CN101483388A - Dc/dc转换器装置及驱动方法、车辆、燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DC/DC转换器、DC/DC转换器装置、车辆、燃料电池系统及DC/DC转换器装置的驱动方法，解决3相DC/DC转换器的大小的小型化的课题。该DC/DC转换器中，在电池24和燃料电池22之间并联连接3个相臂UA～WA，上述3个相臂UA～WA由分别反向并联连接二极管83u～83w、84u～84w的上臂开关元件81u～81w和下臂开关元件82u～82w的串联电路构成；在3相臂的各相臂UA～WA的共同连接中点和电池24之间具有1个电抗器90。通过该构成，能够采用1个电抗器90来实现可以由3相臂进行升降压的DC/DC转换器36。

Description

DC/DC转换器装置及驱动方法、车辆、燃料电池系统

技术领域

本发明涉及对直流电压进行升降压的DC/DC转换器、DC/DC转换器装置、安装该DC/DC转换器装置的车辆或燃料电池系统，以及DC/DC转换器装置的驱动方法。

背景技术

过去以来，采用MOSFET或IGBT等开关元件的开关电源即DC/DC转换器装置被广泛利用。

例如，作为采用电动机为行驶驱动源的车辆的一种方式，提出有安装有在蓄电装置和逆变器驱动电动机之间对直流电压进行升降压的DC/DC转换器装置的车辆(这里，称为电动汽车)。该电动汽车中，在电动机的驱动时，由DC/DC转换器装置对蓄电装置的电压进行升压并施加在逆变器上，在电动机的再生时，逆变器中产生的再生电压由DC/DC转换器装置进行降压并施加在蓄电装置侧来进行充电等。

并且，作为采用电动机为行驶驱动源的车辆的另一方式，也提出有如下车辆(这里，称为燃料电池车)，直接连接燃料电池和逆变器驱动电动机，在该连接点和蓄电装置之间安装对直流电压进行升降压的DC/DC转换器装置，将燃料电池作为主电源装置，将蓄电装置作为辅助上述主电源装置的从属电源装置。

该燃料电池车中，在电动机的驱动时，合并燃料电池的电压和由DC/DC转换器装置进行升压后的蓄电装置的电压并施加在逆变器上，在电动机的再生时，逆变器中产生的再生电压由DC/DC转换器装置进行降压并施加在蓄电装置侧来进行充电等。并且，在燃料电池的产生电力有剩余时，进行降压并施加在蓄电装置侧进行充电等。

图16表示应用于电动汽车的专利文献1中所公开的DC/DC转换器装置16。该DC/DC转换器装置16基本上由DC/DC转换器6和驱动控制DC/DC转换器6的控制单元5构成，其中，DC/DC转换器6由电抗器2A、2B、2C(2A～2C)；以及由二极管7A、7B、7C(7A～7C)、8A、8B、8C(8A～8C)与晶体管3A、3B、3C(3A～3C)、4A、4B、4C(4A～4C)反向并联连接而成的开关部构成。

DC/DC转换器装置16兼有如下功能：将低压侧TL的直流电源1的电压升压到m倍并转换为施加在高压侧TH的负载11上的电压的功能；和反过来将高压侧TH的电压将压到m分之一并施加在低压侧TL的直流电源1上的功能。

如图18所示，该DC/DC转换器装置16在升压时，开关周期2π中，例如，如果由1/3驱动负荷(duty)，则3相臂中，下臂开关元件的各晶体管4A～4C根据来自控制单元5的驱动信号ULA、ULB、ULC(ULA～ULC)以相位偏离2π/3的状态接通。

并且，如图17所示，该DC/DC转换器装置16在升压时，开关周期2π中，例如，如果由92≒{(11/12)×100}[％]驱动负荷(duty)，则3相臂中，下臂开关元件的各晶体管4A～4C按照来自控制单元5的驱动信号ULA、ULB、ULC(ULA～ULC)以相位偏离2π/3的状态接通。

在各晶体管4A～4C接通时，由于各电抗器2A～2C的各晶体管4A～4C侧接地，因此各电抗器2A～2C中电流从直流电源1向接地流动。此时，各电抗器2A～2C中储存与流动的电流的平方和各电抗器2A～2C的电感的乘积成比例的能量。

接着，如果各晶体管4A～4C由接通变为OFF，则与电抗器2A～2C中储存的能量相对应的电流经过二极管7A～7C向高压侧TH流动。此时，高压侧TH的电压由电压检测电路6a进行监视。

另一方面，在降压时，3相臂中，上臂开关元件的各晶体管3A～3C按照来自控制单元5的驱动信号UHA、UHB、UHC(UHA～UHC)以相位偏离2π/3的状态顺次接通。通过接通各晶体管3A～3C，电流从高压侧TH经过晶体管3A～3C和电抗器2A～2C向低压侧TL的直流电源1流动，并在电抗器2A～2C中储存能量。

接着，如果各晶体管3A～3C顺次置为OFF，则二极管8A～8C相对应地顺次接通，作为电流从接地经过二极管8A～8C和电抗器2A～2C向直流电源1流动的降压电路来工作。

专利文献1：JP特开2004—357388号公报

升降压型的DC/DC转换器装置中，在输出电流值必需超过MOSFET或IGBT等的开关元件的电流额定值的情况下，构成为并非1相臂而是如上述的多相臂的DC/DC转换器装置16，且在各相臂中分配输出电流值。因此，现有技术涉及的多相臂的DC/DC转换器装置中，需要有该相数数量的电抗器，图16例中，需要有3相数量的3个电抗器2A～2C。

但是，电抗器由于阻抗为与频率成比例大小，因此同一输出电流值中，如果频率越低，则越需要电感值较大的电抗器。并且，为了减少电阻损耗，虽然最好是Q较小的电抗器，但是为了制作Q较小的电抗器，必需为粗导线。

DC/DC转换器装置最好尽可能地小型/轻量，但是与该多相臂的相数相对应的数目的电抗器成为谋求DC/DC转换器装置的小型/轻量化时的障碍之一。

如上所述DC/DC转换器16装置中，作为开关元件采用大功率用的晶体管，在3相臂的情况下构成为，如图19A的俯视下所示，在金属制的散热板(heat spreader)12上固定6个晶体管3A～3C、4A～4C。

因此，上述DC/DC转换器16装置中，如图17所示，在开关周期2π中间，9/12的时间中处于3个晶体管同时接通状态，余下的3/12的时间中处于2个晶体管同时接通状态。

但是，如图19B所示，在3个晶体管同时处于接通状态时，在以阴影所示的来自各晶体管的热的传送的情况中，在双重阴影的部分热量集中，散热效率非常差。为了满足晶体管的最高容许温度等的热度的条件，必需增加散热板12的体积和表面积，同时，必需增加冷却该散热板12的冷却水的流量，作为结果存在DC/DC转换器装置16的大小大型化的问题。

发明内容

本发明考虑这样的课题，目的在于提供一种能够实现多相臂的DC/DC转换器装置的小型/轻量化的DC/DC转换器以及DC/DC转换器的驱动方法。

本发明的目的还在于提供一种散热性好的DC/DC转换器装置和应用该DC/DC转换器装置的车辆、燃料电池系统以及DC/DC转换器装置的驱动方法。

本发明涉及的DC/DC转换器的特征在于，具有：多相臂，在第1电力装置和第2电力装置之间并联连接多个相臂，上述多个相臂由分别反向并联连接有二极管的上臂开关元件和下臂开关元件的串联电路构成；和电抗器，与上述多相臂的各相臂的中点公共连接在一起，并插入配置在共同连接的中点和上述第1电力装置或上述第2电力装置中的任何一个之间。

根据本发明，采用如下特征性构成，将多相臂的各相臂的中点公共连接在一起，在公共连接的中点和第1电力装置或第2电力装置中的任何一个之间插入配置电抗器，通过以上构成，能够采用1个电抗器来实现可以由多相臂进行升降压的DC/DC转换器。

本发明涉及的DC/DC转换器和DC/DC转换器装置，由于电抗器可以为1个，因此能够谋求小型/轻量化。

并且，由于电抗器的数目可以为1个，因此多相臂的相数越增加，与现有技术涉及的多相臂的DC/DC转换器相比，越能够谋求小型/轻量化。

并且，具有驱动控制该DC/DC转换器的控制部，通过该控制部，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，输出将构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个接通或交互接通的驱动信号。由此，能够实现可以采用1个电抗器来进行升降压动作的DC/DC转换器装置。

现有技术涉及的多相臂(为容易理解，设为3相臂)的DC/DC转换器，在1开关周期2π中，对3相上臂(或3相下臂)的各电抗器进行1次通电(参照图18)，本发明中，在升压动作或降压动作时，在1开关周期2π中，采用3相上臂开关元件(或)3相下臂开关元件只对电抗器进行1次通电(参照图5、图6)。本发明也包括，在1开关周期2π中，采用3相上臂开关元件和3相下臂开关元件交互对电抗器进行1次通电(参照图7)。

本发明中，由于电抗器为1个，因此电抗器的工作频率实际上变为3倍。如果工作频率变为3倍，则由于可以将电感值置为1/3，因此能够相应地使得电抗器的大小小型化。

根据本发明涉及的DC/DC转换器装置和其驱动方法，不同时接通上臂开关元件和下臂开关元件，并且不同时接通不同的相臂。因此，通常，即使有多个也是只将1个开关元件置为接通状态。所以，散热性好(散热设计容易)。作为结果，DC/DC转换器装置的大小能够小型化，并且重量能够轻量化。

该情况下，上述控制部，在交互接通构成上述相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件时，间隔有死区时间(dead time)交互接通，并且间隔有死区时间交替接通构成上述多相臂的上述相臂，从而，能够防止上臂开关元件和下臂开关元件的短路以及相臂之间的短路。

另外，不用说，如果散热设计有些困难能够被容许，则将开关元件的额定电流以内(容许元件温度以内)的使用作为条件，在多个相中同时接通上臂开关元件之后，间隔有死区时间在多个相中同时接通下臂开关元件。更进一步地，本发明也包括如下情况，在同时接通多个上臂开关元件之后，间隔有死区时间同时接通多个上臂开关元件；在同时接通多个下臂开关元件之后，间隔有死区时间同时接通下臂开关元件(参照图15)。即使在该情况下，由于电抗器的数目为1个，因此能够相应地谋求小型/轻量化。

本发明涉及的DC/DC转换器装置，其特征在于，具有：多相臂的DC/DC转换器，上述多相臂以如下方式构成，在第1电力装置和第2电力装置之间，并联连接由上臂开关元件和下臂开关元件构成的多个相臂；和控制部，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，接通或交互接通构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个。

本发明涉及的DC/DC转换器装置的驱动方法，其特征在于，包括如下过程，对于通过将由上臂开关元件和下臂开关元件构成的多个相臂，并联连接在第1电力装置和第2电力装置之间而构成的多相臂的DC/DC转换器，在接通上述DC/DC转换器的上述相臂时，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，接通或交互接通构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个。

根据本发明涉及的DC/DC转换器装置和其驱动方法，不同时接通上臂开关元件和下臂开关元件，并且不同时接通不同的相臂。因此，通常，即使有多个也是只将1个开关元件置为接通状态。所以，散热性好(散热设计容易)。作为结果，DC/DC转换器装置的大小能够小型化，并且重量能够轻量化。

这里，上述发明能够应用于如下车辆(电动汽车、具有内燃机和积蓄装置的混合动力式车辆)，该车辆将与DC/DC转换器连接的上述第2电力装置作为产生再生电压的逆变器驱动的行驶用电动机，且将上述第1电力装置作为蓄电装置。

并且，上述发明能够应用于如下车辆(燃料电池车辆)，该车辆将与DC/DC转换器连接的上述第2电力装置作为产生再生电压的逆变器驱动的行驶用电动机和驱动该行驶用电动机的燃料电池，且将上述第1电力装置作为蓄电装置。

更进一步地，上述发明能够应用于将与DC/DC转换器连接的上述第2电力装置作为燃料电池，且将上述第1电力装置作为蓄电装置来驱动负载的燃料电池系统。

该情况下，上述控制部，在交替接通多个上述相臂时，在不限顺序交互接通一相臂的上述上臂开关元件和上述下臂开关元件之后，可以不限顺序交互接通下一个相臂的上述上臂开关元件和上述下臂开关元件。

当然，上述控制部，在交替接通多个上述相臂时，可以按照以下顺序来接通，在接通一相臂的上述上臂开关元件之后，接通上述一相臂的上述下臂开关元件，之后，在接通上述下一个相臂的上述上臂开关元件之后，接通上述下一个的相臂的上述下臂开关元件。

另外，在交替接通多个上述相臂时，通过按每1开关周期交替接通，控制较为容易。也可以按每n(n为2以上的整数)开关周期交替接通。

该情况下，上述控制部，在交互接通构成上述相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件时，间隔有死区时间(dead time)交互接通，并且间隔有死区时间交替接通构成上述多相臂的上述相臂，从而，能够防止上臂开关元件和下臂开关元件的短路以及相臂之间的短路。

更进一步地，具有测定上述上臂开关元件和上述下臂开关元件的元件温度的温度传感器，上述控制部在接通上述相臂时，停止接通元件温度高于阈值的上臂开关元件或下臂开关元件，由此，散热设计变得较为容易(可以缩小散热板)。

采用1个升降压用的电抗器，能够实施本发明。当然也能够利用相数目的电抗器来实施本发明。

上述多相臂为3相臂的情况下，在1个散热板上固定总共6个构成上述3相臂的上下臂开关元件，由此，散热板的设计变得较为容易。

根据本发明，采用如下特征性构成，将多相臂的各相臂的中点共同连接在一起，在共同连接的中点和第1电力装置或第2电力装置中的任何一个之间插入配置电抗器，通过以上构成，能够采用1个电抗器来实现可以由多相臂进行升降压的DC/DC转换器。

本发明涉及的DC/DC转换器和DC/DC转换器装置，由于电抗器可以为1个，因此能够谋求小型/轻量化。

根据本发明，不同时接通构成相臂的上臂开关元件和下臂开关元件，并且不同时接通不同的相臂。因此，通常，即使有多个也是只将1个开关元件置为接通状态。所以，能够实现散热性好的DC/DC转换器装置和应用该DC/DC转换器装置的车辆、燃料电池系统以及DC/DC转换器驱动方法。

作为结果，DC/DC转换器装置的大小能够小型化，并且重量能够轻量化。

附图说明

图1是本发明的一实施方式涉及的燃料电池车辆的电路图。

图2是燃料电池的电流电压特性的说明图。

图3是燃料电池车辆中安装的DC/DC转换器装置的基本控制序列的说明图。

图4A是对应于散热板的上下臂开关元件的配置说明平面图、图4B是其侧面图。

图5是供DC/DC转换器装置的降压动作的过程说明的时序图。

图6是供DC/DC转换器装置的升压动作的过程说明的时序图。

图7表示DC/DC转换器装置的升降压动作的变迁的时序图。

图8是按U相接通→V相接通→W相接通→U相接通...来轮换3相臂进行开关时的散热状态的示意图。

图9是表示3相轮换的另一实施例涉及的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL的状态的时序图。

图10是表示3相轮换的变形例涉及的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL的状态的时序图。

图11是具有2相的DC/DC转换器装置的燃料电池车辆的电路图。

图12是电池驱动车辆的电路图。

图13是燃料电池系统的电路图。

图14是安装有具有3个电抗器的DC/DC转换器装置的燃料电池车辆的电路图。

图15是供DC/DC转换器装置的另一实施方式涉及的降压动作的动作说明的时序图。

图16是现有技术涉及的具有3个电抗器的DC/DC转换器装置的电路图。

图17是供图16例子的动作说明的时序图。

图18是供图16例子的动作说明的时序图。

图19A是对散热板的开关元件的配置说明图，图19B是开关元件同时接通状态下的热传递的说明图。

符号的说明

12...散热板(heat spreader)

20...燃料电池车辆

22...燃料电池

23...DC/DC转换器装置(VCU)

24...蓄电装置(电池)

26...电动机

34...逆变器

36...DC/DC转换器

54...转换器控制部

81(81u～81w)...上臂开关元件

82(82u～82w)...下臂开关元件

83u、83v、83w、84u、84v、84w...二极管

90、90u、90v、90w...电抗器

91...燃料电池输出特性(电流电压特性)

UA...U相臂

VA...V相臂

WA...W相臂

UH、UL、VH、VL、WH、WL...驱动信号

具体实施方式

以下，对于应用实施本发明涉及的DC/DC转换器装置的驱动方法的DC/DC转换器装置的车辆等的实施方式，参照附图进行说明。

图1中表示的本实施方式涉及的燃料电池车辆20，基本上由如下构成：由燃料电池22和能量存储装置即蓄电装置(称为电池)24构成的混合型的电源装置；从该混合型的电源装置经过逆变器34提供电流(电功率)的行驶用的电动机26；和在连接电池24的1次侧1S和连接燃料电池22以及电动机26(逆变器34)的2次侧2S之间进行电压转换的DC/DC转换器装置{称为VCU(Voltage Control Unit)。}23。

VCU23由DC/DC转换器36和对其进行驱动控制的转换器控制部54构成。

燃料电池22，例如为层积构造，其层叠以阳极和阴极从两侧夹固体高分子电解质膜所形成的电池。氢气罐28和空气压缩机30通过管线与燃料电池22连接。在燃料电池22内，由反应气体即氢气(燃料气体)和空气(氧化剂气体)的电化学反应所产生的发电电流If，通过电流传感器32和二极管(也称为分离二极管(disconnect diode)。)33，向逆变器34和(或)DC/DC转换器36提供。

逆变器34进行直流/交流转换，将电动机电流Im提供给电动机26，同时，从2次侧2S经过DC/DC转换器36将伴随再生动作的交流/直流转换后的电动机电流Im向1次侧1S提供。

该情况下，将再生电压或发电电压Vf即2次电压V2通过DC/DC转换器36转换为低电压的1次电压V1，由向下变换器(down verter)42降压进而成为低电压，作为辅机电流Iau提供给灯等辅机44，同时，如果有剩余则作为电池电流Ibat给电池24充电。

与1次侧1S连接的电池24，例如可以利用锂离子2次电池或电容器(capacitor)。本实施方式中利用锂离子2次电池。

电池24经过向下变换器42向辅机44提供辅机电流Iau，同时，经过DC/DC转换器36向逆变器34提供电动机电流Im。

在1次侧1S和2次侧2S分别设置有平滑用的电容器38、39。2次侧2S的电容器39并联即相对燃料电池22并联连接电阻器40。

包括燃料电池22的系统主要由FC控制部50控制，包括逆变器34和电动机26的系统主要由包括逆变器驱动部的电动机控制部52控制，包括DC/DC转换器36的系统基本上由包括转换器驱动部的转换器控制部54控制。

并且，这些FC控制部50、电动机控制部52和转换器控制部54，由上级的控制部即决定燃料电池22的总负载量Lt等的综合控制部56来控制。

综合控制部56、FC控制部50、电动机控制部52和转换器控制部54分别都具有CPU、ROM、RAM、计时器，此外还具有与A/D转换器、D/A转换器等之间的输入输出接口，并且，根据需要还设有DSP(Digital Signal

Processor)。

综合控制部56、FC控制部50、电动机控制部52和转换器控制部54通过车内LAN即CAN(Controller Area Network)等通信线路70相互连接，并共有来自各种开关和各种传感器的输入输出信息，将这些来自各种开关和各种传感器的输入输出信息作为输入，各CPU执行各ROM中保存的程序，由此，实现各种功能。

这里，作为检测车辆状态的各种开关和各种传感器，是检测发电电流If的电流传感器32，此外还有检测1次电压V1(等于电池电压Vbat)的电压传感器61、检测1次电流I1的电流传感器62、检测2次电压V2(分离二极管33导通时，几乎等于燃料电池22的发电电压Vf。)的电压传感器63、检测2次电流I2的电流传感器64、与通信线路70连接的点火开关65、加速器传感器(accelerator sensor)66、刹车传感器67、车速传感器68和与转换器控制部54连接的温度传感器69等。

综合控制部56根据燃料电池22的状态、电池24的状态、电动机26的状态以及辅机44的状态，以及基于来自各种开关和各种传感器的输入(负载要求)所决定的燃料电池车辆20的总负载要求量Lt，调解并决定燃料电池22应负担的燃料电池分担负载量(要求输出)Lf、电池24应负担的电池分担负载量(要求输出)Lb和再生电源应负担的再生电源分担负载量Lr的分配(分担)，并向FC控制部50、电动机控制部52和转换器控制部54发出指令。

DC/DC转换器36，在电池24(第1电力装置)和第2电力装置{燃料电池22或再生电源(逆变器34和电动机26)}之间，作为并联连接3个相臂{U相臂UA(81u、82u)、V相臂VA(81v、82v)、W相臂WA(81w、82w)}3相臂而构成，其中，上述3个相臂由下述元件构成：分别由IGBT等的开关元件构成的上臂开关元件81{81u、81v、81w(81u～81w)}、下臂开关元件82{82u、82v、82w(82u～82w)}。

各臂开关元件81u、81v、81w、82u、82v、82w分别反方向地连接有二极管83u、83v、83w、84u、84v、84w。

考虑到理解的方便，本发明中上臂开关元件81和下臂开关元件82上不包括反向并联二极管83、84。

由DC/DC转换器36在1次电压V1和2次电压V2之间转换电压时，释放和积蓄能量的1个电抗器90插入在3相臂的各相的臂(U相臂UA、V相臂VA、W相臂WA)的中点的共同连接点和电池24之间。

上臂开关元件81(81u～81w)根据从转换器控制部54输出的栅极(gate)的驱动信号(驱动电压)UH、VH、WH(的高电平(high level))分别接通，下臂开关元件82(82u～82w)根据栅极的驱动信号(驱动电压)UL、VL、WL(的高电平)分别接通。

1次电压V1代表性地为不连接负载时的电池24的开路电压OCV(Open Circuit Voltage)，如图2的燃料电池输出特性(电流电压特性)91上所示，被设定为比该燃料电池22的发电电压Vf的最低电压Vfmin高的电压。另外，图2中，设

。

2次电压V2被设为在燃料电池22发电工作时与燃料电池22的发电电压Vf相等的电压。

但是，燃料电池22的发电电压Vf与电池24的电压Vbat(＝V1)相等时，为以图2中点划线的粗线所表示的直接连接状态。直接连接状态中，提供给上臂开关元件81(81u～81w)的驱动信号UH、VH、WH的占空比为100[％]，电流从2次侧2S向1次侧1S流动的情况下，接通上臂开关元件81(81u～81w)且电流经过该上臂开关元件81(81u～81w)流动，电流从1次侧1S向2次侧2S流动的情况下，二极管83u～83w导通且电流经过该二极管83u～83w流动。在高输出时从DC/DC转换器36的2次侧2S向逆变器34侧提供2次电流I2{称为起源(source)}的直接连接状态(称为高输出时直接连接状态或第1直接连接状态。)中，2次电压V2为V2＝V1—Vd(Vd为二极管83u、83v、83w的正向电压降)。

另外，直接连接状态不限于高输出区域，在控制上必要的情况下被利用。例如，在燃料电池车辆20停车时可以利用直接连接状态。在燃料电池车辆20停车时(信号等待等)，为了节约燃料消耗，停止驱动空气压缩机30，也停止提供来自氢气罐28的燃料气体。该情况下，如果由于电阻器40等引起的放电和对空调等辅机44的供给，燃料电池22内的残留燃料气体耗尽，则燃料电池22的发电电压Vf(发电电流If)成为0值，但是由电池24继续给辅机44提供辅机电流Iau。

从该燃料电池车辆20停车时即所谓的怠速停止时，通过刹车踏板操作的解除、加速器踏板操作等使燃料电池22向发电状态恢复时，为了平稳地重新开始VCU23对燃料电池22的输出控制，将DC/DC转换器36的2次侧2S的电压保持在直接连接状态的电压。该直接连接状态(称为怠速停止直接连接状态或第2直接连接状态。)中，负载为电阻器40，DC/DC转换器36的2次侧2S的电压V2保持为V2＝V1—Vd。

这里，说明VCU23对燃料电池22的输出控制。

在来自氢气罐28的燃料气体和来自空气压缩机30的压缩空气正在被提供的发电时，在图2所示的特性91{称为函数F(Vf)。}上由转换器控制部54通过DC/DC转换器36设定2次电压V2即发电电压Vf，由此来决定燃料电池22的发电电流If。即，发电电流If被作为发电电压Vf的函数F(Vf)值来决定。If＝F(Vf)，例如将发电电压Vf设定为Vf＝Vfa＝V2，则决定作为该发电电压Vfa(V2)的函数值的发电电流Ifa。{Ifa＝F(Vfa)＝F(V2)}。

由于该燃料电池22通过决定二次电压V2(发电电压Vf)来决定发电电流If，因此在驱动控制燃料电池车辆20时，2次电压V2(发电电压Vf)被设定为目标电压(目标值)。但是，在将由于向下变换器42和电池24之间的布线的断线故障等电池24被置为开路状态等看作电池24(第1电力装置)发生故障的特殊情况下，将1次电压V1设为目标电压。

燃料电池车辆20等包括燃料电池22的系统中，控制VCU23使得DC/DC转换器36的2次侧2S的2次电压V2为目标电压，由该VCU23来控制燃料电池22的输出(发电电流If)。以上说明了VCU23对燃料电池22的输出控制。

下面，参照图3的流程图说明由转换器控制部54驱动控制的DC/DC转换器36的基本工作。

如上所述，综合控制部56根据燃料电池22的状态、电池24的状态、电动机26的状态以及辅机44的状态，还根据基于来自各种开关和各种传感器的输入(负载要求)所决定的燃料电池车辆20的总负载要求量Lt，调解并决定燃料电池22应负担的燃料电池分担负载量(要求输出)Lf、电池24应负担的电池分担负载量(要求输出)Lb和再生电源应负担的再生电源分担负载量Lr的分配(分担)，并向FC控制部50、电动机控制部52和转换器控制部54发出指令。

步骤S1中，由综合控制部56分别根据负载要求即电动机26的电力要求、辅机44的电力要求、空气压缩机30的电力要求决定(算出)总负载要求量Lt，步骤S2中，综合控制部56决定用于输出所决定的总负载要求量Lt的燃料电池分担负载量Lf、电池分担负载量Lb、再生电源分担负载量Lr的分配。这里，在决定燃料电池分担负载量Lf时，考虑燃料电池22的效率η。

下面，步骤S3中，由转换器控制部54按照燃料电池分担负载量Lf来决定燃料电池22的发电电压Vf，这里为2次电压V2。

决定了2次电压V2之后，步骤S4中，转换器控制部54驱动控制DC/DC转换器36以使其成为所决定的2次电压V2。

该情况下，转换器控制部54，按照所决定的2次电压V2，以升压动作、降压动作或直接连接动作来驱动DC/DC转换器36。

步骤S4中，在从DC/DC转换器36的2次侧2S向逆变器34侧起源2次电流I2的升压动作中，转换器控制部54采用如下顺序轮换开关DC/DC转换器36：下臂开关元件82u接通(在电抗器90中由从电池电流Ibat减去辅机电流Iau所得到的1次电流I1来积蓄能量，同时，从电容器(condenser)39向逆变器34起源2次电流I2。以下相同)→二极管83u～83w导通(从电抗器90释放能量并在电容器39中积蓄能量，同时，作为2次电流I2向逆变器34起源。以下相同)→下臂开关元件82v接通→二极管83u～83w导通→下臂开关元件82w接通→二极管83u～83w导通→下臂开关元件82u接通...。

另外，上臂开关元件81u～81w和下臂开关元件82u～82w的导通占空比以保持输出电压V2的方式来决定。

并且，步骤S4中，从DC/DC转换器36的2次侧2S向逆变器34侧起源2次电流I2的高输出直接连接动作中，二极管83u～83w成为导通状态且2次电压V2为V2＝V1—Vd。

更进一步地，步骤S4中，从DC/DC转换器36的2次侧2S向1次侧1S的辅机44或电池24提供2次电流I2(2次侧2S中，称为下沉(sink)。)的降压动作中，采用如下顺序轮换开关DC/DC转换器36：上臂开关元件81u接通(在电抗器90中由从电容器39输出的2次电流I2来积蓄能量，同时，从电容器38向辅机44以及按照要求向电池24提供1次电流I1。以下相同)→二极管84u～84w导通(二极管84u～84w作为续流二极管(flywheel diode)导通，从电抗器90释放能量，在电容器38中积蓄能量，同时，向辅机44以及按照要求向电池24提供1次电流I1。以下相同)→上臂开关元件81v接通→二极管84u～84w导通→上臂开关元件81w接通→二极管84u～84w导通→上臂开关元件81u接通...。

存在再生电压的情况下，在该降压动作时将再生电源分担负载量Lr加到下沉的2次电流上。还按照所决定的输出电压V2来控制该降压动作中的上臂开关元件81u～81w和下臂开关元件82u～82w的导通占空比。

2次电压V2和1次电压V1通过转换器控制部54由PID控制来控制DC/DC转换器36，其中，PID控制由前馈控制和反馈控制组合而成。

以上说明了由转换器控制部54驱动控制的DC/DC转换器36的基本工作。

如图4A、图4B所示，各臂开关元件81u～81w、82u～82w被固定在金属制的散热板(heat spreader)12上，即为6in1模块13。在各臂开关元件81u～81w、82u～82w上安装温度传感器69，各温度传感器69和各臂开关元件81u～81w、82u～82w的栅极端子与转换器控制部54连接。另外，对于与各臂开关元件81u～81w、82u～82w成对的二极管83u～83w、84u～84w省略图示。

本实施方式涉及的燃料电池车辆20，作为驱动电动机26的逆变器34，由于利用与DC/DC转换器36相同构成的上述6in1模块13，因此可以降低成本。

但是，由逆变器34驱动电动机26时，不共同接通逆变器34的3相臂的各中点，而是为各中点与电动机26的U相线圈、V相线圈、W相线圈连接的全桥(full bridge)的构成。

本实施方式涉及的燃料电池车辆20，基本上如以上构成并且工作。下面，对包括DC/DC转换器36的VCU23所进行的轮换开关的工作更详细地进行说明。

图5表示VCU23的降压动作时(2次电流I2的下沉时)的时序图，图6表示VCU23的升压动作时(2次电流I2的起源时)的时序图。

图5和图6中，电抗器90中流动的1次电流I1的符号，从1次侧1S向2次侧2S流动的升压时电流(从DC/DC转换器23的2次侧2S向逆变器34流出的起源电流)取为正(+)，从2次侧2S向1次侧1S流动的降压时电流(从燃料电池22或逆变器34向2次侧2S流入的下沉电流)取为负(—)。

并且，从转换器控制部54输出的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL的波形中，附阴影的期间表示被提供驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL的臂开关元件(例如，与驱动信号UH对应的臂开关元件为上臂开关元件81u)实际接通(电流流动)的期间。即，注意，即使提供驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL，如果对应的并联二极管83u～83w、84u～84w没有置为OFF，则电流不在对应的臂开关元件中流过。

如图5和图6所示，在DC/DC转换器36的降压动作和升压动作中的任何一种情况下，根据由转换器控制部54输出的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH，WL的波形可知，构成3相臂的UVW各相臂UA、VA、WA(UA～WA)，按照在每1个开关周期2π中驱动信号UH、UL、VH、VL、WH，WL以交替U相、V相、W相、U相...(轮换rotation)的方式接通，同时，在接通UVW各相臂UA～WA时，通过驱动信号UH、VH、WH接通构成UVW各相臂UA～WA的上臂开关元件81(81u～81w)(图5)或者通过驱动信号UL、VL、WL接通构成UVW各相臂UA～WA的下臂开关元件82(82u～82w)(图6)。

该情况下，根据图5、图6和后述的图7可知，为了防止上下臂开关元件81、82间同时接通而发生电压V2短路的情况，在用来交互接通上臂开关元件81u～81w或下臂开关元件82u～82w的驱动信号UH和驱动信号UL、驱动信号VH和驱动信号VL、以及驱动信号WH和驱动信号WL之间分别间隔有死区时间而接通，并且在交替接通构成多相臂的相臂UA～UW时，在驱动信号UL和驱动信号VH之间、驱动信号VL和驱动信号WH之间、以及驱动信号WL和驱动信号UH之间分别间隔有死区时间而接通。即，间隔有死区时间dt来进行所谓同步开关。

说明降压动作的图5中，例如，在时刻t1～t2之间通过驱动信号UH接通上臂开关元件81u的期间中，由燃料电池22和(或)再生电源所产生的2次电流I2经过上臂开关元件81u在电抗器90中积蓄能量。在时刻t2～t5为止的死区时间dt、驱动信号UL接通(但是，电流不在下臂开关元件82u中流过)以及死区时间dt的期间中，通过作为续流二极管来发挥动作并接通的二极管84u～84w，在1次侧1S作为1次电流I1释放在电抗器90中积蓄的能量。时刻t5以后，交互接通上臂开关元件81v、81w、81u、...，并重复同样的动作。

说明升压动作的图6中，例如，在时刻t13～t14之间通过驱动信号UL接通下臂开关元件82u的期间中，由来自电池24的1次电流I1在电抗器90中积蓄能量。在时刻t14～t17为止的死区时间dt、驱动信号VH接通(但是，电流不在上臂开关元件81v中流过)以及死区时间dt的期间中，通过作为整流二极管来发挥作用并接通的二极管83u～83w，在2次侧2S释放在电抗器90中积蓄的能量。时刻t17以后，交互接通下臂开关元件82v、82w、82u、...，并重复同样的动作。

另外，在说明升压动作和降压动作的变化(变迁)时的动作的图7中，例如，在时刻t20～t21之间通过驱动信号UH接通上臂开关元件81u的期间(用阴影表示的期间)中，由燃料电池22和(或)再生电源所产生的2次电流I2经过上臂开关元件81u在电抗器90中积蓄能量。

从时刻t21开始到反转电流的流动方向(符号从负反转为正)的时刻t22为止的期间中，经过作为接通的续流二极管来发挥作用的二极管84u～84w在1次侧1S释放在电抗器90中积蓄的能量。

在时刻t22～t23之间通过驱动信号UL接通下臂开关元件82u的期间中，由来自电池24的1次电流I1在电抗器90中积蓄能量。从时刻t23开始到反转电流的流动方向(符号从正反转为负)的时刻t24为止的期间中，经过接通的二极管83u～83w在2次侧2S释放在电抗器90中积蓄的能量。以后，重复同样的过程。如此，本实施方式涉及的3相轮换开关中，在升压动作和降压动作之间，动作平稳地进行变化。

根据如以上说明的上述实施方式，DC/DC转换器36具有：3相臂和1个电抗器90，其中，上述3相臂为由分别反向并联连接二极管83u～83w、84u～84w的上臂开关元件81u～81w和下臂开关元件82u～82w的串联电路构成的3个相臂UA～WA，在作为第1电力装置的电池24和作为第2电力装置的燃料电池22以及(或)逆变器34和电动机26之间并联连接而成；上述1个电抗器90在3相臂的各相臂UA～WA的共同连接中点和作为上述第1电力装置的电池24(或上述第2电力装置)之间插入配置。

通过该构成，能够采用1个电抗器90来实现可以由3相臂进行升降压的DC/DC转换器36。

即，具有驱动控制该DC/DC转换器36的转换器控制部54，由该转换器控制部54，交替接通相臂UA～WA，同时，在接通相臂UA～WA时，例如，接通相臂UA时，输出驱动信号UH、UL来驱动DC/DC转换器36，其中，上述驱动信号UH、UL为接通(图5、图6)或是交互接通(图7)构成相臂UA的上臂开关元件81u或下臂开关元件82u中的一个的驱动信号，由此，能够实现可以采用1个电抗器90来进行升降压动作的VCU(DC/DC转换器装置)23。

DC/DC转换器36和VCU23，由于电抗器90可以为1个，因此能够谋求小型/轻量化。

并且，图16、图18所示的现有技术涉及的多相臂(为容易理解，设为3相臂)的DC/DC转换器6，在1开关周期2π中，对3相臂的各电抗器2A～2C进行1次通电，本发明中，在升压动作时(图6)或降压动作时(图5)，在1开关周期2π中，对3相臂UA～WA的1个电抗器90只进行1次通电。因此，原理上，本发明中，电抗器90的工作频率实际上为3倍。

如果工作频率为3倍，则由于可以将电感值置为1/3，因此能够相应地使得电抗器90的大小小型化。并且，由于电抗器90的数目可以为1个，因此如果多相臂的相数增加，与现有技术涉及的多相臂的DC/DC转换器相比，能够谋求小型/轻量化。

根据本发明，不同时接通上臂开关元件81和下臂开关元件82，并且不同时接通不同的相臂。因此，通常，即使有多个也是只将1个开关元件置为接通状态。所以，散热性好(散热设计容易)。作为结果，VCU23的大小能够小型化，并且重量能够轻量化。

该情况下，转换器控制部54，在接通构成3相臂的UVW相臂UA～WA时，如参照图5～图7所说明的，交替接通构成3相臂的UVW相臂UA～WA，在交替接通时，以如下顺序交互接通来轮换开关定时：在接通某相臂，例如，U相臂UA的上臂开关元件81u(图5～图7)之后，间隔有死区时间dt接通U相臂UA的下臂开关元件82u(图7)，之后，在间隔有死区时间dt接通下一个相即V相臂VA的上臂开关元件81v之后(图5～图7)，间隔有死区时间dt接通V相臂VA的下臂开关元件82v(图7)。

如此，转换器控制部54，在交互接通构成相臂UA～WA的上臂开关元件81或下臂开关元件82时，间隔有死区时间dt交互接通，并且间隔有死区时间交替接通构成多相臂的相臂UA～WA，从而，能够防止上臂开关元件和下臂开关元件的短路和相臂之间的短路。

根据如以上所说明的上述实施方式，VCU23具有由3相臂构成的DC/DC转换器36和驱动控制该DC/DC转换器36的转换器控制部54，其中，上述3相臂以如下方式构成：在燃料电池22与逆变器34的连接点即2次侧2S和连接电池24的1次侧1S之间，3相并联连接由上臂元件开关81和下臂开关元件82构成的相臂UA～WA。

该情况下，转换器控制部54，在接通由3相臂构成的DC/DC转换器36的相臂UA～WA时，如参照图5～图7所说明的，交替接通构成3相臂的UVW相臂UA～WA，在交替接通时，以如下顺序交互接通来轮换开关时间：在接通某相臂，例如，U相臂UA的上臂开关元件81u(图5～图7)之后，间隔有死区时间dt接通U相臂UA的下臂开关元件82u(图7)，之后，在间隔有死区时间dt接通下一个相即V相臂VA的上臂开关元件81v之后(图5～图7)，间隔有死区时间dt接通V相臂VA的下臂开关元件82v(图7)。

图8表示以U相接通→V相接通→W相接通→U相接通...来轮换3相臂进行开关时的各臂开关元件81u～81w、82u～82w的散热状态的示意图。

根据图8可知，轮换开关中，由于一次只接通1个上臂开关元件81或下臂开关元件82，因此通过以阴影表示的散热路径可知，由于不产生图19B中以双重阴影所示的重叠部分(重叠使用散热板12的表面积的部分)，因此可以提高散热性。其结果为，可以谋求6in1模块13的小型/轻量化。

图9表示3相轮换的另一实施方式涉及的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL的时序图。

该另一实施方式中，不轮换全部驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL，而是为停止驱动信号VL的轮换开关。如图4A所示，由于具有测定全部臂开关元件81u、81v、81w、82u、82v、82w的元件温度的温度传感器69，因此暂时停止驱动元件温度高于阈值温度的下臂开关元件82v，用余下的臂开关元件81u、81v、81w、82u、82w来继续轮换开关。在元件温度变得低于阈值温度而恢复到正常范围时，再次进行全部臂开关元件81u、81v、81w、82u、82v、82w的3相轮换开关驱动。停止的驱动信号不限定为1个臂。例如，停止驱动信号UH、VH、VL也可以。

图9所示的间歇的轮换开关可以应用于如下用途中，在某相中发生开路等故障时，使该发生故障的相臂不工作，而在其他相臂中继续进行开关。由于具有该作用，不但能够提高VCU23的可信度，而且能够提高燃料电池车辆20的可信度。

如此，本发明中，交替接通相臂UA～WA，在交替接通相臂UA～WA时，进行控制以使得构成相臂UA～WA的上臂开关元件81(81u、81v、81w的任何一个)或下臂开关元件82(82u、82v、82w的任何一个)中的任何一个接通。

另外，在交替接通构成多相臂的相臂UA～WA时，在不限顺序交互接通某相的上臂开关元件81u～81w和下臂开关元件82u～82w之后，可以不限顺序交互接通下一个相的上臂开关元件81u～81w和下臂开关元件82u～82w。并且，在交替接通相臂UA～WA时，通过采用按每1开关周期2π来交替接通的方式进行控制，控制就较容易。也可以采用按每2开关周期4π以上的周期来交替接通相臂UA～WA的方式进行控制。

如图10的变形例所示，本发明也包括，在1开关周期2π中，多次接通上臂开关元件81和(或)下臂开关元件82u～82w。

如以上所说明的，根据上述实施方式，不同时接通上臂开关元件81(81u～81w)和下臂开关元件82(82u～82w)，并且也不同时接通不同相臂UA～WA。因此，通常，即使有多个也只有1个臂开关元件(开关元件)处于接通状态。所以，散热性好(散热设计容易)。

另外，本发明，不只是3相的DC/DC转换器36，如图11所示，也可以应用于2相的DC/DC转换器36A的燃料电池车辆20A。只要是2相以上，即使是4相以上，也能够应用本发明。

并且，不只是燃料电池车辆20、20A，如图12所示，也可以应用于电池驱动车辆(电动汽车)21。当然，也能够应用于安装了发动机、电池和电动机的、所谓并联(parallel)方式或串并联(series parallel)方式的混合动力式(hybrid)汽车。

更进一步地，电动机26不限于车辆使用。例如也能够应用于电梯升降用等的电动机。

再进一步地，如图13所示，能够应用于用单相的负载35代替逆变器34，此外用负载控制部53代替电动机控制部52，用电源开关65a代替点火开关65，并且作为代替采用了各种传感器66a、67a、68a的燃料电池系统20B。综合控制部56通过转换器控制部54控制VCU23，结果为控制负载电流IL。

另外，本发明，不限于上述的实施方式，根据本说明书的记载内容，能够采用例如下例等各种构成，如对应图5所绘制的图15的降压动作的波形图所示，如果是在开关元件的额定电流以内(容许元件温度以内)的使用中，则在时刻t31以后通过驱动信号UH、UV、UW3相同时接通上臂开关元件81u、81v、81w之后，间隔有死区时间dt通过驱动信号UH、UV、UW3相同时接通上臂开关元件81u、81v、81w。时刻t41以后，间隔有死区时间dt同时接通2相的上臂开关元件81u、81w。图6的升压动作、图7的升降压交替动作中也可以同样地间隔有死区时间dt来同时开关。

并且，如图14所示，也可以采用如下DC/DC转换器36B，其利用分别连接在UVW各相臂UA～UW的中点的3个电抗器90u、90v、90w。

另外，本发明不限于上述的实施方式，根据本说明书的记载内容，能够采用各种构成。

Claims (17)

1.一种DC/DC转换器，具有：

多相臂，在第1电力装置和第2电力装置之间并联连接多个相臂，上述多个相臂由分别反向并联连接有二极管的上臂开关元件和下臂开关元件的串联电路构成；和

电抗器，与上述多相臂的各相臂的中点公共连接在一起，并插入配置在共同连接的中点和上述第1电力装置或上述第2电力装置中的任何一个之间。

2.一种DC/DC转换器装置，其特征在于，

具有控制部，驱动控制权利要求1所述的DC/DC转换器，

上述控制部，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，输出将构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个接通或交互接通的驱动信号。

3.根据权利要求2所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

上述控制部，在交互接通构成上述相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件时，间隔有死区时间交互接通，并且间隔有死区时间地交替接通构成上述多相臂的上述相臂。

4.一种DC/DC转换器装置的驱动方法，包括下述过程：

对于具有将由分别反向并联连接有二极管的上臂开关元件和下臂开关元件的串联电路构成的多个相臂，并联连接在第1电力装置和第2电力装置之间而成的多相臂，和与上述多相臂的各相臂的中点共同连接在一起，并插入配置在公共连接的中点和上述第1电力装置或上述第2电力装置中的任何一个之间的电抗器的DC/DC转换器，

在接通上述DC/DC转换器的上述相臂时，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，将构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个接通或交互接通。

5.一种DC/DC转换器装置，其特征在于，

具有：

多相臂的DC/DC转换器，上述多相臂以如下方式构成，在第1电力装置和第2电力装置之间，并联连接由上臂开关元件和下臂开关元件构成的多个相臂；和

控制部，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，接通或交互接通构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个。

6.根据权利要求5所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

上述控制部，在交替接通多个上述相臂时，不限顺序交互接通一相臂的上述上臂开关元件和上述下臂开关元件，之后，不限顺序交互接通下一个相臂的上述上臂开关元件和上述下臂开关元件。

7.根据权利要求6所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

上述控制部，在交替接通多个上述相臂时，以如下顺序接通，在接通上述一相臂的上述上臂开关元件之后，接通上述一相臂的上述下臂开关元件，之后，在接通上述下一个相臂的上述上臂开关元件之后，接通上述下一个相臂的上述下臂开关元件。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

在交替接通多个上述相臂时，按每1开关周期交替接通。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

上述控制部，在交互接通构成上述相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件时，间隔有死区时间交互接通，并且，间隔有死区时间交替接通构成上述多相臂的上述相臂。

10.根据权利要求5～9中任一项所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

还具有测定上述上臂开关元件和上述下臂开关元件的元件温度的温度传感器，

上述控制部，在接通上述相臂时，停止接通元件温度高于阈值的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件。

11.根据权利要求5～10中任一项所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

在上述第1电力装置和上述第2电力装置之间转换电压时，采用释放及积蓄能量的1个电抗器，将上述多相臂的各相的臂的中点连接在一起，在连接在一起的上述中点和上述第1电力装置或上述第2电力装置中的任何一个之间插入上述电抗器。

12.根据权利要求5～11中任一项所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

上述多相臂为3相臂，

构成上述3相臂的上下臂开关元件总计6个被固定在1个散热板上。

13.一种车辆，

将与权利要求5～12中任一项所述的DC/DC转换器连接的上述第2电力装置作为产生再生电压的逆变器驱动的行驶用电动机，并将上述第1电力装置作为蓄电装置。

14.一种车辆，

将与权利要求5～12中任一项所述的DC/DC转换器连接的上述第2电力装置作为产生再生电压的逆变器驱动的行驶用电动机和驱动该行驶用电动机的燃料电池，并将上述第1电力装置作为蓄电装置。

15.一种燃料电池系统，

与权利要求5～12中任一项所述的DC/DC转换器连接的上述第2电力装置作为连接负载的燃料电池，上述第1电力装置作为蓄电装置。

16.根据权利要求5～10中任一项所述的DC/DC转换器装置，其特征在于，

在上述第1电力装置和上述第2电力装置之间转换电压时，只采用相的数目的释放及积蓄能量的电抗器，在上述多相臂的各相的臂的中点连接各电抗器的一个端子，将各电抗器的另一个端子共同连接在一起，将共同连接点与上述第1电力装置或上述第2电力装置的任一个连接。

17.一种DC/DC转换器装置的驱动方法，其特征在于，包括下述过程：

对于通过将由上臂开关元件和下臂开关元件构成的多个相臂，并联连接在第1电力装置和第2电力装置之间而构成的多相臂的DC/DC转换器，

在接通上述DC/DC转换器的上述相臂时，交替接通多个上述相臂，同时，在接通上述相臂时，接通或交互接通构成该相臂的上述上臂开关元件或上述下臂开关元件中的一个。

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