JP2009159798A - Dc/dc converter, dc/dc converter apparatus, vehicle, fuel cell system, and method of driving dc/dc converters - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、直流電圧を昇圧及び/又は降圧するDC/DCコンバータ及びDC/DCコンバータ装置並びにDC/DCコンバータの駆動方法と、このDC/DCコンバータ装置が搭載された車両又は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a DC / DC converter and a DC / DC converter device that step up and / or step down a DC voltage, a driving method of the DC / DC converter, and a vehicle or a fuel cell system in which the DC / DC converter device is mounted.
従来から、MOSFETあるいはIGBT等のスイッチング素子を用いたスイッチング電源であるDC/DCコンバータ装置が広汎に利用されている。 Conventionally, DC / DC converter devices, which are switching power supplies using switching elements such as MOSFETs or IGBTs, have been widely used.
例えば、走行駆動源としてモータを用いる車両の一形態として、蓄電装置とインバータ駆動モータとの間に直流電圧を昇降圧するDC/DCコンバータ装置が介装された車両(ここでは、電気自動車という。)が提案されている。この電気自動車では、モータの駆動時に、DC/DCコンバータ装置により蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに印加し、モータの回生時には、インバータに発生する回生電圧をDC/DCコンバータ装置により降圧して蓄電装置側に印加して充電等する。 For example, as one form of a vehicle using a motor as a travel drive source, a vehicle (herein referred to as an electric vehicle) in which a DC / DC converter device for stepping up / down a DC voltage is interposed between a power storage device and an inverter drive motor. Has been proposed. In this electric vehicle, when the motor is driven, the voltage of the power storage device is boosted by the DC / DC converter device and applied to the inverter, and during regeneration of the motor, the regenerative voltage generated in the inverter is stepped down by the DC / DC converter device. The battery is charged by being applied to the power storage device side.
また、走行駆動源としてモータを用いる車両の他の形態として、燃料電池とインバータ駆動モータとを直接接続し、この接続点と蓄電装置との間に直流電圧を昇降圧するDC/DCコンバータ装置が介装され、燃料電池を主電源装置とし、蓄電装置を前記主電源装置をアシストする従電源装置とした車両(ここでは、燃料電池車両という。)も提案されている。 Further, as another form of vehicle using a motor as a travel drive source, a DC / DC converter device that directly connects a fuel cell and an inverter drive motor and steps up / down a DC voltage between the connection point and the power storage device is provided. There has also been proposed a vehicle (herein referred to as a fuel cell vehicle) in which a fuel cell is used as a main power supply device and a power storage device is a sub power supply device that assists the main power supply device.
この燃料電池車両では、モータの駆動時に、燃料電池の電圧とDC/DCコンバータ装置により昇圧した蓄電装置の電圧とを併合してインバータに印加し、モータの回生時には、インバータに発生する回生電圧をDC/DCコンバータ装置により降圧して蓄電装置側に印加して充電等する。また、燃料電池の発生電力に余剰分があるときには、降圧して蓄電装置側に印加して充電等する。 In this fuel cell vehicle, when the motor is driven, the voltage of the fuel cell and the voltage of the power storage device boosted by the DC / DC converter device are combined and applied to the inverter, and when the motor is regenerated, the regenerative voltage generated in the inverter is applied. The voltage is stepped down by the DC / DC converter device, applied to the power storage device side, and charged. In addition, when there is a surplus in the generated power of the fuel cell, it is stepped down and applied to the power storage device side for charging or the like.
一方、特許文献1には、交流電源と、該交流電源に接続されるダイオードブリッジと、ダイオードブリッジに接続されるインバータと、該インバータにより駆動される電動機と、前記インバータに接続される昇降圧回路と、該昇降圧回路に接続される二次電池とを有する充放電制御装置が開示されている。この充放電制御装置では、前記交流電源から前記ダイオードブリッジを介して前記インバータに流入する電流を遮断した際に、前記電動機の力行動作時には前記二次電池から前記昇降圧回路及び前記インバータを介して前記電動機にその駆動に必要な全ての電力が供給され、一方で、前記電動機の回生動作時には回生電力の全てが前記二次電池に充電される。この場合、前記昇降圧回路内では、昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子を、前記電動機の力行動作及び回生動作に関わらず、デッドタイムを挟んで交互にオン/オフ動作させることにより、リアクトルに流れる電流を常に連続動作させて、該電流の不連続状態の検出や、力行/回生の判定を不要としている。
On the other hand,
ところで、前述の昇降圧回路を含めたDC/DCコンバータでは、所定のデューティの駆動信号をスイッチング素子に供給することにより該スイッチング素子を駆動させて昇圧動作及び/又は降圧動作を行う。この場合、前記デューティは、前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧(前記出力電圧の目標値)となるようにPWM制御される。 By the way, in the DC / DC converter including the above-described step-up / step-down circuit, a driving signal having a predetermined duty is supplied to the switching element to drive the switching element to perform a step-up operation and / or a step-down operation. In this case, the duty is PWM controlled so that the output voltage of the DC / DC converter becomes a target voltage (target value of the output voltage).
しかしながら、前記目標電圧に応じたデューティ(以下、目標デューティともいう。)を変化させて出力電圧を調整する際に、前記デューティの変化に対して前記出力電圧がリニアに変化せず、この結果、前記デューティに対応した電圧からずれた出力電圧がDC/DCコンバータから出力される場合がある。このような出力電圧の電圧変動を抑制するための対策について、特許文献1には何ら提案されていない。
However, when adjusting the output voltage by changing the duty according to the target voltage (hereinafter also referred to as the target duty), the output voltage does not change linearly with respect to the change in the duty. An output voltage deviating from the voltage corresponding to the duty may be output from the DC / DC converter. No countermeasure is proposed in
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、デューティに対応した電圧からずれた出力電圧が出力されることを防止するDC/DCコンバータ、DC/DCコンバータ装置、このDC/DCコンバータ装置が適用された車両及び燃料電池システム並びにDC/DCコンバータの駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and a DC / DC converter, a DC / DC converter device, and a DC / DC converter that prevent an output voltage deviating from a voltage corresponding to a duty is output. It is an object of the present invention to provide a vehicle and a fuel cell system to which a DC converter device is applied, and a driving method of the DC / DC converter.
この発明に係るDC/DCコンバータは、
少なくとも1つのスイッチング素子を有し、
所定の目標デューティと、該目標デューティを中心にばらつかせた、前記目標デューティの前後のデューティとに対応する各オン時間で前記スイッチング素子を駆動することを特徴としている(請求項1)。
The DC / DC converter according to the present invention is
Having at least one switching element;
The switching element is driven at each on-time corresponding to a predetermined target duty and a duty before and after the target duty, which is varied around the target duty (claim 1).
また、この発明に係るDC/DCコンバータの駆動方法は、
所定の目標デューティと、該目標デューティを中心にばらつかせた、前記目標デューティの前後のデューティとに対応する各オン時間で少なくとも1つのスイッチング素子を駆動することを特徴としている(請求項16)。
Further, the driving method of the DC / DC converter according to the present invention is as follows:
At least one switching element is driven in each on-time corresponding to a predetermined target duty and a duty before and after the target duty, which is varied around the target duty (claim 16). .
従来は、目標オン時間(目標電圧に応じたスイッチング素子のオン時間)に応じた目標デューティの駆動信号により、前記目標オン時間通りにスイッチング素子をオンするようにしているので、デューティに対応した電圧からずれた出力電圧がDC/DCコンバータから出力される場合には、このような電圧変動を抑制することができなかった。 Conventionally, the switching element is turned on according to the target on-time by the drive signal having the target duty corresponding to the target on-time (the on-time of the switching element corresponding to the target voltage). When the output voltage deviated from the output voltage is output from the DC / DC converter, such voltage fluctuation cannot be suppressed.
これに対して、この発明では、目標オン時間に応じた目標デューティのみによりスイッチング素子を駆動するという従来技術を見直して、目標電圧が同一の電圧値であっても、目標オン時間に応じた目標デューティを中心とし、この目標デューティによるスイッチング素子の駆動の前後におけるデューティを、前記目標デューティから意図的にずらした(オン時間を意図的にばらつかせた)デューティに設定し、前記目標デューティ及び前記ばらつかせたデューティにより前記スイッチング素子を駆動するようにしている。 On the other hand, in the present invention, the conventional technique of driving the switching element only with the target duty corresponding to the target on-time is reviewed, and even if the target voltage is the same voltage value, the target corresponding to the target on-time is The duty before and after driving the switching element with the target duty is set to a duty that is intentionally shifted from the target duty (on time is intentionally varied), and the target duty and the duty The switching element is driven with a varied duty.
これにより、出力電圧の電圧変動が抑制されて、デューティに対応した電圧からずれた出力電圧がDC/DCコンバータから出力されることを確実に防止することが可能となる。 Thereby, voltage fluctuation of the output voltage is suppressed, and it is possible to reliably prevent the output voltage deviating from the voltage corresponding to the duty from being output from the DC / DC converter.
ここで、前記前のデューティと前記後のデューティとは、互いに異なるデューティであり、前記前のデューティ、前記目標デューティ及び前記後のデューティの順に繰り返し前記スイッチング素子を駆動する(請求項2)。これにより、目標デューティに応じた目標オン時間Aに対して前記前後のデューティに応じたオン時間は、前記目標オン時間Aに対して所定値だけずれたオン時間B、Cとなり、この結果、前記スイッチング素子は、例えば、…、A、B、C、A、B、C、…の順に駆動するので、前記出力電圧の電圧変動を効率よく抑制することができる。 Here, the front duty and the rear duty are different from each other, and the switching element is driven repeatedly in the order of the front duty, the target duty, and the rear duty. Thereby, the on-time corresponding to the preceding and following duty with respect to the target on-time A corresponding to the target duty becomes the on-time B and C shifted by a predetermined value with respect to the target on-time A, and as a result, Since the switching element is driven in the order of, for example, A, B, C, A, B, C,..., Voltage fluctuation of the output voltage can be efficiently suppressed.
また、前記前のデューティと前記後のデューティとは、互いに異なるデューティであり、前記前のデューティの前後と、前記後のデューティの前後とをそれぞれ前記目標デューティとして、前記各デューティに対応する各オン時間で前記スイッチング素子を駆動してもよい(請求項3)。これにより、目標オン時間Aに対して、前後のデューティのうち一方のデューティのオン時間をB、他方のデューティのオン時間をCとすると、前記スイッチング素子は、例えば、…、A、B、A、C、A、B、…の順に駆動するので、この場合でも、前記電圧変動を効率よく抑制することができる。 Further, the preceding duty and the following duty are different from each other, and the respective on-states corresponding to the respective duties are set with the target duty set before and after the preceding duty and before and after the following duty, respectively. The switching element may be driven with time (claim 3). Thus, with respect to the target on-time A, if the on-time of one of the preceding and following duties is B and the on-time of the other duty is C, the switching element can be, for example,..., A, B, A , C, A, B,... In this order, the voltage fluctuation can be efficiently suppressed even in this case.
そして、上記発明は、前記DC/DCコンバータと、前記スイッチング素子を駆動する制御部とを備えるDC/DCコンバータに適用することが可能であり、この場合に、前記制御部は、前記目標デューティを設定し、前記前後のデューティを該目標デューティを中心にばらつかせたデューティに設定し、前記目標デューティ及び前記ばらつかせたデューティに対応する各オン時間で前記スイッチング素子を駆動する(請求項4)。前記制御部にて、前記目標デューティ及び前記前後のデューティを設定し、これらのデューティを用いて前記スイッチング素子を駆動することにより、前記DC/DCコンバータ装置においても、上述した各効果が容易に得られる。 The invention can be applied to a DC / DC converter including the DC / DC converter and a control unit that drives the switching element. In this case, the control unit sets the target duty. The duty before and after is set to a duty varied around the target duty, and the switching element is driven at each on-time corresponding to the target duty and the varied duty. ). By setting the target duty and the front and rear duty in the control unit, and driving the switching element using these duties, the above-described effects can be easily obtained also in the DC / DC converter device. It is done.
また、上記発明は、第1電力装置としての蓄電装置と、回生電圧を発生するインバータ駆動のモータを駆動する第2電力装置としての燃料電池との間に前記DC/DCコンバータを配置し、前記DC/DCコンバータは、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに印加し、前記モータの回生時には、前記インバータに発生する回生電圧を降圧して前記蓄電装置に印加することも可能であり(請求項12)、このようなDC/DCコンバータ装置と、前記蓄電装置と、前記インバータ駆動の走行用モータと、前記燃料電池とを有する車両(燃料電池車両)に適用することができる(請求項13)。 In the above invention, the DC / DC converter is disposed between a power storage device as a first power device and a fuel cell as a second power device that drives an inverter-driven motor that generates a regenerative voltage. The DC / DC converter can step up the voltage of the power storage device and apply the boosted voltage to the inverter, and reduce the regenerative voltage generated in the inverter and apply it to the power storage device during regeneration of the motor. The present invention can be applied to a vehicle (fuel cell vehicle) having such a DC / DC converter device, the power storage device, the inverter-driven travel motor, and the fuel cell. 13).
また、上記発明は、前記DC/DCコンバータ装置に、回生電圧を発生するインバータ駆動の走行用モータと、蓄電装置とがそれぞれ接続された車両(電気自動車、内燃機関と蓄積装置とを有するハイブリッド車両)に適用することができる(請求項14)。 In the above invention, the DC / DC converter device is a vehicle (an electric vehicle, a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a storage device) connected to an inverter-driven travel motor that generates a regenerative voltage and a power storage device. (Claim 14).
さらに、上記発明は、前記DC/DCコンバータ装置に、負荷に接続される燃料電池と、蓄電装置とがそれぞれ接続される燃料電池システムに適用することができる(請求項15)。 Furthermore, the invention can be applied to a fuel cell system in which a fuel cell connected to a load and a power storage device are connected to the DC / DC converter device, respectively (claim 15).
上記の車両及び燃料電池システムによれば、前記DC/DCコンバータ装置によって出力電圧の電圧変動が抑制されるので、出力電圧側(高電圧側)に接続された燃料電池等への前記電圧変動の影響を確実に回避することができる。 According to the vehicle and the fuel cell system, since the voltage fluctuation of the output voltage is suppressed by the DC / DC converter device, the voltage fluctuation to the fuel cell or the like connected to the output voltage side (high voltage side) is reduced. The influence can be avoided reliably.
ここで、前記DC/DCコンバータは、第1電力装置と第2電力装置との間に、上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子からなる複数の相アームが並列的に接続された多相アームを有し、前記制御部は、複数の前記相アームを交替してオンすると共に、前記相アームをオンする際に、該相アームを構成する前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子の一方をオンするか交互にオンする(請求項5)。 The DC / DC converter includes a multi-phase arm in which a plurality of phase arms including an upper arm switching element and a lower arm switching element are connected in parallel between the first power device and the second power device. The control unit alternately turns on the plurality of phase arms and turns on the phase arm, and turns on one of the upper arm switching element or the lower arm switching element constituting the phase arm. It is turned on or alternately turned on (Claim 5).
これにより、異なる相アームが同時にオンすることがなく、さらに、前記各相アームを構成する前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が同時にオンすることがないので、常時、多くても1つのスイッチング素子のみをオン状態とすることが可能となり、前記多相アームにて構成された前記DC/DCコンバータにおいても、昇圧動作あるいは降圧動作を確実に行うことが可能となる。 Accordingly, different phase arms are not turned on at the same time, and further, the upper arm switching element and the lower arm switching element constituting each phase arm are not turned on at the same time. Only the switching element can be turned on, and the step-up operation or the step-down operation can be reliably performed even in the DC / DC converter configured by the multiphase arm.
また、上記した、…、A、B、A、C、A、B、…の順に前記各相アームをオンすることで、前記各相アームにおけるオン時間が均等にばらつくことになる。この結果、前記各相アームの前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子間でのオン時間のばらつきに起因した前記各相アーム間での温度分布の偏りが低減される。 In addition, by turning on each of the phase arms in the order of A, B, A, C, A, B,..., The ON time in each of the phase arms varies evenly. As a result, uneven temperature distribution among the phase arms due to variations in the on-time between the upper arm switching element and the lower arm switching element of each phase arm is reduced.
さらに、前記制御部は、複数の前記相アームを交替してオンする際に、ある相アームの前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子とを順序を問わずに交互にオンさせた後に、次の相アームの前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子とを順序を問わずに交互にオンすることができる(請求項6)。 Further, when the control unit alternately turns on the plurality of phase arms and turns on the upper arm switching element and the lower arm switching element of a certain phase arm in any order, The upper arm switching element and the lower arm switching element of the next phase arm can be alternately turned on in any order (Claim 6).
勿論、前記制御部は、複数の前記相アームを交替してオンする際に、前記ある相アームの前記上アームスイッチング素子をオンさせた後に、前記ある相アームの前記下アームスイッチング素子をオンさせ、その後、前記次の相アームの前記上アームスイッチング素子をオンさせた後に、前記次の相アームの前記下アームスイッチング素子をオンすることもできる(請求項7)。 Of course, the control unit turns on the lower arm switching element of the certain phase arm after turning on the upper arm switching element of the certain phase arm when the plurality of phase arms are turned on alternately. Thereafter, after the upper arm switching element of the next phase arm is turned on, the lower arm switching element of the next phase arm can be turned on.
この結果、前記各相アームの前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子間でオン時間のばらつきがあっても、該ばらつきを考慮してデューティを設定し、上記した順に前記設定したデューティに基づいて各アームスイッチング素子をオンすることで、DC/DCコンバータでの電圧変換を安定に行うことができる。 As a result, even if there is a variation in on-time between the upper arm switching element and the lower arm switching element of each phase arm, the duty is set in consideration of the variation, and based on the set duty in the order described above. By turning on each arm switching element, voltage conversion in the DC / DC converter can be performed stably.
なお、複数の前記相アームを交替してオンする際に、1スイッチング周期毎に交替してオンするようにすることで、制御が容易になる(請求項8)。n(nは、2以上の整数)スイッチング周期毎に交替してオンするようにしてもよい。 In addition, when the plurality of phase arms are switched and turned on, the control is facilitated by switching them on every switching period. n (n is an integer of 2 or more) may be switched on every switching cycle.
さらに、前記制御部は、前記相アームを構成する前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子を交互にオンするとき、デッドタイムを挟んで交互にオンさせ、且つ前記多相アームを構成する前記相アームを、デッドタイムを挟んで交替してオンすることで、前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子との短絡及び前記相アーム間の短絡を防止することができる(請求項9)。 Furthermore, when the control unit alternately turns on the upper arm switching element or the lower arm switching element constituting the phase arm, the control unit turns on alternately with a dead time interposed therebetween, and constitutes the polyphase arm. By switching on the phase arm with the dead time interposed therebetween, it is possible to prevent a short circuit between the upper arm switching element and the lower arm switching element and a short circuit between the phase arms.
さらにまた、この発明では、昇降圧用のリアクトルを1個あるいは相分用いて実施することが可能である。すなわち、前記DC/DCコンバータに、前記各相アームの中点が共通接続され、共通接続された前記各中点と前記第1電力装置又は前記第2電力装置との間に、前記リアクトルが挿入配置されていても、あるいは、前記リアクトルが相の数だけ配置され、前記各中点に前記各リアクトルの一方の端子がそれぞれ接続されると共に、前記各リアクトルの他方の端子が共通接続され、共通接続された前記各他方の端子が前記第1電力装置又は前記第2電力装置のいずれか一方に接続されている(請求項10)。 Furthermore, in the present invention, it is possible to carry out by using a single step-up / step-down reactor or a phase share. That is, the midpoints of the phase arms are commonly connected to the DC / DC converter, and the reactor is inserted between the midpoints that are commonly connected and the first power device or the second power device. Even if it is arranged, the reactor is arranged by the number of phases, and one terminal of each reactor is connected to each midpoint, and the other terminal of each reactor is connected in common. Each of the other connected terminals is connected to either the first power device or the second power device (Claim 10).
さらにまた、前記制御部は、複数の前記相アームのうち所定の相アームを前記目標デューティに対応するオン時間で駆動する相アームに固定すると共に、他の相アームを前記ばらつかせたデューティに対応するオン時間で駆動する相アームに固定することで、例えば、前記各相アームが前述した、…、A、B、C、A、B、C、…の順にオンする際に、A、B、Cでそれぞれオンする相を前記制御部側で簡単に固定することができる(請求項11)。 Furthermore, the control unit fixes a predetermined phase arm among the plurality of phase arms to a phase arm that is driven with an on-time corresponding to the target duty, and sets the other phase arms to the varied duty. By fixing to the phase arm that is driven with the corresponding on-time, for example, when each of the phase arms is turned on in the order of A, B, C, A, B, C,. , C can be easily fixed on the control unit side (claim 11).
この発明によれば、目標電圧が同一の電圧値であっても、目標オン時間に応じた目標デューティを中心とし、この目標デューティによるスイッチング素子の駆動の前後におけるデューティを、前記目標デューティから意図的にずらした(オン時間を意図的にばらつかせた)デューティに設定し、前記目標デューティ及び前記ばらつかせたデューティにより前記スイッチング素子を駆動するようにしている。 According to the present invention, even if the target voltage is the same voltage value, the target duty according to the target on-time is centered, and the duty before and after the switching element is driven by the target duty is intentionally changed from the target duty. The duty is set to be shifted (the ON time is intentionally varied), and the switching element is driven by the target duty and the varied duty.
これにより、出力電圧の電圧変動が抑制されて、デューティに対応した電圧からずれた出力電圧がDC/DCコンバータから出力されることを確実に防止することが可能となる。 Thereby, voltage fluctuation of the output voltage is suppressed, and it is possible to reliably prevent the output voltage deviating from the voltage corresponding to the duty from being output from the DC / DC converter.
以下、この発明に係るDC/DCコンバータの駆動方法を実施するDC/DCコンバータを備えるDC/DCコンバータ装置が適用された車両等の実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a vehicle or the like to which a DC / DC converter device including a DC / DC converter that performs a DC / DC converter driving method according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
なお、この実施形態は、1相の相アームが配置されたDC/DCコンバータを備えるDC/DCコンバータ装置に限らず、2相以上の複数の相の相アームが配置されたDC/DCコンバータを備えるDC/DCコンバータ装置にも適用可能である。 In addition, this embodiment is not limited to a DC / DC converter device including a DC / DC converter in which a single-phase phase arm is arranged, but a DC / DC converter in which phase arms of two or more phases are arranged. The present invention is also applicable to a DC / DC converter device provided.
そこで、以下の説明では、最初に、3相の相アームが配置されたDC/DCコンバータを備えるDC/DCコンバータ装置を説明し、次に、1相の相アームが配置されたDC/DCコンバータを備えるDC/DCコンバータ装置について説明する。 Therefore, in the following description, a DC / DC converter device including a DC / DC converter in which a three-phase phase arm is arranged will be described first, and then a DC / DC converter in which a one-phase phase arm is arranged. A DC / DC converter apparatus including the above will be described.
図1に示すこの実施形態に係る燃料電池車両20は、基本的には、燃料電池22とエネルギストレージである蓄電装置(バッテリという。)24とから構成されるハイブリッド型の電源装置と、このハイブリッド型の電源装置から電流(電力)がインバータ34を通じて供給される走行用のモータ26と、バッテリ24が接続される1次側1Sと燃料電池22及びモータ26(インバータ34)が接続される2次側2Sとの間で電圧変換を行うDC/DCコンバータ装置{VCU(Voltage Control Unit)という。}23とから構成される。
A
VCU23は、DC/DCコンバータ36と、これを駆動制御するコンバータ制御部54とから構成される。
The
燃料電池22は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池22には、水素タンク28とエアコンプレッサ30とが配管により接続されている。燃料電池22内で反応ガスである水素(燃料ガス)と空気(酸化剤ガス)との電気化学反応により生成された発電電流Ifは、電流センサ32及びダイオード(ディスコネクトダイオードともいう。)33を介して、インバータ34及び(又は)DC/DCコンバータ36に供給される。
The
インバータ34は、直流/交流変換を行い、モータ電流Imをモータ26に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後のモータ電流Imを2次側2SからDC/DCコンバータ36を通じて1次側1Sに供給する。
The
この場合、回生電圧又は発電電圧Vfである2次電圧V2がDC/DCコンバータ36により低電圧に変換された1次電圧V1は、ダウンバータ42により降圧されてさらに低電圧とされ、ランプ等の補機44に補機電流Iauとして供給されると共に、余剰分があればバッテリ電流Ibatとしてバッテリ24を充電する。
In this case, the primary voltage V1 obtained by converting the secondary voltage V2 which is the regenerative voltage or the generated voltage Vf into a low voltage by the DC /
1次側1Sに接続されるバッテリ24は、例えば、リチウムイオン2次電池又はキャパシタを利用することができる。この実施形態では、リチウムイオン2次電池を利用している。
As the
バッテリ24は、ダウンバータ42を通じて補機44に補機電流Iauを供給すると共に、DC/DCコンバータ36を通じてインバータ34にモータ電流Imを供給する。
The
1次側1S及び2次側2Sには、それぞれ平滑用のコンデンサ38、39が設けられている。2次側2Sのコンデンサ39には、並列に、すなわち燃料電池22に対しても並列に抵抗器40が接続されている。
燃料電池22を含むシステムはFC制御部50により、インバータ34とモータ26とを含むシステムはインバータ駆動部を含むモータ制御部52により、DC/DCコンバータ36を含むシステムはコンバータ駆動部を含むコンバータ制御部54により、それぞれ基本的に制御される。
The system including the
そして、これらFC制御部50、モータ制御部52及びコンバータ制御部54は、上位の制御部であり燃料電池22の総負荷量Lt等を決定する統括制御部56により制御される。
The
統括制御部56、FC制御部50、モータ制御部52及びコンバータ制御部54は、それぞれCPU、ROM、RAM、タイマの他、A/D変換器、D/A変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてDSP(Digital Signal Processor)等を有している。
The
統括制御部56、FC制御部50、モータ制御部52及びコンバータ制御部54は、車内LANであるCAN(Controller Area Network)等の通信線70を通じて相互に接続され、各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各CPUが各ROMに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。
The
ここで、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、発電電流Ifを検出する電流センサ32の他、1次電圧V1(バッテリ電圧Vbatに等しい。)を検出する電圧センサ61、1次電流I1を検出する電流センサ62、2次電圧V2(ディスコネクトダイオード33が導通しているとき、略燃料電池22の発電電圧Vfに等しい。)を検出する電圧センサ63、2次電流I2を検出する電流センサ64、通信線70に接続されるイグニッションスイッチ65、アクセルセンサ66、ブレーキセンサ67及び車速センサ68等がある。
Here, as various switches and various sensors for detecting the vehicle state, in addition to the
統括制御部56は、燃料電池22の状態、バッテリ24の状態、モータ26の状態及び補機44の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力(負荷要求)に基づき決定した燃料電池車両20の総負荷要求量Ltから、燃料電池22が負担すべき燃料電池分担負荷量(要求出力)Lfと、バッテリ24が負担すべきバッテリ分担負荷量(要求出力)Lbと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Lrとの配分(分担)を調停しながら決定し、FC制御部50、モータ制御部52及びコンバータ制御部54に指令を送出する。
The
DC/DCコンバータ36は、バッテリ24(第1電力装置)と第2電力装置{燃料電池22又は回生電源(インバータ34とモータ26)}との間に、それぞれIGBT等のスイッチング素子からなる上アームスイッチング素子81{81u、81v、81w(81u〜81w)}と、下アームスイッチング素子82{82u、82v、82w(82u〜82w)}とからなる3つの相アーム{U相アームUA(81u、82u)、V相アームVA(81v、82v)、W相アームWA(81w、82w)}が並列的に接続された3相アームとして構成されている。
The DC /
各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wには、それぞれ、逆方向にダイオード83u〜83w、84u〜84wが接続されている。
DC/DCコンバータ36により1次電圧V1と2次電圧V2との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する1個のリアクトル90が、3相アームの各相のアーム(U相アームUA、V相アームVA、W相アームWA)の中点(共通接続された各中点)とバッテリ24との間に挿入されている。
When the voltage is converted between the primary voltage V1 and the secondary voltage V2 by the DC /
上アームスイッチング素子81(81u〜81w)は、コンバータ制御部54から出力されるゲートの駆動信号(駆動電圧)UH、VH、WH(のハイレベル)によりそれぞれオンにされ、下アームスイッチング素子82(82u〜82w)は、ゲートの駆動信号(駆動電圧)UL、VL、WL(のハイレベル)によりそれぞれオンする。
The upper arm switching elements 81 (81u to 81w) are turned on by gate drive signals (drive voltages) UH, VH, and WH (high levels thereof) output from the
図2に示すように、コンバータ制御部54は、各駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLを生成するために、基本デューティ決定部100と、駆動デューティ設定部102と、各入力処理部104a〜104cと、出力処理部106とを有する。基本デューティ決定部100は、減算部108、PID処理部110、除算部112及び加算部114から構成され、駆動デューティ設定部102は、相ローテーション処理部116、PWM計算処理部118及びデータ格納部120から構成される。
As shown in FIG. 2, the
入力処理部104aは、統括制御部56(図1参照)からの指令である2次電圧V2の目標値(目標電圧)を減算部108に出力し、入力処理部104bは、電圧センサ61にて検出された1次電圧V1をAD変換して、AD変換後の1次電圧V1(のデジタル値)を除算部112に出力し、入力処理部104cは、電圧センサ63にて検出された2次電圧V2をAD変換して、AD変換後の2次電圧V2(のデジタル値)を減算部108に出力する。
The
減算部108は、前記目標電圧と1次電圧V1との偏差を算出してPID処理部110に出力する。PID処理部110は、前記偏差を用いたPID制御により前記目標電圧に応じたデューティ(基本デューティあるいは目標デューティ)のフィードバック項(F/B項)を算出し、算出した前記F/B項を加算部114に出力する。除算部112は、1次電圧V1を前記目標電圧で除したものを前記基本デューティのフィードフォワード項(F/F項)として加算部114に出力する。加算部114は、前記F/B項と前記F/F項との和を前記基本デューティとしてPWM計算処理部118に出力する。
The subtracting
相ローテーション処理部116は、後述するローテーションスイッチングにおいて、コンバータ制御部54から各アームスイッチング素子81(81u〜81w)、82(82u〜82w)に対する駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLの出力順序を決定し、決定した出力順序をPWM計算処理部118に出力する。PWM計算処理部118は、前記出力順序に基づいて、前記基本デューティから各駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLの各デューティを計算し、さらに、計算したデューティに応じた各アームスイッチング素子81(81u〜81w)、82(82u〜82w)のオン時間(駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのハイレベルの時間)のデジタルデータを算出してデータ格納部120に出力する。データ格納部120は、前記オン時間のデジタルデータと前記出力順序とを対応付けて記憶するメモリである。
The phase
出力処理部106は、データ格納部120に格納されている前記デジタルデータに基づいて駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLを生成し、生成した駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLを所定のタイミングで(例えば、タイマによって所定時間を計時した後に)各アームスイッチング素子81(81u〜81w)、82(82u〜82w)に供給する。
The
ところで、1次電圧V1、代表的には、負荷が接続されていないときのバッテリ24の開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)は、図3の燃料電池出力特性(電流電圧特性)91上に示すように、この燃料電池22の発電電圧Vfの最低電圧Vfminより高い電圧に設定されている。なお、図3において、OCV≒V1としている。
By the way, the primary voltage V1, typically the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) of the
2次電圧V2は、燃料電池22(図1参照)が発電動作しているときには燃料電池22の発電電圧Vfに等しい電圧にされる。
The secondary voltage V2 is set equal to the power generation voltage Vf of the
ただし、燃料電池22の発電電圧Vfがバッテリ24の電圧Vbat(=V1)に等しくなったときには、図3に一点鎖線の太線で示す直結状態とされる。
However, when the power generation voltage Vf of the
直結状態では、上アームスイッチング素子81(81u〜81w)に供給される駆動信号UH、VH、WHのデューティが100%にされ、2次側2Sから1次側1Sへ電流が流れる場合には、上アームスイッチング素子81(81u〜81w)がオンにされて、該上アームスイッチング素子81(81u〜81w)を通じて電流が流れ、一方で、1次側1Sから2次側2Sへ電流が流れる場合には、ダイオード83u〜83wが導通して該ダイオード83u〜83wを通じて電流が流れる。
In the direct connection state, when the duty of the drive signals UH, VH, and WH supplied to the upper arm switching element 81 (81u to 81w) is set to 100% and current flows from the
高出力時にDC/DCコンバータ36の2次側2Sから2次電流I2をインバータ34側に供給する{ソース(source)するという。}直結状態(高出力時直結状態又は第1直結状態という。)では、2次電圧V2がV2=V1−Vd(Vdは、ダイオード83u、83v、83wの順方向電圧降下)になる。
When the output is high, the secondary current I2 is supplied from the
なお、直結状態は、高出力領域に限らず、制御上、必要な場合に利用される。例えば、燃料電池車両20の停車時(信号待ち等)には、燃費節約のために、エアコンプレッサ30の駆動が停止され、水素タンク28からの燃料ガスの供給も停止される。この場合、燃料電池22の発電電圧Vf(発電電流If)は抵抗器40等によるディスチャージ及びエアコンディショナ等の補機44への供給により燃料電池22内の残留燃料ガスが消尽するとゼロ値となるが、補機44への補機電流Iauの供給はバッテリ24により継続される。
The direct connection state is used not only in the high output region but also when necessary for control. For example, when the
このような燃料電池車両20を停車時、いわゆるアイドル停止時からブレーキペダル操作の解除、アクセルペダル操作等により燃料電池22を発電状態へ復帰させるときに、VCU23による燃料電池22の出力制御を円滑に再開するために、DC/DCコンバータ36の2次側2Sの電圧を直結状態の電圧に保持しておく。この直結状態(アイドル停止直結状態又は第2直結状態という。)においては、負荷が抵抗器40とされ、DC/DCコンバータ36の2次側2Sの電圧V2がV2=V1−Vdに保持される。
When the
ここで、VCU23による燃料電池22の出力制御について説明する。
Here, output control of the
水素タンク28からの燃料ガス及びエアコンプレッサ30からの圧縮空気が供給されている発電時に、燃料電池22の発電電流Ifは、図3に示した特性91{関数F(Vf)という。}上で2次電圧V2、すなわち発電電圧Vfをコンバータ制御部54によりDC/DCコンバータ36を通じて設定することにより決定される。つまり、発電電流Ifは、発電電圧Vfの関数F(Vf)値として決定される。If=F(Vf)であり、例えば発電電圧VfをVf=Vfa=V2と設定すれば、その発電電圧Vfa(V2)の関数値としての発電電流Ifaが決定される。{Ifa=F(Vfa)=F(V2)}。
During power generation in which fuel gas from the
このように燃料電池22は、2次電圧V2(発電電圧Vf)を決定することにより発電電流Ifが決定されるので、燃料電池車両20を駆動制御する際には、2次電圧V2(発電電圧Vf)が目標電圧(目標値)に設定される。ただし、ダウンバータ42とバッテリ24間の配線の断線故障等によりバッテリ24が開放状態にされる等、バッテリ24(第1電力装置)が故障とみなされる特殊な場合には、1次電圧V1が目標電圧とされる。なお、図2は、2次電圧V2が目標電圧である場合のコンバータ制御部54の内部構成であるので、1次電圧V1が目標電圧とされる場合には、コンバータ制御部54内の基本デューティ決定部100の構成は適宜変更される。
Thus, since the
燃料電池車両20等燃料電池22を含むシステムでは、DC/DCコンバータ36(図1参照)の2次側2Sの2次電圧V2が目標電圧となるようにVCU23が制御され、このVCU23により燃料電池22の出力(発電電流If)が制御される。以上が、VCU23による燃料電池22の出力制御の説明である。
In the system including the
次に、コンバータ制御部54により駆動制御されるDC/DCコンバータ36の基本動作について図4のフローチャートを参照して説明する。
Next, the basic operation of the DC /
上述したように、統括制御部56は、燃料電池22の状態、バッテリ24の状態、モータ26の状態及び補機44の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力(負荷要求)に基づき決定した燃料電池車両20の総負荷要求量Ltから、燃料電池22が負担すべき燃料電池分担負荷量(要求出力)Lfと、バッテリ24が負担すべきバッテリ分担負荷量(要求出力)Lbと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Lrとの配分(分担)を調停しながら決定し、FC制御部50、モータ制御部52及びコンバータ制御部54に指令を送出する。
As described above, the
ステップS1において、統括制御部56により、それぞれが負荷要求であるモータ26の電力要求と補機44の電力要求とエアコンプレッサ30の電力要求とから総負荷要求量Ltが決定(算出)されると、ステップS2において、統括制御部56は、決定した総負荷要求量Ltを出力するための燃料電池分担負荷量Lfと、バッテリ分担負荷量Lbと、回生電源分担負荷量Lrとの配分を決定する。ここで、燃料電池分担負荷量Lfを決定する場合、燃料電池22の効率ηが考慮される。
In step S1, when the
次いで、ステップS3において、コンバータ制御部54により、燃料電池分担負荷量Lfに応じて燃料電池22の発電電圧Vf、ここでは、2次電圧V2が決定される。
Next, in step S3, the
2次電圧V2が決定されると、ステップS4において、コンバータ制御部54は、決定した2次電圧V2となるようにDC/DCコンバータ36を駆動制御する。
When the secondary voltage V2 is determined, in step S4, the
この場合、コンバータ制御部54は、決定した2次電圧V2に応じて、DC/DCコンバータ36を昇圧動作、降圧動作又は直結動作で駆動する。
In this case, the
ステップS4において、DC/DCコンバータ36の2次側2Sからインバータ34側へ2次電流I2をソースする昇圧動作では、コンバータ制御部54は、下アームスイッチング素子82uオン(リアクタンス90にバッテリ電流Ibatから補機電流Iauを差し引いた1次電流I1によりエネルギを蓄積すると同時に、コンデンサ39から2次電流I2をインバータ34へソースする。以下同様)→ダイオード83u〜83w導通(リアクタンス90からエネルギ放出しコンデンサ39にエネルギを蓄積すると共に、2次電流I2としてインバータ34へソースする。以下同様)→下アームスイッチング素子82vオン→ダイオード83u〜83w導通→下アームスイッチング素子82wオン→ダイオード83u〜83w導通→下アームスイッチング素子82uオン…の順でDC/DCコンバータ36をローテーションスイッチングする。
In step S4, in the step-up operation in which the secondary current I2 is sourced from the
なお、上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82wのオンデューティは、出力電圧V2が保持されるように決定される。
The on-duty of the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower
また、ステップS4において、DC/DCコンバータ36の2次側2Sからインバータ34側へ2次電流I2をソースする高出力直結動作では、ダイオード83u〜83wが導通状態となって、2次電圧V2がV2=V1−Vdとなる。
In step S4, in the high output direct connection operation in which the secondary current I2 is sourced from the
さらに、ステップS4において、DC/DCコンバータ36の2次側2Sから1次側1Sの補機44やバッテリ24に2次電流I2を供給する(2次側2Sでは、シンク(sink)するという。)降圧動作では、上アームスイッチング素子81uオン(リアクタンス90にコンデンサ39から出力される2次電流I2によりエネルギを蓄積すると共に、コンデンサ38から補機44及び要求に応じてバッテリ24に1次電流I1を供給する。以下同様)→ダイオード84u〜84w導通(ダイオード84u〜84wはフライホイールダイオードとして導通し、リアクタンス90からエネルギ放出され、コンデンサ38にエネルギを蓄積すると共に、補機44及び要求に応じてバッテリ24に1次電流I1を供給する。以下同様)→上アームスイッチング素子81vオン→ダイオード84u〜84w導通→上アームスイッチング素子81wオン→ダイオード84u〜84w導通→上アームスイッチング素子81uオン…の順でDC/DCコンバータ36をローテーションスイッチングする。
Further, in step S4, the secondary current I2 is supplied from the
回生電圧が存在する場合、この降圧動作時に回生電源分担負荷量Lrがシンクされる2次電流に加算される。この降圧動作における上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82wのオンデューティも、決定された出力電圧V2に応じて制御される。
When a regenerative voltage is present, the regenerative power source shared load Lr is added to the sinked secondary current during the step-down operation. The on-duty of the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower
2次電圧V2及び1次電圧V1は、前述したコンバータ制御部54内の基本デューティ決定部100及び駆動デューティ設定部102により設定された各駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのデューティ(あるいはオン時間)と、各駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLの供給に基づく各アームスイッチング素子81(81u〜81w)、82(82u〜82w)のスイッチング動作とによって制御される。
The secondary voltage V2 and the primary voltage V1 are the duty of each drive signal UH, VH, WH, UL, VL, WL set by the basic
以上が、コンバータ制御部54により駆動制御されるDC/DCコンバータ36の基本動作の説明である。
The above is the description of the basic operation of the DC /
なお、各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wは、図示しない金属製の放熱板(ヒートスプレッダ)上に固定された、いわゆる6in1モジュールとされる。 The arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w are so-called 6in1 modules fixed on a metal heat radiating plate (heat spreader) (not shown).
次に、DC/DCコンバータ36を含むVCU23によるローテーションスイッチングの動作についてより詳しく説明する。
Next, the rotation switching operation by the
図5にVCU23の降圧動作時(2次電流I2のシンク時)のタイムチャート、図6にVCU23の昇圧動作時(2次電流I2のソース時)のタイムチャートを示す。 FIG. 5 shows a time chart during the step-down operation of the VCU 23 (when sinking the secondary current I2), and FIG. 6 shows a time chart during the step-up operation of the VCU 23 (when the secondary current I2 is sourced).
図5及び図6において、リアクトル90に流れる1次電流I1の符号は、1次側1Sから2次側2Sへ流れる昇圧時電流(DC/DCコンバータ36の2次側2Sからインバータ34へ流れ出すソース電流)を正(+)、2次側2Sから1次側1Sへ流れる降圧時電流(燃料電池22又はインバータ34から2次側2Sへ流れ込むシンク電流)を負(−)に取っている。
5 and 6, the sign of the primary current I1 flowing through the
また、コンバータ制御部54から出力される駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLが供給されているアームスイッチング素子(例えば、駆動信号UHに対応するアームスイッチング素子は上アームスイッチング素子81u)が実際にオンしている(電流が流れている)期間を示している。つまり、駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLが供給されていても、該当する並列ダイオード83u〜83w、84u〜84wがOFFになっていなければ該当するアームスイッチング素子に電流が流れないことに留意する。
Further, in the waveforms of the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL output from the
図5及び図6に示すように、DC/DCコンバータ36の降圧動作及び昇圧動作のいずれの場合にも、コンバータ制御部54から出力される駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLの波形から理解されるように、3相アームを構成するUVW各相アームUA、VA、WA(UA〜WA)を1スイッチング周期2π毎に、駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLをU相、V相、W相、U相、…と交替(ローテーション)してオンすると共に、UVW各相アームUA〜WAをオンするとき、駆動信号UH、VH、WHによりUVW各相アームUA〜WAを構成する上アームスイッチング素子81(81u〜81w)をオン(図5参照)又は駆動信号UL、VL、WLによりUVW各相アームUA〜WAを構成する下アームスイッチング素子82(82u〜82w)をオン(図6参照)している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL output from the
この場合、図5、図6及び後述する図7から分かるように、上下アームスイッチング素子81、82間が同時にオンして電圧V2が短絡することを防止するために、上アームスイッチング素子81u〜81w又は下アームスイッチング素子82u〜82wを交互にオンするための駆動信号UHと駆動信号UL、駆動信号VHと駆動信号VL、及び駆動信号WHと駆動信号WLとの間でそれぞれデッドタイムdtを挟んでオンし、且つ多相アームを構成する相アームUA〜UWを交替してオンするときに、駆動信号ULと駆動信号VHとの間、駆動信号VLと駆動信号WHとの間、及び駆動信号WLと駆動信号UHとの間にそれぞれデッドタイムdtを挟んでオンするようにしている。すなわち、デッドタイムdtを挟んで、いわゆる同期スイッチングを行っている。
In this case, as can be seen from FIGS. 5 and 6 and FIG. 7 to be described later, the upper arm switching elements 81u to 81w are used to prevent the upper and lower arm switching elements 81 and 82 from being simultaneously turned on and the voltage V2 from being short-circuited. Alternatively, a dead time dt is interposed between the drive signal UH and the drive signal UL, the drive signal VH and the drive signal VL, and the drive signal WH and the drive signal WL for alternately turning on the lower
降圧動作を説明する図5において、例えば、時点t1〜t2の間で駆動信号UHにより上アームスイッチング素子81uがオンしている期間には、燃料電池22及び(又は)回生電源による2次電流I2により上アームスイッチング素子81uを通じてリアクトル90にエネルギが蓄積される。時点t2〜t5までのデッドタイムdt、駆動信号ULがオン(但し、下アームスイッチング素子82uに電流は流れない。)及びデッドタイムdtの期間では、リアクトル90に蓄積されたエネルギが、フライホイールダイオードとして機能しオンとなっているダイオード84u〜84wを通じて1次側1Sに1次電流I1として放出される。時点t5以降、順次、上アームスイッチング素子81v、81w、81u、…がオンし、同様の動作を繰り返す。
In FIG. 5 for explaining the step-down operation, for example, during the period in which the upper arm switching element 81u is turned on by the drive signal UH between time points t1 and t2, the secondary current I2 from the
昇圧動作を説明する図6において、例えば、時点t13〜t14の間で駆動信号ULにより下アームスイッチング素子82uがオンしている期間には、バッテリ24からの1次電流I1によりリアクトル90にエネルギが蓄積される。時点t14〜t17までのデッドタイムdt、駆動信号VHがオン(但し、上アームスイッチング素子81vに電流は流れない。)及びデッドタイムdtの期間では、リアクトル90に蓄積されたエネルギが、整流ダイオードとして機能しオンとなったダイオード83u〜83wを通じて2次側2Sに放出される。時点t17以降、順次、下アームスイッチング素子82v、82w、82u、…がオンし、同様の動作を繰り返す。
In FIG. 6 for explaining the step-up operation, for example, during the period in which the lower
なお、昇圧動作と降圧動作の移り変わり(遷移)時の動作を説明する図7において、例えば、時点t20〜t21の間で駆動信号UHにより上アームスイッチング素子81uがオンしている期間(ハッチングで示す期間)には、燃料電池22及び(又は)回生電源による2次電流I2により上アームスイッチング素子81uを通じてリアクトル90にエネルギが蓄積される。
In FIG. 7 for explaining the operation at the time of transition between the step-up operation and the step-down operation, for example, a period during which the upper arm switching element 81u is turned on by the drive signal UH between the time points t20 and t21 (shown by hatching). In the period), energy is accumulated in the
時点t21から電流の流れる向きが反転する(符号が負から正に反転する)時点t22までの期間では、リアクトル90に蓄積されたエネルギが、オンとなったフライホイールダイオードとして機能するダイオード84u〜84wを通じて1次側1Sに放出される。
During the period from time t21 to the time t22 when the direction of current flow is reversed (the sign is reversed from negative to positive), the energy stored in the
時点t22〜t23の間で駆動信号ULにより下アームスイッチング素子82uがオンしている期間では、バッテリ24からの1次電流I1によりリアクトル90にエネルギが蓄積される。時点t23から電流の流れる向きが反転する(符号が正から負に反転する)時点t24までの期間では、リアクトル90に蓄積されたエネルギが、オンとなったダイオード83u〜83wを通じて2次側2Sに放出される。以下、同様の動作を繰り返す。このように、この実施形態に係る3相ローテーションスイッチングでは、昇圧動作と降圧動作との間で動作が滑らかに移り変わる。
During a period in which the lower
ところで、上記のローテーションスイッチングの動作において、コンバータ制御部54から互いに同一のデューティを目標デューティとする駆動信号UH、VH、WHを上アームスイッチング素子81u〜81wに供給し、一方で、互いに同一のデューティを目標デューティとする駆動信号UL、VL、WLを下アームスイッチング素子82u〜82wに供給する際に、前記目標デューティの変化に対して2次電圧V2がリニアに変化せず、この結果、デューティに対応した電圧からずれた2次電圧V2がDC/DCコンバータ36から出力される場合がある。
By the way, in the above rotation switching operation, the drive signals UH, VH, and WH having the same duty as the target duty are supplied from the
特に、図8に示す降圧動作や、図9に示す昇圧動作においては、このような2次電圧V2の電圧変動が顕著となる。 In particular, in the step-down operation shown in FIG. 8 and the step-up operation shown in FIG. 9, such voltage fluctuation of the secondary voltage V2 becomes significant.
ここで、図8の降圧動作及び図9の昇圧動作における目標電圧に対する2次電圧の電圧変動について、図8〜図11を参照しながら、具体的に説明する。 Here, the voltage fluctuation of the secondary voltage with respect to the target voltage in the step-down operation of FIG. 8 and the step-up operation of FIG. 9 will be specifically described with reference to FIGS.
図8の昇圧動作において、各上アームスイッチング素子81u〜81wの最小オン時間{上アームスイッチング素子81u〜81wを確実にオン動作(オフ状態からオン状態に切り替える動作)させることができるオン時間の閾値}を下回るオン時間に応じたデューティの駆動信号UH、VH、WHを上アームスイッチング素子81u〜81wに供給し、一方で、図9の昇圧動作において、各下アームスイッチング素子82u〜82wの最小オン時間{下アームスイッチング素子82u〜82wを確実にオン動作させることができるオン時間の閾値}を下回るオン時間に応じたデューティの駆動信号UL、VL、WLを下アームスイッチング素子82u〜82wに供給した場合には、各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wのオン動作を確実に行わせることができない。
In the step-up operation of FIG. 8, the minimum on-time of each upper arm switching element 81 u to 81 w {the on-time threshold that can reliably turn on the upper arm switching elements 81 u to 81 w (operation to switch from the off state to the on state) } Is supplied to the upper arm switching elements 81u to 81w, while the lower
図10A〜図10Dは、一例として、昇圧動作において、1次電圧V1を一定とし、駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのデューティを変化させた場合における2次電圧V2の変化を示したグラフである。 10A to 10D show, as an example, changes in the secondary voltage V2 when the primary voltage V1 is constant and the duty of the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL is changed in the step-up operation. It is the shown graph.
図10A及び図10Cは、昇圧動作での2次電圧V2の変化を示すグラフであり、図10B及び図10Dは、昇圧動作でのデューティの変化を示すグラフである。 10A and 10C are graphs showing changes in the secondary voltage V2 in the boosting operation, and FIGS. 10B and 10D are graphs showing changes in the duty in the boosting operation.
図10A及び図10Bは、2次電流I2が比較的低い場合を示し、一方で、図10C及び図10Dは、2次電流I2が比較的高い場合を示している。 10A and 10B show the case where the secondary current I2 is relatively low, while FIGS. 10C and 10D show the case where the secondary current I2 is relatively high.
なお、図10A〜図10Dでは、駆動信号UH、VH、WHは同じデューティの駆動信号であり、一方で、駆動信号UL、VL、WLは、同じデューティの駆動信号である。 In FIGS. 10A to 10D, the drive signals UH, VH, and WH are drive signals having the same duty, while the drive signals UL, VL, and WL are drive signals having the same duty.
また、図10B及び図10Dにおいて、縦軸のデューティは、駆動信号UH、VH、WHのデューティを基準として示しており、従って、この実施形態におけるスイッチング動作では、駆動信号UH、VH、WHのデューティがDであれば、駆動信号UL、VL、WLのデューティは(100−D)となる。 In FIGS. 10B and 10D, the duty on the vertical axis is shown with reference to the duty of the drive signals UH, VH, and WH. Therefore, in the switching operation in this embodiment, the duty of the drive signals UH, VH, and WH is shown. Is D, the duty of the drive signals UL, VL, WL is (100-D).
図10B及び図10Dでは、デューティの特性136、144を時間tの経過に伴ってリニアに変化させた。これに対して、2次電圧V2の特性132、140(実線)は、デューティD0(t=0)からデューティD1、D3(時点t40、t43)まではデューティの変化に伴って略リニアに減少しているが、デューティがD1、D3を上回ると、該デューティの変化に伴って2次電圧V2がリニアに変化しない電圧変動、すなわち、デューティの式{昇圧動作における(1−V1/V2)、降圧動作におけるV1/V2のデューティ}に合致しない電圧変動が発生し、デューティがD2、D4を上回ると、該デューティが100%ではないにも関わらず、V1≒V2の直結状態(直結領域)に至る。
10B and 10D, the
なお、図10A及び図10C中、特性134、142(破線)は、前記電圧変動が発生しない2次電圧V2の理想的な特性を示し、一点鎖線130、138は、1次電圧V1を示している。また、図10A及び図10Cにおける直結状態は、図3の一点鎖線の太線で示す直結状態である。
In FIGS. 10A and 10C,
このような電圧変動が発生する原因としては、図11に示すように、各下アームスイッチング素子82u〜82w(図1参照)の最小オン時間を下回るオン時間に応じたデューティ{(100−D1)〜0あるいは(100−D3)〜0のデューティ}の駆動信号UL、VL、WLをコンバータ制御部54から下アームスイッチング素子82u〜82wに供給しても、該下アームスイッチング素子82u〜82wのオン動作を確実に行わせることができず、この結果、このようなデューティの領域(以下、デューティ領域ともいう。)における下アームスイッチング素子82u〜82wの不安定なスイッチング動作に起因して、前記デューティの変化に対して2次電圧V2をリニアに制御することができなくなって(DC/DCコンバータ36での電圧変換が不安定となって)、デューティに対応する電圧からずれた2次電圧V2がDC/DCコンバータ36から出力されることにある。
As shown in FIG. 11, the cause of such voltage fluctuation is the duty {(100−D1) corresponding to the ON time that is lower than the minimum ON time of each of the lower
なお、図10A〜図10Dにおいて、2次電流I2が異なる場合(図10Aと図10C)には、特性132、140の電圧変動のパターン等が互いに異なっているものの、所定のデューティD1、D3を上回るデューティ領域で電圧変動が発生する点では共通している。
10A to 10D, when the secondary current I2 is different (FIG. 10A and FIG. 10C), the predetermined duty D1 and D3 are set while the voltage variation patterns of the
図10A〜図11では、一例として、昇圧動作において、各下アームスイッチング素子82u〜82wの最小オン時間を下回るオン時間に応じたデューティの駆動信号UL、VL、WLを各下アームスイッチング素子82u〜82wに供給するときの問題点について説明した。
In FIG. 10A to FIG. 11, as an example, in the step-up operation, the drive signals UL, VL, WL having a duty corresponding to the on-time lower than the minimum on-time of each of the lower
しかしながら、実際上、上記した問題以外にも、降圧動作において、各上アームスイッチング素子81u〜81wの最小オン時間を下回るオン時間に応じたデューティの駆動信号UH、VH、WHを各上アームスイッチング素子81u〜81wに供給したときにも、同様の問題が発生する。 In practice, however, in addition to the above-described problems, in the step-down operation, the drive signals UH, VH, and WH having a duty corresponding to the on-time lower than the minimum on-time of each of the upper arm switching elements 81u to 81w are supplied to each upper arm switching element. The same problem occurs when supplying to 81u to 81w.
また、各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wに対して、最小オフ時間{アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wを確実にオフ動作(オン状態からオフ状態に切り替える動作)させることができるオフ時間の閾値}を下回る時間に応じたデューティの駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLを供給しても、オン時間の経過後に各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wのオフ動作を確実に行わせることができず、この結果、DC/DCコンバータ36での電圧変換が不安定になるという問題も発生する。
Further, the minimum off time {the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w can be reliably turned off (operation to switch from the on state to the off state) for each of the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w. Even if the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL having a duty corresponding to the time below the threshold value of the off time} are supplied, the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w are turned off after the on time has elapsed. The operation cannot be performed reliably, and as a result, there is a problem that the voltage conversion in the DC /
さらに、上述したデューティ領域以外でも、各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82w間でのオン時間のばらつき等に起因して、目標デューティの変化に対して2次電圧V2がリニアに変化せず、デューティに対応する電圧からずれた2次電圧V2がDC/DCコンバータ36から出力される場合もある。
Furthermore, the secondary voltage V2 does not change linearly with respect to the change in the target duty due to variations in the on-time between the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w, even outside the above-described duty region. In some cases, the secondary voltage V2 deviated from the voltage corresponding to the duty is output from the DC /
そこで、この実施形態において、コンバータ制御部54は、DC/DCコンバータ36での電圧変換が不安定となる前記デューティ領域(デューティD1、D3を上回るデューティの領域)を含めた全てのデューティの領域において、以下に説明する駆動信号UH、VH、WHのデューティを互いに異なるものとする処理を行い、一方で、駆動信号UL、VL、WLのデューティについても互いに異なるものとする処理を行う。
Therefore, in this embodiment, the
図12は、前記デューティ領域におけるコンバータ制御部54での駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのデューティの設定処理を説明するためのフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart for explaining the duty setting process of the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL in the
ステップS10において、基本デューティ決定部100(図2参照)は、統括制御部56から入力処理部104aを介して入力された2次電圧V2の目標値(目標電圧)と、電圧センサ61から入力処理部104bを介して入力された1次電圧V1と、電圧センサ63から入力処理部104cを介して入力された2次電圧V2とに基づいて、基本デューティを計算し、計算した基本デューティをPWM計算処理部118に出力する。なお、基本デューティ決定部100における基本デューティの計算方法については、既に説明したので、その詳細な説明については省略する。
In step S <b> 10, the basic duty determination unit 100 (see FIG. 2) performs the input process from the target value (target voltage) of the secondary voltage V <b> 2 input from the
次のステップS11において、PWM計算処理部118は、相ローテーション処理部116からの駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLの出力順序と、基本デューティ決定部100からの前記基本デューティとを用いて、各駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのデューティを計算(設定)する。
In the next step S11, the PWM
図13A及び図13Bは、前記ステップS11の処理について、一例として、降圧動作での3つの駆動信号UH、VH、WHに対するデューティの設定を模式的に示す説明図である。ここでは、駆動信号UH、駆動信号VH、駆動信号WHの順に継時的に(連続的に)コンバータ制御部54から上アームスイッチング素子81u〜81wに駆動信号UH、VH、WHが供給されるものとする。
FIG. 13A and FIG. 13B are explanatory diagrams schematically showing the setting of the duty with respect to the three drive signals UH, VH, and WH in the step-down operation as an example of the process of step S11. Here, the drive signals UH, VH, and WH are supplied from the
ステップS11において、PWM計算処理部118は、基本デューティを駆動信号VHのデューティ(目標デューティ)として設定し、次に、図13Aに示すように、駆動信号VHの前の信号である駆動信号UHのデューティを(基本デューティ−α)(α:所定値)に設定すると共に、駆動信号VHの後の信号である駆動信号WHのデューティを(基本デューティ+α)に設定するか、あるいは、図13Bに示すように、駆動信号UHのデューティを(基本デューティ+α)に設定すると共に、駆動信号WHのデューティを(基本デューティ−α)に設定する。
In step S11, the PWM
次に、ステップS12において、PWM計算処理部118は、各駆動信号UH、VH、WHのデューティに応じたオン時間(駆動信号UH、VH、WHのハイレベルの時間)を計算し、最後に、計算されたオン時間(のデジタルデータ)をデータ格納部120に出力する。ステップS13において、データ格納部120は、前記各オン時間のデジタルデータと前記出力順序(この場合は、駆動信号UH、駆動信号VH、駆動信号WHの出力順)とを対応付けて記憶する。
Next, in step S12, the PWM
ステップS14において、出力処理部106は、データ格納部120に格納されている前記各デジタルデータに基づいて駆動信号UH、VH、WHを生成し、生成した駆動信号UH、VH、WHを所定のタイミングで{例えば、タイマによって、スイッチング周期2πの3倍の処理周期(3×2π)を計時した後に}上アームスイッチング素子81u〜81wに供給する。
In step S14, the
このようにしてデューティが設定された駆動信号UH、VH、WH(例えば、図13Aに示される駆動信号)を上アームスイッチング素子81u〜81wに供給すると、U相アームUA(上アームスイッチング素子81u)、V相アームVA(上アームスイッチング素子81v)及びW相アームWA(上アームスイッチング素子81w)毎の2次電圧V2の特性150、152、154(図14A参照)は、デューティの特性151、153、155(図14B参照)の変化に伴って電圧変動が発生しているが、これらの特性150、152、154を合成したDC/DCコンバータ36(図1参照)全体としての2次電圧V2の特性156は、図14Cに模式的に示すように、各特性150、152、154の電圧変動の凹凸が均された、デューティの特性157(図14D参照)の変化に伴って概ねリニアに減少する特性となる。
When the drive signals UH, VH, and WH (for example, the drive signals shown in FIG. 13A) with the duty set in this way are supplied to the upper arm switching elements 81u to 81w, the U-phase arm UA (upper arm switching element 81u) The
図13A及び図13Bでは、一例として、駆動信号UH、VH、WHに対して図12のステップS11の処理を行った場合について説明しているが、この実施形態では、前述したように、スイッチング周期2πの期間中に、駆動信号UHと駆動信号UL、駆動信号VHと駆動信号VL、駆動信号WHと駆動信号WLとがそれぞれ生成される。従って、駆動信号UH、VH、WHに対するデューティを(基本デューティ−α)、基本デューティ、(基本デューティ+α)に設定した場合に、PWM計算処理部118は、設定した駆動信号UH、VH、WHのデューティに対応して、駆動信号UL、VL、WLのデューティも設定する。なお、この場合には、駆動信号UL、VL、WLのデューティは、それぞれ、{100−(基本デューティ−α)}、(100−基本デューティ)、{100−(基本デューティ+α)}となる。また、駆動信号UH、VH、WHに対するデューティを(基本デューティ+α)、基本デューティ、(基本デューティ−α)に設定した場合には、駆動信号UL、VL、WLのデューティは、それぞれ、{100−(基本デューティ+α)}、(100−基本デューティ)、{100−(基本デューティ−α)}となる。
In FIGS. 13A and 13B, as an example, the case where the process of step S11 of FIG. 12 is performed on the drive signals UH, VH, and WH is described. However, in this embodiment, as described above, the switching cycle is performed. During the period of 2π, the drive signal UH and the drive signal UL, the drive signal VH and the drive signal VL, and the drive signal WH and the drive signal WL are generated, respectively. Therefore, when the duty with respect to the drive signals UH, VH, and WH is set to (basic duty-α), basic duty, and (basic duty + α), the PWM
すなわち、降圧動作の際に、図15又は図16に示す駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLをアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wに繰り返し供給して駆動させ、一方で、昇圧動作の際に、図17又は図18に示す駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLをアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wに繰り返し供給して駆動させる。 That is, during the step-down operation, the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL shown in FIG. 15 or FIG. 16 are repeatedly supplied to the arm switching elements 81u-81w, 82u-82w for driving, In the step-up operation, the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL shown in FIG. 17 or 18 are repeatedly supplied to the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w for driving.
図19A〜図19Cは、実際に、2次電圧V2の目標電圧を時間変化させて1次電圧V1に近づけたときの該2次電圧V2の変化を示すグラフであり、図20は、図19A〜図19Cのグラフを説明するための模式的なグラフである。 19A to 19C are graphs showing changes in the secondary voltage V2 when the target voltage of the secondary voltage V2 is actually changed over time and brought close to the primary voltage V1, and FIG. It is a typical graph for demonstrating the graph of FIG. 19C.
なお、図19A〜図19Cにおいて、左側のグラフは、前記デューティ領域において、図12の処理を適用しない場合(図8のタイムチャートに示す駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLがアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wに供給される場合)を示し、右側のグラフは、前記デューティ領域において、図12の処理を適用した場合(図13A〜図18に基づく駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLがアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wに供給される場合)を示している。また、図19Aは、2次電流I2(=I2A)が比較的低い場合であり、図19Bは、2次電流I2(=I2B)がI2Aよりも高い場合(I2A<I2B)であり、図19Cは、2次電流I2(=I2C)が比較的高い場合(I2A<I2B<I2C)を示している。さらに、図20は、図19A〜図19Cの左側のグラフを模式的に示すグラフである。 19A to 19C, the graphs on the left side show the case where the processing of FIG. 12 is not applied in the duty region (the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL shown in the time chart of FIG. 8 are armed). The graph on the right side shows the case where the processing of FIG. 12 is applied in the duty region (the drive signals UH, VH, based on FIGS. 13A to 18), when the switching elements 81u to 81w and 82u to 82w are supplied. WH, UL, VL, and WL are supplied to the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w). 19A shows a case where the secondary current I2 (= I2A) is relatively low, and FIG. 19B shows a case where the secondary current I2 (= I2B) is higher than I2A (I2A <I2B). Indicates a case where the secondary current I2 (= I2C) is relatively high (I2A <I2B <I2C). Further, FIG. 20 is a graph schematically showing the graphs on the left side of FIGS. 19A to 19C.
図20で模式的に示すように、前記デューティ領域において、図12の処理を適用せず、互いに同一デューティの駆動信号UH、VH、WHを上アームスイッチング素子81u〜81wに繰り返し供給し、一方で、互いに同一デューティの駆動信号UL、VL、WLを下アームスイッチング素子82u〜82wに繰り返し供給すれば、2次電圧V2の目標電圧の特性196を時間変化させて1次電圧V1を示す一点鎖線198に近づけた際に、該特性196の変化に対して2次電圧V2の特性194が変動する。
As schematically shown in FIG. 20, in the duty region, the processing of FIG. 12 is not applied, and the drive signals UH, VH, and WH having the same duty are repeatedly supplied to the upper arm switching elements 81 u to 81 w, When the driving signals UL, VL, WL having the same duty are repeatedly supplied to the lower
すなわち、図19A〜図19Cの左側のグラフに示すように、実際に、前記デューティ領域において、図12の処理を適用せず、互いに同一デューティの駆動信号UH、VH、WHを上アームスイッチング素子81u〜81wに繰り返し供給し、一方で、互いに同一デューティの駆動信号UL、VL、WLを下アームスイッチング素子82u〜82wに繰り返し供給した際に、目標電圧の特性174、182、190を時間変化させて1次電圧V1を示す一点鎖線176、184、192に近づけると、該特性174、182、190の変化に対して2次電圧V2の特性160、164、168が変動する。
That is, as shown in the left graphs of FIGS. 19A to 19C, the processing of FIG. 12 is not actually applied in the duty region, and the drive signals UH, VH, and WH having the same duty are applied to the upper arm switching element 81u. -81w is repeatedly supplied. On the other hand, when the drive signals UL, VL, WL having the same duty are repeatedly supplied to the lower
これに対して、図19A〜図19Cの右側のグラフに示すように、前記デューティ領域において、図12の処理を適用して、互いに異なるデューティの駆動信号UH、VH、WHを上アームスイッチング素子81u〜81wに繰り返し供給し、一方で、互いに異なるデューティの駆動信号UL、VL、WLを下アームスイッチング素子82u〜82wに繰り返し供給すれば、目標電圧の特性170、178、186を時間変化させて1次電圧V1を示す一点鎖線172、180、188に近づけた際に、該特性170、178、186の変化に対する2次電圧V2の特性158、162、166での電圧変動は、確実に抑制される。
On the other hand, as shown in the graphs on the right side of FIGS. 19A to 19C, in the duty region, the processing of FIG. 12 is applied to drive the drive signals UH, VH, and WH having different duties to the upper arm switching element 81u. If the drive signals UL, VL, WL having different duties are repeatedly supplied to the lower
従って、DC/DCコンバータ36での電圧変換が不安定となる前記デューティ領域を含めた全てのデューティの領域において、駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLに対して図12の処理を適用することにより、アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wのオン動作を確実に行わせて、前記電圧変換を安定に行うことが可能となる。
Accordingly, the processing of FIG. 12 is performed on the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL in all duty regions including the duty region where the voltage conversion in the DC /
なお、上記の説明では、コンバータ制御部54は、前記デューティ領域を含めた全てのデューティの領域において、駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLに対して図12の処理を行っているが、前記デューティ領域以外のデューティ領域(オン時間が最小オン時間を上回るか、あるいは、オフ時間が最小オン時間を上回るようなデューティの領域)において、DC/DCコンバータ36での不安定な電圧変換が特に問題とならない場合には、前記デューティ領域に対してのみ図12の処理に基づいて各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wを駆動し、一方で、前記デューティ領域以外のデューティの領域では、互いに同一の基本デューティの駆動信号UH、VH、WHにて上アームスイッチング素子81u〜81wを駆動すると共に、互いに同一の基本デューティの駆動信号UL、VL、WLにて下アームスイッチング素子82u〜82wを駆動してもよい。
In the above description, the
この場合、例えば、図12のステップS11において、前記基本デューティが前記デューティ領域のデューティであるか否かの判定処理を行って、前記基本デューティが前記デューティ領域内のデューティであると判定したときにデューティをばらつかせる処理を行い、一方で、前記基本デューティが前記デューティ領域内のデューティではない(前記デューティ領域以外のデューティである)と判定したときに基本デューティにて各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wを駆動するための処理を行う。 In this case, for example, when it is determined in step S11 in FIG. 12 whether or not the basic duty is a duty in the duty region, and it is determined that the basic duty is a duty in the duty region. On the other hand, when the basic duty is determined not to be a duty within the duty region (a duty other than the duty region), the arm switching elements 81u to 81w are operated with the basic duty. , 82u to 82w are driven.
以上説明したように上述した実施形態によれば、前記デューティ領域を含む全てのデューティの領域において、目標電圧が同一の電圧値であっても、目標オン時間(目標電圧に応じたアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wのオン時間)に応じた基本デューティ(目標デューティ)を中心とし、この基本デューティによるアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wの駆動(オン)の前後におけるデューティを、前記基本デューティから意図的にαだけずらした(オン時間を意図的にばらつかせた)デューティに設定し、前記基本デューティ及び前記前後のデューティ{(基本デューティ+α)、(基本デューティ−α)}によりアームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wを駆動(オン)するようにしている。 As described above, according to the above-described embodiment, even if the target voltage has the same voltage value in all duty regions including the duty region, the target on-time (the arm switching element 81u corresponding to the target voltage). The duty before and after the driving (on) of the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w by the basic duty is centered on the basic duty (target duty) according to the on-time of .about.81w and 82u to 82w). The duty is intentionally shifted from the duty by α (the ON time is intentionally varied), and the arm is set by the basic duty and the front and rear duty {(basic duty + α), (basic duty−α)}. The switching elements 81u to 81w and 82u to 82w are driven (turned on). It is.
これにより、DC/DCコンバータ36の出力電圧(例えば、2次電圧V2)の電圧変動が抑制され、アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wのオン動作又はオフ動作が確実に行われるので、この結果、デューティに対応する電圧(例えば、2次電圧V2の目標値)からずれた出力電圧がDC/DCコンバータ36から出力されることを確実に防止することが可能となる。従って、この実施形態は、アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wのオン時間又はオフ時間が最小オン時間又は最小オフ時間を下回る、前記デューティ領域での2次電圧V2の電圧変動の抑制に対して好適である。
Thereby, the voltage fluctuation of the output voltage (for example, secondary voltage V2) of the DC /
また、アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82w間で最小オン時間及び最小オフ時間のばらつきがあっても、該ばらつきを考慮してデューティを設定し、前記設定したデューティに基づいて各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wをオン又はオフすることで、DC/DCコンバータ36での電圧変換を安定に行うことができる。
Further, even if there is a variation in the minimum on time and the minimum off time between the arm switching elements 81u to 81w and 82u to 82w, the duty is set in consideration of the variation, and each arm switching element is set based on the set duty. By turning on or off 81u to 81w and 82u to 82w, voltage conversion in the DC /
従って、この実施形態では、図3に一点鎖線の太線で示す直結状態(V1≒V2)近傍のデューティ領域における2次電圧V2の変動を確実に抑制することができる。前述したように、直結状態近傍では、DC/DCコンバータ36により変換されたバッテリ24からのバッテリ電流Ibatによる2次電流I2を発電電流Ifに加算させてモータ26にモータ電流Imとして供給するが、この領域では、発電電圧Vfの僅かな変化に対して発電電流Ifが大きく変化するので、駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのデューティを意図的にばらつかせて2次電圧V2の変動を確実に抑制させることにより、この実施形態は、DC/DCコンバータ36に対するより安定且つ正確な電圧変換が要求される前記直結状態近傍でのモータ電流Imの供給に好適に適用可能である。
Therefore, in this embodiment, the fluctuation of the secondary voltage V2 in the duty region in the vicinity of the direct connection state (V1≈V2) shown by the thick dashed line in FIG. 3 can be reliably suppressed. As described above, in the vicinity of the direct connection state, the secondary current I2 by the battery current Ibat from the
また、燃料電池車両20との関連において、この実施形態の効果についてさらに付言すれば、前記直結状態近傍で、燃料電池22のみから発電電流Ifを供給し続けると、僅かの電圧の変化に対して電流が大きく変動し、この電流変動に対応して燃料電池22に供給する水素の供給量を増減させると、燃料電池車両20の燃費悪化や、燃料電池22の出力低下及び寿命低下の原因となる。また、前記直結状態近傍で、DC/DCコンバータ36に対して同一デューティの駆動信号のみ供給すると、前述したDC/DCコンバータ36の不安定な電圧変換(電圧変動)が発生する。このような不安定な電圧変換の状況下でも、DC/DCコンバータ36は、前記電圧変動や前記電流変動(電力変動)に対応して、バッテリ24から電力の入出力を調整する必要がある。この結果、DC/DCコンバータ36における前記調整に起因した損失の発生や、燃料電池車両20のさらなる燃費悪化につながるおそれがある。
Further, in the context of the
これに対して、この実施形態では、前述したように、駆動信号UH、VH、WH、UL、VL、WLのデューティを意図的にばらつかせて2次電圧V2の変動を確実に抑制し、DC/DCコンバータ36での電圧変換をより安定に行わせることができるので、前記直結状態近傍におけるDC/DCコンバータ36での損失の発生や燃料電池車両20の燃費悪化を回避することが可能となる。
On the other hand, in this embodiment, as described above, the duty of the drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL is intentionally varied to reliably suppress the fluctuation of the secondary voltage V2, Since the voltage conversion in the DC /
また、この実施形態において、コンバータ制御部54は、前のデューティ、基本デューティ及び後のデューティの順に前記各デューティを繰り返し設定する際に、前記前のデューティと前記後のデューティとを互いに異なるデューティ、すなわち、(基本デューティ+α)を前記前のデューティに設定すると共に、(基本デューティ−α)を前記後のデューティに設定するか、あるいは、(基本デューティ−α)を前記前のデューティに設定すると共に、(基本デューティ+α)を前記後のデューティに設定してもよい。これにより、基本デューティに応じた目標オン時間Aに対して前記前後のデューティに応じたオン時間は、前記目標オン時間Aに対してαに相当する時間分だけずれたオン時間B、Cとなり、この結果、アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wは、例えば、…、A、B、C、A、B、C、…の順にオンするので、2次電圧V2の電圧変動を効率よく抑制することができる。
Further, in this embodiment, when the
さらに、コンバータ制御部54は、前のデューティ、基本デューティ及び後のデューティの順に前記各デューティを繰り返し設定する際に、繰り返される基本デューティについて、それぞれ、(基本デューティ+α)を基本デューティに対する前後のデューティのうち一方のデューティに設定すると共に、(基本デューティα)を他方のデューティに設定してもよい。これにより、目標オン時間Aに対して一方のオン時間をB、他方のオン時間をCとすると、各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wは、例えば、…、A、B、A、C、A、B、…の順にオンするので、この場合でも、2次電圧V2の電圧変動を効率よく抑制することができる。
Further, when the
さらに、この実施形態において、コンバータ制御部54は、3相アームからなるDC/DCコンバータ36の相アームUA〜WAをオンする際、図5〜図7を参照して説明したように、3相アームを構成するUVW相アームUA〜WAを交替してオンし、交替してオンする際、ある相アーム、例えば、U相アームUAの上アームスイッチング素子81uをオンした(図5〜図7参照)後、U相アームUAの下アームスイッチング素子82uをオンし(図7参照)、その後、次の相であるV相アームVAの上アームスイッチング素子81vをオンした後(図5〜図7参照)、V相アームVAの下アームスイッチング素子82vの順にオンする(図7参照)というように、スイッチングタイミングをローテーションしている。
Further, in this embodiment, when the
すなわち、3相アームをU相オン→V相オン→W相オン→U相オン…とローテーションしてスイッチングするローテーションスイッチングでは、一時に1つの上アームスイッチング素子81又は下アームスイッチング素子82のみをオンするようにしているので、上アームスイッチング素子81及び下アームスイッチング素子82を放熱板上に配置した場合に、放熱経路の重なり部分(前記放熱板の表面積をオーバーラップして使用する部分)が発生しないことから放熱性が向上する。その結果、前記6in1モジュールの小型・軽量化が図れる。 That is, in the rotation switching in which the three-phase arm is rotated by switching from the U-phase ON to the V-phase ON to the W-phase ON to the U-phase ON, only one upper arm switching element 81 or the lower arm switching element 82 is turned ON at a time. Therefore, when the upper arm switching element 81 and the lower arm switching element 82 are arranged on the heat sink, an overlapping portion of the heat dissipation path (a portion where the surface area of the heat sink overlaps) is generated. This improves heat dissipation. As a result, the 6in1 module can be reduced in size and weight.
従って、上述した実施形態によれば、上アームスイッチング素子81(81u〜81w)と下アームスイッチング素子82(82u〜82w)とが同時にオンすることがなく、且つ異なる相アームUA〜WAが同時にオンすることもないので、常時、多くても1つのアームスイッチング素子(スイッチング素子)がオン状態とされるのみである。よって、放熱性に優れる(放熱設計が容易である)。 Therefore, according to the above-described embodiment, the upper arm switching element 81 (81u to 81w) and the lower arm switching element 82 (82u to 82w) are not simultaneously turned on, and different phase arms UA to WA are simultaneously turned on. Therefore, at most one arm switching element (switching element) is always turned on. Therefore, it has excellent heat dissipation (heat dissipation design is easy).
また、この実施形態では、相アームUA〜WAを交替してオンするが、相アームUA〜WAを交替してオンするとき、相アームUA〜WAを構成する上アームスイッチング素子81(81u、81v、81wのいずれか)又は下アームスイッチング素子82(82u、82v、82wのいずれか)のいずれか一方をオンするように制御する。 In this embodiment, the phase arms UA to WA are switched on and turned on. However, when the phase arms UA to WA are switched on, the upper arm switching elements 81 (81u, 81v) constituting the phase arms UA to WA are switched on. , 81w) or the lower arm switching element 82 (any one of 82u, 82v, 82w) is controlled to turn on.
また、上記した、…、A、B、A、C、A、B、…の順に各相アームUA〜WAをオンすることで、各相アームUA〜WAにおけるオン時間が均等にばらつくことになる。この結果、各相アームUA〜WAの上アームスイッチング素子81(81u、81v、81w)及び下アームスイッチング素子82(82u、82v、82w)間での最小オン時間及び最小オフ時間のばらつきに起因した各相アームUA〜WA間での温度分布の偏りが低減される。 Further, by turning on each of the phase arms UA to WA in the above-described order of A, B, A, C, A, B,..., The ON time in each of the phase arms UA to WA varies evenly. . As a result, each phase arm UA to WA is caused by variations in the minimum on-time and the minimum off-time between the upper arm switching element 81 (81u, 81v, 81w) and the lower arm switching element 82 (82u, 82v, 82w). Uneven temperature distribution among the phase arms UA to WA is reduced.
なお、多相アームを構成する相アームUA〜WAを交替してオンする際、ある相の上アームスイッチング素子81u〜81wと下アームスイッチング素子82u〜82wとを順序を問わずに交互にオンした後、次の相アームの上アームスイッチング素子81u〜81wと下アームスイッチング素子82u〜82wとを順序を問わずに交互にオンすることができる。また相アームUA〜WAを交替でオンする際、1スイッチング周期2π毎に交替してオンするように制御することで制御が容易になる。2スイッチング周期4π以上の周期毎に相アームUA〜WAを交替でオンするように制御してもよい。
When the phase arms UA to WA constituting the multiphase arm are alternately turned on, the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower
この結果、上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82w間で最小オン時間及び最小オフ時間のばらつきがあっても、該ばらつきを考慮してデューティを設定し、上記した順に前記設定したデューティに基づいて各アームスイッチング素子81u〜81w、82u〜82wをオンすることで、DC/DCコンバータ36での電圧変換を安定に行うことができる。
As a result, even if there is a variation in the minimum on-time and the minimum off-time between the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower
さらに、1スイッチング周期2π中に、上アームスイッチング素子81及び(又は)下アームスイッチング素子82u〜82wを複数回オンしてもよい。
Further, the upper arm switching element 81 and / or the lower
さらにまた、コンバータ制御部54は、各相アームUA〜WAのうち所定の相アームを基本デューティに対応するオン時間で駆動する相アームに固定すると共に、他の相アームを前記ばらつかせたデューティ{前後のデューティとしての(基本デューティ+α)及び(基本デューティ−α)}に対応するオン時間で駆動する相アームに固定することも可能である。これにより、例えば、各相アームUA〜WAが前述した、…、A、B、C、A、B、C、…の順にオンする際に、A、B、Cでそれぞれオンする相をコンバータ制御部54側で簡単に固定することができる。
Furthermore, the
なお、この実施形態では、3相のDC/DCコンバータ36ではなく、図21に示すように、1相のDC/DCコンバータ36Aとした燃料電池車両20Aにも適用することができる。1相に限らず、2相以上の複数の相であっても、この実施形態を適用することができる。
Note that this embodiment can be applied not to the three-phase DC /
1相のDC/DCコンバータ36Aの場合には、コンバータ制御部54は、前記デューティ領域において、図22のステップS15に示すように、図12のステップS11の処理に代えて、1相分につき、基本デューティを中心とした前後のデューティに対して、一方のデューティを(基本デューティ+α)に設定すると共に他方のデューティを(基本デューティ−α)に設定するか、あるいは、一方のデューティを(基本デューティ−α)に設定すると共に他方のデューティを(基本デューティ+α)に設定する。
In the case of the one-phase DC /
図23Aは、ステップS15の処理を行わない場合(デューティのばらつきがない場合)の駆動信号UH又はULのタイムチャートを示し、図23B及び図23Cは、ステップS15の処理を行った場合(デューティのばらつきがある場合)の駆動信号UH又はULのタイムチャートを示している。 FIG. 23A shows a time chart of the drive signal UH or UL when the process of step S15 is not performed (when there is no variation in duty), and FIGS. 23B and 23C show the case where the process of step S15 is performed (the duty cycle). A time chart of the drive signal UH or UL when there is a variation) is shown.
図23Aに示す駆動信号UH又はULのタイムチャートにおいて、駆動信号UH又はULのデューティが前述の直結状態の近傍のデューティ領域の範囲内にある場合に、同一のデューティの駆動信号UH又はULをアームスイッチング素子81u、82uに供給すると、図10A及び図10Cに示す2次電圧V2の電圧変動が発生する。
In the time chart of the drive signal UH or UL shown in FIG. 23A, when the duty of the drive signal UH or UL is within the range of the duty region in the vicinity of the direct connection state, the drive signal UH or UL having the same duty is armed. When supplied to the
これに対して、図23Bに示す駆動信号UH又はULのタイムチャートにおいて、駆動信号UH又はULのデューティについて、あるデューティを基本デューティに設定し、前記基本デューティの前のデューティを(基本デューティ+α)に設定すると共に前記基本デューティの後のデューティを(基本デューティ−α)に設定するか、あるいは、図23Cに示すように、あるデューティを基本デューティに設定し、前記基本デューティの前のデューティを(基本デューティ−α)に設定すると共に前記基本デューティの後のデューティを(基本デューティ+α)に設定することで、3相のDC/DCコンバータ36の場合と同様に、2次電圧V2の電圧変動を確実に抑制することができる。
On the other hand, in the time chart of the drive signal UH or UL shown in FIG. 23B, for the duty of the drive signal UH or UL, a certain duty is set as the basic duty, and the duty before the basic duty is (basic duty + α). And the duty after the basic duty is set to (basic duty−α), or, as shown in FIG. 23C, a certain duty is set to the basic duty, and the duty before the basic duty is set to ( In the same manner as in the case of the three-phase DC /
また、この実施形態では、燃料電池車両20、20Aではなく、図24に示すように、バッテリ駆動車両(電気自動車)21に適用することもできる。勿論、エンジンとバッテリとモータとを搭載した、いわゆるパラレル方式又はシリーズパラレル方式のハイブリッド自動車にも適用することもできる。
In this embodiment, the present invention can be applied not to the
さらに、モータ26は、車両用に限らない。例えば、エレベータ昇降用等のモータにも適用することもできる。
Furthermore, the
さらにまた、図25に示すように、インバータ34を単相の負荷35に代替する他、モータ制御部52を負荷制御部53に代替し、イグニッションスイッチ65を電源スイッチ65aに代替し、各種センサ66a、67a、68aに代替した燃料電池システム20Bに適用することもできる。統括制御部56は、コンバータ制御部54を通じてVCU23を制御し、結果として負荷電流ILを制御する。
Furthermore, as shown in FIG. 25, the
また、図26に示すように、UVW各相アームUA〜UWの中点にそれぞれリアクトル90u、90v、90wを接続した3個のリアクトル90u、90v、90wを利用するDC/DCコンバータ36Bも用いることもできる。
In addition, as shown in FIG. 26, a DC /
さらに、この実施形態は、DC/DCコンバータ36が上アームスイッチング素子81u及びダイオード84uの直列回路にて構成され、DC/DCコンバータ装置23が前述した降圧動作のみ行う燃料電池車両20や、DC/DCコンバータ36がダイオード83u及び下アームスイッチング素子82uの直列回路にて構成され、DC/DCコンバータ装置23が前述した昇圧動作のみ行う燃料電池車両20にも適用可能である。
Furthermore, in this embodiment, the DC /
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the content described in this specification.
20…燃料電池車両 22…燃料電池
23…DC/DCコンバータ装置(VCU)
24…蓄電装置(バッテリ) 26…モータ
34…インバータ 36…DC/DCコンバータ
54…コンバータ制御部
81(81u〜81w)…上アームスイッチング素子
82(82u〜82w)…下アームスイッチング素子
83u、83v、83w、84u、84v、84w…ダイオード
90、90u、90v、90w…リアクトル
91…燃料電池出力特性(電流電圧特性)
100…基本デューティ決定部 102…駆動デューティ設定部
108…減算部 110…PID処理部
112…除算部 114…加算部
116…相ローテーション処理部 118…PWM計算処理部
120…データ格納部 UA…U相アーム
VA…V相アーム WA…W相アーム
UH、UL、VH、VL、WH、WL…駆動信号
20 ...
24 ... Power storage device (battery) 26 ...
DESCRIPTION OF
Claims (16)
所定の目標デューティと、該目標デューティを中心にばらつかせた、前記目標デューティの前後のデューティとに対応する各オン時間で前記スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 Having at least one switching element;
The DC / DC converter, wherein the switching element is driven at each on-time corresponding to a predetermined target duty and a duty before and after the target duty, which is varied around the target duty.
前記前のデューティと前記後のデューティとは、互いに異なるデューティであり、
前記前のデューティ、前記目標デューティ及び前記後のデューティの順に繰り返し前記スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 The DC / DC converter according to claim 1, wherein
The previous duty and the subsequent duty are different from each other,
The DC / DC converter, wherein the switching element is driven repeatedly in the order of the preceding duty, the target duty, and the following duty.
前記前のデューティと前記後のデューティとは、互いに異なるデューティであり、
前記前のデューティの前後と、前記後のデューティの前後とをそれぞれ前記目標デューティとして、前記各デューティに対応する各オン時間で前記スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ。 The DC / DC converter according to claim 1, wherein
The previous duty and the subsequent duty are different from each other,
The DC / DC converter, wherein the switching element is driven at each on-time corresponding to each duty, with the front and rear of the previous duty and the front and back of the subsequent duty as the target duty, respectively.
前記制御部は、前記目標デューティを設定し、前記前後のデューティを該目標デューティを中心にばらつかせたデューティに設定し、前記目標デューティ及び前記ばらつかせたデューティに対応する各オン時間で前記スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter according to any one of claims 1 to 3, and a control unit that drives the switching element,
The control unit sets the target duty, sets the front and rear duty to a duty that varies around the target duty, and at each on-time corresponding to the target duty and the varied duty. A DC / DC converter device characterized by driving a switching element.
前記DC/DCコンバータは、第1電力装置と第2電力装置との間に、上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子からなる複数の相アームが並列的に接続された多相アームを有し、
前記制御部は、複数の前記相アームを交替してオンすると共に、前記相アームをオンする際に、該相アームを構成する前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子の一方をオンするか交互にオンする
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter device according to claim 4,
The DC / DC converter has a multiphase arm in which a plurality of phase arms composed of an upper arm switching element and a lower arm switching element are connected in parallel between a first power device and a second power device,
Whether the control unit alternately turns on the plurality of phase arms and turns on one of the upper arm switching element or the lower arm switching element constituting the phase arm when turning on the phase arm. A DC / DC converter device characterized by being turned on alternately.
前記制御部は、複数の前記相アームを交替してオンする際に、ある相アームの前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子とを順序を問わずに交互にオンさせた後に、次の相アームの前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子とを順序を問わずに交互にオンする
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter apparatus according to claim 5, wherein
When the control unit alternately turns on the plurality of phase arms, the control unit alternately turns on the upper arm switching element and the lower arm switching element of a certain phase arm in any order. The DC / DC converter device, wherein the upper arm switching element and the lower arm switching element of the phase arm are alternately turned on regardless of the order.
前記制御部は、複数の前記相アームを交替してオンする際に、前記ある相アームの前記上アームスイッチング素子をオンさせた後に、前記ある相アームの前記下アームスイッチング素子をオンさせ、その後、前記次の相アームの前記上アームスイッチング素子をオンさせた後に、前記次の相アームの前記下アームスイッチング素子をオンする
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter device according to claim 6, wherein
The control unit turns on the lower arm switching element of the certain phase arm after turning on the upper arm switching element of the certain phase arm when the plurality of the phase arms are turned on alternately. The DC / DC converter device characterized by turning on the lower arm switching element of the next phase arm after turning on the upper arm switching element of the next phase arm.
複数の前記相アームを交替してオンする際に、1スイッチング周期毎に交替してオンする
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter device according to any one of claims 5 to 7,
A DC / DC converter device characterized in that when the plurality of phase arms are switched on and switched on, the phase arms are switched on every switching cycle.
前記制御部は、前記相アームを構成する前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子を交互にオンするとき、デッドタイムを挟んで交互にオンさせ、且つ前記多相アームを構成する前記相アームを、デッドタイムを挟んで交替してオンする
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 In the DC / DC converter device according to any one of claims 5 to 8,
When the upper arm switching element or the lower arm switching element constituting the phase arm is alternately turned on, the control unit alternately turns on the dead time and the phase arm constituting the polyphase arm. The DC / DC converter device is characterized in that it is turned on with alternating dead time.
前記DC/DCコンバータでは、
前記各相アームの中点が共通接続され、共通接続された前記各中点と前記第1電力装置又は前記第2電力装置との間に、リアクトルが挿入配置されているか、あるいは、前記リアクトルが相の数だけ配置され、前記各中点に前記各リアクトルの一方の端子がそれぞれ接続されると共に、前記各リアクトルの他方の端子が共通接続され、共通接続された前記各他方の端子が前記第1電力装置又は前記第2電力装置のいずれか一方に接続されている
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 In the DC / DC converter device according to any one of claims 5 to 9,
In the DC / DC converter,
The midpoints of the respective phase arms are commonly connected, and a reactor is inserted between each of the midpoints connected in common and the first power device or the second power device, or the reactor is The number of phases is arranged, one terminal of each reactor is connected to each middle point, the other terminal of each reactor is connected in common, and the other terminal connected in common is the first terminal. A DC / DC converter device, wherein the DC / DC converter device is connected to either one of the first power device and the second power device.
前記制御部は、複数の前記相アームのうち所定の相アームを前記目標デューティに対応するオン時間で駆動する相アームに固定すると共に、他の相アームを前記ばらつかせたデューティに対応するオン時間で駆動する相アームに固定する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter apparatus of any one of Claims 5-10,
The control unit fixes a predetermined phase arm among the plurality of phase arms to a phase arm that is driven with an on-time corresponding to the target duty, and turns on another phase arm corresponding to the dispersed duty. A DC / DC converter device characterized by being fixed to a phase arm driven by time.
第1電力装置としての蓄電装置と、回生電圧を発生するインバータ駆動のモータを駆動する第2電力装置としての燃料電池との間に前記DC/DCコンバータが配置され、
前記DC/DCコンバータは、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに印加し、前記モータの回生時には、前記インバータに発生する回生電圧を降圧して前記蓄電装置に印加する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。 The DC / DC converter device according to any one of claims 4 to 11,
The DC / DC converter is disposed between a power storage device as a first power device and a fuel cell as a second power device that drives an inverter-driven motor that generates a regenerative voltage,
The DC / DC converter boosts the voltage of the power storage device and applies the boosted voltage to the inverter, and reduces the regenerative voltage generated in the inverter and applies it to the power storage device during regeneration of the motor. DC / DC converter device.
ことを特徴とするDC/DCコンバータの駆動方法。 At least one switching element is driven in each on-time corresponding to a predetermined target duty and a duty before and after the target duty, which is varied around the target duty. Driving method.
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