部506的输出，来对初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、以及初级侧第二下臂/V1的各开关元件进行开关控制的功能。
次级侧开关处理部510具有基于电力转换模式决定处理部502、相位差φ决定处理部504以及接通时间δ决定处理部506的输出，来对次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、以及次级侧第二下臂/V2的各开关元件进行开关控制的功能。
<电源装置101的动作>
使用图1以及图2对上述电源装置101的动作进行说明。例如，在被输入了要求使电源电路10的电力转换模式为模式F进行动作的外部信号的情况下，控制部50的电力转换模式决定处理部502将电源电路10的电力转换模式决定为模式F。此时，输入至第二输入输出端口60c的电压通过初级侧转换电路20的升压功能被升压，该升压后的电压的电力通过电源电路10的作为DC-DC转换器电路的功能被传输至第三输入输出端口60b侧，并且通过次级侧转换电路30的降压功能被降压而从第四输入输出端口60d输出。
这里，对初级侧转换电路20的升降压功能详细地进行说明。若着眼于第二输入输出端口60c和第一输入输出端口60a，则第二输入输出端口60c的端子616经由初级侧第一绕线202a以及与初级侧第一绕线202a串联连接的初级侧第一电抗线圈204a与初级侧第一臂电路207的中点207m连接。而且，由于初级侧第一臂电路207的两端与第一输入输出端口60a连接，所以在第二输入输出端口60c的端子616与第一输入输出端口60a之间安装有升降压电路。
并且，第二输入输出端口60c的端子616经由初级侧第二绕线202b、以及与初级侧第二绕线202b串联连接的初级侧第二电抗线圈204b与初级侧第二臂电路211的中点211m连接。而且，由于初级侧第二臂电路211的两端与第一输入输出端口60a连接，所以在第二输入输出端口60c的端子616和第一输入输出端口60a之间并联安装有升降压电路。其中，由于次级侧转换电路30是具有与初级侧转换电路20几乎相同的结构的电路，所以在第四输入输出端口60d的端子622与第三输入输出端口60b之间并联连接有两个升降压电路。因此，次级侧转换电路30与初级侧转换电路20同样地具有升降压功能。
接下来，对电源电路10的作为DC-DC转换器电路的功能详细地进行说明。若着眼于第一输入输出端口60a和第三输入输出端口60b，则在第一输入输出端口60a连接有初级侧全桥电路200，第三输入输出端口60b连接着次级侧全桥电路300。而且，通过初级侧全桥电路200的设置于桥接部分的初级侧线圈202和次级侧全桥电路300的设置于桥接部分的次级侧线圈302以耦合系数kT磁耦合，变压器400作为匝数1：N的中心抽头式变压器发挥功能。因此，能够通过调整初级侧全桥电路200和次级侧全桥电路300中的开关元件的开关周期运动的相位差φ，来转换被输入至第一输入输出端口60a的电力并传输至第三输入输出端口60b，或者转换被输入至第三输入输出端口60b的电力并传输至第一输入输出端口60a。
图3是表示基于控制部50的控制，构成于电源电路10的各臂的接通断开的开关波形的时间图的图。在图3中，U1是初级侧第一上臂U1的接通断开波形，V1是初级侧第二上臂V1的接通断开波形，U2是次级侧第一上臂U2的接通断开波形，V2是次级侧第二上臂V2的接通断开波形。初级侧第一下臂/U1、初级侧第二下臂/V1、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二下臂/V2的接通断开波形分别是使初级侧第一上臂U1、初级侧第二上臂V1、次级侧第一上臂U2、次级侧第二上臂V2的接通断开波形反转后的波形(省略图示)。其中，可以在上下臂的两个接通断开波形间设置死区时间，以便不因上下臂的两方接通而流过贯通电流。另外，在图3中，高电平表示接通状态，低电平表示断开状态。
这里，能够通过变更U1、V1、U2、以及V2的各接通时间δ，来变更初级侧转换电路20和次级侧转换电路30的升降压比。例如，能够通过使U1、V1、U2、以及V2的各接通时间δ彼此相等，来使初级侧转换电路20的升降压比和次级侧转换电路30的升降压比相等。
接通时间δ决定处理部506使U1、V1、U2以及V2的各接通时间δ彼此相等(各接通时间δ＝初级侧接通时间δ11＝次级侧接通时间δ12＝时间值α)，以使初级侧转换电路20和次级侧转换电路30的升降压比彼此相等。
初级侧转换电路20的升降压比由在构成于初级侧全桥电路200的开关元件(臂)的开关周期T中所占的接通时间δ的比例即占空比D决定。同样，次级侧转换电路30的升降压比由在构成于次级侧全桥电路300的开关元件(臂)的开关周期T中所占的接通时间δ的比例即占空比D决定。初级侧转换电路20的升降压比是第一输入输出端口60a与第二输入输出端口60c之间的变压比，次级侧转换电路30的升降压比是第三输入输出端口60b与第四输入输出端口60d之间的变压比。
因此，例如表达为初级侧转换电路20的升降压比＝第二输入输出端口60c的电压/第一输入输出端口60a的电压＝δ11/T＝α/T，次级侧转换电路30的升降压比＝第四输入输出端口60d的电压/第三输入输出端口60b的电压＝δ12/T＝α/T。即，初级侧转换电路20和次级侧转换电路30的升降压比为彼此相同的值(＝α/T)。
其中，图3的接通时间δ表示初级侧第一上臂U1以及初级侧第二上臂V1的接通时间δ11，并且表示次级侧第一上臂U2以及次级侧第二上臂V2的接通时间δ12。另外，构成于初级侧全桥电路200的臂的开关周期T和构成于次级侧全桥电路300的臂的开关周期T是相等的时间。
另外，U1和V1的相位差以180度(π)动作，U2和V2的相位差也以180度(π)动作。U1和V1的相位差是定时t2与定时t6之间的时间差，U2和V2的相位差是定时t1与定时t5之间的时间差。
并且，能够通过变更U1和U2的相位差φu、以及V1和V2的相位差φv的至少一方，来调整在初级侧转换电路20和次级侧转换电路30之间传输的传输电力P。相位差φu是定时t1与定时t2之间的时间差，相位差φv是定时t5与定时t6之间的时间差。
若相位差φu＞0或者相位差φv＞0，则能够从初级侧转换电路20向次级侧转换电路30传输传输电力P，若相位差φu＜0或者相位差φv＜0，则能够从次级侧转换电路30向初级侧转换电路20传输传输电力P。即，在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间，从具备上臂先接通的电力转换电路部的全桥电路向具备上臂后接通的电力转换电路部的全桥电路传输传输电力P。
例如，在图3的情况下，次级侧第一上臂U2的接通(turnon)的定时t1比初级侧第一上臂U1的接通的定时t2靠前。因此，从具备具有次级侧第一上臂U2的次级侧第一臂电路307的次级侧全桥电路300向具备具有初级侧第一上臂U1的初级侧第一臂电路207的初级侧全桥电路200传输传输电力P。同样，次级侧第二上臂V2的接通的定时t5比初级侧第二上臂V1的接通的定时t6靠前。因此，从具备具有次级侧第二上臂V2的次级侧第二臂电路311的次级侧全桥电路300向具备具有初级侧第二上臂V1的初级侧第二臂电路211的初级侧全桥电路200传输传输电力P。
相位差φ是在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间的开关定时的偏移(时滞)。例如，相位差φu是初级侧第一臂电路207与次级侧第一臂电路307的对应的相间的开关定时的偏移，相位差φv是初级侧第二臂电路211与次级侧第二臂电路311的对应的相间的开关定时的偏移。
控制部50通常在使相位差φu和相位差φv彼此相等的状态下进行控制，但也可以在满足传输电力P所要求的精度的范围内使相位差φu和相位差φv彼此偏移地进行控制。即，相位差φu和相位差φv通常被控制为彼此相同的值，但若满足传输电力P所要求的精度，则也可以控制为彼此不同的值。
因此，例如在被输入了要求使电源电路10的电力转换模式为模式F来动作的外部信号的情况下，电力转换模式决定处理部502决定为选择模式F。然后，接通时间δ决定处理部506设定对使初级侧转换电路20作为升压电路发挥功能时的升压比进行规定的接通时间δ，所述升压电路将输入至第二输入输出端口60c的电压进行升压并输出至第一输入输出端口60a。其中，在次级侧转换电路30中，作为如下的降压电路发挥功能：以由接通时间δ决定处理部506设定的接通时间δ所规定的降压比对输入至第三输入输出端口60b的电压进行降压并输出至第四输入输出端口60d。并且，相位差φ决定处理部504设定用于将输入至第一输入输出端口60a的电力以所希望的电力传输量P传输至第三输入输出端口60b的相位差φ。
初级侧开关处理部508以使初级侧转换电路20作为升压电路发挥功能，并且使初级侧转换电路20作为DC-DC转换器电路的一部分发挥功能的方式，对初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、以及初级侧第二下臂/V1的各开关元件进行开关控制。
次级侧开关处理部510以使次级侧转换电路30作为降压电路发挥功能，并且使次级侧转换电路30作为DC-DC转换器电路的一部分发挥功能的方式，对次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、以及次级侧第二下臂/V2的各开关元件进行开关控制。
如上述那样，能够使初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30作为升压电路或者降压电路发挥功能，并且也能够使电源电路10作为双向DC-DC转换器电路发挥功能。因此，能够进行电力转换模式A～L的所有模式的电力转换，换言之，能够在从四个输入输出端口中选择出的两个输入输出端口间进行电力转换。
由控制部50根据相位差φ而调整的传输电力P(也称作电力传输量P)是在初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30中从一方的转换电路经由变压器400输送至另一方的转换电路的电力，由P＝(N×Va×Vb)/(π×ω×L)×F(D，φ)…式1来表示。
其中，N是变压器400的匝数比，Va是第一输入输出端口60a的输入输出电压，Vb是第三输入输出端口60b的输入输出电压。π是圆周率，ω(＝2π×f＝2π/T)是初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30的开关的角频率。f是初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30的开关频率，T是初级侧转换电路20以及次级侧转换电路30的开关周期，L是与磁耦合电抗线圈204、304和变压器400的电力传输相关的等效电感。F(D，φ)是将占空比D以及相位差φ作为变量的函数，F(D，φ)是不取决于占空比D地随着相位差φ增加而单调增加的变量。占空比D以及相位差φ是被设计成在夹持于规定的上下限值的范围内变化的控制参数。
控制部50通过以初级侧端口和次级侧端口中的至少一个规定的端口的端口电压Vp收敛于目标端口电压Vo的方式变更相位差φ，来调整传输电力P。因此，即使与该规定的端口连接的负载的消耗电流增加，控制部50通过使相位差φ变化来调整传输电力P，也能够防止端口电压Vp相对于目标端口电压Vo下降。
例如，控制部50通过以初级侧端口和次级侧端口中的作为传输电力P的传输目的地的一个端口的端口电压Vp收敛于目标端口电压Vo的方式变更相位差φ，来调整传输电力P。因此，即使与传输电力P的传输目的地的端口连接的负载的消耗电流增加，控制部50通过使相位差φ上升变化来向增加方向调整传输电力P，也能够防止端口电压Vp相对于目标端口电压Vo下降。
<使电力转换效率提高的电力转换方法>
控制部50是调整相位差φu以及相位差φv(参照图3)，来控制在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间传输的传输电力P的控制部的一个例子。
相位差φu是初级侧第一臂电路207的开关与次级侧第一臂电路307的开关之间的时间差。例如，相位差φu是初级侧第一上臂U1的接通的定时t2与次级侧第一上臂U2的接通的定时t1之间的差。由控制部50以彼此同相(即U相)来控制初级侧第一臂电路207的开关和次级侧第一臂电路307的开关。同样，相位差φv是初级侧第二臂电路211的开关与次级侧第二臂电路311的开关之间的时间差。例如，相位差φv是初级侧第二上臂V1的接通的定时t6与次级侧第二上臂V2的接通的定时t5之间的差。由控制部50以彼此同相(即V相)来控制初级侧第二臂电路211的开关和次级侧第二臂电路311的开关。
控制部50进行使相位差φu和相位差φv中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大的电力转换控制。例如，控制部50在初级侧第一臂电路207与次级侧第一臂电路307的同相间的电力转换的效率ηu比初级侧第二臂电路211与次级侧第二臂电路311的同相间的电力转换的效率ηv高的情况下，使相位差φu比相位差φv大。相反，控制部50在初级侧第一臂电路207与次级侧第一臂电路307的同相间的电力转换的效率ηu比初级侧第二臂电路211与次级侧第二臂电路311的同相间的电力转换的效率ηv低的情况下，使相位差φv比相位差φu大。
效率ηu表示用于生成在初级侧第一上臂U1的接通时间和次级侧第一上臂U2的接通时间重叠的期间t2-t3传输的传输电力P的电力转换的效率。效率ηv表示用于生成在初级侧第二上臂V1的接通时间和次级侧第二上臂V2的接通时间重叠的期间t6-t7传输的传输电力P的电力转换的效率。
因此，通过使相位差φu和相位差φv中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大，即使构成于臂电路的各臂的特性在各臂间不一致，传输电力P的传输效率也提高。因此，初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间的电力转换效率η提高。
例如，可定义为效率ηu＝(初级侧第一上臂U1的漏极效率+初级侧第二下臂/V1的漏极效率+次级侧第一上臂U2的漏极效率+次级侧第二下臂/V2的漏极效率)÷4…式2，效率ηv＝(初级侧第二上臂V1的漏极效率+初级侧第一下臂/U1的漏极效率+次级侧第二上臂V2的漏极效率+次级侧第一下臂/U2的漏极效率)÷4…式3。
例如以从与全桥电路连接的输入输出端口输出的输出电力(＝输出电压×输出电流)相对于各相接通时的各相臂的消耗电力(≈漏极电压×漏极电流)的比来定义漏极效率。例如在初级侧第一上臂U1的情况下，各相接通时的各相臂的消耗电力是初级侧第一上臂U1接通时的漏极电压与漏极电流之积。从与全桥电路连接的输入输出端口输出的输出电力是从与初级侧全桥电路200连接的初级侧端口以及与次级侧全桥电路300连接的次级侧端口中的一个端口输出的端口电力。
各臂的漏极电压是各臂的漏极-源极间的电压，各臂的漏极电流是流过各臂的漏极-源极间的电流。各臂的漏极电压及漏极电流、以及从一个端口输出的端口电力由传感器部70检测。
另外，例如能够定义为效率ηu＝(初级侧第一上臂U1的发热量+初级侧第二下臂/V1的发热量+次级侧第一上臂U2的发热量+次级侧第二下臂/V2的发热量)÷(4×全部八个臂中的最大发热量)…式4，效率ηv＝(初级侧第二上臂V1的发热量+初级侧第一下臂/U1的发热量+次级侧第二上臂V2的发热量+次级侧第一下臂/U2的发热量)÷(4×全部八个臂中的最大发热量)…式5。
可以将发热量置换为温度。全部八个臂中的最大发热量(或者最大温度)是构成于初级侧全桥电路200和次级侧全桥电路300的八个臂中的最大的发热量(或者最高的温度)。各臂的发热量或者温度由传感器部70检测。
此外，效率ηu、ηv不限于如上述那样定义的值，只要是等效地表示效率ηu、ηv的指标即可。
图4是表示由控制部50执行的电力转换方法的第一例的流程图。
在步骤S10中，控制部50计算各臂的效率，例如对如上述那样定义的效率ηu以及效率ηv进行运算。
在步骤S20中，控制部50比较在步骤S10中计算出的效率ηu与效率ηv的大小关系。控制部50在判定为效率ηu比效率ηv大的情况下，通过将相位差φu延长且将相位差φv缩短，来使相位差φu比相位差φv大(步骤S30)。另一方面，控制部50在判定为效率ηu比效率ηv小的情况下，通过将相位差φu缩短且将相位差φv延长，来使相位差φv比相位差φu大(步骤S40)。
在步骤S30中，控制部50将对标准的相位差φ加上变化量Δφ而得到的值设为相位差φu，将从标准的相位差φ减去变化量Δφ而得到的值设为相位差φv。另一方面，在步骤S40中，控制部50将对标准的相位差φ加上变化量Δφ而得到的值设为相位差φv，将从标准的相位差φ减去变化量Δφ而得到的值设为相位差φu。
变化量Δφ例如被定义为Δφ＝标准的相位差φ×(ηu-ηv)…式6。也可以对式6的右边乘以任意的比例常量。
控制部50可以根据式1计算出标准的相位差φ，也可以根据决定了式1的关系的映射来计算。
图5是表示用于计算标准的相位差φ的映射的一个例子的图。该映射被预先存储于存储器。控制部50基于指令传输电力P＊和指令占空比D＊，按照图5的映射来计算出标准的相位差φ(例如φ1、φ2、φ3、φ4、…)。指令传输电力P＊是传输电力P的目标值(例如目标传输电力P1＊、P2＊、P3＊、…)，指令占空比D＊是占空比D的目标值(例如目标占空比D1＊、D2＊、D3＊、D4＊、D5＊、…)。
控制部50通过如步骤S30、S40那样基于变化量Δφ的加减对标准的相位差φ进行修正，能够计算出相位差φu以及相位差φv的最佳值。另外，控制部50通过将相位差φu和相位差φv中的效率较高一方的臂电路间的相位差延长且将效率较低一方的臂电路间的相位差缩短，能够以传输电力P相对于指令传输电力P＊不变动的方式提高电力转换效率η。由于传输电力P相对于指令传输电力P＊变动的情况被抑制，所以从一个全桥电路输出至端口的输出电力的变动也能够得到抑制。
其中，若相位差φu和相位差φv被调整为彼此不同的值，则存在全桥电路的输出的脉动(ripple)增加的可能性。因此，变化量Δφ的上限值例如可以被设定为输出电压的脉动收敛于规定的范围内的值。
另外，控制部50若按照各臂的每个开关周期来运算效率ηu、ηv，则其运算负载变高。鉴于此，例如控制部50可以以比各臂的开关周期充分滞后的周期(例如2～3秒)反复进行效率ηu、ηv的运算以及相位差φu、φv的调整。
另外，例如为了能够应对各臂的经年劣化，控制部50也可以以从点火开关的接通至断开的期间的任意定时进行规定的次数(例如一次)的效率ηu、ηv的运算以及相位差φu、φv的调整。另外，例如为了能够应对各臂的温度变化，控制部50也可以以周围温度上升至规定的阈值温度的定时进行效率ηu、ηv的运算以及相位差φu、φv的调整。
图6是表示由控制部50执行的电力转换方法的第二例的流程图。
在步骤S50中，控制部50计算出各臂的效率，例如对如上述那样定义的效率ηu以及效率ηv进行运算。
在步骤S60中，控制部50检测各臂接通时的各臂的栅极电流Ig，并将该检测值存储于存储器。在从点火开关接通至断开的期间多次检测出栅极电流Ig的情况下，控制部50将多次检测出的栅极电流Ig的平均值或者多次检测出的栅极电流Ig中最后的检测值存储于存储器。
栅极电流Ig是流过臂的栅极电极的控制电流的一个例子，栅极电极是臂的控制电极的一个例子。在图1中，作为栅极电流Ig的一个例子例示有流过初级侧第一上臂U1的栅极电极G的栅极电流，但当然栅极电流也可以流过初级侧第一上臂U1以外的臂的栅极电极。
在步骤S70中，控制部50基于各臂的栅极电流Ig的变化来判定各臂有无故障。控制部50例如将本次检测出的栅极电流Ig的检测值相对于存储器中存储的栅极电流Ig的存储值变化了规定的变化量以上的臂判定为发生了故障的臂。或者，控制部50例如将本次检测出的栅极电流Ig的检测值超过规定的电流阈值的臂判定为发生了故障的臂。
控制部50在判定为各臂的任意一个均未发生故障的情况下，执行步骤S80的处理，在判定为各臂的任意一个发生了故障的情况下，执行步骤S110的处理。
在步骤S80中，控制部50比较在步骤S50中计算出的效率ηu和效率ηv的大小关系。控制部50在判定为效率ηu比效率ηv大的情况下，通过将相位差φu延长且将相位差φv缩短，来使相位差φu比相位差φv大(步骤S90)。另一方面，控制部50在判定为效率ηu比效率ηv小的情况下，通过将相位差φu缩短且将相位差φv延长，来使相位差φv比相位差φu大(步骤S100)。步骤S90、S100可以分别与上述的步骤S30、S40相同。
另一方面，在步骤S70中判定为各臂的任意一个发生了故障的情况下，控制部50变更成不使用发生故障的臂的控制(步骤S110)。由此，能够抑制臂的故障发展。
在步骤S110中，控制部50例如实施至少一个以下那样的故障防护(fail safe)控制。控制部50例如中止使效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大的控制。控制部50例如将臂的故障通知给外部。控制部50例如以不使用具有流过基准值以上的栅极电流Ig的栅极电极的臂的半桥来使全桥电路动作，控制在全桥电路间传输的传输电力P以及从一个全桥电路输出的输出电力。此时，优选控制部50使传输电力P或者输出电路的上限值比通常时下降。
因此，即使臂产生故障，也能够继续传输传输电力P。
<电源装置102的结构>
图7是表示作为电力转换装置的第二实施方式的电源装置102的结构例的框图。省略或者简略与上述的实施方式同一或者相同的结构以及效果的说明。电源装置102例如是具备第一电源电路11、第二电源电路12、控制部50、以及传感器部70的电源系统。
电源装置102是具备在第一以及第二输入输出端口60a、60c和第三以及第四输入输出端口60b、60d之间彼此并联连接的两个电源电路11、12的DC-DC转换器。通过这样冗长地具备多个电源电路，可使能够供给至各负载61a、61b、61c、61d的输出电力增加、使多个电源电路中的一部分的电源电路发生故障时的故障防护性能提高。
电源装置102以并联的方式具有电源电路11和电源电路12。电源电路11和电源电路12均与图1的电源电路10相同。
端口电力Pa1、Pc1、Pb1、Pd1分别是在电源电路11中被输入或者输出的电力，端口电力Pa2、Pc2、Pb2、Pd2分别是在电源电路12中被输入或者输出的电力。端口电压Va1、Vc1、Vb1、Vd1分别是在电源电路11中被输入或者输出的电压。端口电压Va2、Vc2、Vb2、Vd2分别是在电源电路12中被输入或者输出的电压。端口电流Ia1、Ic1、Ib1、Id1分别是在电源电路11中被输入或者输出的电流。端口电流Ia2、Ic2、Ib2、Id2分别是在电源电路12中被输入或者输出的电流。
控制部50通过调整电源电路11、12各自的相位差φ以及占空比D，来使电源电路11、12各自的输入输出端口的输入输出电力变化。由此，使电源装置102的各输入输出端口60a～60d的输入输出值Y变化。控制部50例如以输入输出值Y的检测值Yd追随目标值Yo的方式，使电源电路11、12中至少一个电源电路的占空比D以及相位差φ变化。
控制部50将电源电路11、12中的效率较高一方的电源电路中的相位差φu以及相位差φv延长，且将效率较低一方的电源电路中的相位差φu以及相位差φv缩短。由此，能够考虑电源电路11、12各自的电力转换效率，来提高电源装置102的初级侧端口与次级侧端口之间的电力转换效率。而且，能够以传输电力P相对于指令传输电力P＊不变动的方式提高电源装置102中的初级侧端口与次级侧端口之间的电力转换效率。由于传输电力P相对于指令传输电力P＊变动得到抑制，所以也能够抑制从全桥电路输出至端口的输出电力的变动。
例如，控制部50在电源电路11的效率η11比电源电路12的效率η12高的情况下，将电源电路11中的相位差φu以及相位差φv双方均延长，将电源电路12中的相位差φu以及相位差φv双方均缩短。相反，控制部50在电源电路12的效率η12比电源电路11的效率η11高的情况下，将电源电路12中的相位差φu以及相位差φv双方均延长，将电源电路11中的相位差φu以及相位差φv双方均缩短。
效率η11是电源电路11中的初级侧端口与次级侧端口之间的电力转换效率，例如以电源电路11中的输出电力相对于输入电力的比来表示。效率η12是电源电路12中的初级侧端口与次级侧端口之间的电力转换效率，例如以电源电路12中的输出电力相对于输入电力的比来表示。
若将初级侧端口和次级侧端口中的一个端口被输入的输入电力定义为Pin，将从另一个端口输出的输出电力定义为Pout，将输入至一个端口的输入电压定义为Vin，将从另一个端口输出的输出电压定义为Vout，将输入至一个端口的输入电流定义为Iin，将从另一个端口输出的输出电流定义为Iout，则能够将效率η11表示为效率η11＝Pout/Pin＝(Vout×Iout)/(Vin×Iin)…式7。对于效率η12，也能够与式7同样地表示。
例如，在图7的电源电路11中，在将输入至第三输入输出端口的端口电力Pb1转换并向第一输入输出端口输出转换后的端口电力Pa1，将第一输入输出端口的电力Pa1转换并向第二输入输出端口输出转换后的端口电力Pc1的情况下，能够根据式7，将电源电路11的效率η11表示为η11＝(Va1×Ia1+Vc1×Ic1)/(Vb1×Ib1)…式8。其中，式8是不使用第四输入输出端口的情况的式子，将在第四输入输出端口中输入输出的电力设为零(例如没有次级侧低电压系负载61d以及电容器C4的结构)。对于效率η12，也能够与式8同样地表示。
由电源装置102的控制部50执行的电力转换方法能够援用上述的图4或者图6所示的流程图。以下，按照图6所示的流程图，对由电源装置102的控制部50执行的电力转换方法进行说明。其中，省略与上述的步骤相同的说明。
在步骤S50中，控制部50计算出各臂的效率，例如对于电源电路11、12分别运算出如上述那样定义的效率ηu以及效率ηv。并且，在步骤S50中，控制部50运算出电源电路11的效率η11和电源电路12的效率η12。
例如，能够定义为效率η11＝电源电路11的输出电力÷(电源电路11的总漏极电流×总漏极电压)…式9，效率η12＝电源电路12的输出电力÷(电源电路12的总漏极电流×总漏极电压)…式10。
电源电路11(或者电源电路12)的输出电力是从电源电路11(或者电源电路12)的一个全桥电路输出的端口电力。总漏极电流是构成于电源电路的八个臂的漏极电流的总和，总漏极电压是构成于电源电路的八个臂的漏极电压的总和。
在步骤S80中，控制部50比较在步骤S50中计算出的电源电路11的效率ηu和效率ηv的大小关系，并且比较电源电路12的效率ηu和效率ηv的大小关系。并且，在步骤S80中，控制部50比较在步骤S50中计算出的效率η11和效率η12的大小关系。
控制部50按照步骤80中的比较结果，如以下那样，以变化量Δφ、ΔΦ修正标准的相位差φ，来导出相位差φu、φv。例如可以以上述的式6来定义变化量Δφ。变化量ΔΦ例如被定义为ΔΦ＝标准的相位差φ×(η11-η12)…式11。也可以对式11的右边乘以任意的比例常量。
控制部50在步骤S80中判定为电源电路11的效率ηu比电源电路11的效率ηv大且效率η11比效率η12大的情况下，按照电源电路11的φu＝(φ+Δφ)+ΔΦ、电源电路11的φv＝(φ-Δφ)+ΔΦ…式12，以变化量Δφ、ΔΦ修正对电源电路11指定了的标准的相位差φ，来导出电源电路11的相位差φu、φv。另一方面，控制部50在步骤S80中判定为电源电路12的效率ηu比电源电路12的效率ηv大且效率η11比效率η12大的情况下，按照电源电路12的φu＝(φ+Δφ)-ΔΦ、电源电路12的φv＝(φ-Δφ)-ΔΦ…式13，以变化量Δφ、ΔΦ修正对电源电路12指定了的标准的相位差φ，来导出电源电路12的相位差φu、φv。
另外，控制部50在步骤S80中判定为电源电路11的效率ηu比电源电路11的效率ηv大且效率η11比效率η12小的情况下，按照电源电路11的φu＝(φ+Δφ)-ΔΦ、电源电路11的φv＝(φ-Δφ)-ΔΦ…式14，以变化量Δφ、ΔΦ修正对电源电路11指定了的标准的相位差φ，来导出电源电路11的相位差φu、φv。另一方面，控制部50在步骤S80中判定为电源电路12的效率ηu比电源电路12的效率ηv大且效率η11比效率η12小的情况下，按照电源电路12的φu＝(φ+Δφ)+ΔΦ、电源电路12的φv＝(φ-Δφ)+ΔΦ…式15，以变化量Δφ、ΔΦ修正对电源电路12指定了的标准的相位差φ，来导出电源电路12的相位差φu、φv。
另外，控制部50在效率ηu比效率ηv小的情况下，按照在式12～式15的右边将(φ+Δφ)置换为(φ-Δφ)、将(φ-Δφ)置换为(φ+Δφ)而得到的式子，来导出电源电路11、12各自的相位差φu、φv。
控制部50在步骤S70中判定为各臂的任意一个发生了故障的情况下，变更成不使用故障的臂的控制(步骤S110)。
在步骤S110中，控制部50例如实施至少一个以下那样的故障防护控制。控制部50例如完全停止具备被判定为故障的臂的一个电源电路，使用具备被判定为未发生故障的正常臂的另一个电源电路，来控制传输电力P以及输出电力。控制部50例如以不使用被判定为故障的臂的半桥来使一个电源电路的全桥电路动作，使用具备被判定为未发生故障的正常臂的另一个电源电路，来控制传输电力P以及输出电力。控制部50在被要求最大输出的情况下，可以使正常的电源电路动作，来支援以半桥动作的电源电路，也可以临时以半桥使具备发生了故障的臂的电源电路动作，防止输出电力的不足。
对于被要求最大输出的情况，例如可列举在转弯的近前、十字路口的近前以低速打出方向指示灯的场景等。将被要求最大输出的场所储存于存储器，控制部50在被要求最大输出的场所或者在车辆通过该场所的近前实施上述那样的故障防护控制。
以上，通过实施方式对电力转换装置以及电力转换方法进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。与其他实施方式的一部分或者全部的组合、置换等各种变形以及改进能够在本发明的范围内。
例如，在上述的实施方式中，作为开关元件的一个例子，列举了进行接通断开动作的半导体器件即MOSFET。然而，开关元件例如也可以是IGBT、MOSFET等利用绝缘栅极的电压控制型功率器件，还可以是双极晶体管。
另外，也可以在第一输入输出端口60a连接电源，还可以在第四输入输出端口60d连接电源。另外，也可以不在第二输入输出端口60c连接电源，还可以不在第三输入输出端口60b连接电源。
另外，在图1中，对第二输入输出端口60c连接了初级侧低电压系电源62c，但也可以对第一输入输出端口60a和第二输入输出端口60c都不连接电源。
另外，本发明具有至少三个以上的多个输入输出端口，但也可以应用于在至少三个以上的多个输入输出端口中的任意两个输入输出端口间都能够转换电力的电力转换装置。例如，本发明也能够应用于具有没有图1所例示的四个输入输出端口中的任意一个输入输出端口的结构的电源装置。
另外，在上述的说明中，也可以将初级侧定义为次级侧，将次级侧定义为初级侧。在上述的说明中，例示了传输电力P从次级侧端口传输至初级侧端口的情况，但在传输电力P从初级侧端口传输至次级侧端口的情况下，也能够应用上述的说明。
另外，使相位差φu和相位差φv中的一个相位差比另一个相位差大与使另一个相位差比一个相位差小同义。控制部50也可以通过在固定一个相位差的状态下缩短另一个相位差，来使一个相位差比另一个相位差大。相反，控制部50还可以通过在固定了另一个相位差的状态下延长一个相位差，来使一个相位差比另一个相位差大。
另外，控制部50在判定为效率ηu和效率ηv相等的情况下，可以将相位差φu和相位差φv设定为彼此相等的值(典型的情况为标准的相位差φ)。

Claims (10)

1.一种电力转换装置(101、102)，其特征在于，包括：
初级侧全桥电路(200)，以并联的方式具有第一臂电路(207)和第二臂电路(211)；
次级侧全桥电路(300)，以并联的方式具有第三臂电路(307)和第四臂电路(311)；和
控制部(50)，对所述第一臂电路(207)的开关与所述第三臂电路(307)的开关之间的第一相位差、和所述第二臂电路(211)的开关与所述第四臂电路(311)的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在所述初级侧全桥电路(200)与所述次级侧全桥电路(300)之间传输的传输电力，
所述控制部(50)使所述第一相位差和所述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述控制部(50)将效率较高一方的臂电路间的相位差延长，且将效率较低一方的臂电路间的相位差缩短。
3.根据权利要求1或者2所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述效率是用于生成在第一臂电路(207)的上臂的接通时间和第三臂电路(307)的上臂的接通时间重叠的期间传输的传输电力的电力转换的效率，或者是用于生成在第二臂电路(211)的上臂的接通时间和第四臂电路(311)的上臂的接通时间重叠的期间传输的传输电力的电力转换的效率。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述效率通过以下公式的任意一个来定义，
式(1)：效率＝(第一臂电路(207)的上臂的漏极效率+第二臂电路(211)的下臂的漏极效率+第三臂电路(307)的上臂的漏极效率+第四臂电路(311)的下臂的漏极效率)÷4，
式(2)：效率＝(第二臂电路(211)的上臂的漏极效率+第一臂电路(207)的下臂的漏极效率+第四臂电路(311)的上臂的漏极效率+第三臂电路(307)的下臂的漏极效率)÷4。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述漏极效率根据构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的消耗电力与所述初级侧全桥电路(200)或者所述次级侧全桥电路(300)的输出电力的比率来决定。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述效率根据构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的开关元件的发热量来决定。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述控制部(50)基于构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的控制电极中流过的控制电流的变化，来中止使效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，
所述电力转换装置(101、102)以并联的方式具备多个具有所述初级侧全桥电路(200)和所述次级侧全桥电路(300)的电源电路，所述控制部(50)将效率较高一方的电源电路中的所述第一相位差以及所述第二相位差延长，且将效率较低一方的电源电路中的所述第一相位差以及所述第二相位差缩短。
10.一种电力转换装置(101、102)的电力转换方法，该电力转换装置(101、102)具备以并联的方式具有第一臂电路(207)和第二臂电路(211)的初级侧全桥电路(200)、以及以并联的方式具有第三臂电路(307)和第四臂电路(311)的次级侧全桥电路(300)，
所述电力转换方法包括对所述第一臂电路(207)的开关与所述第三臂电路(307)的开关之间的第一相位差、和所述第二臂电路(211)的开关与所述第四臂电路(311)的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在所述初级侧全桥电路(200)与所述次级侧全桥电路(300)间传输的传输电力的步骤，其中，
使所述第一相位差和所述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。
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