JP6102897B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置に関する。
１次側コイルと２次側コイルとを有する変圧器と、第１アーム回路と第２アーム回路とを有する１次側フルブリッジ回路と、第３アーム回路と第４アーム回路とを有する２次側フルブリッジ回路とを備える、電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
第１アーム回路では、第１上アームと第１下アームとが直列に接続され、第２アーム回路では、第２上アームと第２下アームとが直列に接続され、第３アーム回路では、第３上アームと第３下アームとが直列に接続され、第４アーム回路では、第４上アームと第４下アームとが直列に接続される。
また、１次側フルブリッジ回路では、第１上アームと第１下アームとの中点と第２上アームと第２下アームとの中点を接続するブリッジ部分に、変圧器の１次側コイルが設けられる。一方、２次側フルブリッジ回路では、第３上アームと第３下アームとの中点と第４上アームと第４下アームとの中点を接続するブリッジ部分に、変圧器の２次側コイルが設けられる。
さらに、この電力変換装置は、第１アーム回路のスイッチングと第３アーム回路のスイッチングとの間の第１位相差と、第２アーム回路のスイッチングと第４アーム回路のスイッチングとの間の第２位相差とを調整して、１次側フルブリッジ回路と２次側フルブリッジ回路との間で伝送される伝送電力を制御する制御部を備える。
特開２０１１−１９３７１３号公報
しかしながら、第３上アームがショート故障すると、第４上アームがオンするタイミングで変圧器の２次側コイルに電圧を印加することができないため、１次側フルブリッジ回路と２次側フルブリッジ回路との間で電力伝送を継続することが難しい。第４上アームがショート故障した場合についても同様である。
そこで、第３上アームと第４上アームのいずれか一方がショート故障しても、１次側フルブリッジ回路と２次側フルブリッジ回路との間で電力伝送を継続できる、電力変換装置の提供を目的とする。
一つの案では、
１次側コイルと２次側コイルとを有する変圧器と、
第１上アームと第１下アームとが直列に接続される第１アーム回路と、第２上アームと第２下アームとが直列に接続される第２アーム回路とを有し、前記第１上アームと前記第１下アームとの中点と前記第２上アームと前記第２下アームとの中点を接続するブリッジ部分に前記１次側コイルが設けられる１次側フルブリッジ回路と、
第３上アームと第３下アームとが直列に接続される第３アーム回路と、第４上アームと第４下アームとが直列に接続される第４アーム回路とを有し、前記第３上アームと前記第３下アームとの中点と前記第４上アームと前記第４下アームとの中点を接続するブリッジ部分に前記２次側コイルが設けられる２次側フルブリッジ回路と、
前記第１アーム回路のスイッチングと前記第３アーム回路のスイッチングとの間の第１位相差と、前記第２アーム回路のスイッチングと前記第４アーム回路のスイッチングとの間の第２位相差とを調整して、前記１次側フルブリッジ回路と前記２次側フルブリッジ回路との間で伝送される伝送電力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第３上アームと前記第４上アームのうちショート故障した一方の故障アームが検知された場合、電源の正極の接続先を前記２次側フルブリッジ回路の負極母線に切り替え且つ前記電源の負極の接続先を前記２次側フルブリッジ回路の正極母線に切り替えるとともに、前記第３アーム回路と前記第４アーム回路のうち前記故障アームを含む一方の故障アーム回路とは別の他方のアーム回路のスイッチングの位相を反転させる、電力変換装置が提供される。
一態様によれば、電源の正極と負極の接続先が入れ替わるとともに、他方のアーム回路のスイッチングの位相が反転するので、他方のアーム回路に含まれる上アームと下アームの役割を入れ替えることができる。つまり、他方のアーム回路に含まれる上アームは、下アームの役割を果たし、他方のアーム回路に含まれる下アームは、上アームの役割を果たす。したがって、第３上アームと第４上アームのいずれか一方がショート故障しても、上アームの役割を果たす当該下アームがオンするタイミングで変圧器の２次側コイルに電源の電圧を印加することができるので、１次側フルブリッジ回路と２次側フルブリッジ回路との間で電力伝送を継続することができる。
電力変換装置の一例を示す図である。 電力変換装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 スイッチングの位相を反転させる動作の一例を示す図である。 電力変換装置の動作の一例を示すフローチャートである。 電力変換装置の動作の一例を示すフローチャートである。 電力変換装置の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は、電力変換装置の一実施形態である電源装置１０１の構成の一例を示す図である。電源装置１０１は、例えば、自動車等の車両に搭載され、車両に搭載される各負荷に配電する車両用電源システムの一例である。電源装置１０１は、例えば、電源回路１０と、制御回路５０とを備える。
電源回路１０は、少なくとも３つ以上の複数のポートを有し、それらの複数のポートのうちから任意の２つのポートが選択され、選択された２つのポートの間で電力変換を行う機能を有する電力変換回路の一例である。本実施形態の電源回路１０は、例えば、第１のポート６０ａと、第２のポート６０ｃと、第３のポート６０ｂと、コンバータ１１とを備える。
第１のポート６０ａは、電源回路１０の第１の端子部の一例であり、例えば、負荷６１ａが接続される。
負荷６１ａは、単数又は複数の高電圧系負荷の一例である。高電圧系（例えば、４８Ｖ系）の負荷６１ａの具体例として、操舵をアシストする電動パワーステアリング装置などが挙げられる。
第２のポート６０ｃは、電源回路１０の第２の端子部の一例であり、例えば、バッテリ６２ｃ及び負荷６１ｃが接続される。
バッテリ６２ｃは、バッテリ６２ｃと同じ電圧系で動作する負荷６１ｃに直流電力を供給可能な低電圧系電源の一例である。低電圧系（例えば、４８Ｖ系よりも低い１２Ｖ系）のバッテリ６２ｃは、補機バッテリ（auxiliary battery）と呼ばれることがある。バッテリ６２ｃの具体例として、鉛バッテリ等の二次電池が挙げられる。バッテリ６２ｃは、例えば、不図示のオルタネータ等の充電手段によって充電されることも可能である。
負荷６１ｃは、単数又は複数の低電圧系負荷の一例である。負荷６１ｃは、補機負荷（auxiliary load）と呼ばれることがある。負荷６１ｃの具体例として、所定の機器を制御するＥＣＵ（電子制御装置）などが挙げられる。
第３のポート６０ｂは、電源回路１０の第３の端子部の一例であり、例えば、バッテリ６２ｂ及び負荷６１ｂが接続される。
バッテリ６２ｂは、バッテリ６２ｂと同じ電圧系で動作する負荷６１ｂに直流電力を供給可能な高電圧系電源の一例である。高電圧系（例えば、４８Ｖ系よりも高い２８８Ｖ系）のバッテリ６２ｂは、主機バッテリ（propulsion battery／traction battery）と呼ばれることがある。バッテリ６２ｂの具体例として、リチウムイオンバッテリ等の二次電池が挙げられる。バッテリ６２ｂは、例えば、負荷６１ｂからの回生電力によって充電されることも可能である。
負荷６１ｂは、単数又は複数の高電圧系負荷の一例である。負荷６１ｂの具体例として、直流電力を交流電力に変換するインバータなどが挙げられる。
ポート電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、それぞれ、第１のポート６０ａ，第２のポート６０ｃ，第３のポート６０ｂにおける入力電圧又は出力電圧である。
コンバータ１１は、一方のポートに入力される直流電力を電圧変換し、電圧変換後の直流電力を他方のポートに出力するＤＣ−ＤＣコンバータの一例である。本実施形態のコンバータ１１は、例えば、変圧器４００と、１次側フルブリッジ回路２００と、２次側フルブリッジ回路３００とを備える。１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００とは、変圧器４００で磁気結合される。第１のポート６０ａ及び第２のポート６０ｃを含む１次側ポートと、第３のポート６０ｂを含む２次側ポートとは、変圧器４００を介して接続される。
変圧器４００は、１次側コイル２０２と２次側コイル３０２を有し、１次側コイル２０２と２次側コイル３０２とが結合係数ｋＴで磁気結合することで、１次側コイル２０２と２次側コイル３０２との巻き数比が１：Ｎの変圧器として機能する。Ｎは、１よりも大きい正数である。変圧器４００は、例えば、センタータップ２０２ｍを有するセンタータップ式変圧器である。
１次側コイル２０２は、１次側第１巻線２０２ａと、１次側第２巻線２０２ｂと、１次側第１巻線２０２ａと１次側第２巻線２０２ｂとの中間接続点から引き出されるセンタータップ２０２ｍとを有する。１次側第１巻線２０２ａの巻き数は、１次側第２巻線２０２ｂの巻き数と等しい。センタータップ２０２ｍは、第２のポート６０ｃの高電位側の端子６１６に接続される。
１次側フルブリッジ回路２００は、変圧器４００の１次側に設けられる。１次側フルブリッジ回路２００は、変圧器４００の１次側コイル２０２と、１次側磁気結合リアクトル２０４と、第１上アームＵ１と、第１下アーム／Ｕ１と、第２上アームＶ１と、第２下アーム／Ｖ１とを含んで構成される１次側電力変換部の一例である。
第１上アームＵ１と、第１下アーム／Ｕ１と、第２上アームＶ１と、第２下アーム／Ｖ１は、それぞれ、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと、当該ＭＯＳＦＥＴの寄生素子であるボディダイオード（寄生ダイオード）とを含んで構成されるスイッチング素子である。各アームに並列にダイオードが追加接続されてもよい。
１次側フルブリッジ回路２００は、第１のポート６０ａの高電位側の端子６１３に接続される１次側正極母線２９８と、第１のポート６０ａ及び第２のポート６０ｃの低電位側の端子６１４に接続される１次側負極母線２９９とを有する。
１次側正極母線２９８と１次側負極母線２９９との間には、第１上アームＵ１と第１下アーム／Ｕ１とが直列に接続されて構成される第１アーム回路２０７が接続される。第１アーム回路２０７は、第１上アームＵ１及び第１下アーム／Ｕ１のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な１次側第１電力変換回路部（１次側Ｕ相電力変換回路部）の一例である。
１次側正極母線２９８と１次側負極母線２９９との間には、第２上アームＶ１と第２下アーム／Ｖ１とが直列に接続されて構成される第２アーム回路２１１が接続される。第２アーム回路２１１は、第１アーム回路２０７と並列に接続される。第２アーム回路２１１は、第２上アームＶ１及び第２下アーム／Ｖ１のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な１次側第２電力変換回路部（１次側Ｖ相電力変換回路部）の一例である。
第１アーム回路２０７の中点２０７ｍと第２アーム回路２１１の中点２１１ｍを接続するブリッジ部分には、１次側コイル２０２と１次側磁気結合リアクトル２０４とが設けられる。ブリッジ部分についてより詳細に接続関係について説明すると、第１アーム回路２０７の中点２０７ｍには、１次側磁気結合リアクトル２０４の１次側第１リアクトル２０４ａの一方端が接続される。そして、１次側第１リアクトル２０４ａの他方端には、１次側コイル２０２の一方端が接続される。さらに、１次側コイル２０２の他方端には、１次側磁気結合リアクトル２０４の１次側第２リアクトル２０４ｂの一方端が接続される。さらに、１次側第２リアクトル２０４ｂの他方端が第２アーム回路２１１の中点２１１ｍに接続される。
１次側磁気結合リアクトル２０４は、１次側第１リアクトル２０４ａと、１次側第１リアクトル２０４ａと結合係数ｋ１で磁気結合する１次側第２リアクトル２０４ｂとを含んで構成される。
中点２０７ｍは、第１上アームＵ１と第１下アーム／Ｕ１との間の１次側第１中間ノードであり、中点２１１ｍは、第２上アームＶ１と第２下アーム／Ｖ１との間の１次側第２中間ノードである。中点２０７ｍは、１次側第１リアクトル２０４ａ、１次側コイル２０２、１次側第２リアクトル２０４ｂをこの順に経由して、中点２１１ｍに接続される。
第１のポート６０ａは、１次側フルブリッジ回路２００に接続され、１次側正極母線２９８と１次側負極母線２９９との間に設けられる入出力ポートである。第１のポート６０ａは、端子６１３と端子６１４とを含んで構成される。
第２のポート６０ｃは、変圧器４００の１次側のセンタータップ２０２ｍに接続され、１次側負極母線２９９と１次側コイル２０２のセンタータップ２０２ｍとの間に設けられる入出力ポートである。第２のポート６０ｃは、端子６１４と端子６１６とを含んで構成される。
２次側フルブリッジ回路３００は、変圧器４００の２次側に設けられる。２次側フルブリッジ回路３００は、変圧器４００の２次側コイル３０２と、第３上アームＵ２と、第３下アーム／Ｕ２と、第４上アームＶ２と、第４下アーム／Ｖ２とを含んで構成される２次側電力変換部の一例である。
第３上アームＵ２と、第３下アーム／Ｕ２と、第４上アームＶ２と、第４下アーム／Ｖ２は、それぞれ、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴと、当該ＭＯＳＦＥＴの寄生素子であるボディダイオード（寄生ダイオード）とを含んで構成されるスイッチング素子である。各アームに並列にダイオードが追加接続されてもよい。
２次側フルブリッジ回路３００は、第３のポート６０ｂの高電位側の端子６１８に接続される２次側正極母線３９８と、第３のポート６０ｂの低電位側の端子６２０に接続される２次側負極母線３９９とを有する。
２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間には、第３上アームＵ２と第３下アーム／Ｕ２とが直列に接続されて構成される第３アーム回路３０７が接続される。第３アーム回路３０７は、第３上アームＵ２及び第３下アーム／Ｕ２のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な２次側第１電力変換回路部（２次側Ｕ相電力変換回路部）の一例である。
２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間には、第４上アームＶ２と第４下アーム／Ｖ２とが直列に接続されて構成される第４アーム回路３１１が接続される。第４アーム回路３１１は、第３アーム回路３０７と並列に接続される。第４アーム回路３１１は、第４上アームＶ２及び第４下アーム／Ｖ２のオンオフのスイッチング動作による電力変換動作が可能な２次側第２電力変換回路部（２次側Ｖ相電力変換回路部）の一例である。
第３アーム回路３０７の中点３０７ｍと第４アーム回路３１１の中点３１１ｍを接続するブリッジ部分には、２次側コイル３０２が設けられる。ブリッジ部分についてより詳細に接続関係について説明すると、第３アーム回路３０７の中点３０７ｍには、２次側コイル３０２の一方端が接続される。そして、２次側コイル３０２の他方端は、第４アーム回路３１１の中点３１１ｍに接続される。
中点３０７ｍは、第３上アームＵ２と第３下アーム／Ｕ２との間の２次側第１中間ノードであり、中点３１１ｍは、第４上アームＶ２と第４下アーム／Ｖ２との間の２次側第２中間ノードである。中点３０７ｍは、２次側コイル３０２を経由して、中点３１１ｍに接続される。
第３のポート６０ｂは、２次側フルブリッジ回路３００に接続され、２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間に設けられる入出力ポートである。第３のポート６０ｂは、端子６１８と端子６２０とを含んで構成される。
制御回路５０は、コンバータ１１の電圧変換動作を制御する制御部の一例であり、コンバータ１１を電圧変換動作させる制御信号を生成し、コンバータ１１に対して出力する。本実施形態の制御回路５０は、１次側フルブリッジ回路２００及び２次側フルブリッジ回路３００内の各アームをオンオフさせる制御信号を出力する。制御回路５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、又はマイクロコンピュータを備える電子回路である。
図２は、各アームのオンオフのタイミングチャートの一例を示す図である。図２において、Ｕ１は、第１上アームＵ１のオンオフ波形であり、Ｖ１は、第２上アームＶ１のオンオフ波形であり、Ｕ２は、第３上アームＵ２のオンオフ波形であり、Ｖ２は、第４上アームＶ２のオンオフ波形である。第１下アーム／Ｕ１、第２下アーム／Ｖ１、第３下アーム／Ｕ２、第４下アーム／Ｖ２のオンオフ波形は、それぞれ、第１上アームＵ１、第２上アームＶ１、第３上アームＵ２、第４上アームＶ２のオンオフ波形を反転した波形である。
なお、上下アームの両オンオフ波形間には、上下アームの両方がオンすることで貫通電流が流れないようにデッドタイムが設けられてもよい。また、図２に示される８つのオンオフ波形において、ハイレベルがオン状態を表し、ローレベルがオフ状態を表している。
制御回路５０は、４つの期間を含むスイッチングパターンを繰り返して、各アームをオンオフさせる。第１の期間ｔ２−ｔ４は、上アームＵ１，Ｕ２と下アーム／Ｖ１，／Ｖ２がオンし、且つ、上アームＶ１，Ｖ２と下アーム／Ｕ１，／Ｕ２がオフする期間である。第２の期間ｔ５−ｔ７は、下アーム／Ｕ１，／Ｕ２と下アーム／Ｖ１，／Ｖ２がオンし、且つ、上アームＵ１，Ｕ２と上アームＶ１，Ｖ２がオフする期間である。第３の期間ｔ８−ｔ１０は、下アーム／Ｕ１，／Ｕ２と上アームＶ１，Ｖ２がオンし、且つ、上アームＵ１，Ｕ２と下アーム／Ｖ１，／Ｖ２がオフする期間である。第４の期間ｔ１１−ｔ１２は、下アーム／Ｕ１，／Ｕ２と下アーム／Ｖ１，／Ｖ２がオンし、且つ、上アームＵ１，Ｕ２と上アームＶ１，Ｖ２がオフする期間である。
制御回路５０は、例えば、デューティ比Ｄ（＝δ／Ｔ）を制御することによって、１次側フルブリッジ回路２００の昇圧比又は降圧比を変更できる。
デューティ比Ｄは、１次側フルブリッジ回路２００内の第１上アームＵ１及び第２上アームＶ１のスイッチング周期Ｔに占めるオン時間δの割合である。第１上アームＵ１のデューティ比Ｄと第２上アームＶ１のデューティ比Ｄとは、互いに等しい。１次側フルブリッジ回路２００の昇降圧比は、第１のポート６０ａと第２のポート６０ｃとの間の変圧比である。
したがって、例えば、
１次側フルブリッジ回路２００の昇降圧比
＝第２のポート６０ｃの電圧／第１のポート６０ａの電圧
＝δ／Ｔ
と表される。
なお、オン時間δは、第１上アームＵ１及び第２上アームＶ１のオン時間を表すとともに、第３上アームＵ２及び第４上アームＶ２のオン時間を表す。また、１次側フルブリッジ回路２００に構成されるアームのスイッチング周期Ｔと２次側フルブリッジ回路３００に構成されるアームのスイッチング周期Ｔは等しい時間である。
また、制御回路５０は、Ｕ１とＶ１との位相差αを、定常時、例えば、１８０度（π）で動作させ、Ｕ２とＶ２との位相差βも、１８０度（π）で動作させる。Ｕ１とＶ１との位相差αは、タイミングｔ２とタイミングｔ８との間の時間差であり、Ｕ２とＶ２との位相差βは、タイミングｔ１とタイミングｔ７との間の時間差である。
さらに、制御回路５０は、位相差φ（位相差φｕ及び位相差φｖ）を制御することによって、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００との間で変圧器４００を介して伝送される伝送電力Ｐを調整できる。
位相差φは、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００との間で同じ相の電力変換回路部間でのスイッチングタイミングのずれ（タイムラグ）である。
位相差φｕは、第１アーム回路２０７と第３アーム回路３０７との対応する相間でのスイッチングタイミングのずれであり、第１アーム回路２０７のスイッチングと第３アーム回路３０７のスイッチングとの間の時間差である。例えば、位相差φｕは、第１上アームＵ１のターンオンのタイミングｔ２と第３上アームＵ２のターンオンのタイミングｔ１との間の差である。第１アーム回路２０７のスイッチングと第３アーム回路３０７のスイッチングは、制御回路５０によって互いに同相で（すなわち、Ｕ相で）制御される。
位相差φｖは、第２アーム回路２１１と第４アーム回路３１１との対応する相間でのスイッチングタイミングのずれであり、第２アーム回路２１１のスイッチングと第４アーム回路３１１のスイッチングとの間の時間差である。例えば、位相差φｖは、第２上アームＶ１のターンオンのタイミングｔ８と第４上アームＶ２のターンオンのタイミングｔ７との間の差である。第２アーム回路２１１のスイッチングと第４アーム回路３１１のスイッチングは、制御回路５０によって互いに同相で（すなわち、Ｖ相で）制御される。
制御回路５０は、位相差φｕを正値に且つ位相差φｖを正値に制御することにより、１次側フルブリッジ回路２００から２次側フルブリッジ回路３００に伝送電力Ｐを伝送し、位相差φｕを負値に且つ位相差φｖを負値に制御することにより、２次側フルブリッジ回路３００から１次側フルブリッジ回路２００に伝送電力Ｐを伝送できる。つまり、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００との間で同じ相の電力変換回路部間において、上アームが先にオンした電力変換回路部を備えるフルブリッジ回路から、上アームが後にオンした電力変換回路部を備えるフルブリッジ回路に、伝送電力Ｐが伝送される。
例えば、図２の場合、第３上アームＵ２のターンオンのタイミングｔ１が、第１上アームＵ１のターンオンのタイミングｔ２よりも先である。したがって、第３上アームＵ２を有する第３アーム回路３０７を備える２次側フルブリッジ回路３００から、第１上アームＵ１を有する第１アーム回路２０７を備える１次側フルブリッジ回路２００に、伝送電力Ｐが伝送される。同様に、第４上アームＶ２のターンオンのタイミングｔ７が、第２上アームＶ１のターンオンのタイミングｔ８よりも先である。したがって、第４上アームＶ２を有する第４アーム回路３１１を備える２次側フルブリッジ回路３００から、第２上アームＶ１を有する第２アーム回路２１１を備える１次側フルブリッジ回路２００に、伝送電力Ｐが伝送される。
制御回路５０は、通常、位相差φｕと位相差φｖとを互いに等しくしたまま制御するが、伝送電力Ｐに要求される精度が満たされる範囲内で、位相差φｕと位相差φｖとを互いにずらして制御してもよい。すなわち、位相差φｕと位相差φｖは、通常、互いに同じ値に制御されるが、伝送電力Ｐに要求される精度が満たされれば、互いに異なる値に制御されてもよい。
制御回路５０は、例えば、ポート電圧Ｖｃが第２のポート６０ｃに設定される目標電圧Ｖｃｏに一致するように、検出回路により検出されるポート電圧Ｖｃをフィードバックしてデューティ比Ｄを制御できる。あるいは、別のタイミングで、制御回路５０は、例えば、ポート電圧Ｖａが第１のポート６０ａに設定される目標電圧Ｖａｏに一致するように、検出回路により検出されるポート電圧Ｖａをフィードバックしてデューティ比Ｄを制御できる。
更に、制御回路５０は、例えば、伝送電力Ｐが目標伝送電力Ｐｏに一致するように、検出回路により検出される伝送電力Ｐをフィードバックして位相差φを制御できる。制御回路５０は、例えば、第３のポート６０ｂから第１のポート６０ａ及び第２のポート６０ｃに伝送される伝送電力ＰＡ＋Ｃが目標伝送電力ＰＡ＋Ｃ ＊に一致するように、検出回路により検出される伝送電力ＰＡ＋Ｃをフィードバックして位相差φを制御する電力フィードバック制御を実行する。あるいは、別のタイミングで、制御回路５０は、例えば、第１のポート６０ａから第３のポート６０ｂに伝送される伝送電力ＰＢが目標伝送電力ＰＢ ＊に一致するように、検出回路により検出される伝送電力ＰＢをフィードバックして位相差φを制御する電力フィードバック制御を実行する。
伝送電力ＰＡ＋Ｃは、２次側フルブリッジ回路３００から変圧器４００を介して１次側フルブリッジ回路２００に伝送される電力であり、第１のポート６０ａに伝送される伝送電力ＰＡと第２のポート６０ｃに伝送される伝送電力ＰＣとの和に等しい。伝送電力ＰＡは、第１のポート６０ａから出力されるポート電圧Ｖａと第１のポート６０ａから出力されるポート電流Ｉａとの積に等しい。伝送電力ＰＣは、第２のポート６０ｃから出力されるポート電圧Ｖｃと第２のポート６０ｃから出力されるポート電流Ｉｃとの積に等しい。伝送電力ＰＢは、第３のポート６０ｂから出力されるポート電圧Ｖｂと第３のポート６０ｂから出力されるポート電流Ｉｂとの積に等しい。
このように、電源回路１０は、検出回路により各ポートのポート電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ及びポート電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出することによって、デューティ比Ｄと位相差φの少なくとも一方を制御することにより各ポート間で電力変換を行う。
図１において、制御回路５０は、任意の故障検出方法に従って、第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のいずれか一方のショート故障の有無を判定する。
制御回路５０は、例えば、第３上アームＵ２をオフさせる期間での第３上アームＵ２の両端電圧が略零のオン電圧と等しいと検出される場合、第３上アームＵ２をショート故障した故障アームと判定する。第３上アームＵ２の両端電圧は、２次側正極母線３９８と中点３０７ｍとの間の電位差である。同様に、制御回路５０は、例えば、第４上アームＶ２をオフさせる期間での第４上アームＶ２の両端電圧が略零のオン電圧と等しいと検出される場合、第４上アームＶ２をショート故障した故障アームと判定する。第４上アームＶ２の両端電圧は、２次側正極母線３９８と中点３１１ｍとの間の電位差である。
制御回路５０は、例えば、第３上アームＵ２をオフさせる期間での中点３０７ｍの電圧が２次側正極母線３９８の電圧と等しいと検出される場合、第３上アームＵ２をショート故障した故障アームと判定する。同様に、制御回路５０は、例えば、第４上アームＶ２をオフさせる期間での中点３１１ｍの電圧が２次側正極母線３９８の電圧と等しいと検出される場合、第４上アームＶ２をショート故障した故障アームと判定する。
制御回路５０は、例えば、第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のうち、一方の上アームをオンさせる期間に電圧が２次側コイル３０２に印加されていないと検出される場合、オンしていないはずの他方の上アームをショート故障した故障アームと判定する。なぜなら、片方の上アームがショート故障しているときにもう片方の上アームがオンすると、第３上アームＵ２と２次側コイル３０２と第４上アームＶ２とを順に経由するループ回路が発生するからである。
制御回路５０は、例えば、第３上アームＵ２の周囲温度が所定の温度閾値よりも高いと検出される場合、第３上アームＵ２をショート故障した故障アームと判定し、第４上アームＶ２の周囲温度が所定の温度閾値よりも高いと検出される場合、第４上アームＶ２をショート故障した故障アームと判定する。なぜなら、ショート故障時は、異常発熱するからである。
制御回路５０は、例えば、第３上アームＵ２のゲート電流Ｉｇの変化に基づいて、第３上アームＵ２のショート故障の有無を判定し、第４上アームＶ２のゲート電流Ｉｇの変化に基づいて、第４上アームＶ２のショート故障の有無を判定してもよい。
制御回路５０は、第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のうちショート故障した一方の故障アームが検知された場合、バッテリ６２ｂの正極６３の接続先を２次側負極母線３９９に切り替え且つバッテリ６２ｂの負極６４の接続先を２次側正極母線３９８に切り替える。このような切り替え動作により、２次側フルブリッジ回路３００の２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９との間に入力されるバッテリ６２ｂの電源電圧の正負を反転させることができる。
本実施形態の電源回路１０は、例えば、切り替え回路３１３を備える。本実施形態の制御回路５０は、切り替え回路３１３を切り替え動作させることによって、正極６３の接続先を２次側負極母線３９９に切り替え且つ負極６４の接続先を２次側正極母線３９８に切り替える。
切り替え回路３１３は、例えば、第１スイッチ３１４と、第２スイッチ３１５とを有する。第１スイッチ３１４は、正極６３の接続先を２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９とに選択的に切り替えできるので、正極６３の接続先を２次側正極母線３９８から２次側負極母線３９９に切り替えできる。一方、第２スイッチ３１５は、負極６４の接続先を２次側正極母線３９８と２次側負極母線３９９とに選択的に切り替えできるので、負極６４の接続先を２次側負極母線３９９から２次側正極母線３９８に切り替えできる。
第１スイッチ３１４は、例えば、２次側フルブリッジ回路３００と端子６１８との間において、２次側正極母線３９８に直列に挿入されている。第２スイッチ３１５は、例えば、２次側フルブリッジ回路３００と端子６２０との間において、２次側負極母線３９９に直列に挿入されている。第１スイッチ３１４及び第２スイッチ３１５の具体例として、トランジスタ、リレーなどが挙げられる。
制御回路５０は、第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のうちショート故障した一方の故障アームが検知された場合、上述のように正極６３と負極６４の接続先を入れ替えるとともに、第３アーム回路３０７と第４アーム回路３１１のうち当該故障アームを含む一方の故障アーム回路とは別の他方のアーム回路のスイッチングの位相を反転させる。
制御回路５０は、例えば、ショート故障した第３上アームＵ２が検知された場合、上述のように正極６３と負極６４の接続先を入れ替えるとともに、第３上アームＵ２を含む第３アーム回路３０７に並列接続される第４アーム回路３１１のスイッチングの位相を反転させる。これにより、第４アーム回路３１１に含まれる第４上アームＶ２と第４下アーム／Ｖ２の役割を入れ替えることができる。つまり、第４上アームＶ２は、下アームの役割を果たし、第４下アーム／Ｖ２は、上アームの役割を果たす。したがって、第３上アームＵ２がショート故障しても、上アームの役割を果たす第４下アーム／Ｖ２がオンするタイミングで２次側コイル３０２にバッテリ６２ｂのポート電圧Ｖｂを印加することができるので、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００との間で電力伝送を継続することができる。
一方、制御回路５０は、例えば、ショート故障した第４上アームＶ２が検知された場合、上述のように正極６３と負極６４の接続先を入れ替えるとともに、第４上アームＶ２を含む第４アーム回路３１１に並列接続される第３アーム回路３０７のスイッチングの位相を反転させる。これにより、第３アーム回路３０７に含まれる第３上アームＵ２と第３下アーム／Ｕ２の役割を入れ替えることができる。つまり、第３上アームＵ２は、下アームの役割を果たし、第３下アーム／Ｕ２は、上アームの役割を果たす。したがって、第４上アームＶ２がショート故障しても、上アームの役割を果たす第３下アーム／Ｕ２がオンするタイミングで２次側コイル３０２にバッテリ６２ｂのポート電圧Ｖｂを印加することができるので、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００との間で電力伝送を継続することができる。
次に、第４上アームＶ２のショート故障が検知される場合を例に挙げて、第４上アームＶ２のショート故障が検知される前後で、第３アーム回路３０７のスイッチングの位相を反転させることについて説明する。
図３は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前後の、第３アーム回路３０７と第１アーム回路２０７のスイッチング波形の一例を示す図である。図３は、図２と同様に、第３アーム回路３０７に含まれる第３上アームＵ２と第３下アーム／Ｕ２のオンオフ波形の一例を示し、第１アーム回路２０７に含まれる第１上アームＵ１と第１下アーム／Ｕ１のオンオフ波形の一例を示す。
ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前の正常時、制御回路５０は、第３上アームＵ２をデューティ比Ｄ１（＝δ１／Ｔ）で制御し、第３下アーム／Ｕ２をデューティ比Ｄ２（＝δ２／Ｔ）で制御する。第３上アームＵ２のオン時間δ１は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前の第３上アームＵ２のターンオンのタイミングｔａから、第３上アームＵ２のターンオフのタイミングまでの経過時間である。一方、第３下アーム／Ｕ２のオン時間δ２は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前の第３下アーム／Ｕ２のターンオンのタイミングｔｂから、第３下アーム／Ｕ２のターンオフのタイミングまでの経過時間である。
オン時間δ２は、オン時間δ１よりも長い。また、ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前の位相差φｕは、第１上アームＵ１のターンオンのタイミングと第３上アームＵ２のターンオンのタイミングとの間の時間差である。
制御回路５０は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知された場合、まず、第３アーム回路３０７の上下アームのデューティ比を入れ替える。制御回路５０は、タイミングｔａからのオン時間をδ１からδ２に長く変更することによって、第３上アームＵ２のデューティ比をＤ１からＤ２に大きく変更する。一方、制御回路５０は、タイミングｔｂからのオン時間をδ２からδ１に短く変更することによって、第３下アーム／Ｕ２のデューティ比をＤ２からＤ１に小さく変更する。
次に、制御回路５０は、第３上アームＵ２のターンオンタイミングをタイミングｔａからδ１だけ遅らせて、第３上アームＵ２をデューティ比Ｄ２で制御する。一方、制御回路５０は、第３下アーム／Ｕ２のターンオンタイミングをタイミングｔｂからδ１だけ早めて、第３下アーム／Ｕ２をデューティ比Ｄ１で制御する。なお、制御回路５０は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前後で、第１アーム回路２０７の上下アームについてデューティ比の入れ替えもターンオンタイミングの移相も行わなくてよい。
このように、制御回路５０は、第３アーム回路３０７の上下アームについてデューティ比の入れ替えとターンオンタイミングの移相を行うことにより、第１上アームＵ１のターンオンのタイミングと第３下アーム／Ｕ２のターンオンのタイミングとの間の時間差を位相差φｕに変更できる。つまり、制御回路５０は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知された後の第３下アーム／Ｕ２を、第３上アームＵ２とみなして動作させることができ、ショート故障した第４上アームＶ２が検知された後の第３上アームＵ２を、第３下アーム／Ｕ２とみなして動作させることができる。
したがって、制御回路５０は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知された後でも、１次側フルブリッジ回路２００と２次側フルブリッジ回路３００との間で電力伝送を継続することができる。図３の場合、制御回路５０は、ショート故障した第４上アームＶ２が検知される前後で、２次側フルブリッジ回路３００から１次側フルブリッジ回路２００に向けて、位相差φｕに応じた伝送電力Ｐを伝送できる。
図１において、制御回路５０は、例えば、ショート故障した第３上アームＵ２が検知された場合、第３下アーム／Ｕ２のオンを禁止する。これにより、第３下アーム／Ｕ２がオンすることによって第３アーム回路３０７を上下に流れる貫通電流の発生を防止することができる。同様に、制御回路５０は、例えば、ショート故障した第４上アームＶ２が検知された場合、第４下アーム／Ｖ２のオンを禁止する。これにより、第４下アーム／Ｖ２がオンすることによって第４アーム回路３１１を上下に流れる貫通電流の発生を防止することができる。
制御回路５０は、例えば、ショート故障した故障アームが第３上アームＵ２である場合、第１上アームＵ１及び第１下アーム／Ｕ１のオンを禁止してもよい。なぜなら、第３上アームＵ２がショート故障すると、第３上アームＵ２のターンオンタイミングと第１上アームＵ１のターンオンタイミングとの位相差φｕをそもそも生成することができないからである。第１上アームＵ１及び第１下アーム／Ｕ１のオンが禁止されることによって、例えば、第１上アームＵ１及び第１下アーム／Ｕ１のオンによって発生する消費電力の削減が可能となる。
同様に、制御回路５０は、例えば、ショート故障した故障アームが第４上アームＶ２である場合、第２上アームＶ１及び第２下アーム／Ｖ１のオンを禁止してもよい。なぜなら、第４上アームＶ２がショート故障すると、第４上アームＶ２のターンオンタイミングと第２上アームＶ１のターンオンタイミングとの位相差φｖをそもそも生成することができないからである。第２上アームＶ１及び第２下アーム／Ｖ１のオンが禁止されることによって、例えば、第２上アームＶ１及び第２下アーム／Ｖ１のオンによって発生する消費電力の削減が可能となる。
図４は、電源装置１０１の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０で、制御回路５０は、第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のいずれか一方のショート故障の有無を判定する。
ステップＳ２０で、制御回路５０は、ステップＳ１０において第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のいずれか一方のショート故障があると判定した場合、所定の通知先（例えば、メモリや負荷など）に故障情報を通知する。制御回路５０は、例えば、１次側フルブリッジ回路２００から電力を取得する負荷６１ａ，６１ｃと２次側フルブリッジ回路３００から電力を取得する負荷６１ｂの少なくとも一つに、ショート故障した故障アームの発生を知らせる故障情報を通知する。これにより、例えば、故障情報を受信した各負荷が、故障アームの発生に対処する動作を実行できる。
第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のいずれか一方がショート故障すると、電源装置１０１は、各負荷に必要な全電力を元通り供給することが難しい。そのため、制御回路５０は、予め決められた優先度に応じて各負荷に電力が供給されるように、１次側フルブリッジ回路２００及び２次側フルブリッジ回路３００を制御する。制御回路５０は、優先度が基準よりも低い負荷の動作を停止させてもよいし、優先度が基準よりも低い負荷の動作モードをスリープモード等の低消費電力モードに一時的に切り替えてもよい。制御回路５０は、優先度が基準よりも低い負荷を、１次側フルブリッジ回路２００又は２次側フルブリッジ回路３００から切り離してもよい。
ステップＳ３０で、制御回路５０は、故障アーム回路（ショート故障した上アームを有するアーム回路）に含まれる下アームのオンを禁止する。これにより、故障アーム回路の上下アームに流れる貫通電流の発生を防止することができる。
ステップＳ３５で、制御回路５０は、故障アーム回路に並列接続される他方のアーム回路に含まれる上下アームのオンを禁止する。他方のアーム回路に含まれる上下アームとは、第３上アームＵ２がショート故障の場合、第４上アームＶ２及び第４下アーム／Ｖ２に相当し、第４上アームＶ２がショート故障の場合、第３上アームＵ２及び第３下アーム／Ｕ２に相当する。
他方のアーム回路に含まれる上下アームのオンが禁止されることにより、２次側フルブリッジ回路３００に流れる電流が最小限に抑えられる。したがって、例えば、２次側のバッテリ６２ｂの電極の接続先が後述のステップＳ５０で切り替わる時に発生するサージを抑制することができる。
ステップＳ４０で、制御回路５０は、ポート電圧Ｖａが第１のポート６０ａに設定される目標電圧Ｖａｏに一致するように、１次側フルブリッジ回路２００を降圧動作から昇圧動作に切り替える。これにより、第３上アームＵ２と第４上アームＶ２のいずれか一方のショート故障によって、２次側フルブリッジ回路３００から１次側フルブリッジ回路２００に伝送される伝送電力Ｐが低下又は無くなっても、負荷６１ａが必要とする電力をバッテリ６２ｃから補うことができる。例えば、１次側フルブリッジ回路２００は、第２のポート６０ｃの端子６１６を介してセンタータップ２０２ｍに入力される電力を昇圧し、昇圧した電力を負荷６１ａに供給する。
なお、ステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ３５，Ｓ４０の各動作は、同時に実行されてもよい。あるいは、ステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ３５，Ｓ４０の各動作の実行順序は、前後してもよい。
ステップＳ５０で、制御回路５０は、バッテリ６２ｂの正極６３の接続先を２次側負極母線３９９に切り替え且つバッテリ６２ｂの負極６４の接続先を２次側正極母線３９８に切り替える。この際、制御回路５０は、正極６３の接続をオープンにしてから、負極６４を２次側正極母線３９８に接続し、負極６４を２次側正極母線３９８に接続してから、正極６３を２次側負極母線３９９に接続するように、切り替え回路３１３を制御する。あるいは、制御回路５０は、負極６４の接続をオープンにしてから、正極６３を２次側負極母線３９９に接続し、正極６３を２次側負極母線３９９に接続してから、負極６４を２次側正極母線３９８に接続するように、切り替え回路３１３を制御する。これにより、バッテリ６２ｂのショートを防止することができる。
ステップＳ６０で、制御回路５０は、故障アーム回路に並列接続される他方のアーム回路のスイッチングの位相を、ショート故障した上アームがステップＳ１０において検知される前の位相に対して反転させる。これにより、他方のアーム回路の上下アームの役割を入れ替えることができる。
ステップＳ７０で、制御回路５０は、故障アーム回路に対応する１次側のアーム回路に含まれる上下アームのオンを禁止する。例えば、制御回路５０は、ショート故障した故障アームが第３上アームＵ２である場合、第１上アームＵ１及び第１下アーム／Ｕ１のオンを禁止し、ショート故障した故障アームが第４上アームＶ２である場合、第２上アームＶ１及び第２下アーム／Ｖ１のオンを禁止する。これにより、１次側フルブリッジ回路２００で発生する消費電力の削減が可能となる。
ステップＳ８０で、制御回路５０は、ポート電圧Ｖｃが第２のポート６０ｃに設定される目標電圧Ｖｃｏに一致するように、１次側フルブリッジ回路２００を昇圧動作から降圧動作に切り替える。なぜなら、ステップＳ５０，Ｓ６０の動作によって、２次側フルブリッジ回路２００から１次側フルブリッジ回路１００への電力伝送が継続するので、負荷６１ａが必要とする電力を伝送電力Ｐで補うことができるからである。
図５は、図４のステップＳ８０の実行後の電源装置１０１の動作の一例を示すフローチャートである。
制御回路５０は、通常、ポート電圧Ｖｃが第２のポート６０ｃに設定される目標電圧Ｖｃｏに一致するようにデューティ比Ｄを制御し、ポート電圧Ｖａが第１のポート６０ａに設定される目標電圧Ｖａｏに一致するように位相差φを制御する。しかし、正極６３と負極６４の接続先が入れ替えられるとともに、故障アーム回路に並列接続される他方のアーム回路の位相が反転した後は、伝送可能な伝送電力Ｐの最大値が低下する（概ね、正常時の半分）。したがって、比較的優先度の高い負荷６１ａの要求電力が高くなる等によって、各負荷の要求電力が電源回路１０が供給可能な最大電力を超え、位相差φの絶対値が上限値（ガード値）に達する可能性がある。一方、負荷６１ａは、ポート電圧Ｖａのある程度の変動を吸収できる。そこで、図４のステップＳ８０の実行後、制御回路５０は、図５に示される手順に従って、ポート電圧Ｖｃの維持をポート電圧Ｖａの維持よりも優先させ、且つ、位相差φの絶対値が上限値で固定されないように、ポート電圧Ｖａの電圧低下を許容する制御を行う。
ステップＳ１１０で、制御回路５０は、位相差φが上限値φｍａｘに等しいか否かを判定する。ショート故障時に伝送可能な伝送電力Ｐは、正常時に伝送可能な伝送電力Ｐに対して約半分であるので、正常時の位相差φの上限値φｍａｘがφ１とすると、ショート故障時の位相差φの上限値φｍａｘは「φ１／２」である。
ステップＳ１２０で、制御回路５０は、位相差φが「φ１／２」で固定されているとステップＳ１１０において判定した場合、ポート電圧Ｖａの許容電圧範囲の下限値Ｖａｍｉｎを正常時の値よりも低い値に再設定する。これにより、ショート故障時のポート電圧Ｖａが、正常時よりも低下することを許容することができる。
ステップＳ１３０で、制御回路５０は、ポート電圧Ｖａの検出値がステップＳ１２０において再設定された下限値Ｖａｍｉｎよりも低いか否かを判定する。ポート電圧Ｖａの検出値がステップＳ１２０において再設定された下限値Ｖａｍｉｎよりも低い場合、負荷６１ａの要求電力を伝送電力Ｐだけで賄うことは限界である。
そこで、ステップＳ１４０で、制御回路５０は、ポート電圧Ｖａの検出値がステップＳ１２０において再設定された下限値Ｖａｍｉｎよりも低い場合、１次側フルブリッジ回路２００の動作を降圧動作から昇圧動作に切り替える。これにより、負荷６１ａの要求電力を、伝送電力Ｐだけでなくバッテリ６２ｃからの電力でも賄うことができる。
ステップＳ１５０で、制御回路５０は、所定の通知先（例えば、メモリや負荷など）に異常情報を通知する。制御回路５０は、例えば、負荷６１ａ，６１ｂ，６１ｃの少なくとも一つの負荷に、電源装置１０１がショート故障よりも深刻な状況下であることを知らせる異常情報を通知する。
図６は、電力変換装置の一実施形態である電源装置１０２の構成の一例を示す図である。図１の構成と同様の構成についての説明は、省略する。電源装置１０２は、例えば、電源回路１２と、制御回路５０とを備える。電源回路１２は、並列に接続される複数のコンバータを有する。コンバータ１３とコンバータ１４は、図１のコンバータ１１と同一の構成を有する。コンバータ１３が供給可能な最大電力とコンバータ１４が供給可能な最大電力は、同じでも異なってもよい。
コンバータ１３，１４のそれぞれの１次側正極母線２９８は、互いに接続される。コンバータ１３，１４のそれぞれの１次側負極母線２９９は、互いに接続される。コンバータ１３，１４のそれぞれのセンタータップ２０２ｍは、互いに接続される。コンバータ１３，１４のそれぞれの２次側正極母線３９８は、互いに接続される。コンバータ１３，１４のそれぞれの２次側負極母線３９９は、互いに接続される。
制御回路５０は、コンバータ１３，１４のいずれか一方の２次側の上アームのショート故障が検知された場合、バッテリ６２ｂの電極の接続先を切り替え回路３１３により入れ替えるとともに、第３アーム回路３０７と第４アーム回路３１１のうち当該故障アームを含む一方の故障アーム回路とは別の他方のアーム回路のスイッチングの位相を反転させる。これにより、コンバータ１３，１４において、ショート故障が検知された方のコンバータが供給可能な最大電力は、ショート故障の検知前後でほぼ半減するが、ショート故障が検知されない方のコンバータが供給可能な最大電力は、ショート故障の前後でほぼ不変にすることができる。
以上、電力変換装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
例えば、各アームは、ＭＯＳＦＥＴに限られず、オンオフ動作する他の半導体スイッチング素子でもよい。例えば、各アームは、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどの絶縁ゲートによる電圧制御型パワー素子でもよいし、バイポーラトランジスタでもよい。
また、上述の説明において、１次側を２次側と定義し、２次側を１次側と定義してもよい。
１０，１２ 電源回路
１１，１３，１４ コンバータ
５０ 制御回路
６２ｂ バッテリ
６３ 正極
６４ 負極
１０１，１０２ 電源装置
２００ １次側フルブリッジ回路
２０２ １次側コイル
２０２ｍ センタータップ
２０４ １次側磁気結合リアクトル
２０７ 第１アーム回路
２０７ｍ 中点
２１１ 第２アーム回路
２１１ｍ 中点
２９８ １次側正極母線
２９９ １次側負極母線
３００ ２次側フルブリッジ回路
３０２ ２次側コイル
３０７ 第３アーム回路
３０７ｍ 中点
３１１ 第４アーム回路
３１１ｍ 中点
３１３ 切り替え回路
３１４ 第１スイッチ
３１５ 第２スイッチ
３９８ ２次側正極母線
３９９ ２次側負極母線
４００ 変圧器
Ｕ１，Ｖ１，Ｕ２，Ｖ２ 上アーム
／Ｕ１，／Ｖ１，／Ｕ２，／Ｖ２ 下アーム

Claims (7)

  1. １次側コイルと２次側コイルとを有する変圧器と、
    第１上アームと第１下アームとが直列に接続される第１アーム回路と、第２上アームと第２下アームとが直列に接続される第２アーム回路とを有し、前記第１上アームと前記第１下アームとの中点と前記第２上アームと前記第２下アームとの中点を接続するブリッジ部分に前記１次側コイルが設けられる１次側フルブリッジ回路と、
    第３上アームと第３下アームとが直列に接続される第３アーム回路と、第４上アームと第４下アームとが直列に接続される第４アーム回路とを有し、前記第３上アームと前記第３下アームとの中点と前記第４上アームと前記第４下アームとの中点を接続するブリッジ部分に前記２次側コイルが設けられる２次側フルブリッジ回路と、
    前記第１アーム回路のスイッチングと前記第３アーム回路のスイッチングとの間の第１位相差と、前記第２アーム回路のスイッチングと前記第４アーム回路のスイッチングとの間の第２位相差とを調整して、前記１次側フルブリッジ回路と前記２次側フルブリッジ回路との間で伝送される伝送電力を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記第３上アームと前記第４上アームのうちショート故障した一方の故障アームが検知された場合、電源の正極の接続先を前記２次側フルブリッジ回路の負極母線に切り替え且つ前記電源の負極の接続先を前記２次側フルブリッジ回路の正極母線に切り替えるとともに、前記第３アーム回路と前記第４アーム回路のうち前記故障アームを含む一方の故障アーム回路とは別の他方のアーム回路のスイッチングの位相を反転させる、電力変換装置。
  2. 前記制御部は、前記第３下アームと前記第４下アームのうち、前記故障アーム回路に含まれる下アームのオンを禁止する、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記制御部は、前記故障アームが前記第３上アームである場合、前記第１上アーム及び前記第１下アームのオンを禁止し、前記故障アームが前記第４上アームである場合、前記第２上アーム及び前記第２下アームのオンを禁止する、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記制御部は、前記電源の正極の接続先を前記２次側フルブリッジ回路の負極母線に切り替え且つ前記電源の負極の接続先を前記２次側フルブリッジ回路の正極母線に切り替える前に、前記他方のアーム回路に含まれる上アーム及び下アームのオンを禁止する、請求項２又は３に記載の電力変換装置。
  5. 前記１次側コイルの両端に接続される２つのリアクトルが磁気結合して構成される磁気結合リアクトルが前記１次側フルブリッジ回路の前記ブリッジ部分に設けられ、
    前記１次側フルブリッジ回路は、前記故障アームが検知された場合、前記１次側コイルのセンタータップに入力される電力を昇圧し、昇圧した電力を負荷に供給する、請求項１に記載の電力変換装置。
  6. 前記制御部は、前記１次側フルブリッジ回路から電力を取得する負荷と前記２次側フルブリッジ回路から電力を取得する負荷の少なくとも一方に、故障情報を通知する、請求項１に記載の電力変換装置。
  7. 前記変圧器と前記１次側フルブリッジ回路と前記２次側フルブリッジ回路とを備えるコンバータを複数備え、
    前記１次側フルブリッジ回路のそれぞれの正極母線は、互いに接続され、
    前記１次側フルブリッジ回路のそれぞれの負極母線は、互いに接続され、
    前記２次側フルブリッジ回路のそれぞれの正極母線は、互いに接続され、
    前記２次側フルブリッジ回路のそれぞれの負極母線は、互いに接続される、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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