JP5354457B2

JP5354457B2 - Converter control device

Info

Publication number: JP5354457B2
Application number: JP2009070388A
Authority: JP
Inventors: 敦志今井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP2010226852A

Description

本発明は、燃料電池の出力電圧を制御するコンバータ制御装置に関する。 The present invention relates to a converter control device that controls an output voltage of a fuel cell.

自動車等に搭載される燃料電池システムにおいては、燃料電池の発電能力を超える急な負荷の変化等に対応するため、動力源として燃料電池とバッテリとを備えたハイブリッド型燃料電池システムが種々提案されている。このような燃料電池システムでは、燃料電池の出力電圧とバッテリの入出力電圧とが相違しているため、ＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリが接続される一次側の電圧を燃料電池が接続される二次側の電圧にまで昇圧または降圧し、または、二次側の電圧を一次側の電圧にまで降圧または昇圧して、電力供給するように構成されている。 In a fuel cell system mounted on an automobile or the like, various hybrid fuel cell systems including a fuel cell and a battery as power sources have been proposed in order to cope with a sudden load change exceeding the power generation capacity of the fuel cell. ing. In such a fuel cell system, since the output voltage of the fuel cell is different from the input / output voltage of the battery, the fuel cell is connected to the primary side voltage to which the battery is connected via the DC-DC converter. It is configured to supply power by stepping up or stepping down to a secondary side voltage, or stepping down or stepping up a secondary side voltage to a primary side voltage.

近年、複数の相回路が並列接続され、駆動する相数を切り替え可能に構成されたＤＣ−ＤＣコンバータが開発されている。例えば、特開２００６−３３９３４号公報には、システムの負荷量の変化を予測して、予測された負荷量に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの相数を切替え可能に構成された提案が開示されている（特許文献１参照）。 In recent years, a DC-DC converter in which a plurality of phase circuits are connected in parallel and the number of phases to be driven can be switched has been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-33934 discloses a proposal configured to predict a change in the load amount of a system and switch the number of phases of a DC-DC converter according to the predicted load amount. (See Patent Document 1).

また、特開２００３−２３５２５２公報には、マスター・スレーブ式の多段のＤＣ−ＤＣコンバータを備え、このＤＣ−ＤＣコンバータへの入力電力（Ｐｉｎ）及び出力電力（Ｐｏｕｔ）を計測器で計測して出力電力（Ｐｏｕｔ）に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの並列代数を決定すると共に、指示出力電圧の増分に応じたＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率（Ｐｉｎ／Ｐｏｕｔ）を算出することで、最大効率を与える指示出力電圧を決定する電源回路が提案されている（特許文献２参照）。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-235252 includes a master / slave multi-stage DC-DC converter, and the input power (Pin) and output power (Pout) to the DC-DC converter are measured by a measuring instrument. The parallel algebra of the DC-DC converter is determined according to the output power (Pout), and the maximum efficiency is obtained by calculating the conversion efficiency (Pin / Pout) of the DC-DC converter according to the increment of the indicated output voltage. A power supply circuit for determining an instruction output voltage has been proposed (see Patent Document 2).

なお、多相ＤＣ−ＤＣコンバータ自体に関する提案として、例えば特開２００６−３１１７７６公報には、コストを削減すると共に製品寿命を長くした多相ＤＣ−ＤＣコンバータが提案されている（特許文献３参照）。 As a proposal related to the multiphase DC-DC converter itself, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-311776 proposes a multiphase DC-DC converter that reduces the cost and extends the product life (see Patent Document 3). .

特開２００６−３３９３４号公報JP 2006-33934 A 特開２００３−２３５２５２号公報JP 2003-235252 A 特開２００６−３１１７７６号公報JP 2006-311776 A

しかしながら、上記公知の技術では、システムの負荷量やＤＣ−ＤＣコンバータの入出力電力に応じて多相のＤＣ−ＤＣコンバータを切り換え、効率等を向上することは可能であるが、システムの運転状態、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータに指令する電圧値（指令電圧値）が急変し、該指令電圧値と実測される電圧値（実測電圧値）との偏差が大きくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子のＯＮデューティーが過大となり、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子を流れる電流（以下、ＩＰＭ電流）が過大となる。このように過大なＩＰＭ電流が発生すると、ＤＣ-ＤＣコンバータのスイッチング素子のフェールセーフ機能が働いてシステムがシャットダウンしてしまう、あるいは素子そのものが破壊してしまう等の問題が発生する。 However, in the above known technique, it is possible to switch the multi-phase DC-DC converter according to the load amount of the system and the input / output power of the DC-DC converter, and to improve the efficiency etc., but the operating state of the system For example, when the voltage value (command voltage value) commanded to the DC-DC converter changes suddenly and the deviation between the command voltage value and the actually measured voltage value (actual voltage value) increases, the switching element of the DC-DC converter Becomes excessively large, and the current flowing through the switching element of the DC-DC converter (hereinafter, IPM current) becomes excessive. When such an excessive IPM current is generated, the fail-safe function of the switching element of the DC-DC converter works to cause a problem that the system shuts down or the element itself is destroyed.

ここで、過大なＩＰＭ電流が発生するケースとしては、システムの負荷が変動（例えば急加速や急ブレーキ動作など）する場合（ケース１）や、ＤＣ−ＤＣコンバータの通過パワーが変動する場合（ケース２）が主要なケースとして挙げられるが、これらケース１、２以外にも過大なＩＰＭ電流が発生し得る。具体的には、燃料電池の間欠運転と通常運転の切換時、起動停止時のプリチャージやディスチャージ、ＦＣリレーの溶着検出時などにもＩＰＭ電流が発生し得る。 Here, as a case where an excessive IPM current is generated, the system load fluctuates (for example, sudden acceleration or sudden braking operation) (case 1), or the passing power of the DC-DC converter fluctuates (case). 2) is mentioned as a main case, but an excessive IPM current can be generated in addition to these cases 1 and 2. Specifically, the IPM current can also be generated at the time of switching between intermittent operation and normal operation of the fuel cell, precharge or discharge at the time of start / stop, detection of welding of the FC relay, and the like.

図９は、多相（三相）のＤＣ−ＤＣコンバータを備えた周知のハイブリッド型燃料電池システムの回路構成を例示した図である。
図Ａに示すＤＣ−ＤＣコンバータ１１００から燃料電池１２００側に流れる電流I２がゼロの状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１００の二次側電圧Ｖ２を変化させる場合、二次側のコンデンサＣ２への充放電に要するエネルギーは一次側から二次側へと移動する。 FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration of a known hybrid fuel cell system including a multi-phase (three-phase) DC-DC converter.
When the secondary voltage V2 of the DC-DC converter 1100 is changed when the current I2 flowing from the DC-DC converter 1100 to the fuel cell 1200 shown in FIG. A is zero, the secondary-side capacitor C2 is charged / discharged. The energy required to move from the primary side to the secondary side.

ここで、時間Δｔの間にＤＣ−ＤＣコンバータ１１００の一次側から二次側にエネルギーＥｍ（以下、移動エネルギーＥｍ）が移動することで、一次側のコンデンサＣ１（容量；Ｃ１）の電圧Ｖｃ１がＶ₁からＶ₁’に変化し、二次側のコンデンサＣ２（容量；Ｃ２）の電圧Ｖｃ２がＶ₂からＶ₂’に変化したとすると、移動エネルギーＥｍ、移動エネルギーの平均時間Ｔａｖｅ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１００のリアクトル電流Ｉｒ、ＩＰＭ電流Ｉｓは、それぞれ下記式（１）〜（４）であらわすことができる。なお、式（４）に示すＤｉｐｍは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１００を構成するスイッチング素子（ＩＰＭ）のデューティーを示す。

Here, during the time Δt, energy Em (hereinafter referred to as kinetic energy Em) moves from the primary side to the secondary side of the DC-DC converter 1100, so that the voltage Vc1 of the primary side capacitor C1 (capacitance; C1) is changed. 'changes, the secondary-side capacitor C2 (capacitor; C2) voltage Vc2 of the V ₂ V _2' from V ₁ V ₁ When the change, movement energy Em, the average time of moving energy Tave, DC- Reactor current Ir and IPM current Is of DC converter 1100 can be expressed by the following formulas (1) to (4), respectively. In addition, Dipm shown in Formula (4) shows the duty of the switching element (IPM) which comprises the DC-DC converter 1100.

式（４）に示すように、ＩＰＭ電流Ｉｓは二次側の電圧の時間変化率に比例する。このため、電圧の時間変化率が大きい場合には、ケース１、２のごとく負荷の変動や通過パワーの変動が無くとも、過大なＩＰＭ電流が発生し、ＤＣ-ＤＣコンバータのスイッチング素子のフェールセーフ機能が働いてシステムがシャットダウンしてしまう、あるいは素子そのものが破壊してしまう等の問題が発生する。 As shown in the equation (4), the IPM current Is is proportional to the time change rate of the secondary side voltage. For this reason, when the voltage temporal change rate is large, an excessive IPM current is generated even if there is no load fluctuation or passing power fluctuation as in cases 1 and 2, and the switching element of the DC-DC converter is fail-safe. Problems occur such as the system shuts down due to the function, or the element itself is destroyed.

本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、ＤＣ−ＤＣコンバータの指令電圧値が急変した場合であっても、過電流の発生を抑制することが可能なコンバータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a converter control device capable of suppressing the occurrence of overcurrent even when the command voltage value of the DC-DC converter changes suddenly. For the purpose.

上記課題を解決するため、本発明に係るコンバータ制御装置は、燃料電池の出力電圧を制御する多相コンバータと、前記多相コンバータへの指令電圧の変化分を検出する検出手段と、検出される前記指令電圧の変化分である該指令電圧の時間変化率、該指令電圧と実測電圧との偏差、該指令電圧と実測電圧との偏差の積分値のいずれかと該指令電圧が急変したか否かを判断するための変化閾値との比較結果に基づき、前記指令電圧の変化分が前記変化閾値を超えた場合に、該多相コンバータの駆動相数を、所定値を上回る相数に決定する決定手段と、前記指令電圧に従い、決定された前記駆動相数にて前記多相コンバータの駆動を制御する駆動相数制御手段と具備することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a converter control device according to the present invention is detected by a multiphase converter that controls an output voltage of a fuel cell, a detection means that detects a change in a command voltage to the multiphase converter, and Whether the command voltage has suddenly changed with any one of the time rate of change of the command voltage, which is the change in the command voltage, the deviation between the command voltage and the measured voltage, and the integrated value of the deviation between the command voltage and the measured voltage Based on the comparison result with the change threshold value for determining whether or not the change amount of the command voltage exceeds the change threshold value, the number of drive phases of the multiphase converter is determined to be greater than a predetermined value. And determining means and drive phase number control means for controlling the driving of the multiphase converter with the determined number of drive phases according to the command voltage.

かかる構成によれば、コンバータの指令電圧の変化分に基づき、該指令電圧値が急変したか否かを判断し、該指令電圧値が急変したと判断した場合にはコンバータの駆動素数を、所定値以下にすることを禁止（別言すれば所定値を上回る相数で駆動）する。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＰＭ電流が過大となることを未然に防止することができ、る。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータのシャットダウンによるシステムの停止や、素子破壊といった問題を未然に防止することが可能となる。 According to such a configuration, it is determined whether or not the command voltage value has suddenly changed based on the change in the command voltage of the converter, and when it is determined that the command voltage value has suddenly changed, the driving prime number of the converter is set to a predetermined value. It is forbidden to be less than the value (in other words, it is driven with the number of phases exceeding the predetermined value). For this reason, it is possible to prevent the IPM current of the DC-DC converter from becoming excessive. As a result, it is possible to prevent problems such as system stoppage and element destruction due to shutdown of the DC-DC converter.

本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの指令電圧値が急変した場合であっても、過電流の発生を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of overcurrent even when the command voltage value of the DC-DC converter suddenly changes.

本実施形態に係るハイブリッド燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hybrid fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの１相分の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure for 1 phase of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータを主体とする回路の主要経路における電流、電圧、および電力の流れを説明するための回路ブロック図である。It is a circuit block diagram for demonstrating the flow of the electric current in the main path | route of the circuit mainly having the DC-DC converter which concerns on this embodiment, a voltage, and electric power. 従来のＤＣ−ＤＣコンバータの制御内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control content of the conventional DC-DC converter. 従来のＤＣ−ＤＣコンバータの制御内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control content of the conventional DC-DC converter. 従来のＤＣ−ＤＣコンバータの制御内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control content of the conventional DC-DC converter. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの制御内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control content of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの制御内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control content of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの制御内容を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control content of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの駆動相数決定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the drive phase number determination operation | movement of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの駆動相数決定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the drive phase number determination operation | movement of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの駆動相数決定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the drive phase number determination operation | movement of the DC-DC converter which concerns on this embodiment. 多相のＤＣ−ＤＣコンバータを備えた周知のハイブリッド型燃料電池システムの回路構成を例示した図である。It is the figure which illustrated the circuit structure of the well-known hybrid type fuel cell system provided with the polyphase DC-DC converter.

Ａ．本実施形態
＜システム構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムのシステム全体図である。
本実施形態に係るハイブリッド型燃料電池システム（ハイブリッド燃料電池システム１）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０、蓄電装置に相当する高圧バッテリ２１、燃料電池２２、逆流防止用ダイオード２３、インバータ２４、トラクションモータ２５、ディファレンシャル２６、シャフト２７、車輪２９、ハイブリッド制御部１０、および電源制御部１１を備えている。 A. Embodiment <System configuration>
FIG. 1 is an overall system diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
A hybrid fuel cell system (hybrid fuel cell system 1) according to this embodiment includes a DC-DC converter 20, a high voltage battery 21 corresponding to a power storage device, a fuel cell 22, a backflow prevention diode 23, an inverter 24, and a traction motor 25. , A differential 26, a shaft 27, wheels 29, a hybrid control unit 10, and a power supply control unit 11.

高圧バッテリ２１は、充放電自在なニッケル−水素電池等のバッテリーユニットを複数積層し直列接続することによって所定の電圧を出力するようになっている。高圧バッテリ２１の出力端子には電源制御部１０と通信可能なバッテリコンピュータ１４が設けられており、高圧バッテリ２１の充電状態を過充電や過放電に至らない適正な値に維持するとともに、万が一高圧バッテリに異常が生じた場合に安全を保つように動作するようになっている。 The high voltage battery 21 outputs a predetermined voltage by stacking a plurality of battery units such as chargeable / dischargeable nickel-hydrogen batteries and connecting them in series. A battery computer 14 capable of communicating with the power supply control unit 10 is provided at the output terminal of the high voltage battery 21 to maintain the charged state of the high voltage battery 21 at an appropriate value that does not lead to overcharge or overdischarge. It operates so as to maintain safety when an abnormality occurs in the battery.

ＤＣ−ＤＣコンバータ（多相コンバータ）２０は、燃料電池２２の出力電圧を制御することによって、該燃料電池２２の出力パワーまたは出力電流を制御する電圧変換装置であり、一次側（入力側：バッテリ２１側）に入力された電力を、一次側と異なる電圧値に変換（昇圧または降圧）して二次側（出力側：燃料電池２２側）出力し、また逆に、二次側に入力された電力を、二次側と異なる電圧に変換して一次側に出力する双方向の電圧変換装置である。当該実施形態では、高圧バッテリ２１の直流出力電圧（例えば約２００Ｖ）をさらに高い直流電圧（例えば約５００Ｖ）に昇圧することによって、トラクションモータ２５を小電流・高電圧で駆動することを可能とし、電力供給による電力損失を抑制し、トラクションモータ２５の高出力化を可能としている。 The DC-DC converter (multi-phase converter) 20 is a voltage conversion device that controls the output power or output current of the fuel cell 22 by controlling the output voltage of the fuel cell 22, and the primary side (input side: battery) 21) is converted to a voltage value different from that of the primary side (step-up or step-down) and output to the secondary side (output side: fuel cell 22 side), and conversely, input to the secondary side. This is a bidirectional voltage conversion device that converts the generated power into a voltage different from that on the secondary side and outputs it to the primary side. In the present embodiment, the traction motor 25 can be driven with a small current and a high voltage by boosting the DC output voltage (for example, about 200 V) of the high-voltage battery 21 to a higher DC voltage (for example, about 500 V), The power loss due to the power supply is suppressed, and the output of the traction motor 25 can be increased.

当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、複数の相回路を備えており、駆動する相数が切り替え可能に構成されている。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、三相運転方式が採用されており、具体的な回路方式としては三相ブリッジ形コンバータとしての回路構成を備えている。図１に示すように、当該三相ブリッジ形コンバータの回路構成は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三つのブリッジ形コンバータ相回路（Ｕ−ＣＯＮ、Ｖ−ＣＯＮ、Ｗ−ＣＯＮ）が並列接続された構成をしている。それぞれの相回路は、入力された直流電圧を一旦交流に変換するインバータ類似の回路部分とその交流を再び整流して、異なる直流電圧に変換する部分とが組み合わされている。具体的には、一次側入力端子間及び二次側出力端子間のそれぞれに、スイッチング素子Ｔｒ及び整流器Ｄの並列接続構造が二段重ねされており、一次側と二次側とのそれぞれの二段重ね構造の中間点同士がリアクトルＬで連結された構造をしている。スイッチング素子Ｔｒとしては、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を利用可能であり、整流器Ｄとしてはダイオードを利用可能である。当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は相回路間の位相差が１２０度（２π／３）ごとになるように調整されたタイミングでスイッチングされるようになっている。 The DC-DC converter 20 includes a plurality of phase circuits, and is configured to be able to switch the number of phases to be driven. That is, the DC-DC converter 20 adopts a three-phase operation method, and has a circuit configuration as a three-phase bridge type converter as a specific circuit method. As shown in FIG. 1, the circuit configuration of the three-phase bridge type converter is that three bridge type converter phase circuits (U-CON, V-CON, W-CON) of U phase, V phase, and W phase are connected in parallel. It has the structure made. In each phase circuit, a circuit portion similar to an inverter that once converts an input DC voltage into AC and a portion that rectifies the AC again and converts it to a different DC voltage are combined. Specifically, the parallel connection structure of the switching element Tr and the rectifier D is overlapped between the primary side input terminals and between the secondary side output terminals, respectively. The intermediate points of the stacked structure are connected by a reactor L. As the switching element Tr, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used, and as the rectifier D, a diode can be used. The DC-DC converter 20 is switched at a timing adjusted so that the phase difference between the phase circuits is every 120 degrees (2π / 3).

当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、電源制御部１１からの相切換制御信号Ｃphに基づいて、駆動する相が任意に変更可能に構成されており、具体的には実測された負荷または負荷予測に基づき、一相のみの単相運転と二相または三相の多相運転との切り換えが行われる。ここで、本実施形態ではＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電圧指令値が急変したことを検知した場合に、駆動相数を「１」から「３」へと切り換えることで、制御性を向上させ、過電流の発生を防止する点に特徴がある（詳細は後述）。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電圧指令値の急変検出時に切り換える駆動相数は、「１」から「３」に限る趣旨ではなく、「１」から「２」などに切り換えるなど、過電流の発生を防止することができるのであれば任意に設定可能である。 The DC-DC converter 20 is configured such that the phase to be driven can be arbitrarily changed based on the phase switching control signal Cph from the power supply control unit 11, and specifically based on the actually measured load or load prediction. Switching between single-phase operation with only one phase and two-phase or three-phase multiphase operation is performed. Here, in this embodiment, when it is detected that the voltage command value of the DC-DC converter 20 has suddenly changed, the controllability is improved by switching the number of drive phases from “1” to “3”. It is characterized in that the generation of current is prevented (details will be described later). Note that the number of drive phases to be switched when a sudden change in the voltage command value of the DC-DC converter 20 is detected is not limited to “1” to “3”, but an overcurrent is generated, for example, by switching from “1” to “2”. As long as it can be prevented, it can be set arbitrarily.

また当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０では、三相ブリッジ形回路構成で直流電流を一旦交流電流に変換するが、その交流電流のデューティー比を、電源制御部１１からのデューティー比制御信号Ｃｄに対応させてこの交流電流のデューティー比を変化させることが可能になっている。この交流電流のデューティー比は、当該コンバータを通過する電力の実効値を変化させることになるため、コンバータの出力電力や出力電圧を変化させることになる。デューティー比の変更によって瞬時の出力調整が可能になっているのである。このようなデューティー比の一時的な変更は、特に当該コンバータが恒常的に行う制御動作の過渡期において有効である。 The DC-DC converter 20 once converts a direct current into an alternating current with a three-phase bridge circuit configuration. The duty ratio of the alternating current is made to correspond to the duty ratio control signal Cd from the power supply control unit 11. The duty ratio of this alternating current can be changed. Since the duty ratio of this alternating current changes the effective value of the power passing through the converter, the output power and output voltage of the converter are changed. Instantaneous output adjustment is possible by changing the duty ratio. Such a temporary change of the duty ratio is particularly effective in the transition period of the control operation constantly performed by the converter.

なお、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電流は電流センサ１５により、また入力電圧Ｖｉは電圧センサ１６により実測可能になっている。また、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電流は電流センサ１７により、出力電圧Ｖｏは電圧センサ１８により実測可能になっている。さらに各相のリアクトルＬには、リアクトルを流れる電流（以下、リアクトル電流）を検出可能に構成された電流センサ１９（１９−１、１９−２、１９−３）が設けられている。ただし、各相のリアクトル電流を検知する電流センサは設けなくても良い。 The input current of the DC-DC converter 20 can be measured by the current sensor 15 and the input voltage Vi can be measured by the voltage sensor 16. The output current of the DC-DC converter 20 can be measured by the current sensor 17 and the output voltage Vo can be measured by the voltage sensor 18. Furthermore, the reactor L of each phase is provided with a current sensor 19 (19-1, 19-2, 19-3) configured to be able to detect a current flowing through the reactor (hereinafter referred to as a reactor current). However, a current sensor that detects the reactor current of each phase may not be provided.

また、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０は軽負荷運転時やブレーキ動作時には、トラクションモータ２５を逆にジェネレータとして発電を行い、コンバータの二次側から一次側へ直流電圧を変換して、高圧バッテリ２１に充電を行う回生動作が可能なようになっている。 Further, the DC-DC converter 20 generates power by using the traction motor 25 as a generator in reverse during light load operation or braking operation, converts the DC voltage from the secondary side of the converter to the primary side, and converts it to the high voltage battery 21. Regenerative operation for charging is possible.

燃料電池スタック２２は、複数の単位セルをスタックし、直列接続して構成されている。単位セルは、高分子電解質膜等を燃料極及び空気極の二つの電極で狭み込んだＭＥＡという構造物を燃料ガスと酸化ガスとを供給するためのセパレータで挟み込んだ構造をしている。アノード極はアノード極用触媒層を多孔質支持層上に設けてあり、カソード極はカソード極用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。 The fuel cell stack 22 is configured by stacking a plurality of unit cells and connecting them in series. The unit cell has a structure in which a structure called MEA, in which a polymer electrolyte membrane or the like is narrowed by two electrodes, a fuel electrode and an air electrode, is sandwiched between separators for supplying fuel gas and oxidizing gas. The anode electrode is provided with an anode electrode catalyst layer on the porous support layer, and the cathode electrode is provided with a cathode electrode catalyst layer on the porous support layer.

燃料電池スタック２２には、図示しない、燃料ガスを供給する系統、酸化ガスを提供する系統、及び冷却液を提供する系統が設けられており、ハイブリッド制御部１０からの制御信号Ｃｆｃに応じて、燃料ガスの供給量や酸化ガスの供給量を制御することにより、任意の発電量で発電可能になっている。 The fuel cell stack 22 is provided with a system for supplying fuel gas, a system for supplying oxidizing gas, and a system for supplying coolant, which are not shown, and according to a control signal Cfc from the hybrid control unit 10, By controlling the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidizing gas, it is possible to generate power with an arbitrary power generation amount.

インバータ２４は、走行モータ用インバータであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０によって昇圧された高圧直流を互いの位相差が１２０度の三相交流に変換するようになっている。当該インバータ２４は、ハイブリッド制御部１０からのインバータ制御信号Ｃｉによって電流制御がされるようになっている。 The inverter 24 is an inverter for a traveling motor, and converts the high-voltage direct current boosted by the DC-DC converter 20 into a three-phase alternating current having a phase difference of 120 degrees. The inverter 24 is current-controlled by an inverter control signal Ci from the hybrid control unit 10.

トラクションモータ２５は、本電気自動車の主動力となるものであり、減速時には回生電力を発生するようにもなっている。ディファレンシャル２６は減速装置であり、トラクションモータ２５の高速回転を所定の回転数に減速し、タイヤ２９が設けられたシャフト２７を回転させる。シャフト２７には車輪速センサ２８が設けてあり、車輪速パルスＳｒをハイブリッド制御部１０に出力可能になっている。 The traction motor 25 is the main power of the electric vehicle, and generates regenerative power when decelerating. The differential 26 is a reduction device that reduces the high-speed rotation of the traction motor 25 to a predetermined rotational speed, and rotates the shaft 27 provided with the tire 29. A wheel speed sensor 28 is provided on the shaft 27, and wheel speed pulses Sr can be output to the hybrid control unit 10.

ハイブリッド制御部１０は、システム全体の制御用のコンピュータシステムであり、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３等を備えている。当該ハイブリッド制御部１０は、アクセル位置信号Ｓａやシフト位置信号Ｓｓ、車輪速センサ２８からの車輪速信号Ｓｒその他の各種センサからの信号を入力して、運転状態に応じた燃料電池スタック２２の発電量及びトラクションモータ２５におけるトルクを求めて、燃料電池スタック２２、トラクションモータ２５、及び高圧バッテリ２１の電力収支を計算し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０やインバータ２４における損失を加算したシステム動作の全体制御を行うようにプログラムされている。また、ハイブリッド制御部１０は、電流センサ１５の検出する入力電流および電圧センサ１６の検出する入力電圧によりＤＣ−ＤＣコンバータ２０の一次側に流通する電力を認識し、電流センサ１７の検出する出力電流および電圧センサ１８の検出する出力電圧によりＤＣ−ＤＣコンバータ２０の二次側に流通する電力を認識することが可能になっている。さらに電力制御部１０は、電流センサ１９−１〜１９−３の検出信号に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ２０の各相別の通過電流を認識することが可能になっている。 The hybrid control unit 10 is a computer system for controlling the entire system, and includes, for example, a central processing unit (CPU) 101, a RAM 102, a ROM 103, and the like. The hybrid control unit 10 inputs an accelerator position signal Sa, a shift position signal Ss, a wheel speed signal Sr from the wheel speed sensor 28, and other signals from various sensors, and generates power from the fuel cell stack 22 according to the driving state. The amount and the torque in the traction motor 25 are obtained, the power balance of the fuel cell stack 22, the traction motor 25, and the high voltage battery 21 is calculated, and the overall control of the system operation is performed by adding the losses in the DC-DC converter 20 and the inverter 24. Is programmed to do. Further, the hybrid control unit 10 recognizes the power flowing to the primary side of the DC-DC converter 20 based on the input current detected by the current sensor 15 and the input voltage detected by the voltage sensor 16, and the output current detected by the current sensor 17. In addition, the power flowing to the secondary side of the DC-DC converter 20 can be recognized by the output voltage detected by the voltage sensor 18. Furthermore, the power control unit 10 can recognize the passing current for each phase of the DC-DC converter 20 based on the detection signals of the current sensors 19-1 to 19-3.

電源制御部（駆動相数制御手段）１１は、電源、特にコンバータ制御用のコンピュータシステムであり、図示しないが、ハイブリッド制御部１０と同様に、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。当該電源制御部１１は、ハイブリッド制御部１０から供給されるコンバータ制御信号Ｃｃに基づいて、相切換制御信号ＣphをＤＣ−ＤＣコンバータ２０に出力し、駆動する相数を変更可能する。また、コンバータ制御信号Ｃｃに基づいて、デューティー比制御信号ＣｄをＤＣ−ＤＣコンバータ２０に出力し、交流電流のデューティー比を変化させることが可能になっている。 The power supply control unit (drive phase number control means) 11 is a computer system for controlling a power supply, particularly a converter, and although not shown, includes a central processing unit (CPU), RAM, ROM, etc., as with the hybrid control unit 10. ing. The power supply control unit 11 outputs the phase switching control signal Cph to the DC-DC converter 20 on the basis of the converter control signal Cc supplied from the hybrid control unit 10 and can change the number of phases to be driven. Further, based on the converter control signal Cc, the duty ratio control signal Cd can be output to the DC-DC converter 20 to change the duty ratio of the alternating current.

図２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の１相分の回路を抜き出した回路構成図である。なお、以下の説明では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれの相のＤＣ−ＤＣコンバータであるかを特に区別する必要がない場合には、単にＤＣ−ＤＣコンバータ２０と呼ぶ。
図２に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、スイッチング素子Ｔｒ１〜４、ダイオードＤ１〜４、およびリアクトルＬを有し、燃料電池２２の出力側（二次側）では、スイッチング素子Ｔｒ１とダイオードＤ１の並列接続回路と、スイッチング素子Ｔｒ２とダイオードＤ２との並列接続回路とが直列接続（２段重ね）された構成となっている。また、高圧バッテリ２１の出力側（一次側）では、スイッチング素子Ｔｒ３とダイオードＤ３の並列接続回路と、スイッチング素子Ｔｒ４とダイオードＤ４との並列接続回路とが直列接続（２段重ね）された構成となっている。 FIG. 2 is a circuit configuration diagram in which a circuit for one phase of the DC-DC converter 20 is extracted. In the following description, the DC-DC converter 20 is simply referred to when it is not particularly necessary to distinguish between the U-phase, V-phase, and W-phase DC-DC converters.
As shown in FIG. 2, the DC-DC converter 20 includes switching elements Tr1 to Tr4, diodes D1 to D4, and a reactor L. On the output side (secondary side) of the fuel cell 22, the switching element Tr1 and the diode The parallel connection circuit of D1 and the parallel connection circuit of the switching element Tr2 and the diode D2 are connected in series (two stages stacked). On the output side (primary side) of the high-voltage battery 21, a parallel connection circuit of the switching element Tr3 and the diode D3 and a parallel connection circuit of the switching element Tr4 and the diode D4 are connected in series (two-stage overlapping). It has become.

このＤＣ−ＤＣコンバータ２０の回路構成は、入力された直流電圧を一旦交流に変換するインバータ機能を有する回路部分と、得られた交流を再び整流して、異なる直流電圧に変換する回路部分とが組み合わされたものである。 The circuit configuration of the DC-DC converter 20 includes a circuit part having an inverter function that once converts an input DC voltage into AC, and a circuit part that rectifies the obtained AC again and converts it into a different DC voltage. It is a combination.

ＤＣ−ＤＣコンバータ２０において、前記直列接続の接点は燃料電池２１の出力側に１箇所、バッテリ２１の出力側に１箇所存在し、この２箇所の接点はリアクトルＬを介して電気的に接続されており、この電流センサ１９によって、リアクトルＬを通過する電流を計測することが可能になっている。 In the DC-DC converter 20, the contact point of the series connection exists at one place on the output side of the fuel cell 21 and one place on the output side of the battery 21, and these two contact points are electrically connected via the reactor L. The current sensor 19 can measure the current passing through the reactor L.

図２では、ＤＣ−ＤＣコンバータ９０の入力側に高圧補機用インバータ８４（図１には図示せず）が接続されており、出力側には走行モータ用トラクションモータ２５のためのインバータ２４が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ９０の一次側に接続する負荷装置、二次側に接続する負荷装置は任意に選択することが可能であるが、一次側の電圧および二次側の電圧に応じて定めることが妥当である。消費電力の多い負荷装置は高電圧側（本実施形態では二次側）に接続して、高電圧―低電流で電力制御することが効率がよい。 In FIG. 2, a high voltage auxiliary inverter 84 (not shown in FIG. 1) is connected to the input side of the DC-DC converter 90, and an inverter 24 for the traction motor 25 for the travel motor is connected to the output side. It is connected. The load device connected to the primary side of the DC-DC converter 90 and the load device connected to the secondary side can be arbitrarily selected, but can be determined according to the primary side voltage and the secondary side voltage. It is reasonable. It is efficient to connect a load device with high power consumption to the high voltage side (secondary side in this embodiment) and perform power control with high voltage and low current.

図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を主体とする回路の主要経路における電流、電圧、および電力の流れを説明するための回路ブロック図である。
図３に示すのは電力の流れの一例であり、トラクションモータ２５に対し、バッテリ２１と燃料電池２２とから電力が供給される場合を示している。図３に示すように、高圧バッテリ２１からの出力電力が、インバータ８４への駆動電力とＤＣ−ＤＣコンバータ２０への入力電力へ分岐し、インバータ８４からは高圧補機８５へ駆動電力（補機損失）が供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｐｉは走行モータ用インバータ２４経由でトランクションモータ２５に出力される。 FIG. 3 is a circuit block diagram for explaining the flow of current, voltage, and power in the main path of a circuit mainly composed of the DC-DC converter 20.
FIG. 3 shows an example of the flow of electric power, and shows a case where electric power is supplied from the battery 21 and the fuel cell 22 to the traction motor 25. As shown in FIG. 3, the output power from the high voltage battery 21 branches into the drive power to the inverter 84 and the input power to the DC-DC converter 20, and the drive power (auxiliary machine) from the inverter 84 to the high voltage auxiliary machine 85. Loss). The output power Pi of the DC-DC converter 20 is output to the trunk motor 25 via the traveling motor inverter 24.

間欠運転モードなど、燃料電池２２が発電動作を中止する期間中は、バッテリ２１からの電力のみがＤＣ−ＤＣコンバータ２０を介して走行モータ用インバータ２４に供給される。 During the period in which the fuel cell 22 stops the power generation operation such as the intermittent operation mode, only the power from the battery 21 is supplied to the travel motor inverter 24 via the DC-DC converter 20.

一方、燃料電池２２の発電余力がある場合には、燃料電池の出力電力が走行モータ用インバータ２４に供給されるとともに、図３の白抜き矢印とは逆の方向にＤＣ−ＤＣコンバータ２０の二次側から一次側に電力が供給され、高圧補機用インバータ８４への高圧補機損失を除いた電力がバッテリ２１に充電されるようになっている。 On the other hand, when there is power generation capacity of the fuel cell 22, the output power of the fuel cell is supplied to the travel motor inverter 24, and the two DC-DC converters 20 in the direction opposite to the white arrow in FIG. 3. Electric power is supplied from the secondary side to the primary side, and the battery 21 is charged with electric power excluding the high voltage auxiliary device loss to the high voltage auxiliary device inverter 84.

また、制動動作中にはトラクションモータ２５で生成された回生電力が、インバータ２４経由で、上記と同様にＤＣ−ＤＣコンバータ２０の二次側から一次側へ供給され、高圧補機用インバータ８４への高圧補機損失を除いた電力がバッテリ２１に充電されるようになっている。 Further, during the braking operation, the regenerative electric power generated by the traction motor 25 is supplied from the secondary side to the primary side of the DC-DC converter 20 via the inverter 24 in the same manner as described above, and is supplied to the inverter 84 for the high voltage auxiliary machine. The battery 21 is charged with electric power excluding the high-voltage auxiliary machine loss.

ハイブリッド制御部１０は、本発明の演算部、急変検出部およびコンバータ制御部を含んでいる。ハイブリッド制御部１０の検出部（検出手段）は、各センサ等からの入力情報に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ２０への指令電圧値（目標電圧）を導出する。一方、ハイブリッド制御部１０の急変検出部は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の指令電圧値の変化分を検出し、検出結果に基づき指令電圧値が急変したか否かを判断する。ここで、指令電圧値の変化分とは、指令電圧値の時間的な変化、指令電圧値と実測電圧値との偏差（以下、電圧偏差）、電圧偏差の積分値などを意味する（詳細は後述）。ハイブリッド制御部１０のコンバータ制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の指令電圧値の急変が検出されると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値以下（例えば２相以下）にすることを禁止するためのコンバータ制御信号Ｃｃを電源制御部１１に出力する。ここで、燃料電池の常用域では、エネルギー損失を小さくするためにできるだけ少ない相数でＤＣ−ＤＣコンバータ２０を駆動するが、例えば、図４Ａに示すように指令電圧値の急変が検出された場合に、少ない相数（例えば１相）でＤＣ−ＤＣコンバータ２０を駆動すると（図４Ｂ参照）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のＩＰＭ電流が過大となり（図４Ｃ参照）、ＤＣ-ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子のフェールセーフ機能が働いてシステムがシャットダウンしてしまう、あるいは素子そのものが破壊してしまう等の問題が発生する（発明が解決しようとする課題の項参照）。 The hybrid control unit 10 includes a calculation unit, a sudden change detection unit, and a converter control unit of the present invention. The detection unit (detection unit) of the hybrid control unit 10 derives a command voltage value (target voltage) to the DC-DC converter 20 based on input information from each sensor or the like. On the other hand, the sudden change detection unit of the hybrid control unit 10 detects a change in the command voltage value of the DC-DC converter 20, and determines whether or not the command voltage value has suddenly changed based on the detection result. Here, the change in the command voltage value means a change in the command voltage value over time, a deviation between the command voltage value and the actually measured voltage value (hereinafter, voltage deviation), an integrated value of the voltage deviation, etc. Later). When a sudden change in the command voltage value of the DC-DC converter 20 is detected, the converter control unit of the hybrid control unit 10 sets the number of drive phases of the DC-DC converter 20 to a predetermined value or less (for example, two phases or less). A converter control signal Cc for prohibiting is output to the power supply control unit 11. Here, in the normal range of the fuel cell, the DC-DC converter 20 is driven with as few phases as possible in order to reduce energy loss. For example, when a sudden change in the command voltage value is detected as shown in FIG. 4A. When the DC-DC converter 20 is driven with a small number of phases (for example, one phase) (see FIG. 4B), the IPM current of the DC-DC converter 20 becomes excessive (see FIG. 4C), and the switching element of the DC-DC converter 20 The fail-safe function of the system works and the system shuts down, or the element itself is destroyed (see the section of the problem to be solved by the invention).

そこで、本実施形態では、図５Ａに示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ２０の指令電圧値の急変が検出された場合には、ハイブリッド制御部１０のコンバータ制御部がＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値以下（例えば２相以下）にすることを禁止することで（図５Ｂ参照）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のＩＰＭ電流が過大となることを防止し（図５Ｃ参照）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のシャットダウンによるシステムの停止や、素子破壊といった問題を未然に防止することを可能とする。 Therefore, in the present embodiment, when a sudden change in the command voltage value of the DC-DC converter 20 is detected as shown in FIG. 5A, the converter control unit of the hybrid control unit 10 performs the number of drive phases of the DC-DC converter 20. Is prohibited from being set to a predetermined value or less (for example, two phases or less) (see FIG. 5B) to prevent the IPM current of the DC-DC converter 20 from becoming excessive (see FIG. 5C). It is possible to prevent problems such as system stoppage due to 20 shutdown and element destruction.

＜ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数決定動作＞
図６〜図８は、それぞれＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数決定動作を示すフローチャートであり、図６はＤＣ−ＤＣコンバータ２０の第１駆動相数決定動作を示し、図７はＤＣ−ＤＣコンバータ２０の第２駆動相数決定動作を示し、図８はＤＣ−ＤＣコンバータ２０の第３駆動相数決定動作を示す。なお、図７、図８に示す駆動相数決定動作について、図６に示す駆動相数決定動作と対応するステップには同一符号を付し、詳細な説明を割愛する。 <Determination Operation of Number of Drive Phases of DC-DC Converter 20>
6 to 8 are flowcharts showing the drive phase number determining operation of the DC-DC converter 20, respectively. FIG. 6 shows the first drive phase number determining operation of the DC-DC converter 20, and FIG. FIG. 8 shows the third drive phase number determining operation of the DC-DC converter 20. In the drive phase number determining operation shown in FIGS. 7 and 8, the steps corresponding to the drive phase number determining operation shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

＜第１駆動相数決定動作＞
ハイブリッド制御部１０の演算部は、各センサ等からの入力情報に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ２０への指令電圧値（目標電圧）を導出し（ステップＳ１）、ステップＳ２に進む。ステップＳ２に進むと、ハイブリッド制御部１０の急変検出部（検出手段）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の指令電圧値の変化分（ここでは、指令電圧値の時間変化率）を検出し、検出した指令電圧値の時間変化率とメモリ（図示略）に格納されている時間変化率閾値とを比較することで、指令電圧値が急変したか否かを判断する（ステップＳ２）。ここで、時間変化率閾値は、予め実験などによって求めておくことができる。この時間変化率閾値は、固定値として設定しても良いが、ユーザのボタン操作などによって適宜変更可能な変動値として設定しても良い。ハイブリッド制御部１０の急変検出部（決定手段）は、検出した指令値の時間変化率が時間変化率閾値を超えていると判断すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値（たとえば２相）以下にすることを禁止する（ステップＳ３）。これを受け、ハイブリッド制御部１０のコンバータ制御部（決定手段）は、所定値よりも大きな相数でＤＣ−ＤＣコンバータ２０を駆動すべきコンバータ制御信号Ｃｃを生成し（ステップＳ４）、これを電源制御部（駆動相数制御手段）１１に出力した後、処理を終了する。 <First Drive Phase Number Determination Operation>
The calculation unit of the hybrid control unit 10 derives a command voltage value (target voltage) to the DC-DC converter 20 based on input information from each sensor or the like (step S1), and proceeds to step S2. In step S2, the sudden change detection unit (detection means) of the hybrid control unit 10 detects and detects the change in the command voltage value of the DC-DC converter 20 (here, the rate of change in the command voltage value over time). By comparing the time change rate of the command voltage value with a time change rate threshold value stored in a memory (not shown), it is determined whether or not the command voltage value has changed suddenly (step S2). Here, the time change rate threshold value can be obtained in advance by experiments or the like. The time change rate threshold value may be set as a fixed value, but may be set as a variable value that can be changed as appropriate by a user's button operation or the like. When the sudden change detection unit (determining unit) of the hybrid control unit 10 determines that the time change rate of the detected command value exceeds the time change rate threshold (step S2; YES), the number of drive phases of the DC-DC converter 20 is determined. Is set to a predetermined value (for example, two phases) or less (step S3). In response to this, the converter control unit (determining means) of the hybrid control unit 10 generates a converter control signal Cc for driving the DC-DC converter 20 with a phase number larger than a predetermined value (step S4), and supplies this to the power source. After output to the control unit (drive phase number control means) 11, the process is terminated.

一方、ハイブリッド制御部１０の急変検出部は、ステップＳ２での判断結果に基づき、検出した指令値の時間変化率が時間変化率閾値未満であると判断した場合には（ステップＳ２；ＮＯ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値以下にすることを禁止することなく、この結果をコンバータ制御部に通知する。コンバータ制御部は、この通知を受け、エネルギー損失の小さな所定値以下の相数（例えば１相）でＤＣ−ＤＣコンバータ２０を駆動すべきコンバータ制御信号Ｃｃを生成し（ステップＳ４）、これを電源制御部１１に出力した後、処理を終了する。 On the other hand, when the sudden change detection unit of the hybrid control unit 10 determines that the time change rate of the detected command value is less than the time change rate threshold based on the determination result in step S2 (step S2; NO), This result is notified to the converter control unit without prohibiting the number of drive phases of the DC-DC converter 20 from being set to a predetermined value or less. Upon receiving this notification, the converter control unit generates a converter control signal Cc for driving the DC-DC converter 20 with the number of phases (for example, one phase) having a small energy loss and not more than a predetermined value (step S4). After outputting to the control unit 11, the process is terminated.

＜第２駆動相数決定動作＞
ステップＳ２ａに進むと、ハイブリッド制御部１０の急変検出部（検出手段）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の指令電圧値とＤＣ−ＤＣコンバータ２０の実測電圧値との偏差（以下、電圧偏差）を検出し、検出した電圧偏差とメモリ（図示略）に格納されている電圧偏差閾値とを比較することで、指令電圧値が急変したか否かを判断する（ステップＳ２ａ）。ここで、電圧偏差閾値は、予め実験などによって求めておくことができる。この電圧偏差閾値は、固定値として設定しても良いが、ユーザのボタン操作などによって適宜変更可能な変動値として設定しても良い。ハイブリッド制御部１０の急変検出部は、検出した電圧偏差が電圧偏差閾値を超えていると判断すると（ステップＳ２ａ；ＹＥＳ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値（たとえば２相）以下にすることを禁止する一方（ステップＳ３）、検出した電圧偏差が電圧偏差閾値未満であると判断した場合には（ステップＳ２ａ；ＮＯ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値以下にすることを禁止することなく、この結果をコンバータ制御部に通知する。なお、この後の動作については、第１駆動相数決定動作と同様に説明することができるため、説明を割愛する。 <Second Drive Phase Number Determination Operation>
In step S2a, the sudden change detection unit (detection means) of the hybrid control unit 10 detects a deviation (hereinafter, voltage deviation) between the command voltage value of the DC-DC converter 20 and the actually measured voltage value of the DC-DC converter 20. Then, by comparing the detected voltage deviation with a voltage deviation threshold value stored in a memory (not shown), it is determined whether or not the command voltage value has suddenly changed (step S2a). Here, the voltage deviation threshold value can be obtained in advance by an experiment or the like. The voltage deviation threshold value may be set as a fixed value, but may be set as a variable value that can be changed as appropriate by a user's button operation or the like. When the sudden change detection unit of the hybrid control unit 10 determines that the detected voltage deviation exceeds the voltage deviation threshold (step S2a; YES), the number of drive phases of the DC-DC converter 20 is equal to or less than a predetermined value (for example, two phases). If it is determined that the detected voltage deviation is less than the voltage deviation threshold (step S2a; NO), the number of drive phases of the DC-DC converter 20 is set to a predetermined value or less. This result is notified to the converter control unit without prohibiting it. Since the subsequent operation can be described in the same manner as the first drive phase number determination operation, description thereof is omitted.

＜第３駆動相数決定動作＞
ステップＳ２ｂに進むと、ハイブリッド制御部１０の急変検出部（検出手段）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の指令電圧値とＤＣ−ＤＣコンバータ２０の実測電圧値との偏差（以下、電圧偏差）を求めた後、該電圧偏差の積分値を検出する。そして、ハイブリッド制御部１０の急変検出部は、検出した電圧偏差の積分値とメモリ（図示略）に格納されている電圧偏差積分閾値とを比較することで、指令電圧値が急変したか否かを判断する（ステップＳ２ｂ）。ここで、電圧偏差積分閾値は、予め実験などによって求めておくことができる。この電圧偏差積分閾値は、固定値として設定しても良いが、ユーザのボタン操作などによって適宜変更可能な変動値として設定しても良い。ハイブリッド制御部１０の急変検出部は、検出した電圧偏差の積分値が電圧偏差積分閾値を超えていると判断すると（ステップＳ２ｂ；ＹＥＳ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値（たとえば２相）以下にすることを禁止する一方（ステップＳ３）、検出した電圧偏差が電圧偏差閾値未満であると判断した場合には（ステップＳ２ｂ；ＮＯ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の駆動相数を所定値以下にすることを禁止することなく、この結果をコンバータ制御部に通知する。なお、この後の動作については、第１駆動相数決定動作と同様に説明することができるため、説明を割愛する。 <Third drive phase number determining operation>
In step S2b, the sudden change detection unit (detection unit) of the hybrid control unit 10 obtains a deviation (hereinafter, voltage deviation) between the command voltage value of the DC-DC converter 20 and the actually measured voltage value of the DC-DC converter 20. After that, an integrated value of the voltage deviation is detected. Then, the sudden change detection unit of the hybrid control unit 10 compares the detected voltage deviation integral value with a voltage deviation integral threshold value stored in a memory (not shown) to determine whether or not the command voltage value has suddenly changed. Is determined (step S2b). Here, the voltage deviation integration threshold value can be obtained in advance by experiments or the like. The voltage deviation integration threshold value may be set as a fixed value, but may be set as a variable value that can be changed as appropriate by a user's button operation or the like. When the sudden change detection unit of the hybrid control unit 10 determines that the detected integrated value of the voltage deviation exceeds the voltage deviation integration threshold (step S2b; YES), the number of drive phases of the DC-DC converter 20 is set to a predetermined value (for example, On the other hand, when it is determined that the detected voltage deviation is less than the voltage deviation threshold (step S2b; NO), the number of drive phases of the DC-DC converter 20 is set to This result is notified to the converter control unit without prohibiting the value from being equal to or lower than the predetermined value. Since the subsequent operation can be described in the same manner as the first drive phase number determination operation, description thereof is omitted.

以上説明したように、本実施形態によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの指令電圧値の変化分に基づき、該指令電圧値が急変したか否かを判断し、該指令電圧値が急変したと判断した場合にはＤＣ−ＤＣコンバータの駆動素数を所定値以下にすることを禁止するため、ＤＣ−ＤＣコンバータのＩＰＭ電流が過大となることを未然に防止することができる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータのシャットダウンによるシステムの停止や、素子破壊といった問題を未然に防止することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is determined whether or not the command voltage value has suddenly changed based on the change in the command voltage value of the DC-DC converter, and it is determined that the command voltage value has suddenly changed. In this case, since the drive prime number of the DC-DC converter is prohibited to be equal to or less than a predetermined value, it is possible to prevent the IPM current of the DC-DC converter from becoming excessive. As a result, it is possible to prevent problems such as system stoppage and element destruction due to shutdown of the DC-DC converter.

Ｓａ…アクセル位置信号、Ｓｓ…シフト位置信号、Ｓｒ…車輪速信号、Ｃｉ…インバータ制御信号、Ｃｄ…デューティー比制御信号、Ｃｐｈ…相数切換制御信号、Ｖｉ…入力電圧、Ｖｏ…出力電圧、１…ハイブリッド燃料電池システム、１０…電源制御部、１４…バッテリコンピュータ、１５、１７、１９…電流センサ、１６、１８…電圧センサ、２０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２２…燃料電池スタック、２３…逆流防止用ダイオード、２４…インバータ、２５…トラクションモータ、２６…減速機、２７…シャフト、２８…車輪速センサ、２９…車輪、Ｌ…リアクトル。 Sa ... accelerator position signal, Ss ... shift position signal, Sr ... wheel speed signal, Ci ... inverter control signal, Cd ... duty ratio control signal, Cph ... phase number switching control signal, Vi ... input voltage, Vo ... output voltage, 1 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Hybrid fuel cell system, 10 ... Power supply control part, 14 ... Battery computer, 15, 17, 19 ... Current sensor, 16, 18 ... Voltage sensor, 20 ... DC-DC converter, 22 ... Fuel cell stack, 23 ... Backflow prevention Diode, 24 ... Inverter, 25 ... Traction motor, 26 ... Reducer, 27 ... Shaft, 28 ... Wheel speed sensor, 29 ... Wheel, L ... Reactor.

Claims

A multiphase converter for controlling the output voltage of the fuel cell;
Detecting means for detecting a change in the command voltage to the multi-phase converter;
Time rate of change of a variation of the command voltage detected finger Ordinance voltage, the deviation between the finger Ordinance voltage and the measured voltage, or a finger-old voltage of the integrated value of the difference between the finger Ordinance voltage and the measured voltage is suddenly changed On the basis of a comparison result with a change threshold value for determining whether or not the change is made, if the change amount of the command voltage exceeds the change threshold value, the number of drive phases of the multiphase converter is set to a number exceeding the predetermined value. A determination means for determining
A converter control device comprising: drive phase number control means for controlling the drive of the multiphase converter with the determined number of drive phases according to the command voltage.