JP2023003782A - 電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置の性能を最大化させ、十分な出力電力を得る。【解決手段】複数のインダクタを含む第１および第２結合インダクタ（１２、１３）と、インダクタを選択して電流経路を形成する選択部（１４）と、選択部（１４）を制御する制御部（１５）とを備え、選択されたインダクタが非結合状態のときは第１の電流閾値に基づいて、結合状態のときは第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値に基づいてインダクタの相数を切替える。【選択図】図１

Description

本発明は電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法に関する。

電圧変換が可能な変換部を４つ有し、これらを互いに並列に接続し、その出力ノードと入力ノードを共通化した、いわゆる多相コンバータが従来技術として知られている。変換部は、複数のインダクタを含む結合インダクタと、インダクタに直列接続されたダイオードと、インダクタとダイオードとに接続されたスイッチング素子を含む昇圧チョッパ回路で構成されている。この昇圧チョッパ回路を含む電力変換装置において、駆動する(電流が流れている)インダクタの駆動パターンが特許文献１に開示されている。

特開２０１７－１５３２４０号公報

しかしながら、上述の従来技術では駆動するインダクタの駆動パターンは開示されているが、駆動するインダクタを切替えるタイミングについては開示されていない。駆動しているインダクタの切替えタイミングを一律に設定した場合、出力電力を期待通りに得られない可能性や、インダクタに大きな電流が流れてしまい、電力変換装置内の部品を破壊する可能性、または電力変換装置の性能を最大化できない可能性がある。

本発明の一態様は、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得る電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、複数のインダクタを含む第１結合インダクタと、複数のインダクタを含む第２結合インダクタと、前記第１結合インダクタおよび第２結合インダクタに接続され、前記第１結合インダクタおよび第２結合インダクタに含まれる前記複数のインダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、前記選択部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記選択部によって選択された前記インダクタが非結合状態であるときは第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記選択部によって前記選択されたインダクタが結合状態のときは前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える。

上記構成によれば、制御部がインダクタの相数に応じた適切な出力電力を設定するため、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、かつ、所望の出力電力を得ることができる。

前記第１の電流閾値は、インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが非結合状態のときの所定のインダクタンス値における電流閾値であり、前記第２の電流閾値は、前記インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが結合状態のときの前記所定のインダクタンス値における電流閾値である、ことが好ましい。

上記構成によれば、前記インダクタが非結合状態か結合状態かによって電流閾値を設定できるので、前記インダクタの相数の切替をより確実に行うことができる。

前記電力変換装置に前記第１および第２結合インダクタに電圧を供給する電源と、前記電力変換装置によって動作する装置とをさらに備える電力変換システムを提供することができる。

上記構成によれば、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、かつ、所望の出力電力を得ることができる電力変換システムを得ることができる。

上記の課題を解決するために、本発明の他の態様に係る電力変換装置は、第１、第２および第３インダクタを含む結合インダクタと、前記結合インダクタに接続され、前記第１、第２および第３インダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、前記選択部を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記第１、第２および第３インダクタから選択された１つのインダクタを第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記選択されたインダクタ以外の前記第１、第２および第３インダクタからさらに一つのインダクタの選択を前記第１の電流閾値より大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記第１、第２および第３インダクタから選択されていないインダクタを選択するときは、前記第２の電流閾値より大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える。

上記構成においては、第１ないし第３のインダクタを含む結合インダクタによって構成される。これにより、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、また、所望の相数切替動作を実施することができるため、よりコンパクトな回路構成によって安定した動作で所望の出力電力が得られる。

前記第１の電流閾値は、インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが非結合状態のときの所定のインダクタンス値における電流閾値であり、前記第２の電流閾値は、前記インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが結合状態のときの前記所定のインダクタンス値における電流閾値である、ことが好ましい。

上記構成によれば、前記インダクタが非結合状態か結合状態かによって電流閾値を設定できるので、前記インダクタの相数の切替をより確実に行うことができる。

前記電力変換装置に前記結合インダクタに電圧を供給する電源と、前記電力変換装置によって動作する装置とをさらに備える電力変換システムを提供することができる。

上記構成によれば、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、また、所望の相数切替動作を実施することができる。これにより、コンパクトな回路構成によって安定した動作で所望の出力電圧を得ることができる電力変換システムを得ることができる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御方法は、複数のインダクタを含む第１結合インダクタと、複数のインダクタを含む第２結合インダクタと、前記第１および第２結合インダクタに接続され、前記複数のインダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、前記選択部を制御する制御部とを備えた電力変換装置の制御方法であって、前記選択部によって選択された前記インダクタが非結合状態であるときは第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記選択部によって前記選択されたインダクタが結合状態のときは前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える。

上記構成によれば、制御部がインダクタの相数に応じた適切な出力電力を設定するため、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、かつ、十分な出力電力を得ることができる制御方法が提供できる。

上記の課題を解決するために、本発明の他の態様に係る制御方法は、第１、第２および第３インダクタを含む結合インダクタと、前記結合インダクタに接続され、前記第１、第２および第３インダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、前記選択部を制御する制御部とを備えた電力変換装置の制御方法であって、前記第１、第２および第３インダクタから選択された１つのインダクタを第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記選択されたインダクタ以外の前記第１、第２および第３インダクタからさらに一つのインダクタの選択を前記第１の電流閾値より大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記第１、第２および第３インダクタから選択されていないインダクタを選択するときは、前記第２の電流閾値より大きい第３の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える。

上記構成においては、第１ないし第３のインダクタを含む結合インダクタによって構成される。これにより、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、また、所望の相数切替動作を実施することができるため、よりコンパクトな回路構成によって安定した動作で所望の出力電力が得られる制御方法が提供できる。

本発明の一態様は、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得ることができ、また、所望の出力電力を得ることができる電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法を実現することができる。

本発明の実施形態１に係る電力変換システムの回路図である。 インダクタにおけるインダクタンスの電流特性を示す図である。 インダクタの相数切替時において、非結合状態のインダクタの電流閾値を基準にした切替時の電流値とインダクタ相数との関係を示す図である。 インダクタの相数切替時において、結合状態のインダクタの電流閾値を基準にした切替時の電流値とインダクタ相数との関係を示す図である。 実施形態１におけるインダクタの相数切替を示す図である。 実施形態１におけるヒステリシス特性を有するインダクタの相数切替を示す図である。 本発明の実施形態２に係る電力変換システムの回路図である。 インダクタが３相で構成された結合インダクタにおける各インダクタのインダクタンスの電流特性を示す図である。 本発明の実施形態２におけるインダクタの相数切替を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、実施形態１の電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法について詳細に説明する。

（電力変換システムの回路構成）
図１は、実施形態１に係る電力変換システム１の回路図である。一般的に電力変換装置は、入力側で電源と接続されて、電源から供給された電力を変換して出力側に接続された装置を駆動する。この電源および駆動する装置を含めた構成を電力変換システムと称している。図１に示すように、電力変換システム１は、電源Ｅ１と、電力変換装置１０と、負荷Ｌｏａｄとから構成されている。電源Ｅ１は、電力変換装置１０に供給する電圧源であり、２次電池によって構成されてもよい。

電力変換装置１０は、電源Ｅ１から供給された電圧を昇圧して出力する装置である。負荷Ｌｏａｄは、電力変換装置１０から出力された電圧によって動作する装置全般を一般的に示したもので、単なる負荷のみに限定されるものではない。

（電力変換装置の回路構成）
電力変換装置１０は、結合インダクタ群１１と、選択部１４と、制御部１５と、計測部１６と、コンデンサＣ１とを備える。結合インダクタ群１１は第１結合インダクタ１２と第２結合インダクタ１３とを備えている。第１結合インダクタ１２は、第１インダクタＬ１－１と、第２インダクタＬ１－２とを備えている。なお、図１においては、第１インダクタＬ１－１と、第２インダクタＬ１－２との共通のコアである第１コア１２０も示している。このように、第１結合インダクタ１２が第１および第２インダクタＬ１－１、Ｌ１－２を備えている状態を２相のインダクタを備えていると称する。

また、第２結合インダクタ１３は、第３インダクタＬ２－１と、第４インダクタＬ２－２とを備えている。前述の第１のコアと同様に、第３インダクタＬ２－１と、第４インダクタＬ２－２との共通のコアである第２コア１３０も図１において示している。また、第２結合インダクタ１３が第３および第４インダクタＬ２－１、Ｌ２－２を備えている状態も２相のインダクタを備えていると称する。

ここで、第１インダクタＬ１－１および第２インダクタＬ１－２は共通の第１コア１２０で結合されており、共通の第１コア１２０に対してコイルの巻線方向がそれぞれ逆向きとなっている。このように第１インダクタＬ１－１および第２インダクタＬ１－２が共通の第１コア１２０で結合されることによって、第１結合インダクタ１２が構成される。同様に、第３インダクタＬ２－１および第４インダクタＬ２－２も共通の第２コア１３０で結合されており、第２コア１３０に対してコイルの巻線方向がそれぞれ逆向きである。

電力変換装置１０は、第１出力端子Ｎ５、第２出力端子Ｎ６、第１入力端子Ｎ７、第２入力端子Ｎ８を備えている。電力変換装置１０は、第１入力端子Ｎ７および第２入力端子Ｎ８を介して電源Ｅ１から入力された直流電圧を昇圧して、この昇圧した直流電圧を第１出力端子Ｎ５と、第２出力端子Ｎ６とに出力する。

より詳細に説明すると、電源Ｅ１は結合インダクタ群１１に直流電圧を供給する。したがって、電源Ｅ１の正極は、第１入力端子Ｎ７および第１～第４電流計Ａ１～Ａ４を介して結合インダクタ群１１に接続される。詳細には、電源Ｅ１の正極は、第１インダクタＬ１－１の一方の端子１２１、第２インダクタＬ１－２の一方の端子１２３、第３インダクタＬ２－１の一方の端子１３１および第４インダクタＬ２－２の一方の端子１３３と接続されている。第１インダクタＬ１－１の他方の端子１２２、第２インダクタＬ１－１の他方の端子１２４、第３インダクタＬ２－１の他方の端子１３２および第４インダクタＬ２－２の他方の端子１３４は、選択部１４と接続されている。

計測部１６は、電力変換装置１０の電流および電圧を計測して、制御部１５に計測結果を伝達する。計測部１６は、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２のそれぞれに流れる電流を計測するため、第１～第４電流計Ａ１～Ａ４を備えている。ここで、第１～第４電流計は、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２のそれぞれに流れる電流を計測することができればよく、他の計測手段でもよい。さらに計測部１６は、第１出力端子Ｎ５と第２出力端子Ｎ６との間に接続され、電力変換装置１０の出力電圧を計測する電圧計Ｖを備えている。

計測部１６は、第１～第４電流計Ａ１～Ａ４が測定した電流値を制御部１５に伝達する。したがって、制御部１５は第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２のそれぞれに流れる電流値をモニタリングして、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の選択制御を行うことができる。例えば、第１インダクタＬ１－１のみに電流が流れている状態で、電力変換装置１０の出力電力を大きくしたい場合は、第１インダクタＬ１－１に加えて第３インダクタＬ２－１をさらに選択して電流を流す。このことにより、電力変換装置１０の出力電力をより大きくする制御が実施できる。

また、計測部１６は、電圧計Ｖが計測した出力電圧を制御部１５に伝達する。制御部１５は伝達された出力電圧に基づき、電力変換装置１０から出力される電圧が一定になるよう制御する。

選択部１４は、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の少なくとも一つを選択する機能を有する。選択部１４は、第１～第４ダイオードＤ１～Ｄ４と、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４と、このＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４と並列に接続されたボディダイオードＤｂ１～Ｄｂ４とを備えている。ボディダイオードＤｂ１～Ｄｂ４は、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４の寄生ダイオードである。

第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４を流れる電流については、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４がオンしているときはボディダイオードＤｂ１～Ｄｂ４よりも抵抗が低い第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４のチャネル部分を流れる。第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４がオフしているときは、ボディダイオードＤｂ１～Ｄｂ４を電流が流れる。なお、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４はスイッチング素子の一例であって、バイポーラトランジスタなども使うことができ、これに限定されるものではない。

制御部１５は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって選択信号Ｓ１～Ｓ４を生成している。制御部１５が選択信号Ｓ１～Ｓ４のうち、所定の選択信号を高電位であるＨレベルにすることにより、選択部１４の該当する第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４をオンさせる。また制御部１５は、前述したように計測部１６の第１～第４電流計Ａ１～Ａ４が測定した電流値を受け取る。制御部１５は受け取った電流値によって、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２をモニタリングできる。

次に、選択部１４と制御部１５の接続関係について説明する。第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４のソースｓは、第２入力端子Ｎ８を介して電源Ｅ１の負極と、第２出力端子Ｎ６とに接続される。第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４のドレインｄは、それそれ接続点Ｎ１～Ｎ４に接続される。接続点Ｎ１～Ｎ４には、それぞれ第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の他方の端子１２２、１２４、１３２、１３４と第１～第４ダイオードＤ１～Ｄ４のアノードがそれぞれ接続される。第１～第４ダイオードＤ１～Ｄ４のカソードは第１出力端子Ｎ５に接続される。

制御部１５は選択信号Ｓ１～Ｓ４を第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４のゲートｇに対して出力する。選択信号Ｓ１～Ｓ４は、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４のオン、オフを制御する信号である。例えば、選択信号Ｓ１が高電位であると、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ１はオンする。逆に、選択信号Ｓ１が低電位であるＬレベルであると、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ１はオフする。

なお、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４のそれぞれのソースｓとドレインｄの間には、第１～第４ボディダイオードＤｂ１～Ｄｂ４が接続されている。また、第１出力端子Ｎ５と第２出力端子Ｎ６との間にはコンデンサＣ１が接続されている。

（電力変換装置の動作）
次に、図１を用いて実施形態１に係る電力変換装置１０の動作について説明する。なお、この動作説明においては、第１インダクタＬ１－１が選択された場合の動作を説明するが、第２～第４インダクタＬ１－２～Ｌ２－２が単独または、複数で選択された場合においてもそれぞれの対応する構成における動作自体は同様であるため説明を省略する。

まず、初期段階である第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２が選択される前の状態において、制御部１５から出力される選択信号Ｓ１～Ｓ４はすべて低電位である。したがって、第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ１～Ｔｒ４はオフ状態である。このとき、コンデンサＣ１の電圧が電源Ｅ１の電圧以上であり、負荷Ｌｏａｄが無負荷であれば第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２のいずれにも電流は流れない。

その後、制御部１５は出力する選択信号Ｓ１のみを高電位として、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ１をオンさせる。第１ＭＯＳトランジスタＴｒ１がオンすることにより、電源Ｅ１の正極から第１入力端子Ｎ７および第１電流計Ａ１を介して電圧が第１インダクタＬ１－１に供給される。これにより、第１インダクタＬ１－１から接続点Ｎ１、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ１、第２入力端子Ｎ８、電源Ｅ１の負極という電流経路が形成される。この電流経路によって第１インダクタＬ１－１に流れる電流は次第に増大し、第１インダクタＬ１－１に電磁エネルギーが蓄えられる。

さらにその後、制御部１５は、出力する選択信号Ｓ１を低電位として、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ１をオフさせる。これにより電流経路は変更されて、第１インダクタＬ１－１に蓄えられた電磁エネルギーは、接続点Ｎ１、第１ダイオードＤ１を介して第１出力端子Ｎ５から放出される。なお、放出されるエネルギーはコンデンサＣ１によって電圧が平滑化されたのち、負荷Ｌｏａｄに出力される。

上述したように、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２にはそれぞれ電磁エネルギーが蓄積され、その電磁エネルギーが電源Ｅ１と重畳して放出されることによって電力変換装置の出力となる。この出力の電力を大きくしたい場合は、複数のインダクタに電磁エネルギーを蓄積する必要がある。即ち、インダクタの数（相数）を１相から順次選択するインダクタを増やして、増やしたインダクタのそれぞれに電磁エネルギーを蓄積させる。このように選択するインダクタの数を増加させて電流を流すことを、インダクタを切り替えて増加させ駆動すると称し、実施形態１においては最大で４相のインダクタを駆動することで出力を最大化することができる。

（結合インダクタにおけるインダクタの結合）
第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２が単独で駆動している場合、磁気結合しない（非結合）状態で駆動する。別々の結合インダクタ、例えば第１および第２結合インダクタ１２、１３のそれぞれのインダクタ、例えば第１および第３インダクタＬ１－１、Ｌ２－１が同時に駆動した場合も、これらの駆動している複数のインダクタは非結合状態で駆動する。

しかしながら、同じ結合インダクタ、例えば第１結合インダクタ１２の複数のインダクタ、例えば第１および第２のインダクタＬ１－１、Ｌ１－２が同時に駆動した場合、これら複数のインダクタは互いに結合した状態で駆動する。このように同じ結合インダクタの複数のインダクタが駆動されると、結合状態のインダクタとして機能する。

（インダクタの特性と相数切替）
図２は、インダクタにおけるインダクタンスの電流特性を示す図である。図２に示すように、例えば磁性体粉末を圧し固めて成形される圧粉コアを用いたインダクタにおいては、インダクタに流れる電流が多くなるとインダクタンスは徐々に低下していく直流重畳特性を有している。インダクタンスが低下した状態でインダクタに流れる電流が増加すると、リプル電流の振幅が大きくなり、インダクタの電流最大値が上昇する。この結果、電力変換装置１０内の部品が発熱する。また電解コンデンサにおいては、温度が上昇することで電解液が蒸発し、不可逆の静電容量低下につながる。

インダクタの電流が増加すると、最悪の場合は、インダクタのコアが磁気飽和して短絡電流が流れる。これにより回路に大電流が流れるため、部品が焼損する可能性もある。したがって、電力変換装置１０に流れる電流が所定値になると電流をそれ以上流さないように制御する必要がある。

電力変換装置１０に所定値以上の電流が流れた場合、いままで駆動されていないインダクタを新たに駆動してインダクタの駆動数を増やす処理を行う。当該処理をインダクタ相数の切替と称する。インダクタに所定値以上の電流が流れ、インダクタの相数の切替を行うタイミングの電流値を電流閾値と定義する。また、駆動させるインダクタの数を駆動相数と称する。したがって、１相のインダクタを駆動していた場合は１相の駆動相数、２相のインダクタを駆動していた場合は２相の駆動相数と称する。

例えば、１相のインダクタを駆動していた電力変換装置１０に流れる電流が電流閾値を超えると、駆動相数を１相から２相に切替え、いままで駆動していたインダクタに流れる電流を据え置いたうえで、新たに駆動するインダクタに対して電流を追加で流すことになる。同様に、２相のインダクタを駆動させている状態で各相のインダクタに流れる電流が増加して電流閾値を超えると、２相から３相に駆動相数を切替える。電力変換装置１０においては、このように最大で４相のインダクタを駆動する。

図２に示すように、インダクタにおけるインダクタンスの電流特性は、非結合状態で駆動されているときと結合状態で駆動されているときとでは、特性が異なっている。具体的には、非結合状態で駆動されているインダクタは電流の増加に伴いインダクタンスが小さくなっていく割合が、結合状態で駆動されているインダクタに比べて大きくなっている。これは、結合状態のインダクタの共通コア内に発生する磁束に、直流磁束相殺作用があるのに対して、非結合状態のインダクタには上述の直流磁束相殺作用がないためである。

直流磁束相殺作用の有無に基づき、非結合状態で駆動しているインダクタは結合状態で駆動しているインダクタよりも早いタイミングで相数の切替を行う必要がある。この切替について図２を用いて具体的に説明する。インダクタンスの値が図２で示す所定のインダクタンス値Ｈ１まで低下したタイミングをインダクタの相数の切替を行うタイミングとして設定した場合、非結合状態のインダクタの電流閾値はＩｔｈ１であり、結合状態のインダクタの電流閾値はＩｔｈ２である。それぞれの状態における電流閾値の大きさの関係は下記式（１）のとおりとなる。

Ｉｔｈ１＜Ｉｔｈ２・・・（１）
以上説明したように、非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１は、結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２よりも低い。即ち、結合状態のインダクタの方が非結合状態のインダクタよりも多くの電流を流すことができる。

（インダクタ相数の切替基準）
図２で示したように、結合状態のインダクタと非結合状態のインダクタでは電流閾値が異なる。このそれぞれの電流閾値を電力変換装置１０においてどのように基準として利用するかについて説明する。

図３は、インダクタの相数切替時において、非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１を基準としてインダクタ相数の切替を行った場合における切替時の電流値とインダクタ相数との関係を示す図である。図３に示すように、インダクタ相数を１相から２相へ切替えるときは電流閾値Ｉｔｈ１を用い、２相から３相へ切替えるときは、１相から２相へ切替えるときの電流閾値Ｉｔｈ１の２倍の電流閾値２Ｉｔｈ１を用いる。

また、３相から４相へ切替えるときは、１相から２相へ切替えるときの電流閾値Ｉｔｈ１の３倍の電流閾値３Ｉｔｈ１を用いて相数を切替える。即ち、非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１の整数倍の値となったタイミングにおいて各相の切替えを行うのが、図３に示す切替基準である。

図３に示した非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１を基準にした切替基準で電力変換装置１０を動作させた場合、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２がすべて非結合状態で駆動したと仮定して各相の切替えを実施することになる。しかしながら上述したように、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２はすべて非結合状態で駆動されているわけでなく、各インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の駆動状況によっては、結合状態で駆動されているインダクタも存在する。

例えば、２相駆動時に電流閾値Ｉｔｈ１の２倍の電流閾値２Ｉｔｈ１に到達した時点において３相で駆動してしまうと、変換効率などの事情によって２相で動かし続けたいにも関わらず３相で動かさなければならないという状況になる。このような状況について、図３において点線３０で示した相数の切替が本来あるべき切替基準に基づく動作となる。即ち、２相駆動でまだ電力を出せるのにも関わらず、電流閾値２Ｉｔｈ１に到達したため３相駆動に切替えなければならず、２相での駆動能力を発揮しきれていないこととなる。

図４は、インダクタ相数の切替時において、結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２を基準にしてインダクタ相数の切替えた場合における切替時の電流値とインダクタ相数との関係を示す図である。図４に示すように、インダクタ相数を１相から２相へ切替えるときは電流閾値Ｉｔｈ２を用い、２相から３相へ切替えるときは１相から２相へ切替えるときの電流閾値Ｉｔｈ２の２倍の電流閾値２Ｉｔｈ２を用いる。また、３相から４相へ切替えるときは、１相から２相へ切替えるときの電流閾値Ｉｔｈ２の３倍の電流閾値３Ｉｔｈ２を用いて相数を切替える。即ち、結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２の整数倍の値となったタイミングにおいて各相の切替えを行うのが、図４に示す切替基準である。

図４に示した結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２を基準にした切替基準で電力変換装置１０を動作させた場合、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２がすべて結合状態で駆動したと仮定して各相の切替えを実施することになる。しかしながら上述したように、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２はすべてが結合状態で駆動されているわけでなく、各インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の駆動状況によっては、非結合状態で駆動されているインダクタも存在する。

例えば、１相駆動時に電流閾値Ｉｔｈ２に到達するまで１相で駆動し続ける場合、過電流回避などの事情によって２相で動かしたいにも関わらず１相で動かし続けなければならない状況となる。図４において点線４０で示した相数の切替が本来あるべき切替基準に基づく動作である。即ち、１相駆動ではもう電力を出せないにも拘らず、電流閾値Ｉｔｈ２に到達するまで２相駆動に切替えられないため、１相での駆動能力を超えていることになる。

第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の全てを結合状態と仮定して４相で駆動した場合に得られる出力電力は、実施形態１の電力変換装置１０の構成で期待される出力電力より大きくなる可能性がある。一方で、非結合状態のインダクタに大きな電流が流れてしまい、電力変換装置１０内の部品を破壊する可能性、または電力変換装置１０の性能を最大化できない可能性がある。

（実施形態１の相数切替）
上述したように、非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１または結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２のいずれか一方のみを基準として用いて、相数切替を行うのとそれぞれ不具合が起こる恐れがある。そのため、実施形態１の電力変換装置１０においては、第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の状態を判断し、結合状態および非結合状態の状況に見合った切替を実施する。

図５は、実施形態１におけるインダクタの相数切替を示す図である。実施形態１においては、インダクタの相数切替を第１インダクタＬ１－１、第２インダクタＬ１－２、第３インダクタＬ２－１、第４インダクタＬ２－２の順に順次駆動する相数を増やす場合を説明する。

最初に、第１インダクタＬ１－１のみが駆動している状況が図５における電流値０から電流値Ａまでの状況である。第１のインダクタＬ１－１は単独で駆動しているため、非結合状態のインダクタである。この第１インダクタＬ１－１のみが駆動している状況については、計測部１６によって、制御部１５に伝達されている。

次に、第１インダクタＬ１－１に追加して第２インダクタＬ１－２も駆動する。この２相駆動が始まる電流値Ａは、例えば図２で示した非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１が用いられてもよい。この電流値Ａについては、計測部１６によって、制御部１５に伝達されている。第１結合インダクタ１２の第１インダクタＬ１－１と第２インダクタＬ１－２とが駆動するため、これらのインダクタＬ１－１、Ｌ１－２は結合状態のインダクタとして駆動する。

さらに電流値がＢになったタイミングにおいて、すでに駆動している第１インダクタＬ１－１と第２インダクタＬ１－２に加えて、第３インダクタＬ２－１も駆動する。この電流値Ｂは、例えば図２で示した結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２が電流値Ａに付加された「非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１＋結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２」が用いられてもよい。

しかしながら、電流値Ｂは元々非結合状態だった第１インダクタＬ１－１も結合状態になることによって電流閾値Ｉｔｈ１以上の電流が流せるようになる。したがって、電流値Ｂは電流閾値Ｉｔｈ２の２倍となる２Ｉｔｈ２とするのが望ましい。この電流値Ｂについては、計測部１６によって、制御部１５に伝達されている。第３インダクタＬ２－１は、第２結合インダクタ１３において単独で駆動しているため、非結合状態で駆動しているインダクタである。

最後に、電流値がＣになったタイミングにおいて、第１インダクタＬ１－１、第２インダクタＬ１－２および第３インダクタＬ２－１に追加して第４インダクタＬ２－２も駆動される。この電流値Ｃは、例えば図２で示した非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１が電流値Ｂに付加された「２Ｉｔｈ１＋Ｉｔｈ２」が用いられてもよい。しかしながら、元々非結合状態だった第１インダクタＬ１－１は、Ｉｔｈ１以上の電流が流せるようになる。このためこの電流値Ｃは、電流値Ｂの望ましい電流閾値２Ｉｔｈ２に非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１が付加された「２Ｉｔｈ２＋Ｉｔｈ１」とするのが望ましい。

この電流値Ｃについても、計測部１６によって、制御部１５に伝達されている。この時点において、第２結合インダクタ１３の第３インダクタＬ２－１と第４インダクタＬ２－２が駆動しているため、これらのインダクタＬ２－１、Ｌ２－２は結合状態のインダクタとして駆動している。

なお、電流値Ｄのタイミングは第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２の４相駆動で電力変換装置１０が最大の出力電力となるタイミングである。

以上の説明は第１～第４インダクタＬ１－１～Ｌ２－２が順次この順序で増えていく相数切替であるが、実施形態１における相数切替の順序はこれに限定されるものではない。１相ずつ増やしていく順序は任意の順序で行うことができる。

（ヒステリシス特性を有するインダクタの相数切替）
図６は、実施形態１におけるヒステリシス特性を有するインダクタの相数切替を示す図である。

まず、ヒステリシス特性とその効果について簡単に説明する。例えば合計電流が閾値電流Ａ付近にあるとき、駆動対象が１相と２相との間を交互に繰り返してしまう、いわゆるハンチングが発生してしまうことがある。ハンチングが発生すると動作が不安定になり、最悪の場合は電力変換装置１０の破壊につながる可能性もある。相数切替に関してヒステリシス特性を持たすことで、このようなハンチングの発生を防止することができ、電力変換装置１０の安定動作に寄与することができる。

図５の説明においては、インダクタの相数切替を第１インダクタＬ１－１、第２インダクタＬ１－２、第３インダクタＬ２－１、第４インダクタＬ２－２の順に順次駆動する相数を増やす場合を説明した。図６の説明においては、第１インダクタＬ１－１から第４インダクタＬ２－２の順に順次駆動する相数を増やす場合に加えて、第４インダクタＬ２－２から第１インダクタＬ１－１の順に順次駆動する相数を減らす場合について説明する。

図６において、第１インダクタＬ１－１から第４インダクタＬ２－２の順に順次駆動する相数を増やす状況は、図５において説明した状況と同じである。したがって、図５におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄがそれぞれ図６のＡ１２、Ｂ１２、Ｃ１２、Ｄ１１に相当する。

次に４相駆動する状態から順次駆動するインダクタを減らしていく場合について説明する。４相駆動している状態から第４インダクタＬ２－２の駆動を止めて駆動相数を減らすタイミングは、電流値がＣ１１となるタイミングである。この電流値Ｃ１１は、第１～第３インダクタＬ１－１～Ｌ２－１に加えて、第４インダクタＬ２－２を駆動するタイミングＣ１２より小さい値である。

電流値Ａ、Ｂ、Ｃなどが数十アンペアである場合、検出精度などにもよるが、ヒステリシスを構成する差分は数アンペア程度を設定すればよい。例えば、図６においてＡ１１の電流値を３５アンペア、Ａ１２の電流値を４０アンペアに設定して、その差分Ａ１２－Ａ１１を５アンペアと設定することができる。なお、この差分Ｃ１２－Ｃ１１がヒステリシス特性を構成する差分である。差分Ｃ１２－Ｃ１１については、例えば図２で示した非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１や結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ２の大きさと比べて、大きな影響を与えない程度の値にするのが望ましい。

第１～第３インダクタＬ１－１～Ｌ２－１の３相駆動から第３インダクタＬ２－１の駆動を止めて駆動相数を減らすタイミングは、電流値がＢ１１となるタイミングである。この電流値Ｂ１１は、第１、第２インダクタＬ１－１、Ｌ１－２に加えて、第３インダクタＬ２－１を駆動するタイミングＢ１２より小さい値である。この差分Ｂ１２－Ｂ１１は例えば差分Ｃ１２－Ｃ１１と同じ程度の値にするのが望ましい。

第１、第２インダクタＬ１－１、Ｌ１－２の２相駆動から第２インダクタＬ１－２の駆動を止めて駆動相数を減らすタイミングは、電流値がＡ１１となるタイミングである。この電流値Ａ１１は、第１インダクタＬ１－１に加えて、第２インダクタＬ１－２を駆動するタイミングＡ１２より小さい値である。この差分Ａ１２－Ａ１１も例えば差分Ｃ１２－Ｃ１１と同じ程度の値にするのが望ましい。

（実施形態１の効果）
上述したように、実施形態１の電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法によれば、電力変換装置内の部品破壊の可能性を低減し、電力変換装置の性能を最大化し得る、所望の相数切替動作を実施することができるため、安定した動作で所望の出力電力が得られる電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法を実現できる。

〔実施形態２〕
以下、実施形態２の電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法について詳細に説明する。

図７は、実施形態２に係る電力変換システム８０の回路図である。図７に示すように、電力変換システム８０は、電源Ｅ８と、電力変換装置８１と、負荷Ｌｏａｄから構成されている。電源Ｅ８は、電力変換装置８１に供給する電圧源であり、２次電池によって構成されてもよい。電力変換装置８１は、電源Ｅ８から供給された電圧を昇圧して出力する装置である。負荷Ｌｏａｄは、電力変換装置８１から出力された電圧によって動作する装置全般を一般的に示したもので、単なる負荷のみに限定されるものではない。

（実施形態２の回路構成）
電力変換装置８１は、結合インダクタ８２と、選択部８４と、制御部８５と、計測部８６と、コンデンサＣ８とを備える。結合インダクタ８２は、第１インダクタＬ３－１と、第２インダクタＬ３－２と、第３インダクタＬ３－３とを備えている。なお、図７の回路図においては、第１インダクタＬ３－１と、第２インダクタＬ３－２との共通のコア８７および第２インダクタＬ３－２と、第３インダクタＬ３－３との共通のコア８８は図面上で異なるコアのように示されているが、第１、第２および第３インダクタＬ３－１、Ｌ３－２およびＬ３－３の全てに共通の一つのコア（８７、８８）である。このように、結合インダクタ８２が１つのコア（８７、８８）を共有した第１、第２および第３インダクタＬ３－１、Ｌ３－２およびＬ３－３を備えている状態を３相の結合インダクタを備えていると称する。

ここで、第１、第２および第３インダクタＬ３－１、Ｌ３－２およびＬ３－３が一つの共通のコア（８７、８８）で結合されている構成とは、共通のコア（８７、８８）の構造が、３次元的に第１、第２および第３インダクタＬ３－１、Ｌ３－２およびＬ３－３を等間隔で配置する構成である。したがって、３つの巻き線についても、コア（８７、８８）を共有する構成である。

電力変換装置８１は、第１出力端子Ｎ８４、第２出力端子Ｎ８５、第１入力端子Ｎ８６、第２入力端子Ｎ８７を備えている。電力変換装置８１は、第１入力端子Ｎ８６および第２入力端子Ｎ８７を介して電源Ｅ８から入力された直流電圧を昇圧して、この昇圧した直流電圧を第１出力端子Ｎ８４と、第２出力端子Ｎ８５とに出力する。

より詳細に説明すると、電源Ｅ８は結合インダクタ８２に直流電圧を供給する。したがって、電源Ｅ８の正極は、第１入力端子Ｎ８６および第１～第３電流計Ａ１～Ａ３を介して結合インダクタ８２に接続される。詳細には、電源Ｅ８の正極は、第１インダクタＬ３－１の一方の端子９０、第２インダクタＬ３－２の一方の端子９１および第３インダクタＬ３－３の一方の端子９２と接続されている。第１インダクタＬ３－１の他方の端子９３、第２インダクタＬ３－２の他方の端子９４および第３インダクタＬ３－３の他方の端子９５は、選択部８４と接続されている。

計測部８６は、第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３のそれぞれに流れる電流を計測するため、第１～第３電流計Ａ１～Ａ３を備えている。ここで、第１～第３電流計は、第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３のそれぞれに流れる電流を計測することができればよく、他の計測手段でもよい。さらに計測部８６は、第１出力端子Ｎ８４と第２出力端子Ｎ８５との間に接続され、電力変換装置８１の出力電圧を計測する電圧計Ｖを備えている。

計測部８６は、第１～第３電流計Ａ１～Ａ３が測定した電流値を制御部８５に伝達する。したがって、制御部８５は第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３のそれぞれに流れる電流値をモニタリングして、第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３の選択制御を行うことができる。例えば、第１インダクタＬ３－１のみに電流が流れている状態で、電力変換装置８１の出力電力を大きくしたい場合は、第１インダクタＬ３－１に加えて第２インダクタＬ３－２をさらに選択して電流を流す。このことにより、電力変換装置８１の出力電力をより大きくする制御が実施できる。

また、計測部８６は、電圧計Ｖが計測した出力電圧を制御部８５に伝達する。制御部８５は伝達された出力電圧に基づき、電力変換装置８１から出力される電圧が一定になるよう制御する。

選択部８４は、第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３の少なくとも一つを選択する機能を有する。選択部８４は、第１～第３ダイオードＤ８１～Ｄ８３と、第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３と、このＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３と並列に接続されたボディダイオードＤｂ８１～Ｄｂ８３とを備えている。ボディダイオードＤｂ８１～Ｄｂ８３は、第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３の寄生ダイオードである。

第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３を流れる電流については、第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３がオンしているときはボディダイオードＤｂ８１～Ｄｂ８３よりも抵抗が低い第１～第４ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３のチャネル部分を流れる。第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３がオフしているときは、ボディダイオードＤｂ８１～Ｄｂ８３を電流が流れる。なお、第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３はスイッチング素子の一例であって、バイポーラトランジスタなども使うことができ、これに限定されるものではない。

制御部８５は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって選択信号Ｓ８１～Ｓ８３を生成している。制御部８５が選択信号Ｓ８１～Ｓ８３のうち、所定の選択信号を高電位であるＨレベルにすることにより、選択部８４の該当する第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３をオンさせる。また制御部８５は、前述したように計測部８６の第１～第３電流計Ａ１～Ａ３が測定した電流値を受け取る。制御部８５は受け取った電流値によって、第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３をモニタリングできる。

次に、選択部８４と制御部８５の接続関係について説明する。第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３のソースｓは、第２入力端子Ｎ８７を介して電源Ｅ８の負極と、第２出力端子Ｎ８５とに接続される。第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３のドレインｄは、それそれ接続点Ｎ８１～Ｎ８３に接続される。接続点Ｎ８１～Ｎ８３には、それぞれ第１～第３インダクタＬ３－１～Ｌ３－３の他方の端子９３、９４、９５と第１～第３ダイオードＤ８１～Ｄ８３のアノードがそれぞれ接続される。第１～第３ダイオードＤ８１～Ｄ８３のカソードは第１出力端子Ｎ８４に接続される。

制御部８５は選択信号Ｓ８１～Ｓ８３を第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３のゲートｇに対して出力する。選択信号Ｓ８１～Ｓ８３は、第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３のオン、オフを制御する信号である。例えば、選択信号Ｓ８１が高電位であると、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ８１はオンする。逆に、選択信号Ｓ１が低電位であるＬレベルであると、第１ＭＯＳトランジスタＴｒ８１はオフする。

なお、第１～第３ＭＯＳトランジスタＴｒ８１～Ｔｒ８３のそれぞれのソースｓとドレインｄの間には、第１～第３ボディダイオードＤｂ８１～Ｄｂ８３が接続されている。また、第１出力端子Ｎ８４と第２出力端子Ｎ８５との間にはコンデンサＣ８が接続されている。

（インダクタの電流特性と切替基準）
図８は、インダクタが３相で構成された結合インダクタ８２における各インダクタのインダクタンスの電流特性を示す図である。図８において、非結合状態とは、結合インダクタＬ３－１～Ｌ３－３の中の１相のみが駆動している状態である。非完全結合状態とは、結合インダクタＬ３－１～Ｌ３－３の中の２相が駆動している状態である。完全結合状態とは、結合インダクタＬ３－１～Ｌ３－３の３相すべてが駆動している状態である。図８からわかるように各相のインダクタンスの電流特性は、非結合状態のときが、電流の増加に伴いインダクタンスが小さくなっていく割合がもっとも大きくなっている。

インダクタンスの値が図８で示すＨ１Ａまで低下したときにインダクタの相数の切替を行うタイミングとして設定した場合、非結合状態のインダクタの電流閾値はＩｔｈ１１、非完全結合状態の電流閾値はＩｔｈ１２、完全結合状態の電流閾値はＩｔｈ１３となる。それぞれの状態の電流閾値の大きさの関係は下記式（２）のとおりとなる。

Ｉｔｈ１１＜Ｉｔｈ１２＜Ｉｔｈ１３・・・（２）
実施形態１でも説明したように、インダクタンスが低下した状態でインダクタに流れる電流が増加すると、電力変換装置８１内の部品を破壊する可能性、または電力変換装置８１の性能を最大化できない可能性がある。このため、電力変換装置８１に流れる電流が所定値になると電流をそれ以上流さないように制御する必要がある。また、上記式（２）の関係から、非結合状態で駆動しているインダクタ、非完全結合状態のインダクタ、完全結合状態のインダクタの順に早いタイミングで相数の切替を行う必要がある。

（実施形態２の相数切替）
図９は、実施形態２におけるインダクタの相数切替を示す図である。実施形態２においては、相数切替を第１のインダクタ、第２のインダクタ、第３のインダクタの順に順次相数を増やす場合を説明する。

最初に、第１のインダクタのみが駆動している状況が図９における相数１の電流値が０からＡ１までの状況である。第１のインダクタは単独で駆動しているため、非結合状態のインダクタである。

次に、電流値がＡ１になったタイミングにおいて、第１のインダクタに追加して第２のインダクタも駆動する。この電流値Ａ１は、例えば図８で示した非結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１１が用いられてもよい。電流値がＡ１からＢ１までの間、第１のインダクタと第２のインダクタが駆動されているため、これら第１および第２のインダクタは非完全結合状態のインダクタとして駆動している。

さらに電流値がＢ１になったタイミングにおいて、第１のインダクタ、第２のインダクタに追加して第３のインダクタが駆動される。この電流値Ｂ１は、例えば図８で示した結合状態のインダクタの電流閾値Ｉｔｈ１２が電流値Ａ１に付加された「Ｉｔｈ１１＋Ｉｔｈ１２」が用いられてもよい。なお、元々非結合状態だった第１インダクタＬ３－１が結合状態となり、Ｉｔｈ１１以上の電流が流せるようになるため、電流値Ｂ１は２Ｉｔｈ１２とすることが望ましい。電流値がＢ１からＣ１までの間、第３のインダクタが駆動されることにより、第１～第３のインダクタは完全結合状態で駆動されるインダクタとなる。

電流値Ｃ１のタイミングは第１～第３のインダクタの３相駆動で実施形態２の電力変換装置が最大の出力となるタイミングである。

（実施形態２の効果）
上述したように、実施形態２の電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法によれば、電力変換装置内の部品を破壊する可能性、または電力変換装置の性能を最大化できない可能性を回避しながら、所望の相数切替動作を実施することができる。このため、よりコンパクトな回路構成によって安定した動作で所望の出力電力が得られる電力変換装置、電力変換システムおよび制御方法を実現できる。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 電力変換システム
１０ 電力変換装置
１１ 結合インダクタ群
１２ 第１結合インダクタ
１３ 第２結合インダクタ
１４ 選択部
１５ 制御部
１６ 計測部
Ｃ１ コンデンサ
Ｅ１ 電源
Ｌ１－１ 第１インダクタ
Ｌ１－２ 第２インダクタ
Ｌ２－１ 第３インダクタ
Ｌ２－２ 第４インダクタ
Ｄ１～Ｄ４ 第１～第４ダイオード
Ｔｒ１～Ｔｒ４ 第１～第４ＭＯＳトランジスタ
Ｄｂ１～Ｄｂ４ ボディダイオード

Claims (8)

1. 複数のインダクタを含む第１結合インダクタと、
   複数のインダクタを含む第２結合インダクタと、
   前記第１結合インダクタおよび第２結合インダクタに接続され、前記第１結合インダクタおよび第２結合インダクタに含まれる前記複数のインダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、
   前記選択部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記選択部によって選択された前記インダクタが非結合状態であるときは第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、
   前記選択部によって前記選択されたインダクタが結合状態のときは前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える電力変換装置。
2. 前記第１の電流閾値は、インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが非結合状態のときの所定のインダクタンス値における電流閾値であり、
   前記第２の電流閾値は、前記インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが結合状態のときの前記所定のインダクタンス値における電流閾値である、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 請求項１または２に記載の電力変換装置に前記第１および第２結合インダクタに電圧を供給する電源と、前記電力変換装置によって動作する装置とをさらに備える電力変換システム。
4. 第１、第２および第３インダクタを含む結合インダクタと、
   前記結合インダクタに接続され、前記第１、第２および第３インダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、
   前記選択部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は前記第１、第２および第３インダクタから選択された１つのインダクタを第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記選択されたインダクタ以外の前記第１、第２および第３インダクタからさらに一つのインダクタの選択を前記第１の電流閾値より大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、前記第１、第２および第３インダクタから選択されていないインダクタを選択するときは、前記第２の電流閾値より大きい第３の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える電力変換装置。
5. 前記第１の電流閾値は、インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが非結合状態のときの所定のインダクタンス値における電流閾値であり、
   前記第２の電流閾値は、前記インダクタンスの直流重畳特性に基づき、前記インダクタが非完全結合状態のときの前記所定のインダクタンス値における電流閾値である、
   請求項４に記載の電力変換装置。
6. 請求項４または５に記載の電力変換装置に前記第１および第２結合インダクタに電圧を供給する電源と、前記電力変換装置によって動作する装置とをさらに備える電力変換システム。
7. 複数のインダクタを含む第１結合インダクタと、
   複数のインダクタを含む第２結合インダクタと、
   前記第１および第２結合インダクタに接続され、前記複数のインダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、
   前記選択部を制御する制御部とを備えた電力変換装置の制御方法であって、
   前記選択部によって選択された前記インダクタが非結合状態であるときは第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、
   前記選択部によって前記選択されたインダクタが結合状態のときは前記第１の電流閾値よりも大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える制御方法。
8. 第１、第２および第３インダクタを含む結合インダクタと、
   前記結合インダクタに接続され、前記第１、第２および第３インダクタから少なくとも一つを選択して、当該選択されたインダクタからの電流経路を形成する選択部と、
   前記選択部を制御する制御部とを備えた電力変換装置の制御方法であって、
   前記第１、第２および第３インダクタから選択された１つのインダクタを第１の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、
   前記選択されたインダクタ以外の前記第１、第２および第３インダクタからさらに一つのインダクタの選択を前記第１の電流閾値より大きい第２の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替え、
   前記第１、第２および第３インダクタから選択されていないインダクタを選択するときは、前記第２の電流閾値より大きい第３の電流閾値に基づいて前記インダクタの相数を切替える制御方法。

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