JP4587117B2 - Voltage converter - Google Patents

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Description

本発明は電圧変換装置に関し、特に、双方向DC/DCコンバータに関する。   The present invention relates to a voltage conversion device, and more particularly to a bidirectional DC / DC converter.

近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車(Electric Vehicle)が実用化されている。電気自動車の電気系統には、例えば、直流電力を蓄電する蓄電装置と、直流電圧を交流電圧に変換するトラクションインバータと、トラクションインバータから供給される交流電力によって駆動されるトラクションモータと、力行走行時には蓄電装置の出力電圧を昇圧してトラクションインバータに直流電力を供給する一方で、回生制動時にはトラクションインバータが回生した直流電圧を降圧して蓄電装置を充電する双方向コンバータとが配設される(特許文献1参照)。
特開2003−333835号
In recent years, electric vehicles have been put into practical use as environmentally friendly vehicles. The electric system of an electric vehicle includes, for example, a power storage device that stores DC power, a traction inverter that converts DC voltage into AC voltage, a traction motor that is driven by AC power supplied from the traction inverter, and during power running A bidirectional converter is provided that boosts the output voltage of the power storage device and supplies DC power to the traction inverter, while charging the power storage device by reducing the DC voltage regenerated by the traction inverter during regenerative braking (patent) Reference 1).
JP 2003-333835 A

しかし、インバータとして用いられているIPM(Intelligent Power Module)は、IPMをインバータとして用いる場合に熱損失が大きくなるスイッチング素子の温度を検出できるように温度センサが配置されているため、このIPMをDC/DCコンバータとして用いる場合、トラクションモータ(負荷)による力行走行時(蓄電装置の放電時)と回生制動時(蓄電装置の充電時)とでは、スイッチング素子群を流れる電流経路が異なるため、温度センサが示す温度は必ずしも熱損失が大きくなるスイッチング素子の温度を検出しているとは限らない。従って、力行走行時と回生制動時とで、スイッチング素子群にかける通過パワー制限を同様にすると、適切な通過パワー制限をかけることが出来なくなり、DC/DCコンバータとしての能力を最大限に発揮することができない。また、例えば、高温となっているスイッチング素子を十分に保護できず、DC/DCコンバータが故障する虞もある。   However, since an IPM (Intelligent Power Module) used as an inverter has a temperature sensor arranged so as to detect the temperature of the switching element that increases heat loss when the IPM is used as an inverter, the IPM is DC When used as a DC / DC converter, the current path flowing through the switching element group differs between power running by a traction motor (load) (when the power storage device is discharged) and regenerative braking (when the power storage device is charged). The temperature indicated by does not necessarily detect the temperature of the switching element at which the heat loss increases. Therefore, if the passing power limit applied to the switching element group is the same during power running and regenerative braking, it is not possible to apply an appropriate passing power limit, and the DC / DC converter performance is maximized. I can't. In addition, for example, a switching element that is at a high temperature cannot be sufficiently protected, and the DC / DC converter may fail.

そこで、本発明はスイッチング素子群に適切な通過パワー制限をかけることで、その能力を最大限に発揮できる電圧変換装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a voltage conversion device that can maximize its capability by applying an appropriate passing power limit to the switching element group.

上記の課題を解決するため、本発明の電圧変換装置は、一次側の入出力端子は第1の直流電源に接続され、二次側の入出力端子は第2の直流電源と電力回生可能な電力負荷とに並列接続される電圧変換装置であって、第1の直流電源の放電時には、第1の直流電源の出力電圧を昇圧して電力負荷に供給する一方で、第1の直流電源の充電時には、第2の直流電源の出力電圧又は電力負荷が回生した直流電圧を降圧して第1の直流電源を充電するスイッチング素子群と、第1の直流電源の放電時と充電時とでスイッチング素子群の通過電力の上限値を変更する制御装置とを備え、スイッチング素子群は、上アーム側に配設されたスイッチング素子と、下アーム側に配設されたスイッチング素子とから成るHブリッジ回路を構成し、上アーム側に配設されたスイッチング素子又は下アーム側に配設されたスイッチング素子の何れか一方の温度を検出する温度検出手段を更に備え、制御装置は温度検出手段が検出したスイッチング素子の温度に基づいて他のスイッチング素子の温度を推定し、スイッチング素子群の通過電力の上限値を変更する。第1の直流電源の放電時と充電時とで、スイッチング素子の通過電力の上限値を最適化することで、電圧変換装置の能力を最大限に発揮できる。また、かかる構成により、全てのスイッチング素子に温度センサを設置しなくても、電圧変換装置の適切な温度管理が可能になる。 In order to solve the above problems, in the voltage converter of the present invention, the primary input / output terminal is connected to the first DC power supply, and the secondary input / output terminal can regenerate power with the second DC power supply. A voltage converter connected in parallel to a power load, wherein when the first DC power supply is discharged, the output voltage of the first DC power supply is boosted and supplied to the power load, while the first DC power supply When charging, the switching element group that steps down the output voltage of the second DC power supply or the DC voltage regenerated by the power load to charge the first DC power supply, and switching between discharging and charging of the first DC power supply e Bei a control device for changing the upper limit value of the electric power passing through the element group, H-bridge formed from the switching element group, and a switching element disposed on the upper arm, the switching element disposed on the lower arm side Configure the circuit, and on the upper arm side Temperature detecting means for detecting the temperature of either the switching element provided or the switching element disposed on the lower arm side, and the control device performs another operation based on the temperature of the switching element detected by the temperature detecting means. The temperature of the switching element is estimated, and the upper limit value of the passing power of the switching element group is changed. By optimizing the upper limit value of the passing power of the switching element during discharging and charging of the first DC power supply, the capability of the voltage conversion device can be maximized. Further, with this configuration, it is possible to appropriately manage the temperature of the voltage conversion device without installing temperature sensors in all the switching elements.

本発明の電圧変換装置はインバータとしてもDC/DCコンバータとしても使用可能である。The voltage converter of the present invention can be used as an inverter or a DC / DC converter.

また、制御装置は、第1の直流電源の充電時よりも放電時の方がスイッチング素子群の通過電力の上限値の制限開始温度が高くなるように、或いは通過電力の上限値の制限レートが小さくなるように制御してもよい。本発明の電圧変換装置を車両に搭載した場合、バッテリアシストが制限されることによるモータ出力低下を抑制して、ドライバビリティを向上させることができる。   In addition, the control device is configured such that the restriction start temperature of the upper limit value of the passing power of the switching element group is higher when discharging than the charging of the first DC power supply, or the limit rate of the upper limit value of the passing power is higher. You may control so that it may become small. When the voltage conversion device of the present invention is mounted on a vehicle, drivability can be improved by suppressing a decrease in motor output due to battery assist being restricted.

また、制御装置は、温度検出手段が検出したスイッチング素子の温度に基づいて、スイッチング素子群の通過電力の上限値の制限開始温度又は通過電力の上限値の制限レートを変更してもよい。   Further, the control device may change the limit starting temperature of the upper limit value of the passing power of the switching element group or the limit rate of the upper limit value of the passing power based on the temperature of the switching element detected by the temperature detecting means.

本発明によれば、電圧変換装置の能力を最大限に発揮できる。また、電圧変換装置の故障を抑制できる。   According to the present invention, the capability of the voltage converter can be maximized. Moreover, failure of the voltage converter can be suppressed.

以下、各図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は本実施形態の燃料電池電気自動車10の電気系統の主要構成を示している。燃料電池電気自動車10は、二次電池(第1の直流電源)11、DC/DCコンバータ(電圧変換装置)12、燃料電池(第2の直流電源)13、トラクションインバータ14、トラクションモータ15、及び制御装置16を備えて構成されている。トラクションモータ15は電力回生可能な電力負荷である。二次電池11は、ブレーキ回生時の回生エネルギー貯蔵源、車両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。二次電池11としては、例えば、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の蓄電装置が好適である。尚、二次電池11に替えて、キャパシタ等の蓄電装置をDC/DCコンバータ12の1次側に接続してもよい。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a main configuration of an electric system of a fuel cell electric vehicle 10 of the present embodiment. The fuel cell electric vehicle 10 includes a secondary battery (first DC power source) 11, a DC / DC converter (voltage converter) 12, a fuel cell (second DC power source) 13, a traction inverter 14, a traction motor 15, and A control device 16 is provided. The traction motor 15 is a power load that can regenerate power. The secondary battery 11 functions as a regenerative energy storage source at the time of brake regeneration and an energy buffer at the time of load fluctuation accompanying acceleration or deceleration of the vehicle. As the secondary battery 11, a power storage device such as a nickel / cadmium storage battery, a nickel / hydrogen storage battery, or a lithium secondary battery is suitable. Instead of the secondary battery 11, a power storage device such as a capacitor may be connected to the primary side of the DC / DC converter 12.

燃料電池13は、複数のセルを直列に接続したスタック構造を備えた発電装置である。燃料電池13としては、固体高分子電解質型の燃料電池が望ましい。高分子電解質型の燃料電池は、常温で起動できるために起動時間が短い、常温で高い電流密度が得られる、低負荷運転が可能、小型軽量化が可能といったメリットがあり、車両搭載用の燃料電池として優れた特性を備えている。但し、固体高分子電解質型燃料電池に限らず、アルカリ性電解質型燃料電池、酸性電解質型燃料電池、溶融塩電解質型燃料電池、固体電解質型燃料電池、リン酸型燃料電池なども利用できる。   The fuel cell 13 is a power generation device having a stack structure in which a plurality of cells are connected in series. The fuel cell 13 is preferably a solid polymer electrolyte type fuel cell. The polymer electrolyte fuel cell has the advantages of being able to start at room temperature, so the start-up time is short, high current density is obtained at room temperature, low-load operation is possible, and the size and weight can be reduced. It has excellent characteristics as a battery. However, not only the solid polymer electrolyte fuel cell but also an alkaline electrolyte fuel cell, an acidic electrolyte fuel cell, a molten salt electrolyte fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, and the like can be used.

DC/DCコンバータ(双方向DC/DCコンバータ)12は、その1次側において二次電池11に接続する一方、その2次側においてトラクションインバータ14と燃料電池13のそれぞれに並列接続している。DC/DCコンバータ12は、燃料電池電気自動車10がトラクションモータ15により力行走行するときには、二次電池11の出力電圧を昇圧してトラクションインバータ14に直流電力を供給する一方、燃料電池電気自動車10がトラクションモータ15により回生制動するときには、回生した直流電圧を降圧して二次電池11を充電する。DC/DCコンバータ12は、燃料電池13の余剰発電力を蓄電するために燃料電池13の出力電圧を降圧して二次電池11を充電する機能も有する。DC/DCコンバータ12における電力変換(スイッチング制御)は制御装置16によって制御される。トラクションインバータ14は、二次電池11又は燃料電池13のうち何れか一方又は両者から供給される直流電力を交流電力(例えば、三相交流)に変換する。トラクションインバータ14は、例えば、6個のパワートランジスタで構成される3相ブリッジ回路を備えており、パワートランジスタのスイッチング作用によって直流電力を交流電力に変換し、トラクションモータ15に供給している。パワートランジスタの制御は制御装置16によって行われる。トラクションインバータ14は、制御装置16からの要求指示に応答してトラクションモータ15の出力トルク及び回転数を所望の値に調整するために必要な三相交流電流の振幅及び周波数を調整し、トラクションモータ15に供給する。トラクションモータ15は、車両走行の推進力を得るための電動モータであり、例えば、三相同期モータによって構成されている。   The DC / DC converter (bidirectional DC / DC converter) 12 is connected to the secondary battery 11 on the primary side, and is connected in parallel to the traction inverter 14 and the fuel cell 13 on the secondary side. When the fuel cell electric vehicle 10 is powered by the traction motor 15, the DC / DC converter 12 boosts the output voltage of the secondary battery 11 and supplies DC power to the traction inverter 14, while the fuel cell electric vehicle 10 When regenerative braking is performed by the traction motor 15, the regenerated DC voltage is stepped down to charge the secondary battery 11. The DC / DC converter 12 also has a function of reducing the output voltage of the fuel cell 13 and charging the secondary battery 11 in order to store surplus generated power of the fuel cell 13. Power conversion (switching control) in the DC / DC converter 12 is controlled by the control device 16. The traction inverter 14 converts DC power supplied from either one or both of the secondary battery 11 and the fuel cell 13 into AC power (for example, three-phase AC). The traction inverter 14 includes, for example, a three-phase bridge circuit composed of six power transistors, converts DC power into AC power by the switching action of the power transistors, and supplies the AC power to the traction motor 15. The power transistor is controlled by the control device 16. The traction inverter 14 adjusts the amplitude and frequency of the three-phase alternating current necessary for adjusting the output torque and the rotational speed of the traction motor 15 to desired values in response to a request instruction from the control device 16, and 15 is supplied. The traction motor 15 is an electric motor for obtaining a driving force for traveling the vehicle, and is constituted by, for example, a three-phase synchronous motor.

制御装置16は、車速やアクセル開度(加速要求)等に基づいて、システム全体の要求電力(車両走行電力と補機電力の総和)を求める。次いで、燃料電池13と二次電池11の出力電力の配分を決定し、燃料電池13の発電量が目標電力に一致するように、燃料電池13への反応ガス供給量を調整するとともに、DC/DCコンバータ12を制御して燃料電池13の運転ポイント(出力電圧、出力電流)を調整する。更に、制御装置16は、アクセル開度に応じて目標車速が得られるようにトラクションインバータ14を制御し、トラクションモータ15の回転数及び回転トルクを調整する。   Based on the vehicle speed, the accelerator opening (acceleration request), and the like, the control device 16 obtains the required power of the entire system (the sum of vehicle travel power and auxiliary power). Next, the distribution of the output power of the fuel cell 13 and the secondary battery 11 is determined, and the reactant gas supply amount to the fuel cell 13 is adjusted so that the power generation amount of the fuel cell 13 matches the target power. The operation point (output voltage, output current) of the fuel cell 13 is adjusted by controlling the DC converter 12. Furthermore, the control device 16 controls the traction inverter 14 so as to obtain the target vehicle speed according to the accelerator opening, and adjusts the rotational speed and rotational torque of the traction motor 15.

図2は、DC/DCコンバータ12の回路構成を示している。DC/DCコンバータ12は、上アーム側に配設されたNPNトランジスタTr1,Tr3と、下アーム側に配設されたNPNトランジスタTr2,Tr4から成るHブリッジ回路を備えている。各NPNトランジスタTr1〜Tr4のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD1〜D4が接続されている。NPNトランジスタTr1とTr2との接続点と、NPNトランジスタTr3とTr4との接続点との間には、インダクタンスLが接続されている。DC/DCコンバータ12は、インバータとして使用することが可能なIPMである。説明の便宜上、スイッチング素子としてのNPNトランジスタTr1〜Tr4は4個しか示していないが、実際には6個配置されている。Hブリッジ回路の下アーム側には、NPNトランジスタTr2,Tr4の温度を検出するための温度センサS1,S2が配置されている。NPNトランジスタTr2,Tr4は、インバータとしてもDC/DCコンバータとしても使用可能な電圧変換装置をインバータとして使用するときに、最も熱損失が大きいスイッチング素子であるため、温度センサS1,S2は下アーム側に設置されている。温度センサS1,S2の検出温度は制御装置16に出力される。制御装置16は、各スイッチング素子のスイッチング制御を行って、DC/DCコンバータ12における電力変換を制御するとともに、温度センサS1,S2の検出温度に基づいて、NPNトランジスタTr1,Tr3の温度を推定し、各スイッチング素子の通過パワーを制限する。温度センサS1,S2の検出温度が所定の閾値温度を超えると、スイッチング素子が破損しないように、制御装置16はDC/DCコンバータ12の自己保護を実施する。 FIG. 2 shows a circuit configuration of the DC / DC converter 12. The DC / DC converter 12 includes an H bridge circuit including NPN transistors Tr1 and Tr3 disposed on the upper arm side and NPN transistors Tr2 and Tr4 disposed on the lower arm side. Between the emitters and collectors of the NPN transistors Tr1 to Tr4, diodes D1 to D4 that flow current from the emitter side to the collector side are connected. An inductance L is connected between a connection point between the NPN transistors Tr1 and Tr2 and a connection point between the NPN transistors Tr3 and Tr4. The DC / DC converter 12 is an IPM that can be used as an inverter. For convenience of explanation, only four NPN transistors Tr1 to Tr4 as switching elements are shown, but actually six are arranged. Temperature sensors S1 and S2 for detecting the temperatures of the NPN transistors Tr2 and Tr4 are arranged on the lower arm side of the H bridge circuit. Since the NPN transistors Tr2 and Tr4 are switching elements having the largest heat loss when using a voltage converter that can be used as an inverter or a DC / DC converter as an inverter, the temperature sensors S1 and S2 are arranged on the lower arm side Is installed. The detected temperatures of the temperature sensors S1, S2 are output to the control device 16. The control device 16 performs switching control of each switching element to control power conversion in the DC / DC converter 12, and estimates the temperatures of the NPN transistors Tr1 and Tr3 based on the detected temperatures of the temperature sensors S1 and S2. The passing power of each switching element is limited. When the detected temperatures of the temperature sensors S1 and S2 exceed a predetermined threshold temperature, the control device 16 performs self-protection of the DC / DC converter 12 so that the switching element is not damaged.

DC/DCコンバータ12の1次側の入出力端子は、二次電池11に接続されている。二次電池11から出力される直流電圧は、コンデンサC1によって平滑化されてDC/DCコンバータ12に供給される。一方、DC/DCコンバータ12の2次側の入出力端子は、二次側17に接続されている。二次側17は、上述した燃料電池13、トラクションインバータ14、及びトラクションモータ15を総称している。二次側17から出力される直流電圧は、コンデンサC2によって平滑化されてDC/DCコンバータ12に供給される。   The primary side input / output terminal of the DC / DC converter 12 is connected to the secondary battery 11. The DC voltage output from the secondary battery 11 is smoothed by the capacitor C 1 and supplied to the DC / DC converter 12. On the other hand, the input / output terminal on the secondary side of the DC / DC converter 12 is connected to the secondary side 17. The secondary side 17 is a general term for the fuel cell 13, the traction inverter 14, and the traction motor 15 described above. The DC voltage output from the secondary side 17 is smoothed by the capacitor C <b> 2 and supplied to the DC / DC converter 12.

燃料電池電気自動車10が燃料電池13だけでなく、二次電池11からも電力の供給を受けて力行走行するときは、図中の一点鎖線に示すように、NPNトランジスタTr1,Tr4を経由して電流が流れる。1次側の電圧よりも2次側の電圧の方が高いため、力行走行時では、NPNトランジスタTr1の熱損失よりもNPNトランジスタTr4の熱損失の方が大きく、NPNトランジスタTr4の温度がスイッチング素子の中でも最高温度を示す。NPNトランジスタTr4の温度は、温度センサS2によって直接検出することが可能であるため、温度センサS2の検出温度に基づいてスイッチング素子の通過パワーを制限すればよい。但し、力行走行中にスイッチング素子の通過パワー制限を厳しく実施する(通過パワー制限の開始温度を低めに設定する、或いは通過パワー制限の制限レートを大きくする)と、バッテリアシスト量が制限されるので、モータ出力が低下し、ドライバビリティに影響を与えてしまう。そこで、力行走行中におけるスイッチング素子の通過パワー制限は緩やかに実施する(通過パワー制限の開始温度を高めに設定する、或いは通過パワー制限の制限レートを小さくする)のが好ましい。ここで、通過パワー制限の制限レートとは、スイッチング素子の通過電力の上限値の低下度合(或いは低下幅)をいう。   When the fuel cell electric vehicle 10 is powered by not only the fuel cell 13 but also the secondary battery 11, as shown by the one-dot chain line in the figure, it passes through the NPN transistors Tr 1 and Tr 4. Current flows. Since the voltage on the secondary side is higher than the voltage on the primary side, during power running, the heat loss of the NPN transistor Tr4 is larger than the heat loss of the NPN transistor Tr1, and the temperature of the NPN transistor Tr4 is higher than the switching element. The highest temperature is shown. Since the temperature of the NPN transistor Tr4 can be directly detected by the temperature sensor S2, the passing power of the switching element may be limited based on the detected temperature of the temperature sensor S2. However, if the switching power limit of the switching element is strictly enforced during power running (the start temperature of the pass power limit is set lower or the limit rate of the pass power limit is increased), the battery assist amount is limited. Motor output will be reduced, and drivability will be affected. Therefore, it is preferable that the passing power limitation of the switching element during power running is performed gently (the start temperature of the passing power limitation is set higher or the limiting rate of the passing power limitation is reduced). Here, the limiting rate of the passing power limit refers to the degree of reduction (or reduction) of the upper limit value of the passing power of the switching element.

一方、燃料電池電気自動車10が回生制動するときは、図中の二点鎖線に示すように、NPNトランジスタTr3,Tr2を経由して電流が流れる。1次側の電圧よりも2次側の電圧の方が高いため、回生制動時では、NPNトランジスタTr2の熱損失よりもNPNトランジスタTr3の熱損失の方が大きく、NPNトランジスタTr3の温度がスイッチング素子の中でも最高温度を示す。ところが、温度センサS1はNPNトランジスタTr2の温度を検出することはできても、NPNトランジスタTr3の温度を検出することはできない。その理由は上述したように、温度センサS1,S2の設置箇所は、インバータとしてもDC/DCコンバータとしても使用可能な電圧変換装置をインバータとして用いたときに素子温度が最高となるスイッチング素子の温度を検出できるように選定されているためである。そこで、制御装置16は、温度センサS1の検出温度を基にNPNトランジスタTr3の温度を推定し、スイッチング素子の通過パワー制限を厳しく実施する。より具体的には、NPNトランジスタTr3の温度は温度センサS1が示す検出温度よりも高いことを考慮して、通過パワー制限を実施する閾値温度を低めに設定する。閾値温度をどの程度に設定するかは、NPNトランジスタTr3の温度とNPNトランジスタTr2の温度の相関を事前に計測しておき、NPNトランジスタTr3が過熱されない程度にするのがよい。 On the other hand, when the fuel cell electric vehicle 10 is regeneratively braked, a current flows through the NPN transistors Tr3 and Tr2 as indicated by a two-dot chain line in the figure. Since the secondary side voltage is higher than the primary side voltage, the heat loss of the NPN transistor Tr3 is larger than the heat loss of the NPN transistor Tr2 during regenerative braking, and the temperature of the NPN transistor Tr3 is the switching element. The highest temperature is shown. However, although the temperature sensor S1 can detect the temperature of the NPN transistor Tr2, it cannot detect the temperature of the NPN transistor Tr3. The reason for this is that, as described above, the temperature sensors S1 and S2 are installed at the switching element temperature at which the element temperature becomes maximum when a voltage converter that can be used as an inverter or a DC / DC converter is used as an inverter. This is because it is selected so that it can be detected. Therefore, the control device 16 estimates the temperature of the NPN transistor Tr3 based on the temperature detected by the temperature sensor S1, and strictly restricts the passing power of the switching element. More specifically, in consideration of the fact that the temperature of the NPN transistor Tr3 is higher than the detected temperature indicated by the temperature sensor S1, the threshold temperature for performing the pass power limitation is set lower. The threshold temperature should be set to a level in which the correlation between the temperature of the NPN transistor Tr3 and the temperature of the NPN transistor Tr2 is measured in advance so that the NPN transistor Tr3 is not overheated.

尚、回生制動時におけるスイッチング素子の通過パワー制限を厳しく実施すると、二次電池11に蓄えることのできる回生電力量は低減するものの、油圧ブレーキの踏み込み量に応じた減速力は得られるので、ドライバビリティに影響を与えることはない。   If the passing power of the switching element during regenerative braking is strictly limited, the amount of regenerative power that can be stored in the secondary battery 11 is reduced, but a deceleration force corresponding to the amount of depression of the hydraulic brake can be obtained. Does not affect the performance.

本実施形態によれば力行走行時と回生制動時におけるスイッチング素子の通過パワー制限を最適化できるため、DC/DCコンバータ12の能力を最大限に発揮できる。また、全てのスイッチング素子に温度センサを設置しなくても、一部のスイッチング素子の温度から他のスイッチング素子の温度を推定し、通過パワー制限を実施するので、適切な温度管理が可能になる。また、力行走行時におけるスイッチング素子の通過パワー制限を緩やかに実施することで、ドライバビリティに与える影響を低減できる。   According to the present embodiment, it is possible to optimize the passing power limit of the switching element during power running and regenerative braking, so that the capability of the DC / DC converter 12 can be maximized. Also, even if temperature sensors are not installed in all switching elements, the temperature of other switching elements is estimated from the temperature of some switching elements and the passing power is limited, so that appropriate temperature management becomes possible. . In addition, the effect on drivability can be reduced by gently performing the passing power limitation of the switching element during power running.

本実施形態の燃料電池電気自動車の電気系統の主要構成図である。It is a principal lineblock diagram of the electric system of the fuel cell electric vehicle of this embodiment. 本実施形態の双方向DC/DCコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the bidirectional DC / DC converter of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池電気自動車 11…二次電池 12…DC/DCコンバータ 13…燃料電池 14…トラクションインバータ 15…トラクションモータ 16…制御装置 17…二次側 Tr1〜Tr4…トランジスタ D1〜D4…ダイオード L…インダクタンス S1〜S2…温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell electric vehicle 11 ... Secondary battery 12 ... DC / DC converter 13 ... Fuel cell 14 ... Traction inverter 15 ... Traction motor 16 ... Controller 17 ... Secondary side Tr1-Tr4 ... Transistor D1-D4 ... Diode L ... Inductance S1-S2 ... Temperature sensor

Claims (3)

一次側の入出力端子は第1の直流電源に接続され、二次側の入出力端子は第2の直流電源と電力回生可能な電力負荷とに並列接続される電圧変換装置であって、
前記第1の直流電源の放電時には、前記第1の直流電源の出力電圧を昇圧して前記電力負荷に供給する一方で、前記第1の直流電源の充電時には、前記第2の直流電源の出力電圧又は前記電力負荷が回生した直流電圧を降圧して前記第1の直流電源を充電するスイッチング素子群と、
前記第1の直流電源の放電時と充電時とで前記スイッチング素子群の通過電力の上限値を変更する制御装置とを備え、
前記スイッチング素子群は、上アーム側に配設されたスイッチング素子と、下アーム側に配設されたスイッチング素子とから成るHブリッジ回路を構成し、
前記上アーム側に配設されたスイッチング素子又は前記下アーム側に配設されたスイッチング素子の何れか一方の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記制御装置は、前記温度検出手段が検出した前記スイッチング素子の温度に基づいて他のスイッチング素子の温度を推定し、前記スイッチング素子群の通過電力の上限値を変更する、電圧変換装置。
A primary side input / output terminal is connected to a first DC power source, and a secondary side input / output terminal is a voltage converter connected in parallel to a second DC power source and a power load capable of power regeneration,
When the first DC power supply is discharged, the output voltage of the first DC power supply is boosted and supplied to the power load, while when the first DC power supply is charged, the output of the second DC power supply is output. A switching element group that steps down a voltage or a DC voltage regenerated by the power load to charge the first DC power supply;
E Bei a control device for changing the upper limit of the passing electric power of the switching element group at the time of charging and during discharging of the first DC power supply,
The switching element group constitutes an H bridge circuit composed of a switching element arranged on the upper arm side and a switching element arranged on the lower arm side,
Temperature detection means for detecting the temperature of either the switching element disposed on the upper arm side or the switching element disposed on the lower arm side;
The said control apparatus is a voltage converter which estimates the temperature of another switching element based on the temperature of the said switching element which the said temperature detection means detected, and changes the upper limit of the passing electric power of the said switching element group .
請求項1に記載の電圧変換装置であって、
前記制御装置は、前記第1の直流電源の充電時よりも放電時の方が前記スイッチング素子群の通過電力の上限値の制限開始温度が高くなるように、或いは通過電力の上限値の制限レートが小さくなるように制御する、電圧変換装置。
The voltage conversion device according to claim 1,
The control device is configured such that the restriction start temperature of the upper limit value of the passing power of the switching element group is higher during discharging than the charging time of the first DC power supply, or the upper limit value of the passing power is limited. Is a voltage conversion device that controls so as to be small.
請求項1又は請求項2に記載の電圧変換装置であって、
前記制御装置は、前記温度検出手段が検出した前記スイッチング素子の温度に基づいて前記スイッチング素子群の通過電力の上限値の制限開始温度又は通過電力の上限値の制限レートを変更する、電圧変換装置。
The voltage conversion device according to claim 1 or 2 ,
The control device changes a limit start temperature of the upper limit value of the passing power of the switching element group or a limit rate of the upper limit value of the passing power based on the temperature of the switching element detected by the temperature detecting unit. .
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