JP2013169074A - Method and device for controlling converter, and fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent variations in current value passing through a converter while a drive phase number is changed, in the converter of a fuel cell.SOLUTION: A method for controlling a converter, includes the steps of: when changing the number of drive phases, equally dividing a total current command value At of the whole of the converter by the changed number of drive phases to calculate a target current value Af of the drive phase; calculating a current deviation ΔAfb as a difference between the target current value Af and a current command value before the phase change, for each phase; setting the phase of which the calculated current deviation ΔAfb becomes maximum, to a maximum deviation phase Dm; setting a current command value Am of the maximum deviation phase Dm so that it comes close to the target current value Af at a predetermined change speed; and setting current command values An of the other phases Dn other than the maximum deviation phase Dm to a value obtained by subtracting the current command value Am of the maximum deviation phase Dm from the total current command value At and equally dividing the resulting value by the number of the other phases Dn.

Description

本発明は、燃料電池の出力電圧を調整するための多相のコンバータの制御方法、コンバータの制御装置、及び燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a control method for a multi-phase converter for adjusting an output voltage of a fuel cell, a converter control device, and a fuel cell system.

いわゆる燃料電池自動車には、燃料ガスと酸化ガスを電気化学反応させて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが搭載されている。燃料電池システムには、燃料電池と負荷との間に、燃料電池で発電された大容量の電力の出力電圧を調整するDC/DCコンバータが設けられている。   A so-called fuel cell vehicle is equipped with a fuel cell system including a fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas and an oxidizing gas. In the fuel cell system, a DC / DC converter that adjusts an output voltage of a large amount of power generated by the fuel cell is provided between the fuel cell and the load.

DC/DCコンバータは、複数の相を有しており、通過する電力に応じて駆動相数を適宜変更している。駆動相数の変更は、所定の優先順位で、相を新たに駆動したり停止することにより行われる(特許文献1参照)。   The DC / DC converter has a plurality of phases, and appropriately changes the number of drive phases according to the electric power passing therethrough. The number of drive phases is changed by newly driving or stopping the phases with a predetermined priority (see Patent Document 1).

特開2009−158204号公報JP 2009-158204 A

しかしながら、上述の駆動相数の変更時のDC/DCコンバータの制御では、例えば駆動が開始或いは停止される相(切替え相)の電流指令値を変動させ、それ以外の駆動相の電流指令値が一定に維持される。この結果、駆動相数の変更中に、DC/DCコンバータの全体の総電流指令値が変動し、DC/DCコンバータを通過する電流値が変動してしまう。DC/DCコンバータを通過する電流値の変動は、例えば燃料電池システム全体の出力を制御する制御装置が意図するものではなく、負荷に供給される燃料電池の出力電力を制御するにあたって好ましくはない。   However, in the control of the DC / DC converter at the time of changing the number of driving phases described above, for example, the current command value of the phase in which driving is started or stopped (switching phase) is changed, and the current command values of the other driving phases are changed. Maintained constant. As a result, while changing the number of drive phases, the total current command value of the entire DC / DC converter varies, and the current value passing through the DC / DC converter varies. The fluctuation of the current value passing through the DC / DC converter is not intended by, for example, a control device that controls the output of the entire fuel cell system, and is not preferable in controlling the output power of the fuel cell supplied to the load.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、駆動相数の変更中にコンバータを通過する電流値が変動するのを防止することをその目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to prevent the current value passing through the converter from fluctuating during the change of the number of drive phases.

上記目的を達成するための本発明は、燃料電池の出力電圧を調整するための多相のコンバータを制御する制御方法であって、駆動相数を変更する際に、コンバータ全体の総電流指令値を変更後の駆動相数で等分して、駆動相の目標電流値を算出する工程と、駆動相数変更前と変更後のいずれかで駆動する相について、目標電流値と相数変更前の電流指令値との差である電流偏差を算出する工程と、算出された電流偏差が最大となる相を最大偏差相に設定する工程と、前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近づくように設定する工程と、前記最大偏差相以外の他の相の電流指令値を、前記総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて前記他の相の相数で等分した値に設定する工程と、を有する、コンバータの制御方法である。   In order to achieve the above object, the present invention provides a control method for controlling a multi-phase converter for adjusting the output voltage of a fuel cell, and the total current command value of the entire converter when the number of drive phases is changed. The target current value and the number of phases are calculated for the process of calculating the target current value of the drive phase by equally dividing the drive phase number after the change and the phase that is driven either before or after the change of the drive phase number. A step of calculating a current deviation that is a difference from the current command value, a step of setting a phase having the maximum calculated current deviation as a maximum deviation phase, and a current change of the current command value of the maximum deviation phase with a predetermined change Subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the total current command value by subtracting the current command value of the phase other than the maximum deviation phase from the step of setting the speed so as to approach the target current value. A step of setting the value equally divided by the number of phases of the converter It is a control method.

本発明によれば、駆動相数変更中の最大偏差相の電流指令値を設定し、他の相の電流指令値を、最大偏差相の電流指令値を総電流指令値から引いて、他の相の相数で等分した値にするので、駆動相数変更中にコンバータの総電流指令値が変動することを防止できる。よって、コンバータを通過する電流値が変動するのを防止できる。   According to the present invention, the current command value of the maximum deviation phase during the change of the number of drive phases is set, the current command value of the other phase is subtracted from the total current command value, Since the values are equally divided by the number of phases, it is possible to prevent the total current command value of the converter from fluctuating during the change of the number of drive phases. Therefore, it is possible to prevent the current value passing through the converter from fluctuating.

前記最大偏差相の電流指令値を目標電流値に近づけている駆動相数変更中は、前記最大偏差相を固定するようにしてもよい。   The maximum deviation phase may be fixed while changing the number of drive phases in which the current command value of the maximum deviation phase is close to the target current value.

前記コンバータの制御方法は、前記駆動相数変更中に前記コンバータ全体の総電流指令値が変更される場合に、新たなコンバータ全体の総電流指令値を前記変更後の駆動相数で等分して、駆動相の新たな目標電流値を算出する工程と、前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近くように設定する工程と、前記最大偏差相以外の前記他の相の電流指令値を、前記新たな総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて前記他の相の相数で等分した値に設定する工程と、を有するようにしてもよい。   In the converter control method, when the total current command value of the whole converter is changed during the change of the number of drive phases, the new total current command value of the whole converter is equally divided by the number of drive phases after the change. A step of calculating a new target current value of the driving phase, a step of setting the current command value of the maximum deviation phase so as to be close to the target current value at a predetermined change rate, and the steps other than the maximum deviation phase And subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the new total current command value and setting the current command value of the other phase equally by the number of phases of the other phase. May be.

別の観点による本発明は、燃料電池の出力電圧を調整するための多相のコンバータを制御する制御装置であって、駆動相数を変更する場合に、コンバータ全体の総電流指令値を変更後の駆動相数で等分して、駆動相の目標電流値を算出する手段と、駆動相数変更前と変更後のいずれかで駆動する相について、目標電流値と相数変更前の電流指令値との差である電流偏差を算出する手段と、算出された電流偏差が最大となる相を最大偏差相に設定する手段と、前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近くように設定する手段と、前記最大偏差相以外の他の相の電流指令値を、前記総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて前記他の相の相数で等分した値に設定する手段と、を有する、コンバータの制御装置である。   Another aspect of the present invention is a control device that controls a multi-phase converter for adjusting the output voltage of a fuel cell, and when the number of drive phases is changed, the total current command value of the entire converter is changed. Means to calculate the target current value of the drive phase by equally dividing by the number of drive phases and the current command before the target current value and the phase number change for the phase driven either before or after the change of the drive phase number A means for calculating a current deviation which is a difference from the value, a means for setting a phase where the calculated current deviation is maximum as a maximum deviation phase, and a current command value of the maximum deviation phase at a predetermined change rate. A means for setting the current value to be close to the current value, and a current command value of a phase other than the maximum deviation phase by subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the total current command value Means for setting the value equally divided by A.

前記最大偏差相の電流指令値を目標電流値に近づけている駆動相数変更中は、前記最大偏差相を固定するようにしてもよい。   The maximum deviation phase may be fixed while changing the number of drive phases in which the current command value of the maximum deviation phase is close to the target current value.

前記コンバータの制御装置は、前記駆動相数変更中に前記コンバータ全体の総電流指令値が変更される際に、新たなコンバータ全体の総電流指令値を前記変更後の駆動相数で等分して、駆動相の新たな目標電流値を算出する手段と、前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近くように設定する手段と、前記最大偏差相以外の前記他の相の電流指令値を、前記新たな総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて前記他の相の相数で等分した値に設定する手段と、を有するようにしてもよい。   When the total current command value of the entire converter is changed during the change of the number of drive phases, the control device of the converter equally divides the total current command value of the new whole converter by the number of drive phases after the change. Means for calculating a new target current value of the drive phase, means for setting the current command value of the maximum deviation phase so as to be close to the target current value at a predetermined change rate, and the other than the maximum deviation phase Means for subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the new total current command value and equally dividing the current command value of the other phase by the number of phases of the other phase. May be.

別の観点による本発明は、上記コンバータの制御装置を有する、燃料電池システムである。   Another aspect of the present invention is a fuel cell system including the control device for the converter.

本発明によれば、駆動相数変更中にコンバータを通過する電流値が変動するのを防止できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the current value passing through the converter from fluctuating while changing the number of drive phases.

燃料電池システムを搭載した燃料電池車両の電力系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric power system of the fuel cell vehicle carrying a fuel cell system. 第1のコンバータの制御方法のフローチャートである。It is a flowchart of the control method of a 1st converter. 駆動相数増加時の第1のコンバータの各相の電流指令値の変動の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the fluctuation | variation of the electric current command value of each phase of the 1st converter at the time of a drive phase number increase. 駆動相数減少時の第1のコンバータの各相の電流指令値の変動の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the fluctuation | variation of the electric current command value of each phase of the 1st converter at the time of a drive phase number reduction. 駆動相数変更中に総電流指令値が変動した時の第1のコンバータの制御方法のフローチャートである。It is a flowchart of the control method of the 1st converter when total current command value fluctuates during the number of drive phases change. 駆動相数変更中に総電流指令値が変動した場合の第1のコンバータの各相の電流指令値の変動の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the fluctuation | variation of the electric current command value of each phase of a 1st converter when the total electric current command value fluctuates during the drive phase number change.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図1は本実施形態に係る燃料電池システム10を搭載した燃料電池車両1の電力系の機能ブロックを示す。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows functional blocks of a power system of a fuel cell vehicle 1 equipped with a fuel cell system 10 according to this embodiment.

燃料電池システム10を搭載した燃料電池車両1は、例えば、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池(FC)20と、燃料電池20で発電された電力の出力電圧を昇降圧するDC/DCコンバータ(FDC)30(以下、第1のコンバータ30と称する)と、充放電可能な補助電源となるバッテリ(BATT)40と、バッテリ40の出力電圧を昇降圧するDC/DCコンバータ(BDC)50(以下、第2のコンバータ50と称する)と、直流電力を交流電力(例えば三相交流)に変換し、負荷であるトラクションモータ(M)60に電力を供給するトラクションインバータ(INV)70と、メインコントロールユニット(ECU)80を有している。   The fuel cell vehicle 1 equipped with the fuel cell system 10 includes, for example, a fuel cell (FC) 20 that generates power by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas, and an output voltage of the power generated by the fuel cell 20 DC / DC converter (FDC) 30 (hereinafter referred to as first converter 30), a battery (BATT) 40 serving as a chargeable / dischargeable auxiliary power source, and a DC / DC converter (step-up / step-down of the output voltage of battery 40) BDC) 50 (hereinafter referred to as second converter 50) and a traction inverter (INV) that converts DC power into AC power (for example, three-phase AC) and supplies power to a traction motor (M) 60 that is a load. 70 and a main control unit (ECU) 80.

燃料電池20は、例えば、高分子電解質型燃料電池であり、多数の単セルを積層してなるスタック構造を有している。単セルは、イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面に形成された空気極と、電解質膜の他方の面に形成された燃料極と、空気極及び燃料極を両側から挟み込む一対のセパレータとを有する。   The fuel cell 20 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and has a stack structure in which a large number of single cells are stacked. The single cell includes an air electrode formed on one surface of an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane, a fuel electrode formed on the other surface of the electrolyte membrane, and a pair of separators that sandwich the air electrode and the fuel electrode from both sides. Have

第1のコンバータ30は、燃料電池用の直流電圧変換器であり、燃料電池20の出力電圧を所定の直流電圧に昇降圧して、トラクションインバータ70に供給できる。第1のコンバータ30は、複数相、例えばU相、V相、W相、X相の4相を有し、通過電力に応じて所定の相数で運転を行う。なお、U相、V相、W相、X相がこの順で優先的に駆動される。第1のコンバータ30は、例えば、スイッチング素子としてのトランジスタと、リアクトルと、平滑用コンデンサと、整流素子としてのダイオードからなる一般的なコンバータ回路を備えている。   The first converter 30 is a direct-current voltage converter for a fuel cell, and can raise and lower the output voltage of the fuel cell 20 to a predetermined direct-current voltage and supply it to the traction inverter 70. The first converter 30 has a plurality of phases, for example, a U phase, a V phase, a W phase, and an X phase, and operates with a predetermined number of phases according to the passing power. Note that the U phase, V phase, W phase, and X phase are preferentially driven in this order. The first converter 30 includes a general converter circuit including, for example, a transistor as a switching element, a reactor, a smoothing capacitor, and a diode as a rectifying element.

第1のコンバータ30は、例えばコントロールユニット31を備えている。コントロールユニット31は、CPU、ROM、RAM及び入出力インタフェースを備える制御装置であり、メインコントロールユニット80からの燃料電池20の出力指令値に基づいて第1のコンバータ30の駆動相数や各相の電流指令値を制御できる。なお、本実施の形態では、コントロールユニット31がコンバータの制御装置に相当する。   The first converter 30 includes a control unit 31, for example. The control unit 31 is a control device including a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output interface. Based on the output command value of the fuel cell 20 from the main control unit 80, the number of driving phases and the phase of each phase of the first converter 30 are controlled. The current command value can be controlled. In the present embodiment, the control unit 31 corresponds to a converter control device.

バッテリ40は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両1の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する蓄電装置であり、例えば、二次電池(ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等)が好適である。   The battery 40 is a power storage device that functions as a surplus power storage source, a regenerative energy storage source during regenerative braking, and an energy buffer during load fluctuations associated with acceleration or deceleration of the fuel cell vehicle 1. A cadmium storage battery, a nickel / hydrogen storage battery, a lithium secondary battery, or the like is preferable.

第2のコンバータ50は、燃料電池20の余剰電力又はトラクションモータ60が回収した回生電力を降圧してバッテリ40に充電できる。   The second converter 50 can charge the battery 40 by lowering the surplus power of the fuel cell 20 or the regenerative power collected by the traction motor 60.

トラクションインバータ70は、燃料電池20とバッテリ40との両方又は何れか一方から供給される直流電力を交流電力(例えば三相交流)に変換し、トラクションモータ60の回転トルクを制御できる。トラクションモータ60は、例えば、三相交流モータであり、車両走行時には走行推進力を生成する一方、車両制動時には、モータジェネレータとして機能し、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生電力を回収できる。   The traction inverter 70 can control the rotational torque of the traction motor 60 by converting DC power supplied from either or both of the fuel cell 20 and the battery 40 into AC power (for example, three-phase AC). The traction motor 60 is, for example, a three-phase AC motor, and generates a driving propulsion force when the vehicle is traveling, and functions as a motor generator when the vehicle is braked, and can convert kinetic energy into electric energy and recover regenerative power.

メインコントロールユニット80は、CPU、ROM、RAM及び入出力インタフェースを備える制御装置であり、燃料電池20の運転制御及び車載電力変換器(例えば第1のコンバータ30、第2のコンバータ50、及びトラクションインバータ70)のスイッチング制御等を行う。   The main control unit 80 is a control device including a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output interface, and controls the operation of the fuel cell 20 and an on-vehicle power converter (for example, the first converter 30, the second converter 50, and the traction inverter). 70) and the like.

次に、第1のコンバータ30の制御方法について説明する。なお、この第1のコンバータ30の制御は、コントロールユニット31によって実行される。図2は、かかる制御方法のフローチャートを示す。   Next, a method for controlling the first converter 30 will be described. The control of the first converter 30 is executed by the control unit 31. FIG. 2 shows a flowchart of such a control method.

先ず、燃料電池システム10の運転時に、メインコントロールユニット80から燃料電池20の出力指令値、すなわち電圧指令値と電流指令値が第1のコンバータ30のコントロールユニット31に出力される。コントロールユニット31では、それに応じて第1のコンバータ30の駆動相数Nが決定される(図2のステップS1)。駆動相数Nが変更される場合には、第1のコンバータ30の全体の総電流指令値At(メインコントロールユニット80から出力された電流指令値)を、変更後の駆動相数Nで等分して、駆動相の目標電流値Afが算出される(図2のステップS2)。次に、駆動相数変更前と変更後のいずれかで駆動する相について、目標電流値Afと相変更前の電流指令値Abとの差(絶対値)である電流偏差ΔAfbが算出される(図2のステップS3)。各相の電流偏差ΔAfbが比較され、電流偏差ΔAfbが最大となる相が最大偏差相Dmに設定される(図2のステップS4)。なお、最大となる相が複数ある場合には、駆動順であるU相、V相、W相、X相の順で優先的に設定される。次に最大偏差相Dmの電流指令値Amが、所定の変化速度Rで目標電流値Afに近づくように設定される(図2のステップS5)。そして、最大偏差相Dm以外の他の相Dnの電流指令値Anが、総電流指令値Atから最大偏差相Dmの電流指令値Amを引いて、他の相Dnの相数で等分した値に設定される(図2のステップS6)。   First, during operation of the fuel cell system 10, the output command value of the fuel cell 20, that is, the voltage command value and the current command value are output from the main control unit 80 to the control unit 31 of the first converter 30. In the control unit 31, the drive phase number N of the first converter 30 is determined accordingly (step S1 in FIG. 2). When the drive phase number N is changed, the total current command value At of the first converter 30 (current command value output from the main control unit 80) is equally divided by the changed drive phase number N. Then, the target current value Af of the drive phase is calculated (step S2 in FIG. 2). Next, a current deviation ΔAfb that is a difference (absolute value) between the target current value Af and the current command value Ab before the phase change is calculated for the phase driven either before or after the change of the number of drive phases ( Step S3 in FIG. The current deviation ΔAfb of each phase is compared, and the phase having the maximum current deviation ΔAfb is set as the maximum deviation phase Dm (step S4 in FIG. 2). In addition, when there are a plurality of maximal phases, priority is set in the order of the U phase, the V phase, the W phase, and the X phase, which are driving orders. Next, the current command value Am of the maximum deviation phase Dm is set so as to approach the target current value Af at a predetermined change speed R (step S5 in FIG. 2). Then, the current command value An of the phase Dn other than the maximum deviation phase Dm is obtained by subtracting the current command value Am of the maximum deviation phase Dm from the total current command value At and equally dividing it by the number of phases of the other phase Dn. (Step S6 in FIG. 2).

図3には相数が増加する場合の各相の電流指令値の変動例を示す。例えば第1のコンバータ30の全体の総電流指令値Atが150Aであり、駆動相数Nが2相から3相に変更される(W相の駆動が開始される場合)場合には、先ず総電流指令値Atの150Aを変更後の駆動相数の3で等分して、U相、V相及びW相の目標電流値Afである50A(=150A/3(相))が算出される。そして、次に、各相の電流偏差ΔAfbが算出され、U相が25A(=|50A−75A|)、V相が25A(=|50A−75A|)、W相が50A(=|0A−50A|)となる。この結果、最大偏差相Dmは、W相に設定される。次に、最大偏差相DmであるW相の電流指令値Amの変化速度Rが設定される。その後、W相の電流指令値Amが所定の変化速度Rで変動した場合の、他の相Dn(U相、V相)の電流指令値Anが、総電流指令値AtからW相の電流指令値Amを引いて、他の相Dnの相数2で等分した値((150A−電流指令値Am)/2)に設定される。これにより、駆動相数変更中のU相、V相及びW相の電流指令値を足した総電流指令値Atが、常に150Aとなる。   FIG. 3 shows a variation example of the current command value of each phase when the number of phases increases. For example, when the total current command value At of the entire first converter 30 is 150 A and the drive phase number N is changed from two phases to three phases (when W-phase drive is started), first the total 50A (= 150A / 3 (phase)), which is the target current value Af for the U phase, V phase, and W phase, is calculated by equally dividing 150 A of the current command value At by the number of drive phases after the change. . Then, the current deviation ΔAfb of each phase is calculated, the U phase is 25A (= | 50A-75A |), the V phase is 25A (= | 50A-75A |), and the W phase is 50A (= | 0A−). 50A |). As a result, the maximum deviation phase Dm is set to the W phase. Next, a change rate R of the W-phase current command value Am, which is the maximum deviation phase Dm, is set. After that, when the W-phase current command value Am fluctuates at a predetermined change rate R, the current command value An of the other phase Dn (U-phase, V-phase) is changed from the total current command value At to the W-phase current command. The value Am is subtracted and set to a value ((150A−current command value Am) / 2) equally divided by the number of phases 2 of the other phases Dn. As a result, the total current command value At obtained by adding the current command values of the U-phase, V-phase, and W-phase during the change of the number of drive phases is always 150A.

駆動相数変更が開始され、W相、U相及びV相の各電流指令値Am、Anが目標電流指令値Afである50Aになると、駆動相数変更が終了する。   When the drive phase number change is started and the current command values Am and An of the W phase, the U phase, and the V phase become 50 A, which is the target current command value Af, the drive phase number change is completed.

他の具体例として、図4には相数が減少する場合の各相の電流指令値の変動例を示す。例えば第1のコンバータ30の全体の総電流指令値Atが150Aであり、駆動相数Nが3相から2相に変更される(W相の駆動が停止される場合)場合には、先ず総電流指令値Atの150Aを変更後の駆動相数2で等分して、U相及びV相の目標電流値Afである75A(=150A/2(相))が算出される。なお、停止されるW相の目標電流値Afは、必然的に0Aとなる。そして、次に、各相の電流偏差ΔAfbが算出され、U相が25A(=|50A−75A|)、V相が25A(=|50A−75A|)、W相が50A(=|50A−0A|)となる。この結果、最大偏差相Dmは、W相に設定される。次に、最大偏差相DmであるW相の電流指令値Amの変化速度Rが設定される。その後、W相の電流指令値Amが所定の変化速度Rで変動した場合の、他の相Dn(U相、V相)の電流指令値Anが、総電流指令値AtからW相の電流指令値Amを引いて、他の相Dnの相数2で等分した値((150A−電流指令値Am)/2)に設定される。これにより、相数変更中のU相、V相及びW相の電流指令値を足した総電流指令値Atが、常に150Aとなる。   As another specific example, FIG. 4 shows a variation example of the current command value of each phase when the number of phases decreases. For example, when the total current command value At of the entire first converter 30 is 150 A and the number of drive phases N is changed from three phases to two phases (when driving of the W phase is stopped), first, the total 75A (= 150 A / 2 (phase)), which is the target current value Af for the U phase and V phase, is calculated by equally dividing 150 A of the current command value At by the number of drive phases 2 after the change. The target current value Af for the W phase to be stopped is necessarily 0 A. Next, the current deviation ΔAfb of each phase is calculated, the U phase is 25A (= | 50A-75A |), the V phase is 25A (= | 50A-75A |), and the W phase is 50A (= | 50A−). 0A |). As a result, the maximum deviation phase Dm is set to the W phase. Next, a change rate R of the W-phase current command value Am, which is the maximum deviation phase Dm, is set. After that, when the W-phase current command value Am fluctuates at a predetermined change rate R, the current command value An of the other phase Dn (U-phase, V-phase) is changed from the total current command value At to the W-phase current command. The value Am is subtracted and set to a value ((150A−current command value Am) / 2) equally divided by the number of phases 2 of the other phases Dn. As a result, the total current command value At obtained by adding the current command values of the U-phase, V-phase, and W-phase whose number of phases is being changed is always 150A.

駆動相数変更が開始され、W相、U相及びV相の各電流指令値Am、Anが、目標電流指令値Afである75A、0Aになると、駆動相数変更が終了する。   When the drive phase number change is started and the current command values Am and An of the W phase, the U phase, and the V phase become 75A and 0A, which are the target current command values Af, the drive phase number change is completed.

本実施の形態によれば、駆動相数変更中の最大偏差相Dmの電流指令値Amを設定し、他の相Dnの電流指令値Anを、総電流指令値Atから最大偏差相Dmの電流指令値Amを引いて、他の相Dnの相数で等分した値にするので、駆動相数変更中に第1のコンバータ30の総電流指令値Atが変動することを防止できる。よって、第1のコンバータ30を通過する電流値が変動するのを防止できる。   According to the present embodiment, the current command value Am of the maximum deviation phase Dm during the change of the number of drive phases is set, and the current command value An of the other phase Dn is changed from the total current command value At to the current of the maximum deviation phase Dm. Since the command value Am is subtracted to obtain a value equally divided by the number of phases of the other phase Dn, it is possible to prevent the total current command value At of the first converter 30 from changing during the change of the number of drive phases. Therefore, it is possible to prevent the current value passing through the first converter 30 from fluctuating.

ところで、上述の駆動相数変更中に第1のコンバータ30の全体の総電流指令値Atが意図的に変更される場合がある。かかる場合に最大偏差相Dmを設定する処理が行われると、最大偏差相Dmが変わる恐れがある。最大偏差相Dmが変更され、それに基づいて各相の電流指令値Am、Anが再設定されると、電流指令値Am、Anが不連続に急激に変動する可能性がある。これを避けるため、駆動相数変更中は最大偏差相Dmを固定するようにしてもよい。図5は、かかる場合の第1のコンバータ30の制御方法のフローチャートを示す。   Incidentally, the total current command value At of the entire first converter 30 may be intentionally changed during the above-described change in the number of drive phases. In such a case, if the process of setting the maximum deviation phase Dm is performed, the maximum deviation phase Dm may change. If the maximum deviation phase Dm is changed and the current command values Am and An of each phase are reset based on the maximum deviation phase Dm, the current command values Am and An may fluctuate rapidly and discontinuously. In order to avoid this, the maximum deviation phase Dm may be fixed while the number of drive phases is being changed. FIG. 5 shows a flowchart of the control method of the first converter 30 in such a case.

駆動相数変更中に第1のコンバータ30の全体の総電流指令値Atが変更される場合、第1のコンバータ30の全体の新たな総電流指令値Atを変更後の駆動相数Nで等分して、新たな目標電流値Afが算出される(図2のステップS7)。次に、最大偏差相Dmの電流指令値Amが、所定の変化速度R’で目標電流値Afに近くように設定される(図2のステップS8)。次に最大偏差相Dm以外の他の相Dnの電流指令値Anが、新たな総電流指令値Atから最大偏差相Dmの電流指令値Anを引いて他の相Dnの相数で等分した値に設定される(図2のステップS9)。   When the total current command value At of the entire first converter 30 is changed during the change of the drive phase number, the new total current command value At of the entire first converter 30 is changed to the drive phase number N after the change, etc. Thus, a new target current value Af is calculated (step S7 in FIG. 2). Next, the current command value Am of the maximum deviation phase Dm is set to be close to the target current value Af at a predetermined change speed R ′ (step S8 in FIG. 2). Next, the current command value An of the phase Dn other than the maximum deviation phase Dm is equally divided by the number of phases of the other phase Dn by subtracting the current command value An of the maximum deviation phase Dm from the new total current command value At. The value is set (step S9 in FIG. 2).

図6には駆動相数変更中に総電流指令値Atが変更される場合の各相の電流指令値の変動の一例を示す。この例は、駆動相数Nが3相から2相に変更される場合である。そして、例えば駆動相数変更中に、第1のコンバータ30の全体の総電流指令値Atが150Aから120Aに変更される場合、第1のコンバータ30の総電流指令値Atである120Aを変更後の駆動相数2で等分して、駆動相のU相及びV相の新たな目標電流値Afの60A(=120A/2)が算出される。なお、停止されるW相の目標電流値Afは零である。このとき、最大偏差相Dmは変更せずにW相に維持される。次に、最大偏差相DmであるW相の電流指令値Amが、所定の変化速度R’で目標電流値Afである0Aに近づくように設定される。次に最大偏差相Dm以外の他の相Dn(U相及びV相)の電流指令値Anが、総電流指令値Atの120AからW相の電流指令値Anを引いて他の相Dnの相数2で等分した値((120A−電流指令値Am)/2)に設定される。これにより、総電流指令値Atが意図的に変更された後の、U相、V相及びW相の電流指令値を足した総電流指令値Atが、常に120Aとなる。   FIG. 6 shows an example of fluctuation of the current command value of each phase when the total current command value At is changed during the change of the number of drive phases. In this example, the driving phase number N is changed from three phases to two phases. For example, when the total current command value At of the entire first converter 30 is changed from 150A to 120A during the change in the number of drive phases, the total current command value At of the first converter 30 is changed to 120A. 60A (= 120A / 2) of the new target current value Af of the U phase and V phase of the drive phase is calculated by equally dividing the number of drive phases by 2. The target current value Af for the W phase to be stopped is zero. At this time, the maximum deviation phase Dm is maintained in the W phase without being changed. Next, the W-phase current command value Am that is the maximum deviation phase Dm is set so as to approach 0 A that is the target current value Af at a predetermined change speed R ′. Next, the current command value An of the other phase Dn (U phase and V phase) other than the maximum deviation phase Dm is obtained by subtracting the W phase current command value An from 120A of the total current command value At. It is set to a value ((120A−current command value Am) / 2) equally divided by equation (2). As a result, the total current command value At obtained by adding the current command values for the U phase, the V phase, and the W phase after the total current command value At is intentionally changed is always 120 A.

かかる場合、駆動相数変更中は最大偏差相Dmを変更しないので、第1のコンバータ30の全体の総電流指令値Atが意図的に変更される場合であっても、各相の電流値が不連続に急激に変動することが防止される。なお、この総電流指令値Atの意図的な変更は、駆動相数変更中に何回あってもよい。   In this case, since the maximum deviation phase Dm is not changed while the number of drive phases is changed, even if the total current command value At of the entire first converter 30 is intentionally changed, the current value of each phase is It is possible to prevent discontinuous and sudden fluctuations. The intentional change of the total current command value At may be performed any number of times during the change of the number of drive phases.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.

例えば、上記実施の形態で記載した燃料電池システム10は、自動車などの車両の他、船舶、飛行機、ロボットなどの各種移動体に搭載できる。また、定置型電源等にも適用できる。   For example, the fuel cell system 10 described in the above embodiment can be mounted on various moving bodies such as ships, airplanes, and robots in addition to vehicles such as automobiles. It can also be applied to a stationary power source or the like.

本発明は、燃料電池のコンバータにおいて、駆動相数変更中にコンバータを通過する電流値が変動するのを防止する際に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in a fuel cell converter for preventing the current value passing through the converter from fluctuating while changing the number of drive phases.

1 燃料電池車両
10 燃料電池システム
20 燃料電池
30 第1のコンバータ
31 コントロールユニット
At 総電流指令値
Af 目標電流値
ΔAfb 電流偏差
Am、An 電流指令値
Dm 最大偏差相
Dn 他の相
1 Fuel Cell Vehicle 10 Fuel Cell System 20 Fuel Cell 30 First Converter 31 Control Unit At Total Current Command Value Af Target Current Value ΔAfb Current Deviation Am, An Current Command Value Dm Maximum Deviation Phase Dn Other Phase

Claims (7)

燃料電池の出力電圧を調整するための多相のコンバータを制御する制御方法であって、
駆動相数を変更する場合に、
コンバータ全体の総電流指令値を変更後の駆動相数で等分して、駆動相の目標電流値を算出する工程と、
駆動相数変更前と変更後のいずれかで駆動する相について、目標電流値と相数変更前の電流指令値との差である電流偏差を算出する工程と、
算出された電流偏差が最大となる相を最大偏差相に設定する工程と、
前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近づくように設定する工程と、
前記最大偏差相以外の他の相の電流指令値を、前記総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて前記他の相の相数で等分した値に設定する工程と、を有する、コンバータの制御方法。
A control method for controlling a multi-phase converter for adjusting an output voltage of a fuel cell,
When changing the number of drive phases,
A step of equally dividing the total current command value of the entire converter by the number of drive phases after the change, and calculating a target current value of the drive phase;
A step of calculating a current deviation that is a difference between a target current value and a current command value before the phase number change for a phase driven either before or after the change of the drive phase number;
Setting the phase with the largest calculated current deviation as the maximum deviation phase;
Setting the current command value of the maximum deviation phase so as to approach the target current value at a predetermined rate of change;
Setting a current command value of a phase other than the maximum deviation phase to a value obtained by subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the total current command value and equally dividing by the number of phases of the other phase; A method for controlling a converter.
前記最大偏差相の電流指令値を目標電流値に近づけている駆動相数変更中は、前記最大偏差相を固定する、請求項1に記載のコンバータの制御方法。   The method for controlling a converter according to claim 1, wherein the maximum deviation phase is fixed during a change in the number of drive phases in which the current command value of the maximum deviation phase is close to a target current value. 前記駆動相数変更中に前記コンバータ全体の総電流指令値が変更される場合に、
新たなコンバータ全体の総電流指令値を前記変更後の駆動相数で等分して、駆動相の新たな目標電流値を算出する工程と、
前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近くように設定する工程と、
前記最大偏差相以外の前記他の相の電流指令値を、前記新たな総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて、前記他の相の相数で等分した値に設定する工程と、を有する、請求項2に記載のコンバータの制御方法。
When the total current command value of the whole converter is changed during the drive phase number change,
A step of equally dividing the total current command value of the whole new converter by the number of drive phases after the change, and calculating a new target current value of the drive phase;
Setting the current command value of the maximum deviation phase to be close to the target current value at a predetermined change rate;
The current command value of the other phase other than the maximum deviation phase is set to a value obtained by subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the new total current command value and equally dividing by the number of phases of the other phase. The method for controlling a converter according to claim 2, further comprising:
燃料電池の出力電圧を調整するための多相のコンバータを制御する制御装置であって、
駆動相数を変更する際に、コンバータ全体の総電流指令値を変更後の駆動相数で等分して、駆動相の目標電流値を算出する手段と、
駆動相数変更前と変更後のいずれかで駆動する相について、目標電流値と相数変更前の電流指令値との差である電流偏差を算出する手段と、
算出された電流偏差が最大となる相を最大偏差相に設定する手段と、
前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近くように設定する手段と、
前記最大偏差相以外の前記他の相の電流指令値を、前記総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて前記他の相の相数で等分した値に設定する手段と、を有する、コンバータの制御装置。
A control device for controlling a multiphase converter for adjusting an output voltage of a fuel cell,
Means for calculating the target current value of the drive phase by equally dividing the total current command value of the entire converter by the number of drive phases after the change when changing the number of drive phases;
Means for calculating a current deviation which is a difference between the target current value and the current command value before the phase number change for the phase driven either before or after the drive phase number change;
Means for setting the phase with the maximum calculated current deviation as the maximum deviation phase;
Means for setting the current command value of the maximum deviation phase to be close to the target current value at a predetermined change rate;
Means for setting the current command value of the other phase other than the maximum deviation phase to a value obtained by subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the total current command value and equally dividing by the number of phases of the other phase; A converter control device.
前記最大偏差相の電流指令値を目標電流値に近づけている駆動相数変更中は、前記最大偏差相を固定する、請求項4に記載のコンバータの制御装置。   5. The converter control device according to claim 4, wherein the maximum deviation phase is fixed during a change in the number of drive phases in which the current command value of the maximum deviation phase is close to a target current value. 6. 前記駆動相数変更中に前記コンバータ全体の総電流指令値が変更される際に、新たなコンバータ全体の総電流指令値を変更後の駆動相数で等分して、駆動相の新たな目標電流値を算出する手段と、
前記最大偏差相の電流指令値を、所定の変化速度で目標電流値に近くように設定する手段と、
前記最大偏差相以外の前記他の相の電流指令値を、前記新たな総電流指令値から前記最大偏差相の電流指令値を引いて、前記他の相の相数で等分した値に設定する手段と、を有する、請求項5に記載のコンバータの制御装置。
When the total current command value of the whole converter is changed during the change of the number of drive phases, the new total target current value of the whole converter is equally divided by the number of drive phases after the change, and a new target of the drive phase Means for calculating a current value;
Means for setting the current command value of the maximum deviation phase to be close to the target current value at a predetermined change rate;
The current command value of the other phase other than the maximum deviation phase is set to a value obtained by subtracting the current command value of the maximum deviation phase from the new total current command value and equally dividing by the number of phases of the other phase. The converter control device according to claim 5, further comprising:
請求項4〜6のいずれかに記載のコンバータの制御装置を有する、燃料電池システム。   A fuel cell system comprising the converter control device according to claim 4.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008099455A (en) * 2006-10-12 2008-04-24 Toyota Motor Corp Converter controller
JP2010226852A (en) * 2009-03-23 2010-10-07 Toyota Motor Corp Converter control device
WO2013011560A1 (en) * 2011-07-19 2013-01-24 トヨタ自動車株式会社 Power supply system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008099455A (en) * 2006-10-12 2008-04-24 Toyota Motor Corp Converter controller
JP2010226852A (en) * 2009-03-23 2010-10-07 Toyota Motor Corp Converter control device
WO2013011560A1 (en) * 2011-07-19 2013-01-24 トヨタ自動車株式会社 Power supply system

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