CN114123774A - 控制装置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转换器的控制装置以及控制方法，该控制装置的特征在于，上述转换器具有1相或者多相的变换电路，上述转换器的控制装置具备：磁耦合判定部，对是否是上述变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定；和控制部，根据上述磁耦合判定部的判定结果来变更上述转换器的控制方法。

Description

控制装置以及控制方法
技术领域
本公开涉及转换器的控制装置以及控制方法。
背景技术
针对车载于燃料电池车辆等车辆而使用的系统所具备的转换器进行了各种研究。转换器的控制部以检测流动至电抗器的电流、进行基于检测结果来调节开关元件的占空比的反馈控制而引出更多的电流的方式动作。对于这样的动作而言，为了对于来自负载的请求快速响应地进行电力变换，一般根据电抗器的特性来区分使用不同的控制电路。例如在日本特开2004-282835中公开了一种电力变换部的控制部根据负载的请求来切换为升压电路或者降压电路的技术。
另外，在日本特开2018-098855中公开了一种转换器的控制部使反馈增益以相对于电抗器的电流的瞬时值的增益特性相对性地成为针对小电流值为高增益、针对大电流值为低增益的关系的方式变化的技术。
从搭载空间的限制考虑，对于汽车等车辆用的电力变换装置(转换器)要求小型化，作为该课题，研究了将多相的电感器(线圈)汇集卷线于单个磁性体芯部而形成为耦合电感器的磁耦合电抗器。另一方面，对于磁耦合电抗器而言，由于需要与汇集卷线相应地考虑发热的大小以及漏磁通等，所以在无法消除这些问题的情况下还考虑如以往那样应用在单个磁性体芯部由单个卷线构成的非磁耦合电抗器。因此，根据用途是否为汽车、或者在用途为汽车的情况下也根据车型以及搭载位置等而需要适于各自的转换器，可考虑据此进行电抗器为磁耦合类型、非磁耦合类型或者它们的同时采用之类的区分使用。在搭载有磁耦合电抗器的转换器与搭载有非磁耦合电抗器的转换器中，需要分别组装具有不同的控制条件的控制装置，在现有技术中，需要根据电抗器的种类等来分别准备控制电路。设想将来转换器与其他汽车部件同样地外销、修理，进而用户任意地定制转换器之类的情形。在这种情况下，未必希望构成转换器的电抗器以及控制电路等与上述那样的汽车部件成套流通，期望能够根据所需的输出以及搭载空间等来区分使用电抗器，利用共通的控制电路实现转换器的控制。然而，日本特开2004-282835、日本特开2018-098855中公开的技术不是电抗器的种类不同的技术，并不是无论电抗器的种类如何均利用共通的控制电路控制转换器的技术。
发明内容
本公开提供一种无论电抗器的种类如何均能够利用共通的控制电路实现转换器的控制的控制装置。
本公开的一个方式提供转换器的控制装置，其特征在于，
上述转换器具有1相或者多相的变换电路，
上述转换器的控制装置具备：
磁耦合判定部，构成为对上述变换电路是否是上述变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定；和
控制部，构成为根据上述磁耦合判定部的判定结果来变更上述转换器的控制方法。
在上述一个方式的控制装置中，上述控制部构成为根据上述磁耦合判定部的判定结果来变更从包括上述转换器的前馈控制、反馈控制以及关停控制的组中选择的至少1种控制方法。
在上述一个方式的控制装置中，当设非磁耦合电抗器的自感为L1、磁耦合电抗器的自感为L2、磁耦合电抗器的互感为M时，在上述磁耦合判定部判定为上述变换电路是上述磁耦合电路时，上述控制部构成为使反馈增益与上述磁耦合判定部判定为是上述变换电路的上述电抗器处于未磁耦合的状态的非磁耦合电路时相比变更为(L2-M)/L1倍作为上述反馈控制。
在上述一个方式的控制装置中，具备构成为对多相的上述变换电路分别是否发生了故障进行判定的故障判定部，
上述控制部构成为在上述磁耦合判定部判定为上述变换电路是磁耦合电路且上述故障判定部判定为1相以上的上述变换电路发生故障时，停止发生了故障的变换电路的动作且停止与发生了故障的该变换电路相互磁耦合的1相或者多相的其他变换电路的动作作为上述关停控制。
在上述一个方式的控制装置中，构成为多相的上述变换电路分别具备开关部，当上述控制部将多相的上述变换电路的各上述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的上述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在其他的上述变换电路的上述开关部的接通或者断开的操作的时机发生了变化的情况下，上述磁耦合判定部判定为多相的上述变换电路分别是磁耦合电路。
在上述一个方式的控制装置中，构成为多相的上述变换电路分别具备开关部，当上述控制部将多相的上述变换电路的各上述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的上述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在该1相的变换电路的上述开关部切换为接通或者断开时以及电流值为0时以外时发生了变化的情况下，上述磁耦合判定部判定为多相的上述变换电路分别是磁耦合电路。
在上述一个方式的控制装置中，上述磁耦合判定部构成为当上述转换器的出口电压为入口电压的2倍以上时，在上述控制部使上述变换电路的占空比从0.25变化为0.50时的上述转换器的入口电流的变化为3A以下的情况下，判定为上述变换电路是磁耦合电路。
在上述一个方式的控制装置中，可以具备构成为在上述转换器的动作中取得上述变换电路的运转状态的运转状态取得部，
上述磁耦合判定部构成为根据上述运转状态取得部取得的上述运转状态来对上述变换电路是否是上述磁耦合电路进行判定。
在上述一个方式的控制装置中，上述运转状态取得部取得上述变换电路的驱动相数，
上述磁耦合判定部构成为在上述变换电路的上述驱动相数存在变动时，对上述变换电路是否是上述磁耦合电路进行判定。
在上述一个方式的控制装置中，上述运转状态取得部取得从包括上述转换器的入口电流值以及上述转换器的入口电压值的组中选择的至少一种运转状态值，
上述磁耦合判定部构成为在上述运转状态值为规定的值以上的情况下，对上述变换电路是否是上述磁耦合电路进行判定。
本公开的其他方式提供具有1相或者多相的变换电路的转换器的控制方法。该控制方法具备：由控制装置的磁耦合判定部对上述变换电路是否是上述变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定；和由上述控制装置的控制部根据上述磁耦合判定部的判定结果来变更上述转换器的控制方法。
在上述方式的控制方法中，可以由上述控制部根据上述磁耦合判定部的判定结果来变更从包括上述转换器的前馈控制、反馈控制以及关停控制的组中选择的至少1种控制方法。
在上述方式的控制方法中，当设非磁耦合电抗器的自感为L1、磁耦合电抗器的自感为L2、磁耦合电抗器的互感为M时，在判定为上述变换电路是上述磁耦合电路时，由上述控制部使反馈增益与由上述磁耦合判定部判定为是上述变换电路的上述电抗器处于未磁耦合的状态的非磁耦合电路时相比为变更为(L2-M)/L1倍作为上述反馈控制。
上述方式的控制方法可以还具备由上述控制装置的故障判定部对多相的上述变换电路分别是否发生了故障进行判定。在判定为上述变换电路是磁耦合电路且判定为1相以上的上述变换电路发生了故障时，可以由上述控制部停止发生了故障的变换电路的动作且停止与发生了故障的该变换电路相互磁耦合的1相或者多相的其他的变换电路的动作作为上述关停控制。
在上述方式的控制方法中，多相的上述变换电路分别具备开关部，当由上述控制部将多相的上述变换电路的各上述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的上述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在其他的上述变换电路的上述开关部的接通或者断开的操作的时机发生了变化的情况下，可以由上述磁耦合判定部判定为多相的上述变换电路分别是磁耦合电路。
在上述方式的控制方法中，多相的上述变换电路分别具备开关部，当由上述控制部将多相的上述变换电路的各上述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的上述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在该1相的变换电路的上述开关部切换为接通或者断开时以及电流值为0时以外时发生了变化的情况下，可以由上述磁耦合判定部判定为多相的上述变换电路分别是磁耦合电路。
在上述方式的控制方法中，当上述转换器的出口电压为入口电压的2倍以上时，在上述控制部使上述变换电路的占空比从0.25变化为0.50时的上述转换器的入口电流的变化为3A以下的情况下，可以由上述磁耦合判定部判定为上述变换电路是磁耦合电路。
上述方式的控制方法可以还具备由上述控制装置的运转状态取得部在上述转换器的动作中取得上述变换电路的运转状态。可以由上述磁耦合判定部根据所取得的上述运转状态来对上述变换电路是否是上述磁耦合电路进行判定。
在上述方式的控制方法中，可以由上述运转状态取得部取得上述变换电路的驱动相数，可以由上述磁耦合判定部在上述变换电路的上述驱动相数存在变动时，对上述变换电路是否是上述磁耦合电路进行判定。
在上述方式的控制方法中，可以由上述运转状态取得部取得从包括上述转换器的入口电流值以及上述转换器的入口电压值的组中选择的至少一种运转状态值，可以由上述磁耦合判定部在上述运转状态值为规定的值以上的情况下判定为上述变换电路是上述磁耦合电路。
根据本公开的控制装置以及控制方法，无论电抗器的种类如何，均能够利用共通的控制电路实现转换器的控制。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
图1是表示本公开的控制装置进行的控制的一个例子的流程图。
图2是非磁耦合升压电路的电流波形的一个例子。
图3是D≤0.5的情况下的磁耦合升压电路的电流波形的一个例子。
图4是D＞0.5的情况下的磁耦合升压电路的电流波形的一个例子。
图5是表示非磁耦合电路中的电抗器平均电流相对于占空比(％)的关系的一个例子的图。
图6是表示磁耦合电路中的电抗器平均电流相对于占空比(％)的关系的一个例子的图。
图7是表示请求输出与效率的关系、以及各系统中的运转范围的图。
图8是表示本公开的控制装置进行的控制的另一个例子的流程图。
具体实施方式
本公开的一个方式提供一种转换器的控制装置，其特征在于，
上述转换器具有1相或者多相的变换电路，上述转换器的控制装置的具备：
磁耦合判定部，对是否是上述变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定；和
控制部，根据上述磁耦合判定部的判定结果来变更上述转换器的控制方法。
若通过非磁耦合变换电路用控制软件驱动磁耦合变换电路或通过磁耦合变换电路用控制软件驱动非磁耦合变换电路，则流动至电抗器的电流激烈振动，存在电抗器产生过电流的情况。这是因为在非磁耦合变换电路与磁耦合变换电路中，电路的动态特性不同。
图1是表示本公开的控制装置进行的控制的一个例子的流程图。如图1所示，在本公开中，对是否是变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定，并据此来变更控制方法。由此，不论是非磁耦合电路还是磁耦合电路，均利用共通的控制软件抑制电抗器电流的振动，能够抑制电抗器的过电流的产生。而且，根据本公开，不论是搭载有磁耦合电抗器的转换器、搭载有非磁耦合电抗器的转换器、还是搭载有它们双方的转换器，由于无论是车辆的运转开始时还是运转中，均能够适当且高精度地判别电抗器的线圈的磁耦合的有无，所以不管电抗器的种类如何，均能够实现利用共通的控制电路的控制。
本公开的控制装置是转换器的控制装置，至少具备磁耦合判定部以及控制部，根据需要还具备故障判定部、运转状态取得部等。
转换器可以是升压转换器，也可以是降压转换器，还可以是升降压转换器。转换器具备1相或者多相的变换电路。在转换器具有2相以上的变换电路的情况下，各变换电路可以相互并联连接，各变换电路可以相互磁耦合，也可以未磁耦合。例如，在转换器具备并联连接的2相的变换电路、2相的变换电路是相互可磁耦合的变换组的情况下，当仅驱动了2相中的1相的情况下，转换器表现为非磁耦合电路。变换电路是用于进行电压变换的电路，具备：电抗器；开关部，用于对电流向卷绕在电抗器所包括的芯部的1个线圈的流动的接通或者断开进行切换；以及二极管等，根据需要而具备对流动至电抗器或者线圈的电流进行检测的电流传感器等。对于变换电路而言，在多相的各线圈共用1个电抗器的芯部的情况下，这些变换电路相互能够磁耦合。电抗器可以具有1个芯部和卷绕于该芯部的1个或者多个线圈。电抗器的各线圈可以是各变换电路的结构的一部分。另外，相互磁耦合的各磁耦合变换电路的各线圈可以共用1个电抗器的芯部。芯部以及线圈不特别限定，可以采用在以往公知的电抗器中使用的芯部以及线圈。开关部可以为开关元件。作为开关元件，可以为IGBT以及MOSFET等。
控制部根据磁耦合判定部的判定结果来变更转换器的控制方法。控制部在物理上例如具有：CPU(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由CPU处理的控制程序以及控制数据等的ROM(只读存储器)和主要作为控制处理用的各种工作区域而使用的RAM(随机访问存储器)等存储装置、以及输入输出接口。另外，控制部例如也可以是ECU(发动机控制单元)等控制装置。控制部可以经由输入输出接口与转换器、开关部、磁耦合判定部、故障判定部、运转状态取得部等连接。另外，控制部可以与可搭载于车辆的点火开关电连接。控制部与转换器电连接，控制转换器的输出电压，满足从车辆等请求的所需电压。控制部例如通过将变换电路的开关部切换控制为接通或者断开来控制变换电路的驱动相数而控制转换器的输出电压。
作为控制部进行的转换器的控制的种类，可举出前馈控制、反馈控制、以及关停(shut down)控制等。控制部可以根据磁耦合判定部的判定结果来变更从包括转换器的前馈控制、反馈控制以及关停控制的组中选择的至少1种控制方法。
作为前馈控制，例如可以预先导出与通常升降压(非磁耦合升降压)和磁耦合升降压分别对应的前馈占空比的规定的计算式，将该计算式变换为与各变换电路的电抗器电流指令值对应的前馈占空(Duty)比的数据组，使用该数据组来独立地控制各变换电路。例如，在变换电路为磁耦合电路的情况下，可以预先导出在不连续模式时使用的前馈占空比的规定的计算式，通过将该计算式变换为与各电抗器电流指令值对应的前馈占空比的数据组，将电抗器电流指令值与该数据组对照，由此进行决定前馈占空比等控制。
作为反馈控制，例如在磁耦合判定部判定为变换电路是磁耦合电路时，与磁耦合判定部判定为变换电路是非磁耦合电路时相比，控制部可以将反馈增益变更为(L2-M)/L1倍。这里，设非磁耦合电抗器的自感为L1、磁耦合电抗器的自感为L2、磁耦合电抗器的互感为M。其中，L1、L2、M的值可以预先在控制部所具备的软件等中被定义为常量。使反馈增益为(L2-M)/L1倍的具体计算式如下所示。
图2是非磁耦合升压电路的电流波形的一个例子。接通期间、断开期间各自的施加于电感L的线圈的电压与电流的随时间变化分别用以下的微分方程式(a)、(b)表达。这里，L为电感，I为在线圈中流动的电流、VL为输入电压(变换前电压)，VH为输出电压(变换后电压)，T为时间，D为占空比。
接通期间：dI/dt＝VL/L···(a)
接通时间：TD
断开期间：dI/dt＝(VL-VH)/L···(b)
断开时间：T-TD
若将接通期间、断开期间的微分方程式进行状态平均，则成为以下的微分方程式(c)。
dI/dt＝(VL/L)D+{(VL-VH)/L}(1-D)···(c)
若对其进行整理，则非磁耦合电路的方程式如以下的式(1)所示。
dI/dt＝(VL-VH)/L+(VH/L)D···(1)
在式(1)中，将定常量与变动量分为I＝I∞+i、D＝D∞+d。由于定常量根据其定义而为dI∞/dt＝0，所以成为D∞＝(VH-VL)/VH＝1-VL/VH。因此，变动量成为下述式(1-1)。
di/dt＝(VH/L)d···(1-1)
这是非磁耦合电路的动态特性。
图3是D≤0.5的情况下的磁耦合升压电路的电流波形的一个例子。图3所示的T1期间～T4期间各自的施加于电感L的线圈的电压与电流的随时间变化分别用以下的微分方程式(d)～(g)表达。这里，L为电感，M为磁耦合电抗器的互感，I为在线圈中流动的电流，VL为输入电压(变换前电压)，VH为输出电压(变换后电压)，T为时间，D为占空比。
T1期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)}···(d)
T2期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH)···(e)
T3期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL}···(f)
T4期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH)···(g)
T1＝T3＝TD
T2＝T4＝T/2-TD
若将T1期间～T4期间的微分方程式进行状态平均，则成为以下的微分方程式(h)。
dI/dt＝{1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)}×D+{1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH)×(1/2-D)+{1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL}×D+{1/(L2-M2)}(L+M)(VL-VH)×(1/2-D)···(h)
若对其进行整理，则D≤0.5的情况下的磁耦合电路的方程式如以下的式(2)所示。
dI/dt＝(VL-VH)/(L-M)+VH/(L-M)×D···(2)
图4是D＞0.5的情况下的磁耦合升压电路的电流波形的一个例子。图4所示的T1期间～T4期间各自的施加于电感L的线圈的电压与电流的随时间变化分别用以下的微分方程式(i)～(l)来表达。其中，各微分方程式中使用的符号的含义与在上述微分方程式(d)～(g)中使用的符号的含义相同。
T1期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}(LVL+MVL)···(i)
T2期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)}···(j)
T3期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}(LVL+MVL)···(k)
T4期间：dI/dt＝{1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL}···(l)
T1＝T3＝TD-T/2
T2＝T4＝T-TD
若将T1期间～T4期间的微分方程式进行状态平均，则成为以下的微分方程式(m)。
dI/dt＝{1/(L2-M2)}(LVL+MVL)×(D-1/2)+{1/(L2-M2)}{LVL+M(VL-VH)}×(1-D)+{1/(L2-M2)}(LVL+MVL)×(D-1/2)+{1/(L2-M2)}{L(VL-VH)+MVL}×(1-D)···(m)
若对其进行整理，则D＞0.5的情况下的磁耦合电路的方程式如以下的式(3)所示。
dI/dt＝(VL-VH)/(L-M)+VH/(L-M)×D···(3)
式(2)与式(3)成为相同的式子。由此可知，在磁耦合电路的情况下，虽然电流相对于时间的波形根据占空比而不同，但无论占空比的数值如何，磁耦合电路的方程式都相同。在式(2)与式(3)中，将定常量与变动量分为I＝I∞+i、D＝D∞+d。由于定常量根据其定义而为dI∞/dt＝0，所以成为D∞＝(VH-VL)/VH＝1-VL/VH。变动量成为以下的式(2-2)。
di/dt＝{VH/(L-M)}d···(2-2)
这是磁耦合电路的动态特性。若对式(1-1)所示的非磁耦合电路的动态特性与式(2-2)所示的磁耦合电路的动态特性进行比较则可知，磁耦合电路的动态特性相对于非磁耦合电路的动态特性正好为(L-M)/L倍。
例如，本公开的控制装置可以具备能够对多相的变换电路分别是否发生了故障进行判定的故障判定部，作为关停控制，当磁耦合判定部判定为变换电路是磁耦合电路且故障判定部判定为1相以上的变换电路发生故障时，可以进行停止发生了故障的变换电路的动作且将与发生了故障的该变换电路相互磁耦合的1相或者多相的其他变换电路的动作停止的控制。即，作为关停控制，在磁耦合电路的情况下，当特定的驱动相(变换电路)发生了故障时，进行以除了发生故障的相之外、与故障相磁耦合的相也禁止此后的驱动方式变更的控制。故障判定部只要能够对多相的变换电路分别是否发生了故障进行判定即可，并不特别限定，控制部可以兼具该功能。故障判定部判定故障的时期不特别限定，可以是磁耦合判定部判定为变换电路是磁耦合电路的时机。
磁耦合判定部只要能够对是否是处于变换电路的电抗器被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定即可，并不特别限定，控制部可以兼具其功能。电抗器被磁耦合了的状态是指多个线圈共用电抗器的芯部、多个该线圈分别电连接的状态。另一方面，电抗器未磁耦合的状态可以是即便多个线圈共用电抗器的芯部、但在具有共用该芯部的各线圈的变换电路的组亦即变换组中也仅驱动该变换组所包括的多个该变换电路中的1相的变换电路的状态。另外，也可以是在电抗器的芯部仅卷绕有1个线圈并驱动具有该电抗器的变换电路的状态。在本公开中，存在将被磁耦合了的状态的电抗器称为磁耦合电抗器的情况，存在将未被磁耦合的状态的电抗器称为非磁耦合电抗器的情况。另外，存在将包括磁耦合电抗器的变换电路称为磁耦合电路的情况，存在将包括非磁耦合电抗器的变换电路称为非磁耦合电路的情况。
当控制部将多相的变换电路的各开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在其他变换电路的开关部的接通或者断开的操作的时机发生了变化的情况下，磁耦合判定部可以判定为多相的变换电路分别是磁耦合电路。另外，当控制部将多相的变换电路的各开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在该变换电路的开关部被切换为接通或者断开时以及电流值为0时以外时发生了变化的情况下，磁耦合判定部可以判定为多相的变换电路分别是磁耦合电路。
此外，与在1相的变换电路中使开关元件从接通变为断开同时地在其他相的变换电路中使开关元件从断开变为接通的情况不符合不同的时机，而成为相同的时机。相对于在变换电路中流动的时间的电流可以通过控制装置以及变换电路等可具备的以往公知的电流传感器等来测量。若是上述的判定方法，则在对流动至电抗器的电流多次进行采样并进行了自身的相(变换电路)的开关操作时以及自身的相的电流值达到0时以外时，若流动至电抗器的电流存在拐点，则能够判定为磁耦合电路。然而，为了确认拐点的有无，在自身的相的开关接通期间中最低需要3次电流的采样，若变换电路的驱动频率高，则控制装置可以具备的微型计算机的采样取得间隔变短，存在处理不及时的情况。
图5是表示非磁耦合电路中的电抗器平均电流相对于占空比(％)的关系的一个例子的图。图6是表示磁耦合电路中的电抗器平均电流相对于占空比(％)的关系的一个例子的图。如图5所示，若为非磁耦合电路，则即便是高升压比，通过增加占空比，电流值也会增加，可获得所希望的电流值。另一方面，如图6所示，在磁耦合电路的情况下，若升压比变高，则即便增加占空比，电流值也稍微增加或几乎不增加，因而难以获得所希望的电流值。因此，预先将变换电路的出口电压设定得比入口电压高数倍，在控制部使开关元件的驱动脉冲的占空比增加时，若几乎不存在转换器的入口电流的变化(流动至电抗器的电流的平均值的变化)，则磁耦合判定部可以判定为该变换电路是磁耦合电路。当存在对被判定为是磁耦合电路的变换电路所具有的电抗器的芯部进行共用的1相或者多相的变换电路的情况下，磁耦合判定部可以判定为上述变换电路也是磁耦合电路。
变换电路的相对于入口电压的出口电压只要为数倍以上即可，可以为2倍以上，也可以为3.5倍以上，可以为10倍以下。增加前的占空比可以为0.20以上，也可以为0.25以上，可以小于0.50。增加后的占空比可以超过0.20，也可以超过0.25，可以为0.60以下，也可以为0.50以下。转换器的入口电流的变化(流动至电抗器的电流的平均值的变化)可以为7A以下，也可以为5A以下，还可以为3A以下。具体而言，例如当转换器的出口电压为入口电压的2倍以上时，在控制部使变换电路的占空比从0.25变化为0.50时的转换器的入口电流的变化为3A以下的情况下，磁耦合判定部可以判定为该变换电路是磁耦合电路。若为该判定方法，则即便在变换电路的驱动频率例如为50kHz以上的高频率的情况下，也能够与微型计算机的采样无关地进行变换电路是否是磁耦合电路的判定，能够高精度地判定变换电路的电路方式。
本公开的控制装置可以被搭载到搭载转换器的燃料电池系统等系统来使用。而且，在系统中，可以判定转换器的变换电路是否是磁耦合电路。该情况下，可考虑在系统的启动时判定转换器的变换电路是否是磁耦合电路。然而，根据搭载了转换器的系统的结构，存在根据搭载了系统的车辆的运转条件来切换转换器的磁耦合电路与非磁耦合电路的情况。例如，由于在系统刚刚启动之后，系统请求电力小，所以成为1相驱动，在该情况下，变换电路是非磁耦合电路。然而，存在此后随着系统请求电力增大而移至2相驱动、即磁耦合电路的情况。这里，当在系统的启动时磁耦合判定部判定是否是磁耦合电路并判定为是非磁耦合电路的情况下，若保持非磁耦合电路的反馈增益条件不变移至磁耦合电路，则流动至电抗器的电流激烈振动，可认为电抗器产生过电流。
图7是表示了请求输出与效率的关系、以及各系统中的运转范围的图。在升压转换器中，由于当请求输出小于图7所示的α时，1相驱动(非磁耦合)的电力变换效率良好，所以优选通过1相驱动(通常升压)来驱动。另外，在请求输出为图7所示的α以上的情况下，由于2相驱动(磁耦合)的电力变换效率良好，所以优选通过2相驱动(磁耦合)来驱动。例如，在系统A中，由于请求输出总小于α，所以例如在运转开始时实施“是磁耦合还是非磁耦合”的判定，以后若在非磁耦合升压的条件下实施控制，则总能够在适当的条件下执行控制。同样，在系统B中，由于请求输出总为α以上，所以例如在运转开始时实施“是磁耦合还是非磁耦合”的判定，以后若在磁耦合的条件实施控制，则总能够在适当的条件下执行控制。本公开的控制装置将相同的各规格的结构分别组装于系统A以及系统B，通过在运转开始时实施“是磁耦合还是非磁耦合”的判定，能够在适当的条件下运转。
另一方面，在系统C中，请求输出的范围跨越阈值α。因此，即便在运转开始时实施“是磁耦合还是非磁耦合”的判定，也存在上述的判定结果在运转的中途变化的担忧。例如，在使用燃料电池发出的电力驱动马达来行驶的燃料电池车辆中，向燃料电池请求的输出根据车辆的速度、加速度、货物的装载量、道路的坡度等各种条件而大幅变动。存在燃料电池的输出电压被升压转换器升压至驱动马达的电压并供给至马达的情况。在上述的结构中，升压转换器的输出电力也根据运转条件而大幅变动。例如，由于在车辆刚刚行驶开始之后，以低速度在街上运转，所以系统请求电力小，转换器为1相驱动(非磁耦合)，但在此后进入至高速道路以高速度行驶的情况下，可认为系统请求电力大而对转换器进行2相驱动(磁耦合)。这里，若在系统启动时判定是磁耦合还是非磁耦合并保持非磁耦合升压的条件不变移至磁耦合升压，则电抗器电流激烈振动，存在电抗器产生过电流的担忧。
鉴于此，本公开的控制装置可以还具备在转换器的动作中取得变换电路的运转状态的运转状态取得部，磁耦合判定部可以根据运转状态取得部所取得的运转状态来判定变换电路是否是磁耦合电路。由此，在系统运转中能够总以适当的条件控制转换器，能够抑制电抗器的过电流的产生。运转状态取得部只要在转换器的动作中能够取得变换电路的运转状态即可，并不特别限定，控制部可以兼具运转状态取得部的功能。
作为变换电路的运转状态，例如可以是变换电路的驱动相数等。该情况下，运转状态取得部在转换器的动作中取得变换电路的驱动相数，在变换电路的驱动相数存在变动时，磁耦合判定部可以对变换电路是否是磁耦合电路进行判定。对于运转状态取得部而言，只要取得变换电路的驱动相数的时期为转换器的动作中即可，并不特别限定，可以总取得，也可以空开规定的时间间隔来取得，还可以在控制部将变换电路的开关部切换为接通或者断开进行控制的时机取得。
作为变换电路的运转状态，例如可以是转换器的入口电流值以及转换器的入口电压值等运转状态值。该情况下，运转状态取得部从包括转换器的入口电流值以及转换器的入口电压值的组中选择的至少一种运转状态值，在该运转状态值为规定的值以上的情况下，磁耦合判定部可以对变换电路是否是磁耦合电路进行判定。运转状态值的规定的值例如可以考虑燃料电池的输出等来适当地设定。
此外，在转换器与燃料电池连接、由转换器变换燃料电池的输出电压的情况下，由于转换器的入口电流值由燃料电池的I-V曲线以及I-P曲线等唯一地决定，与燃料电池的输出电流值相关，所以运转状态值可以是燃料电池的输出电流值。另外，由于燃料电池的输出电流值与燃料电池的输出电力值相关，所以运转状态值也可以是燃料电池的输出电力值。由于燃料电池的输出电力值与转换器的输入电力值相关，所以运转状态值也可以是转换器的输入电力值。另外，由于上述的各运转状态值与系统请求输出相关，所以可以使系统请求输出为运转状态值。并且，可以取得与系统请求输出相关的车辆的速度、加速度、装载物的重量以及所行驶的道路的坡度等1个或者多个值作为运转状态值。而且，可以采用这些值中的至少1个作为运转状态值来判定变换电路是否是磁耦合电路。
另外，上述的各值可以是由传感器直接检测的实测值，也可以是使用检测到的值计算的计算值，也可以是来自控制部的指令值。只要运转状态取得部取得运转状态值的时期是转换器的动作中即可，并不特别限定，可以总取得，也可以空开规定的时间间隔来取得。
图8是表示本公开的控制装置进行的控制的另一个例子的流程图。如图8所示，在控制部将变换电路的开关部切换为接通或者断开进行控制而驱动相数存在变动的时机，磁耦合判定部判定变换电路是否是磁耦合电路，控制部可以根据该判定结果来变更为非磁耦合电路用的控制或者磁耦合电路用的控制。通过在存在变换电路的驱动相的切换的时机判定变换电路是否是磁耦合电路，由此使变换电路在低负载时作为非磁耦合电路动作、在低负载以外时作为磁耦合电路动作，从而能够抑制流动至电抗器的电流的振动来抑制电抗器的过电流的产生，且能够实现电力变换效率高的动作。

Claims (20)

1.一种转换器的控制装置，所述转换器具有1相或者多相的变换电路，其特征在于，所述转换器的控制装置包括：
磁耦合判定部，构成为对所述变换电路是否是所述变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定；和
控制部，构成为根据所述磁耦合判定部的判定结果来变更所述转换器的控制方法。
2.根据权利要求1所述的转换器的控制装置，其特征在于，
所述控制部构成为根据所述磁耦合判定部的判定结果来变更从包括所述转换器的前馈控制、反馈控制以及关停控制的组中选择的至少1种控制方法。
3.根据权利要求2所述的转换器的控制装置，其特征在于，
当设非磁耦合电抗器的自感为L1、磁耦合电抗器的自感为L2、磁耦合电抗器的互感为M时，
在所述磁耦合判定部判定为所述变换电路是所述磁耦合电路时，所述控制部构成为使反馈增益与所述磁耦合判定部判定为是所述变换电路的所述电抗器处于未磁耦合的状态的非磁耦合电路时相比变更为(L2－M)/L1倍作为所述反馈控制。
4.根据权利要求2所述的转换器的控制装置，其特征在于，
还包括构成为对多相的所述变换电路分别是否发生了故障进行判定的故障判定部，
其中，所述控制部构成为在所述磁耦合判定部判定为所述变换电路是磁耦合电路且所述故障判定部判定为1相以上的所述变换电路发生了故障时，停止发生了故障的变换电路的动作且停止与发生了故障的该变换电路相互磁耦合的1相或者多相的其他的变换电路的动作作为所述关停控制。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的转换器的控制装置，其特征在于，
多相的所述变换电路分别具备开关部，
当所述控制部将多相的所述变换电路的各所述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的所述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在其他的所述变换电路的所述开关部的接通或者断开的操作的时机发生了变化的情况下，所述磁耦合判定部构成为判定为多相的所述变换电路分别是磁耦合电路。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的转换器的控制装置，其特征在于，
多相的所述变换电路分别具备开关部，
当所述控制部将多相的所述变换电路的各所述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的所述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在该1相的变换电路的所述开关部切换为接通或者断开时以及电流值为0时以外时发生了变化的情况下，所述磁耦合判定部构成为判定为多相的所述变换电路分别是磁耦合电路。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的转换器的控制装置，其特征在于，
所述磁耦合判定部构成为当所述转换器的出口电压为入口电压的2倍以上时，在所述控制部使所述变换电路的占空比从0.25变化为0.50时的所述转换器的入口电流的变化为3A以下的情况下，判定为所述变换电路是磁耦合电路。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的转换器的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还包括构成为在所述转换器的动作中取得所述变换电路的运转状态的运转状态取得部，
其中，所述磁耦合判定部构成为根据所述运转状态取得部取得的所述运转状态来对所述变换电路是否是所述磁耦合电路进行判定。
9.根据权利要求8所述的转换器的控制装置，其特征在于，
所述运转状态取得部构成为取得所述变换电路的驱动相数，
所述磁耦合判定部构成为在所述变换电路的所述驱动相数存在变动时，对所述变换电路是否是所述磁耦合电路进行判定。
10.根据权利要求8所述的转换器的控制装置，其特征在于，
所述运转状态取得部构成为取得从包括所述转换器的入口电流值以及所述转换器的入口电压值的组中选择的至少一种运转状态值，
所述磁耦合判定部构成为在所述运转状态值为规定的值以上的情况下，对所述变换电路是否是所述磁耦合电路进行判定。
11.一种转换器的控制方法，所述转换器具有1相或者多相的变换电路，其特征在于，所述转换器的控制方法包括：
由控制装置的磁耦合判定部对所述变换电路是否是所述变换电路的电抗器处于被磁耦合了的状态的磁耦合电路进行判定；和
由所述控制装置的控制部根据所述磁耦合判定部的判定结果来变更所述转换器的控制方法。
12.根据权利要求11所述的转换器的控制方法，其特征在于，
由所述控制部根据所述磁耦合判定部的判定结果来变更从包括所述转换器的前馈控制、反馈控制以及关停控制的组中选择的至少1种控制方法。
13.根据权利要求12所述的转换器的控制方法，其特征在于，
当设非磁耦合电抗器的自感为L1、磁耦合电抗器的自感为L2、磁耦合电抗器的互感为M时，
在判定为所述变换电路是所述磁耦合电路时，由所述控制部使反馈增益与由所述磁耦合判定部判定为是所述变换电路的所述电抗器处于未磁耦合的状态的非磁耦合电路时相比变更为(L2－M)/L1倍作为所述反馈控制。
14.根据权利要求12所述的转换器的控制方法，其特征在于，
还包括由所述控制装置的故障判定部对多相的所述变换电路分别是否发生了故障进行判定，
其中，在判定为所述变换电路是磁耦合电路且判定为1相以上的所述变换电路发生了故障时，由所述控制部停止发生了故障的变换电路的动作且停止与发生了故障的该变换电路相互磁耦合的1相或者多相的其他的变换电路的动作作为所述关停控制。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的转换器的控制方法，其特征在于，
多相的所述变换电路分别具备开关部，
当由所述控制部将多相的所述变换电路的各所述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的所述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在其他的所述变换电路的所述开关部的接通或者断开的操作的时机发生了变化的情况下，由所述磁耦合判定部判定为多相的所述变换电路分别是磁耦合电路。
16.根据权利要求11～14中任一项所述的转换器的控制方法，其特征在于，
多相的所述变换电路分别具备开关部，
当由所述控制部将多相的所述变换电路的各所述开关部分别在不同的时机切换为接通或者断开时的、在1相的所述变换电路中流动的电流相对于时间的波形的斜率在该1相的变换电路的所述开关部切换为接通或者断开时以及电流值为0时以外时发生了变化的情况下，由所述磁耦合判定部判定为多相的所述变换电路分别是磁耦合电路。
17.根据权利要求11～14中任一项所述的转换器的控制方法，其特征在于，
当所述转换器的出口电压为入口电压的2倍以上时，在所述控制部使所述变换电路的占空比从0.25变化为0.50时的所述转换器的入口电流的变化为3A以下的情况下，由所述磁耦合判定部判定为所述变换电路是磁耦合电路。
18.根据权利要求11～17中任一项所述的转换器的控制方法，其特征在于，
还包括由所述控制装置的运转状态取得部在所述转换器的动作中取得所述变换电路的运转状态，
其中，由所述磁耦合判定部根据所取得的所述运转状态来对所述变换电路是否是所述磁耦合电路进行判定。
19.根据权利要求18所述的转换器的控制方法，其特征在于，
由所述运转状态取得部取得所述变换电路的驱动相数，
由所述磁耦合判定部在所述变换电路的所述驱动相数存在变动时，对所述变换电路是否是所述磁耦合电路进行判定。
20.根据权利要求18所述的转换器的控制方法，其特征在于，
由所述运转状态取得部取得从包括所述转换器的入口电流值以及所述转换器的入口电压值的组中选择的至少一种运转状态值，
由所述磁耦合判定部在所述运转状态值为规定的值以上的情况下，对所述变换电路是否是所述磁耦合电路进行判定。
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