CN103650311B - 电源系统 - Google Patents

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Abstract

升压转换器（14）具备多个转换部（31a～31d），所述多个转换部（31a～31d）分别具有半导体元件部，该半导体元件部具备电抗器（32）及晶体管（33a）、二极管（33b、34b）等电子部件，ECU（41）基于来自燃料电池（12）的输出条件、电抗器（32）的温度条件及半导体元件部的温度条件，进行转换部（31a～31d）的驱动相数的增减的切换控制。

Description

电源系统
技术领域
本发明涉及具备电源和多相转换器的电源系统。
背景技术
例如，在具备电动机的车辆中，存在具备转换电压的多相转换器的车辆。作为控制该多相转换器的方法，已知有如下技术：具备能够独立地变更控制对象量的多个相、检测例如通过各相的电流量或每个相的温度等各相的状态的检测装置、供给规定对各相的控制对象量的控制信号的控制部，基于由检测装置检测到的各相的状态，按每个相来供给对控制对象量进行校正的控制信号(例如，参照专利文献1)。在此系统中，能够根据其状态尽可能地增大通过电流量而高效率地运转。
专利文献1：日本特开2007-159315号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，当仅考虑效率时，构成多相转换器的电抗器、具备电子部件的半导体元件部会变得过度高温。
因此，要求对电抗器或半导体元件部等多相转换器的结构部件进行保护并极力提高效率。
本发明鉴于上述情况而作出，目的在于提供一种能够对结构部件进行保护并实现高效率化的电源系统。
解决方案
为了实现上述目的，本发明的电源系统具有通过燃料气体与氧化气体的电化学反应而进行发电的电源、对来自该电源的电力进行升压的升压转换器及进行所述升压转换器的输出控制的控制部，其中，
所述升压转换器是具备多个转换部的多相转换器，所述多个转换部分别具有电抗器及半导体元件部，
所述控制部基于所述电源的输出条件、所述电抗器的温度条件及所述半导体元件部的温度条件，进行所述转换部的驱动相数的增减的切换控制。
根据上述结构的电源系统，能够通过由具有多个转换部的多相(multi-phase)转换器构成的升压转换器来应对电源的大电流化自不待言，不仅基于电源的输出条件，还基于构成转换部的电抗器及半导体元件部的温度条件进行升压转换器的转换部的驱动相数的增减的切换控制，因此能够对电抗器或半导体元件部的电子部件等结构部件进行保护同时以高效率驱动升压转换器。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，在来自所述电源的输出成为规定的增加切换输出时、所述电抗器成为规定的增加切换温度时、或者所述半导体元件部成为规定的增加切换温度时，所述控制部使所述转换部的驱动相数增加。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，在来自所述电源的输出成为规定的减少切换输出、所述电抗器成为规定的减少切换温度、并且所述半导体元件部成为规定的减少切换温度时，所述控制部使所述转换部的驱动相数减少。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，所述转换部的驱动相数减少时的切换时机相比所述转换部的驱动相数增加时的切换时机向输出或温度低的一侧偏移。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，所述控制部在将流向所述升压转换器的电流维持成规定的电流指令值的同时进行所述转换部的驱动相数的切换控制。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，所述控制部将伴随着所述转换部的驱动相数的切换而切换成驱动或非驱动的转换部的相设为最大偏差相，并使切换控制时的所述最大偏差相的电流值以预先设定的规定变化率增减。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，所述控制部在所述半导体元件部或所述电抗器成为预先设定的各自的限制开始温度的时点以规定的变化率限制所述转换部的输出。
另外，在本发明的电源系统中，可以是，在多个所述转换部中的一部分设置检测所述电抗器的温度的温度传感器，
设置有所述温度传感器的转换部的限制开始温度由所述电抗器的耐热温度来求出，未设置所述温度传感器的转换部的限制开始温度设为从所述电抗器的耐热温度减去所述电抗器的特性的变动的温度而得到的温度。
发明效果
根据本发明的电源系统，能够对结构部件进行保护并实现高效率化。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的电源系统的概略电路图。
图2是表示参考例中的多相转换器的输出与效率的一般性的关系的坐标图。
图3是说明基于输出指令值的切换条件的坐标图。
图4是说明基于电抗器温度的切换条件的坐标图。
图5是说明基于半导体元件部温度的切换条件的坐标图。
图6是说明驱动相数增加时的相数的切换控制的流程图。
图7是说明驱动相数减少时的相数的切换控制的流程图。
图8是表示半导体元件部的温度与负载率的关系的坐标图。
图9是表示设有热敏电阻的电抗器的温度与负载率的关系的坐标图。
图10是表示未设置热敏电阻的电抗器的温度与负载率的关系的坐标图。
图11是本发明的另一实施方式的电源系统的概略电路图。
图12是本发明的另一实施方式的电源系统的概略电路图。
标号说明
11燃料电池系统(电源系统)
12燃料电池(电源)
14FC升压转换器(升压转换器)
31a～31d转换部
32电抗器
33开关元件(半导体元件部)
33a晶体管(半导体元件部)
33b二极管(半导体元件部)
34开关元件(半导体元件部)
34a晶体管(半导体元件部)
34b二极管(半导体元件部)
35热敏电阻(温度传感器)
41ECU(控制部)
120二次电池(电源)
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的电源系统的实施方式。在本实施方式中，说明使用本发明的电源系统作为燃料电池车辆(FCHV；FuelCellHybridVehicle)的车载发电系统的情况。
参照图1，说明本实施方式的燃料电池系统的结构。
如图1所示，燃料电池系统11具备通过反应气体即氧化气体与燃料气体的电化学反应而产生电力的燃料电池12。
燃料电池12例如是高分子电解质型燃料电池，成为将多个单电池层叠的电池组结构。单电池成为如下结构：在由离子交换膜构成的电解质的一面具有空气极，在另一面具有燃料极，而且以将空气极及燃料极从两侧夹入的方式具有一对隔板。这种情况下，向一个隔板的氢气流路供给氢气，向另一个隔板的氧化气体流路供给氧化气体即空气，通过这些反应气体发生化学反应而产生电力。
该燃料电池12与用于使车辆行驶的驱动马达(驱动源、负载)13连接，向驱动马达13供给电力。在从该燃料电池12向驱动马达13的电力供给路径上，从燃料电池12侧依次连接有FC升压转换器(升压转换器)14、电容器15及驱动逆变器16。
如此，在燃料电池系统11中，由燃料电池12发电的电力借助FC升压转换器14而升压，经由驱动逆变器16向驱动马达13供电。
FC升压转换器14是多相的转换器即多相转换器，具备多个(在本例中说明了具备4个转换部的例子，但相数并未限定为4个)转换部31a～31d。这些转换部31a～31d分别具备电抗器32、包含晶体管33a和二极管33b在内的开关元件33、及二极管34b，在一个转换部31a设有热敏电阻(温度传感器)35。
驱动马达13例如是三相交流马达，连接有驱动马达13的驱动逆变器16将直流电流转换成三相交流，向驱动马达13供给。
另外，燃料电池系统11具备向驱动马达13供给电力的蓄电池21。在从该蓄电池21向驱动马达13的电力供给路径上连接有蓄电池升压转换器23。本发明的燃料电池系统也可以是不具备该蓄电池升压转换器23的结构。
该蓄电池21的电力供给路径与燃料电池12的电力供给路径连接，能够将来自蓄电池21的电力向驱动马达13供给。
本实施方式的蓄电池升压转换器23是直流的电压变换器，具有调整从蓄电池21输入的直流电压而向驱动马达13侧输出的功能和调整从燃料电池12或驱动马达13输入的直流电压而向蓄电池21输出的功能。通过这种蓄电池升压转换器23的功能，实现蓄电池21的充放电。而且，通过蓄电池升压转换器23，控制燃料电池12的输出电压。蓄电池21能够将剩余电力充电或辅助性地供给电力。
燃料电池系统11具备ECU(控制部)41，该ECU(控制部)41具有易失性存储器40。在该ECU41连接有燃料电池12、FC升压转换器14、蓄电池21、蓄电池升压转换器23、驱动逆变器16及驱动马达13，ECU41控制上述的燃料电池12、FC升压转换器14、蓄电池21、蓄电池升压转换器23、驱动逆变器16及驱动马达13。而且，来自在FC升压转换器14的转换部31a设置的热敏电阻35的检测温度的信号向ECU41发送。并且，ECU41基于转换部31a的热敏电阻35的检测温度，控制构成FC升压转换器14的转换部31a～31d的输出。而且，在转换部31a～31d，在具备开关元件33及二极管34b的半导体元件部分别设有温度传感器(未图示)，上述的温度传感器的检测温度向ECU41发送。
接下来，说明ECU41对转换部31a～31d的控制。需要说明的是，在本发明的燃料电池系统的控制部对升压转换器的控制中，至少包括升压转换器的输出控制、多个转换部的驱动数的切换控制，该多个转换部的驱动数的切换控制换言之是升压转换器的驱动相数的切换控制。
首先，说明参考例的控制。
(参考例)
图2示出多相转换器的输出与效率的关系。在多相的转换器即多相转换器中，与图2中虚线所示始终驱动多相的转换部31a～31d相比，如图2中实线所示，以随着提高输出而一个个地增加驱动的相的方式切换驱动相数的情况能够提高整体的效率。
然而，当如上述那样仅考虑效率而进行运转时，构成系统的电抗器32、或者包含开关元件33等的半导体元件部有时会变得过度高温。
接下来，说明本实施方式的控制。
在本实施方式中，按照以下的条件来切换多相的转换部31a～31d的驱动相数。
(1)基于输出指令值的切换条件
基于该输出指令值的切换条件是考虑了效率的条件，基于从上位的控制部发送的输出指令值而进行转换部31a～31d的驱动相数的切换控制。
具体而言，如图3所示，先设定增加切换输出P1-2、P2-3、P3-4。并且，在1相的转换部31a被驱动的状态下，当输出指令值成为P1-2时，切换成2相的转换部31a、31b的驱动。而且，当输出指令值成为P2-3时，切换成3相的转换部31a、31b、31c的驱动。并且，当输出指令值成为P3-4时，切换成4相的转换部31a、31b、31c、31d的驱动。
另外，先设定减少切换输出P4-3、P3-2、P2-1。并且，在4相的转换部31a、31b、31c、31d被驱动的状态下，当输出指令值下降而输出指令值成为P4-3时，切换成3相的转换部31a、31b、31c的驱动。而且，当输出指令值成为P3-2时，切换成2相的转换部31a、31b的驱动。并且，当输出指令值成为P2-1时，切换成1相的转换部31a的驱动。
需要说明的是，在相数的增加时和减少时，成为该相数的切换时机的输出指令值如以下那样设定。
P1-2>P2-1，P2-3>P3-2，P3-4>P4-3
由此，在相数的增加时和减少时，具有磁滞，能够抑制控制的波动。
通过在此条件下进行转换部31a、31b、31c、31d的驱动相数的切换控制，能够进行FC升压转换器14的高效率下的运转。
(2)基于电抗器温度的切换条件
基于该电抗器温度的切换条件是用于保持电抗器32的热额定值的条件，基于电抗器32的温度而进行转换部31a～31d的驱动相数的切换控制。
具体而言，如图4所示，先设定增加切换温度Tr1-2、Tr2-3、Tr3-4。并且，在1相的转换部31a被驱动的状态下，当电抗器32成为切换温度Tr1-2时，切换成2相的转换部31a、31b的驱动。而且，当电抗器32成为切换温度Tr2-3时，切换成3相的转换部31a、31b、31c的驱动。并且，当电抗器32成为切换温度Tr3-4时，切换成4相的转换部31a、31b、31c、31d的驱动。
另外，先设定减少切换温度Tr4-3、Tr3-2、Tr2-1。并且，在4相的转换部31a、31b、31c、31d被驱动的状态下，当电抗器32的温度下降而成为切换温度Tr4-3时，切换成3相的转换部31a、31b、31c的驱动。而且，当电抗器32成为切换温度Tr3-2时，切换成2相的转换部31a、31b的驱动。并且，当电抗器32成为切换温度Tr2-1时，切换成1相的转换部31a的驱动。
需要说明的是，在相数的增加时和减少时，成为该相数的切换时机的电抗器32的切换温度如以下那样设定。
Tr1-2>Tr2-1，Tr2-3>Tr3-2，Tr3-4>Tr4-3
由此，在相数的增加时和减少时，具有磁滞，能够抑制控制的波动。
需要说明的是，Tr1-2和Tr3-2、及Tr2-3和Tr4-3的各自的温度哪个较高都可以，也可以是同一温度。
在此，切换成基于4相的转换部31a、31b、31c、31d的驱动时的切换温度Tr3-4设为比电抗器32的耐热温度小的温度。
并且，通过在此条件下进行转换部31a、31b、31c、31d的驱动相数的切换控制，能够将电抗器32维持成比耐热温度低的温度，能够保持热额定值。
需要说明的是，切换温度Tr3-4(热额定值温度)设定为即使电抗器32达到该切换温度Tr3-4之后以最高输出驱动30秒左右，也不会达到耐热温度，而是没有不良情况地进行驱动。
另外，在上述条件下，电抗器32的温度使用设于一个相的转换部31a的热敏电阻(温度传感器)35，使用设有该热敏电阻35的转换部31a的电抗器32的温度作为代表。由此，与在全部的转换部31a～31d设有热敏电阻35的情况相比，能够大幅减少成本。
(3)基于半导体元件部温度的切换条件
该基于半导体元件部温度的切换条件是用于保持包含开关元件33及二极管34b等在内的半导体元件部的热额定值的条件，基于半导体元件部的温度而进行转换部31a～31d的驱动相数的切换控制。
具体而言，如图5所示，先设定增加切换温度Ts1-2、Ts2-3、Ts3-4。并且，在1相的转换部31a被驱动的状态下，当半导体元件部成为切换温度Ts1-2时，切换成2相的转换部31a、31b的驱动。而且，当半导体元件部32成为切换温度Ts2-3时，切换成3相的转换部31a、31b、31c的驱动。并且，当半导体元件部成为切换温度Ts3-4时，切换成4相的转换部31a、31b、31c、31d的驱动。
另外，先设定减少切换温度Ts4-3、Ts3-2、Ts2-14。并且，在4相的转换部31a、31b、31c、31d被驱动的状态下，当半导体元件部的温度下降而成为切换温度Ts4-3时，切换成3相的转换部31a、31b、31c的驱动。而且，当半导体元件部成为切换温度Ts3-2时，切换成2相的转换部31a、31b的驱动。并且，当半导体元件部成为切换温度Ts2-1时，切换成1相的转换部31a的驱动。
需要说明的是，在相数的增加时和减少时，成为该相数的切换时机的半导体元件部的切换温度如以下那样设定。
Ts1-2>Ts2-1，Ts2-3>Ts3-2，Ts3-4>Ts4-3
由此，在相数的增加时和减少时，具有磁滞，能够抑制控制的波动。
需要说明的是，Ts1-2和Ts3-2、及Ts2-3和Ts4-3的各自的温度哪个较高都可以，也可以是同一温度。
在此，切换成基于4相的转换部31a、31b、31c、31d的驱动时的切换温度Ts3-4设为比半导体元件部的耐热温度小的温度。
并且，通过在此条件下进行转换部31a、31b、31c、31d的驱动的切换控制，能够将半导体元件部维持成比耐热温度低的温度，能够保持热额定值。
在上述条件下，半导体元件部的温度是从在各相的半导体元件部分别设置的温度传感器发送的检测温度。需要说明的是，在上述条件下，使用来自各相的半导体元件部的温度传感器的检测温度中的最大温度。
(4)基于发电状态的切换条件
在使燃料电池12起动时，例如，有因寒冷而无法高效地进行发电的情况。这种情况下，进行基于低效率发电的快速制热，对燃料电池12进行加温。低效率发电是指向燃料电池12供给的反应气体(例如氧化气体)比通常发电时少，且电力损失比通常发电的电力损失大的发电，例如是指在使空气化学计量比缩小为1.0附近(理论值)的状态下使燃料电池12运转的发电状态。
因此，在这样的快速制热的情况下，在使车辆停止的状态下，使转换部31a、31b、31c、31d的驱动相数以4相驱动，由此产生热量。
接下来，说明基于上述的驱动条件的、由ECU41进行的转换部31a～31d的切换控制。
(1)使相数增加时的控制
关于从1相向2相、从2相向3相、从3相向4相的相数的增加时的控制，按照图6所示的流程图进行说明。
首先，基于设置在燃料电池12上的温度传感器的检测温度，判定是否满足基于发电状态的切换条件(步骤S01)。
在此，当判定为满足基于发电状态的切换条件时(步骤S01：是)，即，需要在例如冰点下驱动燃料电池12时，转换部31a、31b、31c、31d这4相全部被驱动(步骤S02)。由此，燃料电池12快速制热，之后的运转的效率提高。
当判定为不满足基于发电状态的切换条件时(步骤S01：否)，判定是否满足基于前述的输出指令值的切换条件(步骤S03)。
在此，当判定为满足基于输出指令值的切换条件时(步骤S03：是)，从当前的相数切换成增加了1相的相数下的驱动(步骤S06)。
当判定为不满足基于输出指令值的切换条件时(步骤S03：否)，判定是否满足基于电抗器温度的切换条件(步骤S04)。
在此，当判定为满足基于电抗器温度的切换条件时(步骤S04：是)，从当前的相数切换成增加了1相的相数下的驱动(步骤S06)。
当判定为不满足基于电抗器温度的切换条件时(步骤S04：否)，判定是否满足基于半导体元件部温度的切换条件(步骤S05)。
在此，当判定为满足基于半导体元件部温度的切换条件时(步骤S05：是)，从当前的相数切换成增加了1相的相数下的驱动(步骤S06)。
(2)使相数减少时的控制
关于从4相向3相、从3相向2相、从2相向1相的相数的减少时的控制，按照图7所示的流程图进行说明。
首先，判定是否满足基于发电状态的切换条件(步骤S11)。
在此，当判定为不满足基于发电状态的切换条件时(步骤S11：是)，判定是否满足基于输出指令值的切换条件(步骤S12)。
当判定为满足基于输出指令值的切换条件时(步骤S12：是)，判定输出指令过滤值是否为输出指令值以下(步骤S13)。
该输出指令过滤值是利用传感器测定来自燃料电池12的输出得到的输出值。
当判定为输出指令过滤值为输出指令值以下时(步骤S13：是)，判定是否满足基于电抗器温度的切换条件(步骤S14)。
当判定为满足基于电抗器温度的切换条件时(步骤S14：是)，判定是否满足基于半导体元件部温度的切换条件(步骤S15)。
当判定为满足基于半导体元件部温度的切换条件时(步骤S15：是)，从当前的相数切换成减少了1相的相数下的驱动(步骤S16)。
另外，在本实施方式中，进行上述的FC升压转换器14的相数的切换并且进行下述的控制。
(1)负载率限制控制
在该负载率限制控制中，进行考虑了驾驶性能的负载率的限制。
由该负载率限制控制所限制的负载率对于半导体元件部温度及电抗器温度分别导出。
(基于半导体元件部温度的负载率A)
图8表示设有热敏电阻35的转换部31a的半导体元件部的负载率A。如图8所示，关于负载率A，在从半导体元件部的温度到达了限制开始温度TsA的时点开始到成为基准耐热温度TsB为止，以考虑了驾驶性能的变化率进行限制。该基准耐热温度TsB设定为比规格耐热温度Tsmax充分低的温度。
(基于电抗器温度的负载率B)
图9表示设有热敏电阻35的转换部31a的电抗器32的负载率B。如图9所示，负载率B用于在从设于电抗器32的热敏电阻35的检测温度达到限制开始温度TrA的时点开始到成为基准耐热温度TrB为止，以考虑了驾驶性能的变化率进行输出限制。该基准耐热温度TrB设定为比规格耐热温度Trmax充分低的温度。
(基于电抗器温度的负载率C)
图10表示未设置热敏电阻35的转换部31b、31c、31d的电抗器32的负载率C。如图10所示，负载率C用于在从设于电抗器32的热敏电阻35的检测温度达到了限制开始温度TrA′的时点开始到成为基准耐热温度TrB′为止，以考虑了驾驶性能的变化率进行输出限制。
该基准耐热温度TrB′设定为由规格耐热温度Trmax进而考虑了电抗器32的发热特性等的特性的变动引起的规格耐热温度Trmax的变动的温度之后的充分低的温度。即，未设置热敏电阻35的转换部31b、31c、31d中的电抗器32的基准耐热温度TrB′设为比设有热敏电阻35的转换部31a的电抗器32的基准耐热温度TrB低出变动的温度这样的温度。
并且，选择上述的负载率A或负载率B中的任一低的一方来决定设有热敏电阻35的转换部31a的负载率L1。而且，选择上述的负载率A或负载率C中的任一低的一方来决定未设置热敏电阻35的转换部31b、31c、31d的负载率L2。
(2)最大输出上限设定
算出从燃料电池12向FC升压转换器14能够输出的最大输出上限Pmax，限制向FC升压转换器14的输入。
该最大输出上限Pmax如下式那样，根据各转换部31a～31d的各自的最大输出Pamax、Pbmax、Pcmax、Pdmax之和来求出。
Pmax＝Pamax+Pbmax+Pcmax+Pdmax
在此，各转换部31a～31d的各自的最大输出Pamax、Pbmax、Pcmax、Pdmax如以下那样求出。
设有热敏电阻35的转换部31a的最大输出Pamax及未设置热敏电阻35的转换部31b～31d的最大输出Pbmax、Pcmax、Pdmax根据前述的负载率L1、L2及转换部31a～31d的设计上的最大输出值Ps，基于下式而求出。
Pamax＝L1×Ps
Pbmax＝L2×Ps
Pcmax＝L2×Ps
Pdmax＝L2×Ps
并且，在ECU41中，向上位的控制部发送最大输出上限Pmax，将来自上位的控制部的输出指令值抑制在最大输出上限Pmax内，能够保护转换部31a～31d的电抗器32及半导体元件部。
需要说明的是，在输出指令值超过了最大输出上限Pmax时，在ECU41中，从蓄电池21填补不足的输出。需要说明的是，在即使利用来自蓄电池21的填补而输出仍不足时，对输出进行限制。
(3)最大电流上限设定
算出从燃料电池12向FC升压转换器14能够输出的最大电流上限Imax，来限制向FC升压转换器14的输入。
该最大电流上限Imax如下式那样，根据各转换部31a～31d的各自的最大电流Iamax、Ibmax、Icmax、Idmax之和来求出。
Imax＝Iamax+Ibmax+Icmax+Idmax
在此，各转换部31a～31d的各自的最大电流Iamax、Ibmax、Icmax、Idmax如以下那样求出。
设有热敏电阻35的转换部31a的最大电流Iamax及未设置热敏电阻35的转换部31b～31d的最大电流Ibmax、Icmax、Idmax根据前述的负载率L1、L2及转换部31a～31d的设计上的最大电流值Is，基于下式来求出。
Iamax＝L1×Is
Ibmax＝L2×Is
Icmax＝L2×Is
Idmax＝L2×Is
并且，在ECU41中，向上位的控制部发送最大电流上限Imax，将来自上位的控制部的电流指令值抑制在最大电流上限Imax内，能够保护转换部31a～31d的电抗器32及半导体元件部。
需要说明的是，在电流指令值超过了最大电流上限Imax时，ECU41进行从蓄电池21填补不足的电流那样的控制。需要说明的是，在即使利用来自蓄电池21的填补而电流仍不足时，对电流进行限制。
(4)目标电流的设定
在此，设定各转换部31a～31d的目标电流Ia～Id。
在该目标电流的设定中，对于转换部31a～31d中的驱动状态的转换部，选择来自上位的控制部的电流指令值除以驱动相数所得到的值、或者各转换部31a～31d的最大电流Iamax～Idmax中的驱动状态的转换部的最大电流值中的任一低的一方进行设定。
需要说明的是，转换部31a～31d的非驱动状态的转换部的目标电流设为“0”。
(5)电流指令值的设定
(最大偏差相的导出)
首先，ECU41求出各转换部31a～31d的偏差中的最大的偏差即最大偏差相。
各转换部31a～31d的偏差根据下式求出。
各相的偏差＝|各相的电流目标值-前一次的各相的电流指令值|
需要说明的是，各相的偏差有时变得相同。因此，先对各相设置优先顺序(例如，31a>31b>31c>31d)，在偏差变得相同时，基于该优先顺序而导出最大偏差相。
而且，在各相的驱动指令设定为关断(OFF)状态时，对于驱动相，不作为求出最大偏差相的对象。需要说明的是，最大偏差相优选能够从RAM参照。
(电流指令值的计算)
在最大偏差相的电流指令值中，在电流增加时及电流减少时分别进行速率限制。作为该速率限制，例如设为从下限值0(A)到上限值125(A)，在电流增加时及电流减少时分别设为±5.0/1.0(A/ms)。需要说明的是，该速率限制可以进行从外部的改写。
而且，最大偏差相以外的电流指令值如以下那样算出。
(1)2相驱动的情况
在转换部31a、31b的2相驱动的状态下，在转换部31b为最大偏差相时，转换部31a的电流指令值根据下式求出。
31a相的电流指令值
＝来自上位的控制部的电流指令值-最大偏差相的电流指令值
(2)3相驱动的情况
在转换部31a、31b、31c的3相驱动的状态下，在转换部31c为最大偏差相时，转换部31a、31b的电流指令值根据下式求出。
31a相的电流指令值
＝(来自上位的控制部的电流指令值-最大偏差相的电流指令值)
+(31a相的最大电流/(31a相及31b相的最大电流之和))
31b相的电流指令值
＝(来自上位的控制部的电流指令值-最大偏差相的电流指令值)
+(31b相的最大电流/(31a相及31b相的最大电流之和))
(3)4相驱动的情况
在转换部31a、31b、31c、31d的4相驱动的状态下，在转换部31d为最大偏差相时，转换部31a、31b、31c的电流指令值根据下式求出。
31a相的电流指令值
＝(来自上位的控制部的电流指令值-最大偏差相的电流指令值)
+(31a相的最大电流/(31a相、31b相及31c相的最大电流之和))
31b相的电流指令值
＝(来自上位的控制部的电流指令值-最大偏差相的电流指令值)
+(31b相的最大电流/(31a相、31b相及31c相的最大电流之和))
31c相的电流指令值
＝(来自上位的控制部的电流指令值-最大偏差相的电流指令值)
+(31c相的最大电流/(31a相、31b相及31c相的最大电流之和))
需要说明的是，在各相的驱动指令设定为关断(OFF)时，为了失效保险，对于驱动相，将各相的电流指令值设为“0”。
在此，例如，在从4相驱动向3相驱动的切换时，转换部31d成为最大偏差相而速率限制设为5/1.0(A/ms)，来自上位的控制部的电流指令值为120(A)而恒定时，转换部31a～31d的各相的电流的分配如表1那样。
[表1]
如此，若将流向升压转换器14的电流维持成规定的电流指令值同时进行转换部31a～31d的驱动相数的切换控制，则能够不给各转换部31a～31d施加大的负担而顺畅地进行驱动相数的切换。尤其是通过对转换部31a～31d中的最大偏差相设定速率限制，能够对成为该最大偏差相的转换部进行保护。
如以上说明那样，根据本实施方式的燃料电池系统，通过具有多个转换部31a～31d的多相(multi-phase)升压转换器14能够应对燃料电池12的大电流化。
另外，不仅基于来自燃料电池12的输出条件，而且基于具有构成转换部31a～31d的电抗器32及晶体管33a、二极管33b、34b等电子部件的半导体元件部的温度条件，进行升压转换器14的转换部31a～31d的驱动相数的增减的切换控制，因此，能够保护电抗器32、半导体元件部的电子部件等结构部件同时以高效率驱动升压转换器14。
需要说明的是，在上述的实施方式中，说明了将本发明的电源系统适用于搭载于燃料电池车辆的燃料电池系统的情况，但是在燃料电池车辆以外的各种移动体(电动机动车、混合动力机动车、机器人、船舶、航空器等)中也可以适用本发明的电源系统。而且，也可以将本发明的电源系统适用于作为建筑物(住宅、大楼等)用的发电设备而使用的固定用发电系统。
图11示出将本发明的电源系统适用于在电动机动车(EV车辆)上搭载的电源系统的情况的一例。在该图11中，对于与图1所示的结构要素相同或同样的结构要素，标注同一标号而省略其说明。
在图11的电源系统111中，取代图1的燃料电池12而具备二次电池120，不具备图1的蓄电池21及蓄电池升压转换器23。而且，在电源系统111中，本发明的半导体元件部由具有晶体管33a和二极管33b的开关元件33、具有晶体管34a和二极管34b的第二开关元件34构成，通过具备上述结构的半导体元件部，与图1所示的仅能够升压的单方向转换器不同，实现了既可以升压也可以降压的双方向转换器。
图12示出将本发明的电源系统适用于在混合动力机动车或能够从外部的商用电源向二次电池直接充电的插座式混合动力机动车上搭载的电源系统的情况的一例。在该图12中，对于与图1所示的结构要素相同或同样的结构要素，标注同一标号而省略其说明。
在图12的电源系统112中，取代图1的燃料电池12而具备二次电池120，不具备图1的蓄电池21及蓄电池升压转换器23。而且，电源系统112除了具备主要作为电动机发挥功能的驱动马达13和向其供电的驱动逆变器16之外，还具备主要作为发电机发挥功能的马达130和向其供电的逆变器160。
此外，在电源系统112中，本发明的半导体元件部由具有晶体管33a和二极管33b的开关元件33、具有晶体管34a和二极管34b的第二开关元件34构成，通过具备上述结构的半导体元件部，与图1所示的仅能够升压的单方向转换器不同，实现了既可以升压也可以降压的双方向转换器。

Claims (8)

1.一种电源系统，具有电源、对来自该电源的电力进行升压的升压转换器及进行所述升压转换器的输出控制的控制部，其中，
所述升压转换器是具备多个转换部的多相转换器，所述多个转换部分别具有电抗器及半导体元件部，
所述控制部基于所述电源的输出条件、所述电抗器的温度条件及所述半导体元件部的温度条件，进行所述转换部的驱动相数的增减的切换控制，而且在来自所述电源的输出不满足规定的增加切换条件的情况下，在所述电抗器成为规定的增加切换温度时、或者所述半导体元件部成为规定的增加切换温度时，所述控制部使所述转换部的驱动相数增加而使所述转换部的功率转换效率降低。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其中，
在来自所述电源的输出成为规定的减少切换输出、所述电抗器成为规定的减少切换温度、并且所述半导体元件部成为规定的减少切换温度时，所述控制部使所述转换部的驱动相数减少。
3.根据权利要求1或2所述的电源系统，其中，
所述转换部的驱动相数减少时的切换时机相比所述转换部的驱动相数增加时的切换时机向输出或温度低的一侧偏移。
4.根据权利要求1或2所述的电源系统，其中，
所述控制部在将流向所述升压转换器的电流维持成规定的电流指令值的同时进行所述转换部的驱动相数的切换控制。
5.根据权利要求4所述的电源系统，其中，
所述控制部将伴随着所述转换部的驱动相数的切换而切换成驱动或非驱动的转换部的相设为最大偏差相，并使切换控制时的所述最大偏差相的电流值以预先设定的规定变化率增减。
6.根据权利要求1或2所述的电源系统，其中，
所述控制部在所述半导体元件部或所述电抗器成为预先设定的各自的限制开始温度的时点以规定的变化率限制所述转换部的输出。
7.根据权利要求6所述的电源系统，其中，
在多个所述转换部中的一部分设置检测所述电抗器的温度的温度传感器，
设置有所述温度传感器的转换部的限制开始温度由所述电抗器的耐热温度来求出，未设置所述温度传感器的转换部的限制开始温度设为从所述电抗器的耐热温度减去所述电抗器的特性的变动的温度而得到的温度。
8.根据权利要求1或2所述的电源系统，其中，
所述电源是通过燃料气体与氧化气体的电化学反应而发电的燃料电池。
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