專利名稱：轉(zhuǎn)換器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制燃料電池的輸出電壓的轉(zhuǎn)換器控制裝置。
背景技術(shù)：
在搭載于汽車等的燃料電池系統(tǒng)中，為了對應(yīng)超過燃料電池的發(fā)電能力的急劇負(fù)載變化等，作為動力源提出了具有燃料電池和蓄電池的混合動力型燃料電池系統(tǒng)。在混合動力型燃料電池系統(tǒng)中，通過DC-DC轉(zhuǎn)換器來控制燃料電池的輸出電壓等。作為進(jìn)行該控制的DC-DC轉(zhuǎn)換器，廣泛利用使功率晶體管、IGBT、FET等轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行 PWM動作并進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的形式的裝置。DC-DC轉(zhuǎn)換器隨著電子設(shè)備的節(jié)電化、小型化及高性能化，要求進(jìn)一步高速化、大容量化、低波動化。為滿足這一要求，現(xiàn)有技術(shù)中使用并聯(lián)連接多個DC-DC轉(zhuǎn)換器的多相DC-DC轉(zhuǎn)換器(多相DC-DC轉(zhuǎn)換器)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-340535號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有的多相DC-DC轉(zhuǎn)換器中，對應(yīng)負(fù)載的大小進(jìn)行驅(qū)動相的切換控制(例如從單相驅(qū)動到多相驅(qū)動的切換控制)。例如以具有U相、V相、W相的多相DC-DC轉(zhuǎn)換器為例進(jìn)行說明，根據(jù)負(fù)載大小，進(jìn)行下述驅(qū)動相的切換控制僅使用U相的單相驅(qū)動；使用U相和V相的雙相驅(qū)動；使用U相、V相和W相的三相驅(qū)動。這樣一來，在現(xiàn)有的多相DC-DC轉(zhuǎn)換器中，比其他相優(yōu)先地使用的相(上述例中是 U相，以下稱為“優(yōu)先驅(qū)動相”)是任意的。因此，當(dāng)任意設(shè)定的優(yōu)先驅(qū)動相是比其他相容易產(chǎn)生過熱的相(換言之是散熱特性差的相)時(shí)，產(chǎn)生低負(fù)載時(shí)必須頻繁進(jìn)行輸出限制等問題。本發(fā)明鑒于以上說明的情況而產(chǎn)生，其目的在于提供一種轉(zhuǎn)換器控制裝置，其通過適當(dāng)設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相，可抑制低負(fù)載時(shí)的輸出限制等。為解決上述課題，本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)換器控制裝置，是控制燃料電池的輸出電壓且具有多個相的多相轉(zhuǎn)換器的控制裝置，其特征在于，具被測定單元，在上述燃料電池發(fā)電過程中測定各相的散熱特性；設(shè)定單元，根據(jù)上述測定單元的測定結(jié)果設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相； 以及切換控制單元，對相切換進(jìn)行控制，以使得比其他相優(yōu)先地使用上述優(yōu)先驅(qū)動相。根據(jù)上述構(gòu)成，在燃料電池發(fā)電過程中測定各相的散熱特性，根據(jù)測定結(jié)果設(shè)定比其他相優(yōu)先地使用的優(yōu)先驅(qū)動相。因此，可提前防范任意設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相的現(xiàn)有的問題、 即容易產(chǎn)生過熱的相被設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相而導(dǎo)致低負(fù)載時(shí)必須頻繁進(jìn)行輸出限制的問題， 并可延長部件的使用壽命。其中，在上述構(gòu)成中優(yōu)選，上述設(shè)定單元將散熱特性最優(yōu)良的相設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相。并且，在上述構(gòu)成中優(yōu)選，上述測定單元測定構(gòu)成各相的開關(guān)部分或電抗器部分的溫度。進(jìn)一步，在上述構(gòu)成中優(yōu)選上述各相的轉(zhuǎn)換器是具有主升壓電路和輔助電路的軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器；上述主升壓電路具有主線圈，其一端連接到上述燃料電池的高電位側(cè)的端子上；進(jìn)行轉(zhuǎn)換的主開關(guān)，其一端連接到上述主線圈的另一端上，另一端連接到上述燃料電池的低電位側(cè)的端子上；第1 二極管，其陰極連接到上述主線圈的另一端上；以及平滑電容器，設(shè)置在上述第1 二極管的陽極和上述主開關(guān)的另一端之間；上述輔助電路具有第1 串聯(lián)連接體，與上述主開關(guān)并聯(lián)連接，且連接到上述主線圈的另一端和上述燃料電池的低電位側(cè)的端子上，并包括第2 二極管和緩沖電容器；以及第2串聯(lián)連接體，連接到上述第2 二極管和上述緩沖電容器相連的連接部位與上述主線圈的一端之間，并包括第3 二極管、 輔助線圈及上述輔助開 關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，通過適當(dāng)設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相，可抑制低負(fù)載時(shí)的輸出限制等。


圖1是表示本實(shí)施方式涉及的混合動力燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖2是表示本實(shí)施方式涉及的控制器的功能構(gòu)成的功能框圖。圖3是表示本實(shí)施方式涉及的DC-DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先驅(qū)動相確定動作的流程圖。圖4是表示變形例涉及的多相FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路構(gòu)成的圖。圖5是表示變形例涉及的多相FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器的單相電路構(gòu)成的圖。
具體實(shí)施例方式A.本實(shí)施方式以下參照各圖說明本發(fā)明涉及的實(shí)施方式。圖1表示本實(shí)施方式涉及的車輛上搭載的FCHV系統(tǒng)的構(gòu)成。此外，在以下說明中，作為車輛的一例，假設(shè)是燃料電池汽車(FCHV Fuel Cell Hybrid Vehicle)，但也可適用于電動汽車等。并且，不限于車輛，也可適用于各種移動體(例如船舶、飛機(jī)、機(jī)器人等)、固定型電源乃至移動型的燃料電池系統(tǒng)。A-1.系統(tǒng)的整體構(gòu)成FCHV系統(tǒng)100在燃料電池110和逆變器140之間設(shè)置FC轉(zhuǎn)換器2500，并且，在蓄電池120和逆變器140之間設(shè)置DC/DC轉(zhuǎn)換器(以下稱蓄電池轉(zhuǎn)換器)180。燃料電池110是串聯(lián)層壓多個單電池而成的固體高分子電解質(zhì)型電池組。燃料電池110上安裝有用于檢測燃料電池110的輸出電壓Vfcmes的電壓傳感器VO及用于檢測輸出電流Ifcmes的電流傳感器10。燃料電池110中，在陽極產(chǎn)生通式(1)的氧化反應(yīng)，在陰極產(chǎn)生通式(2)的還原反應(yīng)，作為燃料電池10整體，產(chǎn)生通式(3)的起電反應(yīng)。H2 — 2H++2e-…(1)(1/2) 02+2H++2e" — H2O... (2)H2+(1/2) O2 — H2O... (3)單電池具有以下構(gòu)造由用于提供燃料氣體和氧化氣體的隔板夾持MEA，該MEA由燃料極及空氣極這兩個電極夾持高分子電解質(zhì)膜等。陽極中在多孔質(zhì)支撐層上設(shè)置陽極用催化劑層，陰極中在多孔質(zhì)支撐層上設(shè)置陰極用催化劑層。燃料電池110中設(shè)有將燃料氣體供給至陽極的系統(tǒng)、將氧化氣體供給至陰極的系統(tǒng)及供給冷卻液的系統(tǒng)(均省略圖示)，根據(jù)來自控制器160的控制信號控制燃料氣體的供給量、氧化氣體的供給量，從而可發(fā)出所需的電力。
FC轉(zhuǎn)換器(多相轉(zhuǎn)換器)2500承擔(dān)控制燃料電池110的輸出電壓Vfcmes的作用， 是如下的雙向電壓轉(zhuǎn)換裝置將輸入到一次側(cè)(輸入側(cè)燃料電池110—側(cè))的輸出電壓 Vfcmes轉(zhuǎn)換為與一次側(cè)不同的電壓值(升壓或降壓)，輸出到二次側(cè)(輸出側(cè)逆變器140 一側(cè))，并且，相反，將輸入到二次側(cè)的電壓轉(zhuǎn)換為與二次側(cè)不同的電壓，并輸出到一次側(cè)。 通過該FC轉(zhuǎn)換器2500進(jìn)行控制，使得燃料電池110的輸出電壓Vfcmes變?yōu)榕c目標(biāo)輸出對應(yīng)的電壓。其中，F(xiàn)C轉(zhuǎn)換器2500的輸入電流Ifcmes如圖1所示，由電流傳感器2510檢測， 并且輸入電壓Vfcmes由電壓傳感器2520檢測。此外，該FC轉(zhuǎn)換器2500的輸出電流、輸出電壓均可通過未圖示的電流傳感器、電壓傳感器18檢測。進(jìn)一步，可設(shè)置用于檢測流入到各相的電抗器的電流(以下稱電抗器電流)的電流傳感器。并且，在FC轉(zhuǎn)換器2500的各相的轉(zhuǎn)換元件(省略圖示)附近，為評估各相的散熱特性，設(shè)置用于檢測元件溫度的溫度傳感器50(50-1、50-2、50-3)。此外，設(shè)置溫度傳感器 50的位置不限于轉(zhuǎn)換元件的附近，例如也可是各相的電抗器附近等，只要可相對評價(jià)各相的散熱特性，則可是任意位置。蓄電池120相對于負(fù)載130與燃料電池110并聯(lián)連接， 作為剩余電力的存儲源、再生制動時(shí)的再生能量存儲源、伴隨燃料電池車輛加速或減速的負(fù)載變動時(shí)的能量緩沖器而發(fā)揮作用。作為蓄電池120例如使用鎳-鎘蓄電池、鎳-氫蓄電池、鋰二次電池等二次電池。蓄電池轉(zhuǎn)換器180承擔(dān)控制逆變器140的輸入電壓的作用，例如具有和FC轉(zhuǎn)換器 2500同樣的電路構(gòu)成。此外，作為蓄電池轉(zhuǎn)換器180，可采用升壓型的轉(zhuǎn)換器，但也可替代使用可進(jìn)行升壓動作及降壓動作的升降壓型轉(zhuǎn)換器，可采用可進(jìn)行逆變器140的輸入電壓控制的任意構(gòu)成。逆變器140例如是以脈寬調(diào)制方式驅(qū)動的PWM逆變器，根據(jù)來自控制器160的控制指令將從燃料電池110或蓄電池120輸出的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，控制牽引電機(jī)131 的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。牽引電機(jī)131是車輛的主動力，減速時(shí)產(chǎn)生再生電力。減速器132是減速裝置，將牽引電機(jī)131的高速旋轉(zhuǎn)減速為規(guī)定的轉(zhuǎn)速，使設(shè)置了車胎的軸旋轉(zhuǎn)。在軸上設(shè)置未圖示的車輪速度傳感器等，從而檢測該車輛的車速等。此外，在本實(shí)施方式中，將可接受從燃料電池110提供的電力而進(jìn)行動作的設(shè)備(包括牽引電機(jī)131、減速器132)統(tǒng)稱為負(fù)載130。控制器160是FCHV系統(tǒng)100的控制用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，例如具有CPU、RAM、R0M等?？刂破?60輸入從傳感器組170提供的各種信號(例如表示油門開度的信號、表示車速的信號、表示電池110的輸出電流、輸出端子電壓的信號等)，求出負(fù)載130的要求電力(即系統(tǒng)整體的要求電力)。負(fù)載130的要求電力例如是車輛行駛電力和輔機(jī)電力的總值。輔機(jī)電力包括車載輔機(jī)(加濕器、空氣壓縮機(jī)、氫泵、冷卻水循環(huán)泵等)消耗的電力、車輛行駛必需的裝置 (變速器、車輪控制裝置、轉(zhuǎn)向裝置、懸架裝置等)消耗的電力、配置在乘員空間內(nèi)的裝置 (空調(diào)裝置、照明設(shè)備、音響等)消耗的電力等。并且，控制器(轉(zhuǎn)換器控制裝置)160確定燃料電池110和蓄電池120各自的輸出電力的分配，計(jì)算發(fā)電指令值?？刂破?60求出對燃料電池110及蓄電池120的要求電力后，為獲得這些要求電力，控制FC轉(zhuǎn)換器2500及蓄電池轉(zhuǎn)換器180的動作。A-2.FC轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成
如圖1所示，F(xiàn)C轉(zhuǎn)換器2500由低負(fù)載用的U相轉(zhuǎn)換器20a、中負(fù)載用的V相轉(zhuǎn)換器20b、高負(fù)載用的W相轉(zhuǎn)換器20c構(gòu)成，各相的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換效率的峰值點(diǎn)分別不同。在本實(shí)施方式中，為改變各相的電力轉(zhuǎn)換效率的峰值點(diǎn)，使構(gòu)成各DC-DC轉(zhuǎn)換器 20a 20c的主開關(guān)的轉(zhuǎn)換元件的個數(shù)為2個(低負(fù)載用)、4個(中負(fù)載用)、6個(高負(fù)載用)，彼此不同。當(dāng)然不限于此，例如也可通過改變DC-DC轉(zhuǎn)換器20a 20c的電抗器的體積、電容器的容量而改變各相的電力轉(zhuǎn)換效率的峰值點(diǎn)。其中，圖2是用于說明由控制器160實(shí)現(xiàn)的FC轉(zhuǎn)換器的控制功能的功能框圖?？刂破?60包括負(fù)載變動檢測部10a、供電部10b、散熱特性計(jì)算部10c、優(yōu)先驅(qū)動相確定部10d。負(fù)載變動檢測部IOa根據(jù)來自各傳感器(例如表示油門開度、電機(jī)的轉(zhuǎn)速的信號等)的輸入信息，掌握燃料電池110發(fā)電過程中負(fù)載要求的電力變動(以下稱負(fù)載變動)，每隔規(guī)定期間(例如每當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行)判斷掌握的負(fù)載變動(以下稱實(shí)測負(fù)載變動 )是否小于存儲器M中存儲的負(fù)載變動閾值。并且，負(fù)載變動檢測部IOa判斷為在實(shí)測負(fù)載變動變?yōu)樾∮谪?fù)載變動閾值之后經(jīng)過了一定時(shí)間(例如1分鐘等)時(shí)，將這一情況通知供電部IOb及散熱特性計(jì)算部10c。其中，負(fù)載變動閾值提前在負(fù)載變動小的運(yùn)行狀況 (例如起動時(shí)、空轉(zhuǎn)時(shí)、穩(wěn)定行駛時(shí)、結(jié)束時(shí)等)下對隨著時(shí)間變化的負(fù)載變動進(jìn)行取樣，根據(jù)取樣結(jié)果設(shè)定負(fù)載變動閾值，在制造出廠時(shí)等，存儲到存儲器M中。此外，該負(fù)載變動值可是固定值，也可在保養(yǎng)時(shí)等由用戶等適當(dāng)設(shè)定、變更。供電部IOb接收到在實(shí)測負(fù)載變動變?yōu)樾∮谪?fù)載變動閾值之后經(jīng)過了一定時(shí)間這一情況的通知后，控制各相的DC-DC轉(zhuǎn)換器，以向各相電抗器施加相同功率(通過功率)。 另一方面，散熱特性計(jì)算部(測定單元)IOc接收到在實(shí)測負(fù)載變動變?yōu)樾∮谪?fù)載變動閾值之后經(jīng)過了一定時(shí)間這一情況的通知后，根據(jù)由溫度傳感器50-1、50-2、50-3檢測出的各相的元件溫度Tu (U相)、Tv (ν相)、Tw (w相)，分別測定元件溫度的上升速度V (u)、V (w)、 V(w)0并且，散熱特性計(jì)算部IOc按照元件溫度的上升速度V (u)、V (w)、V (w)從慢到低(換言之散熱特性從高到低的)的順序進(jìn)行排序，將其結(jié)果通知優(yōu)先驅(qū)動相確定部10d。優(yōu)先驅(qū)動相確定部(設(shè)定單元)IOd根據(jù)散熱特性計(jì)算部IOc通知的排序順序，將散熱特性最高的相(例如V相)確定為優(yōu)先驅(qū)動相。其中，在燃料電池的常用領(lǐng)域，為減少能量損失而盡量以較少的相數(shù)驅(qū)動FC轉(zhuǎn)換器2500，因此在低負(fù)載時(shí)，使用單相的優(yōu)先驅(qū)動相來驅(qū)動FC轉(zhuǎn)換器2500。此外，優(yōu)先驅(qū)動相可設(shè)定為單相，也可將雙相以上的相設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相。并且，優(yōu)先驅(qū)動相確定部IOd可根據(jù)散熱特性計(jì)算部IOc通知的排序順序，設(shè)定第一優(yōu)先驅(qū)動相(例如V相)、第二優(yōu)先驅(qū)動相(例如U相)、第三優(yōu)先驅(qū)動相(例如W相)。因此，通過將目前散熱特性最優(yōu)良的相設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相，可提前防范任意地設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相的現(xiàn)有問題，即，容易產(chǎn)生過熱的相被設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相，因此低負(fù)載時(shí)必須頻繁進(jìn)行輸出限制。其中，作為各相散熱特性偏差的重要因素，除了潤滑油涂布厚度不均、轉(zhuǎn)換元件的配置位置(是在冷卻水流路徑的上游還是下游等)等不會隨著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而對散熱特性的順序產(chǎn)生影響(即偏差趨勢不變)的因素外，還包括部件的熱電阻等隨著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而對散熱特性的順序產(chǎn)生影響(即偏差趨勢改變)的因素。部件的熱電阻等因長期使用等而在焊錫中產(chǎn)生龜裂，產(chǎn)生熱電阻急劇惡化等情況。根據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)負(fù)載變動變小時(shí)，測定各相的散熱特性，將該時(shí)刻下散熱特性最優(yōu)良的相設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相，因此可延長部件使用壽命。 (FC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)先驅(qū)動相確定動作)圖3是表示FC轉(zhuǎn)換器2500的優(yōu)先驅(qū)動相確定動作的流程圖?？刂破?60的負(fù)載變動檢測部IOa根據(jù)來自各傳感器(例如表示油門開度、電機(jī)轉(zhuǎn)速的信號等)的輸入信息，掌握實(shí)測負(fù)載變動，按照規(guī)定期間(例如按照各系統(tǒng)運(yùn)行)判斷實(shí)測負(fù)載變動是否小于存儲器M中存儲的負(fù)載變動閾值(步驟S 1)。并且，負(fù)載變動檢測部IOa判斷實(shí)測負(fù)載變動小于負(fù)載變動閾值后經(jīng)過了一定時(shí)間(例如1分鐘等)時(shí)(步驟Sl 是)，將這一消息通知供電部IOb及散熱特性計(jì)算部10c。另一方面，負(fù)載變動檢測部IOa判斷為在實(shí)測負(fù)載變動為負(fù)載變動閾值以上時(shí)，或判斷為實(shí)測負(fù)載變動在變?yōu)樾∮谪?fù)載變動閾值之后未經(jīng)過一定時(shí)間時(shí)，反復(fù)執(zhí)行步驟Si。供電部IOb接收到在實(shí)測負(fù)載變動變?yōu)樾∮谪?fù)載變動閾值之后經(jīng)過了一定時(shí)間這一情況的通知后，控制各相的DC-DC轉(zhuǎn)換器，以向各相的電抗器施加相同功率(通過功率)(步驟S2)。另一方面，散熱特性計(jì)算部IOc接收到實(shí)測負(fù)載變動小于負(fù)載變動閾值后經(jīng)過了一定時(shí)間這一情況的通知后，根據(jù)通過溫度傳感器50-1、50-2、50-3檢測出的各相的元件溫度Tu (U相)、Tv (V相)、Tw (W相)，分別測定元件溫度的上升速度V (u)、V (w)、V (w) (步驟S3)。并且，散熱特性計(jì)算部IOc按照元件溫度的上升速度V (u)、V (ν)、V (w)從慢到快(換言之散熱特性從高到低的)的順序進(jìn)行排序(步驟S4)，將其結(jié)果通知優(yōu)先驅(qū)動相確定部10d。優(yōu)先驅(qū)動相確定部IOd根據(jù)散熱特性計(jì)算部IOc通知的排序順序，將散熱特性最高的相(例如V相)確定為優(yōu)先驅(qū)動相(步驟S5)。優(yōu)先驅(qū)動相確定部IOd生成表示這樣確定的優(yōu)先驅(qū)動相的轉(zhuǎn)換器控制信號，將其輸出到FC轉(zhuǎn)換器2500，從而實(shí)現(xiàn)比其他相優(yōu)先地使用優(yōu)先驅(qū)動相的相切換控制。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，通過將目前散熱特性最優(yōu)良的相設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相， 可提前防范優(yōu)先驅(qū)動相被任意地設(shè)定的現(xiàn)有問題，即，容易產(chǎn)生過熱的相被設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相，因此低負(fù)載時(shí)必須頻繁進(jìn)行輸出限制，并且，可延長部件的使用壽命。B.變形例在上述本實(shí)施方式中，假設(shè)了作為DC-DC轉(zhuǎn)換器使IGBT等轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行PWM動作并進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的形式，但并不限于此。眾所周知，DC-DC轉(zhuǎn)換器隨著電子設(shè)備的節(jié)電化、 小型化及高性能化，進(jìn)一步要求低損失、高效率及低噪聲化，尤其要求降低伴隨PWM動作的轉(zhuǎn)換損失、轉(zhuǎn)換沖擊。這種降低轉(zhuǎn)換損失、轉(zhuǎn)換沖擊的技術(shù)之一，包括軟開關(guān)技術(shù)。其中，軟開關(guān)是用于實(shí)現(xiàn) ZVS(Zero Voltage Switching 零電壓開關(guān))或 ZCS Zero Current Switching 零電流開關(guān))的轉(zhuǎn)換方式，例如可如下實(shí)現(xiàn)對具有電感器、轉(zhuǎn)換元件、二極管的普通升降壓型 DC-DC轉(zhuǎn)換器，附加用于降低轉(zhuǎn)換損失的輔助電路的裝置(所謂軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器)。在本變形例中，說明作為控制燃料電池110的電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器，采用多相軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器(以下稱為多相FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器)的情況。圖4是表示多相FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器250的電路構(gòu)成的圖。多相FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器250，除了 U相轉(zhuǎn)換器150a、V相轉(zhuǎn)換器150b、W相轉(zhuǎn)換器 150c外，還具有自由輪電路32c (在此是自由輪二極管D6)。此外，在以下說明中，當(dāng)無需特別區(qū)分構(gòu)成FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器250的單相轉(zhuǎn)換器時(shí)，稱為軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150。并且，將輸入到 FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150的升壓前的電壓稱為轉(zhuǎn)換器輸入電壓Vin，將從FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150 輸出的升壓后的電壓稱為轉(zhuǎn)換器輸出電壓Vout。 圖5是表示構(gòu)成多相FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器250的單相(例如U相)的電路構(gòu)成的圖。FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150具有進(jìn)行升壓動作的主升壓電路12a ；進(jìn)行軟開關(guān)動作的輔助電路12b。主升壓電路12a通過由 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor 絕緣柵雙極型晶體管)等構(gòu)成的主開關(guān)Sl有由二極管D4構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)動作，借助二極管D5 將線圈Ll中存儲的能量釋放到負(fù)載130，從而使燃料電池22的輸出電壓升壓。具體而言，線圈Ll的一端連接到燃料電池22的高電位一側(cè)的端子上，主開關(guān)Sl 的一端的極連接到線圈Ll的另一端，主開關(guān)Sl的另一端的極連接到燃料電池22的低電位一側(cè)的端子。并且，二極管D5的陰極端子連接到線圈Ll的另一端，進(jìn)一步，作為平滑電容器而發(fā)揮作用的電容器C3連接到二極管D5的陽極端子和主開關(guān)Sl的另一端之間。主升壓電路12a中，在燃料電池22 —側(cè)設(shè)置平滑電容器Cl，從而可降低燃料電池22的輸出電流的波動。其中，施加到電容C3的電壓VH成為FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150的轉(zhuǎn)換器輸出電壓Vout， 施加到平滑電容器Cl的電壓VL成為燃料電池22的輸出電壓的、FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150的轉(zhuǎn)換器輸入電壓Vin。輔助電路12b中包括第1串聯(lián)連接體，其與主開關(guān)Sl并聯(lián)連接，包括二極管D3及與該二極管D3串聯(lián)連接的緩沖電容器C2。第1串聯(lián)連接體中，二極管D3的陰極端子連接到線圈Ll的另一端上，二極管D3的陽極端子連接到緩沖電容器C2的一端上。進(jìn)一步，緩沖電容器C2的另一端連接到燃料電池22的低電位側(cè)的端子上。進(jìn)一步，輔助電路12b中包括第2串聯(lián)連接體，該第2串聯(lián)連接體上串聯(lián)連接有二極管D2、由輔助開關(guān)S2及二極管Dl構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路、作為感應(yīng)元件的線圈L2。該第2串聯(lián)連接體中，二極管D2的陽極端子連接到第1串聯(lián)連接體的二極管D3和緩沖電容器C2相連的連接部位上。進(jìn)一步，二極管D2的陰極端子連接到輔助開關(guān)S2的一端的極上。并且， 輔助開關(guān)S2的另一端與各相通用的線圈L2的一端側(cè)連接，線圈L2的另一端側(cè)與燃料電池 22的高電位側(cè)的端子連接。在這樣構(gòu)成的FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150中，混合動力控制部10調(diào)整主開關(guān)Sl的轉(zhuǎn)換占空比，來控制FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器150的升壓比、即轉(zhuǎn)換器輸出電壓Vout與轉(zhuǎn)換器輸入電壓 Vin之比。并且，在主開關(guān)Sl的轉(zhuǎn)換動作中介入輔助電路12b的輔助開關(guān)S2的轉(zhuǎn)換動作， 從而實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。在本變形例中，對具有上述構(gòu)成的U相轉(zhuǎn)換器150a、V相轉(zhuǎn)換器150b、W相轉(zhuǎn)換器 150c，使用圖4所示的混合動力控制部10進(jìn)行優(yōu)先驅(qū)動相的設(shè)定、變更。此外，其動作也可與本實(shí)施方式相同，因此不再進(jìn)行重復(fù)說明。附圖標(biāo)記說明20a, 150a :U 相轉(zhuǎn)換器20b、150b :V 相轉(zhuǎn)換器20c、150c 相轉(zhuǎn)換器
100 =FCHV 系統(tǒng)110:燃料電池120:蓄電池
130 負(fù)載140 逆變器2500 =FC 轉(zhuǎn)換器160 控制器IOa:負(fù)載變動檢測部IOb:供電部IOc 散熱特性計(jì)算部IOd 優(yōu)先驅(qū)動相確定部M 存儲器170:傳感器組180:蓄電池轉(zhuǎn)換器250 =FC軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器Si、S2:轉(zhuǎn)換元件C1、C3:平滑電容器C2:緩沖電容器L1、L2:線圈D1、D2、D3、D4、D5 二極管D6 自由輪二極管
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)換器控制裝置，是控制燃料電池的輸出電壓且具有多個相的多相轉(zhuǎn)換器的控制裝置，具備測定單元，在上述燃料電池發(fā)電過程中測定各相的散熱特性；設(shè)定單元，根據(jù)上述測定單元的測定結(jié)果設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相；以及切換控制單元，對相切換進(jìn)行控制，以使得比其他相優(yōu)先地使用上述優(yōu)先驅(qū)動相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器控制裝置，其中，上述設(shè)定單元將散熱特性最優(yōu)良的相設(shè)定為優(yōu)先驅(qū)動相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換器控制裝置，其中，上述測定單元測定構(gòu)成各相的開關(guān)部分或電抗器部分的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器控制裝置，其中， 上述各相的轉(zhuǎn)換器是具有主升壓電路和輔助電路的軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器； 上述主升壓電路具有主線圈，其一端連接到上述燃料電池的高電位側(cè)的端子上；進(jìn)行轉(zhuǎn)換的主開關(guān)，其一端連接到上述主線圈的另一端上，且另一端連接到上述燃料電池的低電位側(cè)的端子上；第1 二極管，其陰極連接到上述主線圈的另一端上；以及平滑電容器，設(shè)置在上述第1 二極管的陽極與上述主開關(guān)的另一端之間；上述輔助電路具有第1串聯(lián)連接體，與上述主開關(guān)并聯(lián)連接、且連接到上述主線圈的另一端和上述燃料電池的低電位側(cè)的端子上，并包括第2 二極管和緩沖電容器；以及第2串聯(lián)連接體，連接到上述第2 二極管與上述緩沖電容器相連接的連接部位與上述主線圈的一端之間，并包括第3 二極管、輔助線圈及上述輔助開關(guān)。
全文摘要
提供一種轉(zhuǎn)換器控制裝置，其可通過適當(dāng)設(shè)定優(yōu)先驅(qū)動相來抑制低負(fù)載時(shí)的輸出限制等。負(fù)載變動檢測部(10a)判斷實(shí)測負(fù)載變動是否變?yōu)樾∮诖鎯ζ鱉中存儲的負(fù)載變動閾值。若通過負(fù)載變動檢測部(10a)判斷為在實(shí)測負(fù)載變動變?yōu)樾∮谪?fù)載變動閾值之后經(jīng)過了一定時(shí)間(例如1分鐘等)時(shí)，則電力供給部(10b)向各相電抗器施加相同功率。另一方面，散熱特性計(jì)算部(10c)分別測定各相的元件溫度的上升速度V(u)、V(w)、V(w)，按照散熱特性從高到低進(jìn)行排序，并將此結(jié)果通知優(yōu)先驅(qū)動相確定部(10d)。優(yōu)先驅(qū)動相確定部(10d)將散熱特性最高的相(例如V相)確定為優(yōu)先驅(qū)動相。
文檔編號H02M3/155GK102449893SQ200980159638
公開日2012年5月9日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者長田康弘, 長谷川貴彥 申請人:豐田自動車株式會社