JP2018148758A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧コンバータの上アームを構成するダイオードの短絡を適正に判定すると共に、燃料電池の劣化を抑制する。
【解決手段】第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように昇圧コンバータの半導体スイッチング素子をスイッチング制御すると共に昇降圧コンバータを制御し、半導体スイッチング素子をオフしている場合において、リアクトルの電流に対する２つのダイオードのうちの一方のダイオードの電流の割合が所定割合未満であるときには、半導体スイッチング素子のオフを継続させるオフ継続制御を実行すると共に、第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように昇降圧コンバータを制御し、オフ継続制御を実行している場合において、２つのダイオードのうちの他方のダイオードから燃料電池へ電流が流れ始めたときには、第１電力ラインの電圧が第２電力ラインの電圧となるように昇降圧コンバータを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置に関し、詳しくは、昇圧コンバータと昇降圧コンバータとを制御する制御装置に関する。

従来、この種の制御装置としては、複数のゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）と、複数のダイオードと、を備えるインバータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。複数のダイオードは、対応するＧＴＯに逆並列接続されている。この装置では、ＧＴＯのゲートをオンしているときに、ＧＴＯのゲートカソード間電圧を用いて、ダイオードに短絡が生じているか否かを判定している。

特開２００３−８８０９４号公報

ところで、上アームをダイオードで構成し下アームを半導体スイッチング素子で構成する昇圧コンバータを制御する制御装置では、上アームにオンオフ可能なスイッチング素子を有していないため、上述の手法では、ダイオードに短絡が生じていることを判定することができない。ダイオードに短絡が生じていることを判定する手法として、ダイオードのアノードとカソードとの間の電圧を検出する手法がある。しかしながら、この手法では、例えば、昇圧コンバータを電気自動車に搭載する場合など、ダイオードに印加する電圧が変化したり、様々なノイズで電圧が変動するときには、短絡の判定が困難になってしまう。特に、昇圧コンバータが燃料電池に接続されている場合において、上アームを構成するダイオードが短絡した状態で負荷から燃料電池の電池電圧以上の電圧が供給されると、燃料電池の劣化が進むことがある。

本発明の制御装置は、昇圧コンバータの上アームを構成するダイオードの短絡を適正に判定すると共に、燃料電池の劣化を抑制することを主目的とする。

本発明の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の制御装置は、
上アームを構成し互いに並列接続された２つのダイオードと、下アームを構成する少なくとも一つの半導体スイッチング素子と、前記上アームと前記下アームとの接続点に一端が接続されたリアクトルと、を有し、負荷が接続された第１電力ラインと燃料電池が接続された第２電力ラインとに接続された昇圧コンバータと、
前記第１電力ラインとバッテリに接続された第３電力ラインとに接続された昇降圧コンバータと、
を制御する制御装置であって、
前記第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように前記昇圧コンバータの前記半導体スイッチング素子をスイッチング制御すると共に前記昇降圧コンバータを制御し、
前記半導体スイッチング素子をオフしている場合において、前記リアクトルの電流に対する前記２つのダイオードのうちの一方のダイオードの電流の割合が所定割合未満であるときには、前記半導体スイッチング素子のオフを継続させるオフ継続制御を実行すると共に、前記第１電力ラインの電圧が前記目標電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御し、
前記オフ継続制御を実行している場合において、前記２つのダイオードのうちの他方のダイオードから前記燃料電池へ電流が流れ始めたときには、前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインの電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の制御装置では、第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように昇圧コンバータの半導体スイッチング素子をスイッチング制御すると共に昇降圧コンバータを制御する。半導体スイッチング素子をオフしている場合において、リアクトルの電流に対する２つのダイオードのうちの一方のダイオードの電流の割合が所定割合未満であるときには、半導体スイッチング素子のオフを継続させるオフ継続制御を実行すると共に、第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように昇降圧コンバータを制御する。「所定割合」は、２つのダイオードの双方に短絡が生じていないときにおける、リアクトルに流れる電流に対する一方のダイオードに流れる電流の割合として予め定めた割合である。他方のダイオードに短絡が生じると、短絡が生じているダイオードに電流が集中して流れるから、リアクトルの電流に対する一方のダイオードに流れる電流割合が所定割合未満となる。また、昇圧コンバータの動作中は、リアクトルの電流や２つのダイオードに流れる電流が変化することから、他方のダイオードの短絡とは別の要因で、リアクトルの電流に対する２つのダイオードのうちの一方のダイオードの電流の割合が所定割合未満となることがある。したがって、半導体スイッチング素子をオフしている場合において、リアクトルの電流に対する一方のダイオードの電流の割合が所定割合未満であるときには、他方のダイオードに短絡が生じている可能性があると判定することができる。そして、この場合に、半導体スイッチング素子のオフを継続させるオフ継続制御を実行すると共に、第１電力ラインの電圧が目標電圧となるよう昇降圧コンバータを制御することにより、リアクトルからの電流が徐々に減少して値０となり、他方のダイオードの電流も徐々に減少して値０となる。他方のダイオードが短絡しているときには、他方のダイオードから燃料電池へ電流が流れ始める。したがって、他方のダイオードから燃料電池へ電流が流れ始めたときには、他方のダイオードが短絡していると判定して、第１電力ラインの電圧が第２電力ラインの電圧となるように昇降圧コンバータを制御する。これにより、短絡した他方のダイオードを介して第１電力ラインから燃料電池に向けて電流が流れ、第２電力ラインの電圧が燃料電池の端子間の電圧以上となることを抑制できる。したがって、燃料電池の劣化を抑制することができる。この結果、昇圧コンバータの上アームを構成するダイオードの短絡を適正に判定すると共に、燃料電池の劣化を抑制することができる。

こうした本発明の制御装置において、前記昇圧コンバータは、リレーを介して前記第１電力ラインに接続されており、前記オフ継続制御を実行している場合において、前記他方のダイオードから前記燃料電池へ電流が流れ始めたときには、前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインの電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御し、前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインの電圧となったときには、前記リレーをオフしてもよい。この場合において、前記制御装置は、前記負荷と前記昇圧コンバータと前記昇降圧コンバータと共に車両に搭載され、前記負荷は、走行用の動力を出力するモータと、前記第１電力ラインに接続され前記モータを駆動するインバータと、を有し、前記リレーをオフしたときには、前記バッテリからの電力で前記モータが走行するように前記インバータを制御してもよい。こうすれば、昇圧コンバータのダイオードが短絡したときでも車両を走行させることができる。

本発明の一実施例としての燃料電池車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のＥＣＵ７０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲート電圧Ｖｇ，電流ＩＤ２，ダイオードＤ２の順方向電圧ＶＤ２，電流ＩＤ１，ＩＬ，電圧ＶＨｆｃから電圧ＶＬｆｃを減じた電圧差ｄＶｆｃの時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての燃料電池車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の燃料電池車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、燃料電池（ＦＣ）４０と、ＦＣ昇圧コンバータ４２と、バッテリ５０と、昇降圧コンバータ５２と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７０と、を備える。

モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。このモータ３２は、ＥＣＵ７０によってインバータ３４の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

燃料電池４０は、高圧水素タンクから供給されて燃料ポンプ（循環ポンプ）により循環される燃料ガスとしての水素と、酸素ポンプ（エアコンプレッサ）により供給されて加湿器によって加湿された空気中の酸素と、の電気化学反応により発電する燃料電池として構成されている。この燃料電池４０は、ＥＣＵ７０によって運転制御されている。

ＦＣ昇圧コンバータ４２は、インバータ３４が接続されたインバータ側電力ライン６０と、燃料電池４０が接続された燃料電池側電力ライン６１と、に接続されている。ＦＣ昇圧コンバータ４２は、インバータ側電力ライン６０とはリレー６３を介して接続されている。ＦＣ昇圧コンバータ４２は、昇圧部４３と、コンデンサ４４と、コンデンサ４５と、を有する。昇圧部４３は、上アームを構成する２つのダイオードＤ１，Ｄ２と、下アームを構成する２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２およびスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に逆並列接続された２つのダイオードと、リアクトルＬと、を有する。２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、半導体（例えば、シリコンなど）による金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として形成されている。コンデンサ４４は、昇圧部４３よりインバータ側電力ライン６０側に取り付けられている。コンデンサ４５は、昇圧部４３より燃料電池側電力ライン６１側に取り付けられている。ＦＣ昇圧コンバータ４２は、ＥＣＵ７０によって２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がスイッチング制御されることにより、燃料電池側電力ライン６１の電力を昇圧してインバータ側電力ライン６０に供給する。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。バッテリ５０は、ＥＣＵ７０によって管理されている。

昇降圧コンバータ５２は、インバータ側電力ライン６０と、バッテリ５０が接続されたバッテリ側電力ライン６２と、に接続されている。この昇降圧コンバータ５２は、昇降圧部５３と、コンデンサ５４と、コンデンサ５５と、を有する。昇降圧部５３は、２つのスイッチング素子と、２つのダイオードと、リアクトルと、を有する。コンデンサ５４は、昇降圧部５３よりインバータ側電力ライン６０側に取り付けられており、コンデンサ５５は、昇降圧部５３よりバッテリ側電力ライン６２側に取り付けられている。この昇降圧コンバータ５２は、ＥＣＵ７０によって２つのスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、バッテリ側電力ライン６２の電力を昇圧してインバータ側電力ライン６０に供給したり、インバータ側電力ライン６０の電力を降圧してバッテリ側電力ライン６２に供給したりする。

ＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

ＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの回転位置θｍやモータ３２の三相コイルの各相に流れる相電流を検出する電流センサからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ，高圧水素タンク内の圧力を検出する圧力センサからのタンク内圧力Ｐｔ，燃料電池４０の出力端子間に取り付けられた電圧センサからの電圧Ｖｆｃ，燃料電池４０の出力端子に取り付けられた電流センサからの電流Ｉｆｃ，リアクトルＬに流れる電流を検出する電流センサ４３ａからの電流ＩＬ，ダイオードＤ１に流れる電流を検出する電流センサ４３ｂからの電流ＩＤ１，コンデンサ４４の端子間に取り付けられた電圧センサからのコンデンサ４４の電圧ＶＨｆｃ，コンデンサ４５の端子間に取り付けられた電圧センサ４５ａからのコンデンサ４５の電圧ＶＬｆｃ，コンデンサ５４の端子間に取り付けられた電圧センサからのコンデンサ５４の電圧ＶＨ，コンデンサ５５の端子間に取り付けられた電圧センサからのコンデンサ５５の電圧ＶＬ，バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサからの電池電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂなどを挙げることができる。また、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどを挙げることができる。

ＥＣＵ７０からは、各種制御信号などが出力ポートを介して出力されている。各種制御信号としては、インバータ３４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号，燃料電池４０の運転用の補機（循環ポンプやエアコンプレッサなど）への運転制御信号，ＦＣ昇圧コンバータ４２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２へのスイッチング制御信号，昇降圧コンバータ５２への制御信号，リレー６３のオンオフ制御信号などを挙げることができる。

こうして構成された実施例の燃料電池車２０では、ＥＣＵ７０は、走行する際には、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊が駆動軸２６に出力されるように、燃料電池４０とＦＣ昇圧コンバータ４２と昇降圧コンバータ５２とモータ３２（インバータ３４）とを制御する。ＦＣ昇圧コンバータ４２，昇降圧コンバータ５２については、コンデンサ４４，５４の目標電圧ＶＨｆｃ＊，ＶＨ＊を基本値ＶＨｂに設定し、コンデンサ４４，５４の電圧ＶＨｆｃ、ＶＨが目標電圧ＶＨｆｃ＊，ＶＨ＊となるように、ＦＣ昇圧コンバータ４２の昇圧部４３のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２や昇降圧コンバータ５２の昇降圧部５３のスイッチング素子を制御する。

次に、こうして構成された実施例の燃料電池車２０の動作、特に、ダイオードＤ１，Ｄ２に短絡が生じたときの動作について説明する。図２は、実施例のＥＣＵ７０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、走行中に、ＦＣ昇圧コンバータ４２の昇圧部４３のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオフされているときに実行される。なお、本ルーチンの実行を開始したときには、昇降圧コンバータ５２については、コンデンサ５４の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊（基本値ＶＨｂ）となるように、昇降圧コンバータ５２の昇降圧部５３のスイッチング素子を制御する。

本ルーチンが実行されると、ＥＣＵ７０は、オフ時間Ｔｏｆｆの計測を開始して（ステップＳ１００）、電流ＩＬ，ＩＤ１，電圧ＶＬｆｃを入力する処理を実行する（ステップＳ１１０）。電流ＩＬ，ＩＤ１は、 電流センサ４３ａ，４３ｂにより検出されたものを入力している。電圧ＶＬｆｃは、電圧センサ４５ａにより検出されたものを入力している。

続いて、電流ＩＬに対する電流ＩＤ１の割合Ｒｉが所定割合Ｒｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、所定割合Ｒｒｅｆは、ダイオードＤ１，Ｄ２の双方が短絡していない場合における電流ＩＬに対する電流ＩＤ１の割合として予め定めた割合であり、例えば、４０％，５０％，６０％などである。ダイオードＤ２に短絡が生じると、短絡が生じていない場合に比してダイオードＤ２へより多くの電流が流れダイオードＤ１に流れる電流が減ることから、電流ＩＬに対する電流ＩＤ１の割合Ｒｉが所定割合Ｒｒｅｆ未満になる。また、走行中は、ダイオードＤ２に短絡が生じていない場合でも電流ＩＬ，ＩＤ１が変化するため、一時的に割合Ｒｉが所定割合Ｒｒｅｆ未満となることがある。したがって、ステップＳ１２０の処理は、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性があるか否かを判定する処理となっている。

ステップＳ１２０の処理で割合Ｒｉが所定割合Ｒｒｅｆ以上であると判定されたときには、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性はないと判断して、短絡フラグＦを値０に設定する（ステップＳ１３０）。短絡フラグＦは、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性がないときには値０に設定され、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性があるときには値１に設定されるフラグである。

続いて、オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで、所定時間Ｔｒｅｆは、ＦＣ昇圧コンバータ４２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフする時間として、ＦＣ昇圧コンバータ４２をスイッチング制御する際のデューティ比（スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を制御するためのゲート信号の周期に対するスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオンする時間の割合）から定めた値である。したがって、ステップＳ１６０の処理は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフしている時間がＦＣ昇圧コンバータ４２をスイッチング制御する際のデューティ比に対応する時間を超えたか否かを判定する処理となっている。

オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えていないときには、ステップＳ１１０の処理に戻り、オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えているときには、短絡フラグＦが値０であるか否かを調べる（ステップＳ１７０）。短絡フラグＦが値１であるときには、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性があると判断され、ステップＳ１１０の処理へ戻り、短絡フラグＦが値０のときには、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性はないと判断して、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲートをオンして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。今、短絡フラグが値０であるときを考えているから、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲートをオンされることになる。こうした処理により、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性がないときには、オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えるとスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲートをオンとする。すなわち、ＦＣ昇圧コンバータ４２をスイッチング制御する際のデューティ比に対応する時間だけスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフとするから、不必要にスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフとする時間が長くなることを抑制することができる。

ステップＳ１２０の処理で割合Ｒｉが所定割合Ｒｒｅｆ未満であると判定されたときには、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性があると判断して、短絡フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１４０）、続いて、電流ＩＬが値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。図３は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲート電圧Ｖｇ，電流ＩＤ２，ダイオードＤ２の順方向電圧ＶＤ２，電流ＩＤ１，ＩＬ，電圧ＶＨｆｃから電圧ＶＬｆｃを減じた電圧差ｄＶｆｃの時間変化の一例を示す説明図である。今、昇降圧コンバータ５２は、コンデンサ５４の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊（基本値ＶＨｂ）となるように制御されるから、コンデンサ５４の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊（基本値ＶＨｂ）に維持される。そのため、コンデンサ４４の電圧ＶＨｆｃも、目標電圧ＶＨ＊（基本値ＶＨｂ）に維持され、電圧差ｄＶが一定値に維持される。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフとした状態で、ダイオードＤ２に短絡が生じると（時間ｔ１）、ダイオードＤ２のショットキー障壁がなくなり、順方向電圧ＶＤ２が下がる。リアクトルＬの電流ＩＬは、電圧ＶＨｆｃから電圧ＶＬｆｃを減じた値をリアクトルＬのインダクタンスＬ１で除した傾き（＝ＶＨｆｃ−ＶＬｆｃ／Ｌ１）で減少し、値０となる（時間ｔ２）。さらに、こうした状態が継続すると、インバータ側電力ライン６０からリアクトルＬの方向へ電流が流れ始めるから、電流ＩＬが値０未満であるか否かを判定することにより、ダイオードＤ２に短絡が生じていることを判定することができる。したがって、ステップＳ１４０の処理は、ダイオードＤ２に短絡が生じているか否かを判定する（確定する）処理となっている。

ステップＳ１５０で電流ＩＬが値０以上であると判定されたときには、ダイオードＤ２に短絡が生じている可能性はあるが確定はできないと判断して、ステップＳ１６０の処理に進み、オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えていないときには、ステップＳ１１０の処理に戻り、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオフ制御を継続する。オフ時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔｒｅｆを超えているときには、短絡フラグＦが値０か否かを判定する（ステップＳ１７０）。今、短絡フラグＦが値１であるときを考えているから、ステップＳ１１０の処理へ戻り、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオフ制御を継続する。

こうしてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオフ制御を継続した状態で、ステップＳ１５０の処理で電流ＩＬが値０未満であると判定されたときには、ダイオードＤ２に短絡が生じていると判断して、電圧ＶＨが電圧ＶＬｆｃとなるように昇降圧コンバータ５２を制御する（ステップＳ１９０）。電流ＩＬが値０未満である状態、すなわち、インバータ側電力ライン６０から燃料電池４０に向けて電流が流れる状態が継続すると、燃料電池４０に電圧ＶＬｆｃを超える電圧が印加され、燃料電池４０の電気分解が生じて劣化する場合がある。しかしながら、ステップＳ１９０の処理において、電圧ＶＨが電圧ＶＬｆｃとなるように昇降圧コンバータ５２を制御することにより、インバータ側電力ライン６０の電圧とコンデンサ４４の電圧ＶＨｆｃとをコンデンサ５５の電圧ＶＬｆｃと同一または電圧ＶＬｆｃ近傍の電圧とし、リアクトルＬの電流ＩＬを値０もしくは値０近傍の小さな電流値とすることができる。これにより、燃料電池４０の劣化を抑制することができる。

こうして電圧ＶＨが電圧ＶＬｆｃとなるように昇降圧コンバータ５２を制御したら、リレー６３をオフとする（ステップＳ２００）。電圧ＶＨが電圧ＶＬｆｃとなるように昇降圧コンバータ５２を制御して、インバータ側電力ライン６０の電圧とコンデンサ４４の電圧ＶＨｆｃとの電圧差を値０もしくは小さくした状態でリレー６３をオフすることにより、リレー６３の接点が溶着することを抑制できる。

こうしてリレー６３をオフとしたら、バッテリ５０からの電力をインバータ３４へ供給してモータ３２を駆動して走行するバッテリＥＶ走行（退避走行）を開始して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、ＦＣ昇圧コンバータ４２のダイオードＤ２に短絡が生じたときでも、モータ３２を駆動して燃料電池車２０を走行させることができる。

以上説明した実施例の燃料電池車２０によれば、コンデンサ４４，５４の電圧ＶＨｆｃ，ＶＨ（インバータ側電力ライン６０の電圧）が目標電圧ＶＨ＊（ＶＨｆｃ＊）となるようにＦＣ昇圧コンバータ４２のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をスイッチング制御すると共に昇降圧コンバータ５２の各スイッチング素子を制御し、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフしている場合において、割合Ｒｉが所定割合Ｒｒｅｆ未満であるときには、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオフを継続させると共に、コンデンサ５４の電圧ＶＨ（インバータ側電力ライン６０の電圧）が目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５２を制御し、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のオフを継続させている場合において、ダイオードＤ２から燃料電池４０へ電流が流れ始めたときには、コンデンサ５４の電圧ＶＨ（インバータ側電力ライン６０の電圧）がコンデンサ４５の電圧ＶＬｆｃ（燃料電池４０の電圧）となるように昇降圧コンバータ５２を制御することにより、ダイオードＤ２の短絡を適正に判定すると共に、燃料電池４０の劣化を抑制することができる。

実施例の燃料電池車２０では、ステップＳ１９０の処理の後にステップＳ２００，Ｓ２１０の処理を実行しているが、ステップＳ２００，Ｓ２１０の処理を実行しなくてもよい。

実施例の燃料電池車２０では、ステップＳ１５０の処理で電流ＩＬが値０未満であると判定されると、直ちにステップＳ１９０の処理へ進み、電圧ＶＨが電圧ＶＬｆｃとなるように昇降圧コンバータ５２を制御しているが、ステップＳ１５０の処理で電流ＩＬが値０未満であると判定されてから、燃料電池４０の劣化の程度が小さい範囲内の時間が経過してから、ステップＳ１９０の処理へ進み、電圧ＶＨが電圧ＶＬｆｃとなるように昇降圧コンバータ５２を制御してもよい。

実施例の燃料電池車２０では、ＦＣ昇圧コンバータ４２は、昇圧部４３の下アームにスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を備えているが、少なくとも一つの半導体スイッチング素子を下アームに備えていればよいから、一つの半導体スイッチング素子を備えていてもよいし、３つ以上の半導体スイッチング素子を備えていてもよい。

実施例の燃料電池車２０では、インバータ３４とＦＣ昇圧コンバータ４２との間にリレー６３を備えているが、リレー６３を備えていなくてもよい。

実施例では、本発明を、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６にモータ３２が接続された燃料電池車２０に適用する場合について例示しているが、こうした車両に限定するものではなく、モータ３２を備える他の装置に適用しても構わない。また、ＦＣ昇圧コンバータ４２や昇降圧コンバータ５２がモータ３２を駆動するためのインバータ３４に接続されている場合に限定されるものではなく、ＦＣ昇圧コンバータ４２や昇降圧コンバータ５２が他の装置に接続されていてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ＦＣ昇圧コンバータ４２が「昇圧コンバータ」に相当し、モータ３２およびインバータ３４が「負荷」に相当し、昇降圧コンバータ５２が「昇降圧コンバータ」に相当し、ＥＣＵ７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 燃料電池車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２ モータ、３４ インバータ、４０ 燃料電池、４２ ＦＣ昇圧コンバータ、４３ 昇圧部、４３ａ，４３ｂ 電流センサ、４４，４５ コンデンサ、４５ａ 電圧センサ、５０ バッテリ、５２ 昇降圧コンバータ、５３ 昇降圧部、５４，５５ コンデンサ、６０ インバータ側電力ライン、６１ 燃料電池側電力ライン、６２ バッテリ側電力ライン、６３ リレー、７０ ＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｓ１，Ｓ２ スイッチング素子、Ｌ リアクトル。

Claims (1)

1. 上アームを構成し互いに並列接続された２つのダイオードと、下アームを構成する少なくとも一つの半導体スイッチング素子と、前記上アームと前記下アームとの接続点に一端が接続されたリアクトルと、を有し、負荷が接続された第１電力ラインと燃料電池が接続された第２電力ラインとに接続された昇圧コンバータと、
   前記第１電力ラインとバッテリに接続された第３電力ラインとに接続された昇降圧コンバータと、
   を制御する制御装置であって、
   前記第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように前記昇圧コンバータの前記半導体スイッチング素子をスイッチング制御すると共に前記昇降圧コンバータを制御し、
   前記半導体スイッチング素子をオフしている場合において、前記リアクトルの電流に対する前記２つのダイオードのうちの一方のダイオードの電流の割合が所定割合未満であるときには、前記半導体スイッチング素子のオフを継続させるオフ継続制御を実行すると共に、前記第１電力ラインの電圧が前記目標電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御し、
   前記オフ継続制御を実行している場合において、前記２つのダイオードのうちの他方のダイオードから前記燃料電池へ電流が流れ始めたときには、前記第１電力ラインの電圧が前記第２電力ラインの電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御する、
   制御装置。

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