JP5494191B2 - チョッパ回路の製造方法、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータ、燃料電池システムおよび制御方法 - Google Patents
チョッパ回路の製造方法、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータ、燃料電池システムおよび制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5494191B2 JP5494191B2 JP2010104789A JP2010104789A JP5494191B2 JP 5494191 B2 JP5494191 B2 JP 5494191B2 JP 2010104789 A JP2010104789 A JP 2010104789A JP 2010104789 A JP2010104789 A JP 2010104789A JP 5494191 B2 JP5494191 B2 JP 5494191B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- chopper circuit
- value
- switching
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 24
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 37
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 24
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 11
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/34—Snubber circuits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
Description
本発明は、ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路を制御する技術に関する。
半導体電力変換装置を用いる分野では、電力損失の低減のためにソフトスイッチング方式によるチョッパ回路が用いられる。かかるチョッパ回路は、主リアクトルと主スイッチング素子とを有する主回路、並びに補助リアクトルと補助スイッチング素子と補助コンデンサとを有する補助回路を備える。補助スイッチング素子をオンしてから主スイッチング素子をオンするソフトスイッチング動作において、主スイッチング素子および補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する技術として下記特許文献１の技術が知られている。
上記の技術では、チョッパ回路を構成するデバイスの電気的特性（例えば、補助リアクトルのインダクタンスや、コンデンサのキャパシタンス等）がばらついて、定格値と異なった場合に、主スイッチング素子の両端電圧が比較的大きい状態でスイッチングが行われる場合があり、スイッチングにより大きな電力損失を生じてしまうという問題が指摘されていた。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、チョッパ回路を構成するデバイスの電気的特性の定格値からのバラツキに起因するスイッチング時の電力損失を抑制することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
［適用例１］
補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子に印加される電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路の製造方法であって、当該チョッパ回路を構成するデバイスであって、当該チョッパ回路の動作時に前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスを特定する工程と、前記特定したデバイスのうち少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出する工程と、当該チョッパ回路が備える制御部であって、前記特定したデバイスの電気的特性に基づいて前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部に、前記注目デバイスの電気的特性の前記定格値に換えて、前記代表値を設定する工程とを有する製造方法。
補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子に印加される電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路の製造方法であって、当該チョッパ回路を構成するデバイスであって、当該チョッパ回路の動作時に前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスを特定する工程と、前記特定したデバイスのうち少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出する工程と、当該チョッパ回路が備える制御部であって、前記特定したデバイスの電気的特性に基づいて前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部に、前記注目デバイスの電気的特性の前記定格値に換えて、前記代表値を設定する工程とを有する製造方法。
チョッパ回路において、主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスの定格値と、実際のデバイスの電気的特性とが異なる事がある。この場合、定格値を用いて、主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間を決定すると、実際にチョッパ回路に用いているそのデバイスの電気特性は定格値と異なるため、実際のチョッパ回路における主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間と大きく異なることがあり、スイッチング時に電力損失が生じる。
一方、この製造方法によると、注目デバイスの電気特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出し、算出した代表値を用いて主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間を決定するので、定格値を用いて主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間を決定する場合と比較して、実際のチョッパ回路における主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間と大きく異なる確率が減り、スイッチング時の電力損失を抑制することができる。
［適用例２］
適用例１記載の製造方法であって、前記特定したデバイスの電気的特性は、前記主スイッチング素子をスイッチングする際の前記主スイッチング素子に印加される電圧を制御するリアクトルである補助リアクトルのインダクタンスである製造方法。
この製造方法によると、少なくとも、補助リアクトルが、主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスであることを特定する。
適用例１記載の製造方法であって、前記特定したデバイスの電気的特性は、前記主スイッチング素子をスイッチングする際の前記主スイッチング素子に印加される電圧を制御するリアクトルである補助リアクトルのインダクタンスである製造方法。
この製造方法によると、少なくとも、補助リアクトルが、主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスであることを特定する。
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の製造方法であって、前記特定したデバイスの電気的特性は、前記主スイッチング素子をスイッチングする際の前記主スイッチング素子に印加される電圧を制御するコンデンサである補助コンデンサのキャパシタンスである製造方法。
この製造方法によると、少なくとも、補助コンデンサが、主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスであることを特定する。
適用例１または適用例２に記載の製造方法であって、前記特定したデバイスの電気的特性は、前記主スイッチング素子をスイッチングする際の前記主スイッチング素子に印加される電圧を制御するコンデンサである補助コンデンサのキャパシタンスである製造方法。
この製造方法によると、少なくとも、補助コンデンサが、主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスであることを特定する。
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか記載の製造方法であって、前記統計処理による最適化は、複数の前記注目デバイスのうち所定数の各電気的特性を測定し、前記測定した各電気的特性の分布に基づいて前記代表値を算出する処理である製造方法。
この製造方法によると、統計的処理として測定した複数の注目デバイスの電気特性の分布に基づき代表値を算出する。
適用例１ないし適用例３のいずれか記載の製造方法であって、前記統計処理による最適化は、複数の前記注目デバイスのうち所定数の各電気的特性を測定し、前記測定した各電気的特性の分布に基づいて前記代表値を算出する処理である製造方法。
この製造方法によると、統計的処理として測定した複数の注目デバイスの電気特性の分布に基づき代表値を算出する。
［適用例５］
補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子に印加される電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路であって、当該チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備えるチョッパ回路。
補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子に印加される電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路であって、当該チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備えるチョッパ回路。
このチョッパ回路によると、注目デバイスの電気特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出し、算出した代表値を用いて主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するので、注目デバイスの定格値を用いて算出した主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングと比較して、代表値を用いて算出した主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングの方が、実際のチョッパ回路における主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングと大きく異なる確率が減り、スイッチング時の電力損失を抑制することができる。
［適用例６］
適用例５記載のチョッパ回路であって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値になるまでの時間をＴａ、前記電圧が最小値を継続している時間をＴｂとした場合に、前記スイッチング制御部は、前記スイッチングのタイミングとして、Ｔａが最大値となる前記特定のデバイスの組み合せにより決定されるＴａよりも大きく、Ｔａ＋１／２Ｔｂが最小値となる前記特定のデバイスの組み合せにより決定されるＴａ＋１／２Ｔｂよりも小さい時間でスイッチングする制御を行うチョッパ回路。
このチョッパ回路によると、主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間に、確実に主スイッチング素子をスイッチングすることができる。
適用例５記載のチョッパ回路であって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値になるまでの時間をＴａ、前記電圧が最小値を継続している時間をＴｂとした場合に、前記スイッチング制御部は、前記スイッチングのタイミングとして、Ｔａが最大値となる前記特定のデバイスの組み合せにより決定されるＴａよりも大きく、Ｔａ＋１／２Ｔｂが最小値となる前記特定のデバイスの組み合せにより決定されるＴａ＋１／２Ｔｂよりも小さい時間でスイッチングする制御を行うチョッパ回路。
このチョッパ回路によると、主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値である時間に、確実に主スイッチング素子をスイッチングすることができる。
［適用例７］
ＤＣ／ＤＣコンバータであって、直流電源に接続されているＤＣ入力部と、前記ＤＣ入力部から入力した直流電力の電圧を変換するチョッパ回路と、前記チョッパ回路によって電圧が変換された直流電圧を出力するＤＣ出力部とを備え、前記チョッパ回路は、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを備え、前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いており、前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ。
ＤＣ／ＤＣコンバータであって、直流電源に接続されているＤＣ入力部と、前記ＤＣ入力部から入力した直流電力の電圧を変換するチョッパ回路と、前記チョッパ回路によって電圧が変換された直流電圧を出力するＤＣ出力部とを備え、前記チョッパ回路は、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを備え、前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いており、前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ。
このＤＣ／ＤＣコンバータによると、チョッパ回路は、注目デバイスの電気特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出し、算出した代表値を用いて主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するので、注目デバイスの定格値を用いて算出した主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングと比較して、代表値を用いて算出した主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングの方が、実際のチョッパ回路における主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングと大きく異なる確率が減り、スイッチング時の電力損失を抑制することができる。
［適用例８］
燃料電池システムであって、負荷に対して電力を供給する燃料電池と、スイッチング素子を備えるチョッパ回路を用いることによって前記電力の電圧制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、前記チョッパ回路は、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを備え、前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いており、前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスの有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備える燃料電池システム。
燃料電池システムであって、負荷に対して電力を供給する燃料電池と、スイッチング素子を備えるチョッパ回路を用いることによって前記電力の電圧制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、前記チョッパ回路は、主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを備え、前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いており、前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスの有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備える燃料電池システム。
この燃料電池システムによると、チョッパ回路は、注目デバイスの電気特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出し、算出した代表値を用いて主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するので、注目デバイスの定格値を用いて算出した主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングと比較して、代表値を用いて算出した主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングの方が、実際のチョッパ回路における主スイッチング素子へ印加される電圧の値が最小値であるタイミングと大きく異なる確率が減り、スイッチング時の電力損失を抑制することができる。
［適用例９］
補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路の、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する制御方法であって、前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する制御方法。
補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路の、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する制御方法であって、前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスにおいて、該注目デバイスを複数個用意した場合に各注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する制御方法。
この制御方法によると、注目デバイスの定格値に基づいてスイッチングのタイミングを制御する場合に比べて、スイッチングによる電力損失を抑制することができる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、ソフトスイッチング制御方法および装置、電力変換システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）燃料電池システムの構成：
図１は、第１実施例として車両に搭載された燃料電池システム１０の構成を説明する説明図である。本実施例においては、車両の一例として、燃料電池自動車（FCHV: Fuel Cell Hyblid Vehicle）を想定しているが、電気自動車やハイブリッド自動車にも適用可能である。
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）燃料電池システムの構成：
図１は、第１実施例として車両に搭載された燃料電池システム１０の構成を説明する説明図である。本実施例においては、車両の一例として、燃料電池自動車（FCHV: Fuel Cell Hyblid Vehicle）を想定しているが、電気自動車やハイブリッド自動車にも適用可能である。
燃料電池システム１０は、制御ユニット２０と、電源装置３０と、負荷ＬＯＡＤとを備える。電源装置３０は負荷ＬＯＡＤに対して直流電力を供給する。負荷ＬＯＡＤは主に車両走行用モータであり、その他の負荷としては、周辺機器（照明やオーディオ等）がある。これらの負荷には直流で動作する負荷や、インバータを介して交流で動作する負荷等が含まれる。電源装置３０と制御ユニット２０とはワイヤーハーネスＷＨによって接続されている。制御ユニット２０は、例えば車両が走行中であれば、ドライバーのアクセル操作に基づいて、車両走行用モータに必要なパワーを演算し、演算結果に応じて電源装置３０から負荷ＬＯＡＤに出力する電力を制御する。電源装置３０は、燃料電池ＦＣと、ソフトスイッチングコンバータ５０と、電流・電圧測定器６０（以下、ＩＶ測定器６０とも呼ぶ）を備える。
燃料電池ＦＣは、供給される燃料ガス（例えば水素ガス）及び酸化ガスから電力を発生する発電方式を採用しており、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly）などを備えた単セルを複数、直列に積層したスタック構造を有している。燃料電池ＦＣとしてはこういった固体高分子型をはじめ、燐酸型や溶融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を利用することができる。
ソフトスイッチングコンバータ５０は、燃料電池ＦＣから供給される直流電力の電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）である。ソフトスイッチングコンバータ５０は、後述するスイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２を備えており、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング動作によって負荷ＬＯＡＤに供給する電力を制御するチョッパ回路によって構成されている。ＩＶ測定器６０は、ソフトスイッチングコンバータ５０の所定の電流値および電圧値を常時測定しており、その値をリアルタイムで制御ユニット２０に送信している。
制御ユニット２０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御ユニット２０は、ソフトスイッチングコンバータ５０が備えるスイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２のスイッチングのタイミングを制御するゲート信号をソフトスイッチングコンバータ５０に向けて、上述した加速度等に基づく演算に応じて出力している。具体的には、スイッチング素子Ｓ１のスイッチングのタイミングを制御するＳ１ゲート信号と、スイッチング素子Ｓ２のスイッチングのタイミングを制御するＳ２ゲート信号とを、ワイヤーハーネスＷＨを介してソフトスイッチングコンバータ５０に向けて出力している。すなわち、制御ユニット２０は、ソフトスイッチングコンバータ５０にＳ１ゲート信号およびＳ２ゲート信号を出力することによって、電源装置３０から負荷ＬＯＡＤに供給される電力を制御する。
（Ａ２）ソフトスイッチングコンバータの構成・動作：
次にソフトスイッチングコンバータ５０の構成および動作について説明する。図２は、ソフトスイッチングコンバータ５０の回路構成を示す説明図である。ソフトスイッチングコンバータは、回路を構成する補助スイッチング素子（本実施例ではスイッチング素子Ｓ２）のスイッチング動作のタイミングを制御することによって、主スイッチング素子（本実施例ではスイッチング素子Ｓ１）がスイッチング動作をする際の、主スイッチング素子の両端にかかる電圧を低減し、スイッチング素子Ｓ１のスイッチングによる電力損失を低減するソフトスイッチング動作を用いたコンバータである。なお、ソフトスイッチングコンバータの詳細な動作原理については、特開２００９−１６５２４５において開示されている。
次にソフトスイッチングコンバータ５０の構成および動作について説明する。図２は、ソフトスイッチングコンバータ５０の回路構成を示す説明図である。ソフトスイッチングコンバータは、回路を構成する補助スイッチング素子（本実施例ではスイッチング素子Ｓ２）のスイッチング動作のタイミングを制御することによって、主スイッチング素子（本実施例ではスイッチング素子Ｓ１）がスイッチング動作をする際の、主スイッチング素子の両端にかかる電圧を低減し、スイッチング素子Ｓ１のスイッチングによる電力損失を低減するソフトスイッチング動作を用いたコンバータである。なお、ソフトスイッチングコンバータの詳細な動作原理については、特開２００９−１６５２４５において開示されている。
ソフトスイッチングコンバータ５０は、主回路５１と補助回路５２とを備えるチョッパ回路で構成されている。主回路５１は、リアクトルＬ１、ダイオードＤ５、スイッチング素子Ｓ１、ダイオードＤ４、フィルタコンデンサＣ１、平滑コンデンサＣ３から構成されている。リアクトルＬ１は、一端が燃料電池ＦＣ（図１）である直流電源Ｅの正極に接続される。ダイオードＤ５は、アノードがリアクトルＬ１の他端に接続されるとともに、カソードが負荷ＬＯＡＤの一端に接続される。スイッチング素子Ｓ１は、一端がリアクトルＬ１の他端に接続されるとともに、他端が直流電源Ｅの負極、および、負荷ＬＯＡＤの他極に接続され、制御ユニット２０から送信されるＳ１ゲート信号に応じてターンオン・オフ動作をする。本実施例ではスイッチング素子Ｓ１は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを用いる。その他、スイッチング素子Ｓ１としてはサイリスタ、ダイオード等の半導体素子を用いることもできる。スイッチング素子Ｓ１には、ダイオードＤ４がスイッチング素子Ｓ１の保護のために並列に接続される。スイッチング素子Ｓ１は、特許請求の範囲に記載の主スイッチング素子に相当する。フィルタコンデンサＣ１は、直流電源Ｅの正極−負極間に接続される。平滑コンデンサＣ３は、負荷ＬＯＡＤに並列に接続される。フィルタコンデンサＣ１および平滑コンデンサＣ３は、それぞれ、ソフトスイッチングコンバータ５０の入出力を安定化させるものである。
一方、補助回路５２は、リアクトルＬ２、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｓ２、ダイオードＤ２、スナバダイオードＤ３、スナバコンデンサＣ２を備える。リアクトルＬ２は、一端がリアクトルＬ１の高電位側に接続される。ダイオードＤ２は、スイッチング素子Ｓ２とスナバダイオードＤ３との間に接続される。スイッチング素子Ｓ２は、一端がダイオードＤ２のカソードに接続され、制御ユニット２０から送信されたＳ２ゲート信号に応じてターンオン・オフ動作する。スナバダイオードＤ３は、アノードがスイッチング素子Ｓ１の一端に接続されるとともに、カソードがダイオードＤ２のアノードに接続される。スナバコンデンサＣ２は、一端がスナバダイオードＤ３のカソードに接続されるとともに、他端がスイッチング素子Ｓ１に接続される。ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ２を保護するために並列に接続されている。スイッチング素子Ｓ２は、特許請求の範囲に記載の補助スイッチング素子に相当する。スナバダイオードＤ３およびスナバコンデンサＣ２は、スイッチング素子Ｓ１のオフ時に生じる過渡的な逆起電力を吸収するためのものである。
ＩＶ測定器６０は、リアクトルＬ１の両端と、計測用ワイヤーを介して接続されている。ＩＶ測定器６０は、リアクトルＬ１における高電位側の電位であるＶｉｎと、リアクトルＬ１における低電位側の電位であるＶｏｕｔ、および、リアクトルＬ１を流れる電流の平均値であるＩＬ１・ａｖｅを常時測定しており、それら３つの値を制御ユニット２０へリアルタイムで送信している。
次にソフトスイッチングコンバータ５０のソフトスイッチング動作について説明する。図３はソフトスイッチングコンバータ５０のソフトスイッチング動作による昇圧のための１サイクルの処理（以下、「ソフトスイッチング処理」とも呼ぶ）を説明する状態遷移図である。
ソフトスイッチング処理は、状態Ｓ１０１〜Ｓ１０６の各処理が制御ユニット２０によって順次行われて１サイクルを形成するが、各処理によるソフトスイッチングコンバータ５０での電流、電圧の状態をそれぞれモード１〜モード６として表現し、初期状態を図４に、モード１〜モード６の状態をそれぞれ図５〜図１０に示す。以下、これらの図に基づいて、ソフトスイッチングコンバータ５０でのソフトスイッチング処理について説明する。図４〜図１０においては、図面の表示を簡潔にするため、主回路５１と補助回路５２の符号の記載は省略しているが、各モードの説明においては、各回路を引用する場合がある。
図３に示すソフトスイッチング処理が行われる直前の初期状態（図４参照）は、燃料電池ＦＣから負荷ＬＯＡＤに電力が供給されている状態、即ちスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２がともにターンオフされることで、リアクトルＬ１、ダイオードＤ５を介して電流が負荷ＬＯＡＤ側に流れている状態である。従って、当該ソフトスイッチング処理の一サイクルが終了すると、この初期状態と同じ状態に至ることになる。
ソフトスイッチング処理（図３参照）において、初期状態からモード１（図５参照）の状態に遷移し、図５に示されるモード１の電流・電圧状態が形成される（状態Ｓ１０１）。具体的には、スイッチング素子Ｓ１はターンオフの状態で、スイッチング素子Ｓ２をターンオンする。このようにすると、ソフトスイッチングコンバータ５０の出口電圧ＶＨと入口電圧ＶＬの電位差によって、リアクトルＬ１及びダイオードＤ５を介して負荷ＬＯＡＤ側に流れていた電流が、補助回路５２側に徐々に移行していく。
モード１の状態が所定時間継続すると、ダイオードＤ５を流れる電流がゼロとなり、代わってスナバコンデンサＣ２と燃料電池ＦＣの電圧ＶＬとの電位差により、スナバコンデンサＣ２に蓄電されていた電荷が補助回路５２側に流れ込んでいく（状態Ｓ１０２：図６に示すモード２の状態）。スイッチング素子Ｓ１をターンオンするときにスイッチング素子Ｓ１に印加される電圧に影響を与えるスナバコンデンサＣ２の電荷が、モード２では補助回路５２のダイオードＤ２→スイッチング素子Ｓ２→リアクトルＬ２に流れ込むことで、スナバコンデンサＣ２にかかる電圧が低下していく。このとき、リアクトルＬ２とスナバコンデンサＣ２の半波共振により、スナバコンデンサＣ２の電圧がゼロとなるまで、電流は流れ続ける。スナバコンデンサＣ２の電荷が、スナバコンデンサＣ２と並列に接続されているスイッチング素子Ｓ１の両端の電圧を決定している。結果として、状態Ｓ１０３（図３）でのスイッチング素子Ｓ１のターンオン時には、スイッチング素子Ｓ１の両端にかかる印加電圧を下げることが可能となる。
更に、状態Ｓ１０３においては、スナバコンデンサＣ２の電荷が抜け切ったタイミングで、スイッチング素子Ｓ１がターンオンされ、図７に示されるモード３の電流・電圧状態が形成される。すなわち、スナバコンデンサＣ２の電圧がゼロとなった状態ではスイッチング素子Ｓ１の両端にかかる電圧もゼロとなる。そして、その状態でスイッチング素子Ｓ１をターンオンすることにより、スイッチング素子Ｓ１はゼロ電圧の状態であり、その状態から電流が流れ始めるため、スイッチング素子Ｓ１におけるスイッチングによる電力損失（以下、「スイッチング損失」とも呼ぶ）を理論上、ゼロになっている。
そして、状態Ｓ１０４では、状態Ｓ１０３の状態が継続することで、リアクトルＬ１に流れ込んでいく電流量を増加させて、リアクトルＬ１に蓄えられるエネルギを徐々に増やしていく。この状態が、図８に示されるモード４の電流・電圧状態である。その後、リアクトルＬ１に所望のエネルギが蓄えられた状態で、状態Ｓ１０５において、スイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２をターンオフする。すると、モード２で電荷を放出して低電圧状態となっているスナバコンデンサＣ２に電荷が充電され、ソフトスイッチングコンバータ５０の出口電圧ＶＨと同電圧に至る。この状態が、図９に示されるモード５の電流・電圧状態である。そして、スナバコンデンサＣ２が電圧ＶＨになるまで電荷が充電されると、状態Ｓ１０６においてリアクトルＬ１に蓄えられたエネルギが負荷ＬＯＡＤ側に解放される。この状態が、図１０に示されるモード６の電流・電圧状態である。尚、モード４の状態からモード５の状態への遷移の際、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のターンオフ時のスイッチング素子Ｓ１にかかる電圧を、スナバコンデンサＣ２により立ち上がりを遅らせられるため、スイッチング素子Ｓ１におけるテール電流によるスイッチング損失をより小さくできる。
上述のように状態Ｓ１０１〜Ｓ１０６の処理を一サイクルとしてソフトスイッチング処理を行うことで、ソフトスイッチングコンバータ５０におけるスイッチング損失を可及的に抑制して、燃料電池ＦＣの出力電圧を昇圧し負荷ＬＯＡＤに供給可能となる。
（Ａ３）スイッチング制御：
次に、上記説明したソフトスイッチングコンバータ５０のスイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２のスイッチングのタイミングの制御（以下、スイッチング制御とも呼ぶ）について説明する。スイッチング制御は、制御ユニット２０が、スイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２に、各々、Ｓ１ゲート信号およびＳ２ゲート信号を入力するタイミングを制御することにより行っている。本説明では特に、ソフトスイッチング処理における、モード１からモード３（図３：状態Ｓ１０１〜状態Ｓ１０３）までのスイッチング制御について説明する。
次に、上記説明したソフトスイッチングコンバータ５０のスイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２のスイッチングのタイミングの制御（以下、スイッチング制御とも呼ぶ）について説明する。スイッチング制御は、制御ユニット２０が、スイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２に、各々、Ｓ１ゲート信号およびＳ２ゲート信号を入力するタイミングを制御することにより行っている。本説明では特に、ソフトスイッチング処理における、モード１からモード３（図３：状態Ｓ１０１〜状態Ｓ１０３）までのスイッチング制御について説明する。
図１１（Ａ）は、モード１の期間Ｔ１、モード２の期間Ｔ２、およびモード３の期間Ｔ３について説明する説明図である。図１１には、モード１、モード２、モード３の各モードにおける、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１、リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２、およびスナバコンデンサＣ２に充電される電荷ＱＣ２の関係を示している。説明の便宜上、ＩＬ１、ＩＬ２、ＱＣ２を１つの図に記載しているため、図１１（Ａ）の縦軸は、〔Ａ〕（アンペア）および〔ｑ〕（クーロン）を示す。図１１（Ｂ）はソフトスイッチング処理の１サイクル（図１１（Ｂ）には３サイクル分を記載）におけるＩＬ１の変化の概略を示す概略図である。図１１に示すように、図１１（Ａ）に示したグラフの時間幅は、図１１（Ｂ）におけるソフトスイッチング処理の１サイクルの開始からの比較的短時間の期間を示している。よって、図１１（Ａ）におけるＩＬ１の値は、ソフトスイッチング処理の１サイクル分における最小値ＩＬ１，ｍｉｎとし、一定値として近似することができる。
図１１（Ａ）に示すモード１においては、初期状態からスイッチング素子Ｓ２がターンオンになり、ＩＬ２が上昇する。モード１の終了時、つまりモード２の開始時はＩＬ２＞ＩＬ１となった時点である。このモード１の開始から終了までの期間Ｔ１は、所定の初期条件のもとで所定の微分方程式を演算することによって下記式（１）として算出することができる。
式（１）におけるＶｉｎ、Ｖｏｕｔは、図２で説明したように、ＩＶ測定器６０によって測定した、リアクトルＬ１における高電位側の電位と低電位側の電位を示す（図２参照）。「ＩＬ１，ｍｉｎ」は、図１１（Ｂ）に示すＩＬ１のサイクルの波形の最小値、つまり波形の谷の部分のＩＬ１の値である。「ＩＬ１，ｍｉｎ」は、ＩＶ測定器６０で測定しているＩＬ１・ａｖｅに基づいて、演算によってその値をリアルタイムで算出している。式（１）における「ＨＬ２」は、リアクトルＬ２のインダクタンスの値を示し（以下、「インダクタンスＨＬ２」とも呼ぶ）、定数として制御ユニット２０に予め設定された値である。制御ユニット２０は、ソフトスイッチング処理の１サイクル毎に、リアルタイムで取得したＶｉｎ、Ｖｏｕｔ、ＩＬ１，ｍｉｎ、および予め設定されたインダクタンスＨＬ２から、ソフトスイッチング処理を実行中にリアルタイムで期間Ｔ１を算出する。
図１１（Ａ）において、ソフトスイッチングコンバータ５０は、モード１が終了すると、つまりＩＬ２＞ＩＬ１となると、モード２の状態が開始される。モード２の終了時は、上記説明したように、スナバコンデンサＣ２に充電された電荷であるＱＣ２＝０になるまでの期間である。モード２の開始時から終了時までの期間である期間Ｔ２は、所定の微分方程式を、所定の初期条件のもとで演算することによって、下記式（２）として算出することができる。
式（２）における、「Ｃ C2」は、スナバコンデンサＣ２のキャパシタンス（静電容量）を示す値（以下、「キャパシタンスＣ C2」とも呼ぶ）であり、定数として制御ユニット２０に予め設定された値である。Ｖｉｎ、Ｖｏｕｔは、式（１）同様、ＶｉｎはリアクトルＬ１における高電位側の電位を、ＶｏｕｔはリアクトルＬ１における低電位側の電位を示す。制御ユニット２０は、常時測定しているＶｉｎ、Ｖｏｕｔ、および予め設定された値であるＨL2、Ｃ C2から、ソフトスイッチング処理を実行中に、リアルタイムで期間Ｔ２を算出する。
図１１（Ａ）において、ソフトスイッチングコンバータ５０は、モード２が終了すると、つまりＱＣ２＝０となると、モード３の状態が開始される。モード３の終了時は、ＩＬ２＜ＩＬ１となった時点である。換言すれば、スナバコンデンサＣ２への電荷の充電が開始される時点である。このモード３の開始か終了までの期間である期間Ｔ３は、所定の初期条件のもとで所定の微分方程式を演算することによって下記式（３）として算出することができる。また下記式（３）における、ＩＬ２，Ｔ２ｅｎｄは、下記式（４）として算出することができる。
式（３）における、ＲＳ２、ＲＤ２、ＲＤ３、ＲＤ４は、スイッチング素子Ｓ２、ダイオードＤ２、スナバダイオードＤ３、ダイオードＤ４のオン抵抗を示しており、定数として制御ユニット２０に予め設定されている。ＶＳ２、ＶＤ２、ＶＤ３、ＶＤ４は、スイッチング素子Ｓ２、ダイオードＤ２、スナバダイオードＤ３、ダイオードＤ４のオン電圧を示しており、定数として制御ユニット２０に予め設定されている。また、ＩＬ２，Ｔ２ｅｎｄは、期間Ｔ２における終了時のＩＬ２を示しており、上記式（４）として表すことができる。式（４）において、ＩＬ１ｍｉｎは、上述したように、ＩＬ１・ａｖｅから、ＩＬ１，ｍｉｎの値を所定の演算によりリアルタイムで算出している。よって、制御ユニット２０は、測定により取得したＩＬ１，ｍｉｎに基づいて算出したＩＬ２，Ｔ２ｅｎｄ、上記した所定のオン抵抗、オン電圧等から、ソフトスイッチング処理を実行中にリアルタイムで期間Ｔ３を算出する。
制御ユニット２０は、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３の算出とともに、モード３において行うスイッチング素子Ｓ１のターンオンのタイミングを算出し、算出したタイミングでスイッチング素子Ｓ１がターンオンするようにスイッチング素子Ｓ１に向けてＳ１ゲート信号を送信する。スイッチング素子Ｓ１のターンオンにタイミングは、図１１に示すように、スナバコンデンサＣ２の充電電荷ＱＣ２＝０のとき、換言すれば、スイッチング素子Ｓ１への印加電圧が０である期間Ｔ３に行えばよい。最適なタイミングとして本実施例では、ソフトスイッチング処理の１サイクルの開始からＴ１+Ｔ２+（１／２）Ｔ３のタイミングで行う（図１１（Ａ）参照）。なお、Ｔ１+Ｔ２+（１／２）Ｔ３のタイミングに限らず、Ｔ１＋Ｔ２＋ｎＴ２（０＜ｎ＜１）のタイミングであれば、任意に設定可能である。
しかし、ソフトスイッチングコンバータ５０の製造工程において、ソフトスイッチングコンバータ５０に用いるリアクトルやコンデンサは、そのインダクタンスやキャパシタンスの値が定格値から異なっている場合があり、その値にはバラツキがある。多くの場合、リアクトルやコンデンサなどのデバイスの製造時にこのような電気的特性（インダクタンスやキャパシタンス）のバラツキは生じる。つまり、本実施例においては、それらのデバイス（リアクトルＬ２やスナバコンデンサＣ２）をソフトスイッチングコンバータ５０に組み込んで製造した場合、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の算出に用いるインダクタンスＨＬ２およびキャパシタンスＱＣ２にバラツキが生じている。
そこで本実施例では、ソフトスイッチングコンバータ５０の製造に用いるデバイス、特に期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３の算出に必要なリアクトルＬ２、スナバコンデンサＣ２の、インダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2のバラツキに関して、統計的処理を用いて、代表値を算出し、算出した代表値を、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３を算出する際の定数として、制御ユニット２０に設定する。図１２は代表値の算出について説明する説明図である。図１２に示すように、本実施例では統計的処理として、正規分布を用いる。ソフトスイッチングコンバータ５０の製造に用いる複数のリアクトルＬ２およびスナバコンデンサＣ２の、インダクタンスおよびキャパシタンスを各々測定し、それぞれのデバイスごとにインダクタンス、キャパシタンスに関し正規分布を生成する。そして生成した正規分布の最大値に対応する電気的特性の値を、各種デバイス（本実施例では、リアクトルＬ２、スナバコンデンサＣ２）の電気的特性（インダクタンスＨL2、キャパシタンスＣ C2）の代表値として採用し、制御ユニット２０に、リアクトルＬ２のインダクタンス及びリアクタンスの値として設定する。制御ユニット２０は、統計的処理によって算出し設定した各種デバイスの電気的特性の代表値に基づいて、ソフトスイッチング処理の実行時に、期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３を演算処理によって算出し、上述したモード３におけるスイッチング素子Ｓ１のターンオンのタイミング、つまりＴ１+Ｔ２+（１／２）Ｔ３を算出し、スイッチングのタイミングを制御する。
以上説明したように、複数のソフトスイッチングコンバータ５０を製造する際には、構成する各デバイス（リアクトルＬ２やスナバコンデンサＣ２など）を複数用いる。例えばリアクトルＬ２のインダクタンスＨL2に注目すると、複数のリアクトルＬ２の各インダクタンスＨL2にはバラツキが生じており、定格値、つまり本来、制御ユニット２０に設定するインダクタンスＨL2（式（１）〜式（３）参照）とは異なる値を有するリアクトルＬ２が、複数の各ソフトスイッチングコンバータ５０に組み込まれる。そうした場合に、リアクトルＬ２の電気的特性（インダクタンスＨL2）の定格値をそのまま制御ユニット２０に設定した場合、制御ユニット２０によって算出した期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３の値と、実際のソフトスイッチングコンバータ５０の動作における期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３とは、場合によっては大きく異なることがあり、ソフトスイッチング処理を実行した際、スイッチング素子Ｓ１のスイッチング時に、スイッチング素子Ｓ１の両端に大きな印加電圧がかかり、大きな電力損失が生じる可能性がある。図１３は、デバイスの電気的特性のバラツキによる期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３への影響を説明する説明図である。図１３の実線は、インダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2が定格値である場合のＩL1、ＩL2を示している。図１３に示した点線Ｙ１、点線Ｙ２は、リアクトルＬ２のインダクタンスＨL2およびスナバコンデンサＣ２のキャパシタンスＣ C2が、定格値とは異なった場合の、ＩL2の具体例を示している。図１３から分かるように、インダクタンスＨL2、キャパシタンスＣ C2が定格値と異なる場合は、ＩL2が、定格値におけるＩL2とは異なる値をとるため、実際のソフトスイッチング処理における期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３は、定格値における期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３とは異なる。
本実施例におけるソフトスイッチングコンバータ５０では、構成する各デバイスの電気的特性を測定し、統計的処理（本実施例では正規分布）を用いることによって、そのデバイスの電気的特性の代表値を算出し、その代表値をそのデバイスの電気的特性として制御ユニット２０に設定する。従って、ソフトスイッチングコンバータ５０に実際に組み込まれたリアクトルＬ２およびスナバコンデンサＣ２の、インダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2と、代表値として制御ユニット２０に設定した代表値ＨL2およびＣ C2とが、その値に大きな誤差を生じる可能性が低減される。また、ソフトスイッチング処理の際に、設定した代表値に基づいて制御ユニット２０が期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３を算出し、スイッチング素子Ｓ１のスイッチングのタイミングを制御する。従って、制御ユニット２０によって算出した期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３の値（以下、「Ｔの定格値」とも呼ぶ）と、実際のソフトスイッチングコンバータ５０の動作における期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３との、デバイスの電気的特性のバラツキに起因する誤差（以下「タイミング誤差」とも呼ぶ）を低減することが可能となる。結果として、ソフトスイッチング処理を実行した際の、スイッチング素子Ｓ１のスイッチング動作による電力損失を抑制することができる。
特許請求の範囲との対応関係としては、スイッチング素子Ｓ１が特許請求の範囲に記載の主スイッチング素子に相当し、スイッチング素子Ｓ２が特許請求の範囲に記載の補助スイッチング素子に相当し、式（１）〜（３）におけるデバイスの電気的特性（例えばＱＣ２、ＨＬ２、ＲＳ２、ＲＤ２、ＲＤ３、ＲＤ４など）が、特許請求の範囲に記載の「特定したデバイス」に相当し、代表値を算出したリアクトルＬ２とスナバコンデンサＣ２が特許請求の範囲に記載の注目デバイスに相当する。
Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（Ｂ１）変形例１：
上記実施例では、統計的処理として正規分布を用い、正規分布の最大値に対応した電気的特性（上記実施例ではＨＬ２，ＱＣ２）を代表値として用いたが、それに限ることなく、変形例１では、各デバイスの電気的特性の定格値からのズレを測定し、測定したズレに基づく標準偏差を算出する。そして定格値および標準偏差に基づいて代表値を算出するとしてもよい。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
上記実施例では、統計的処理として正規分布を用い、正規分布の最大値に対応した電気的特性（上記実施例ではＨＬ２，ＱＣ２）を代表値として用いたが、それに限ることなく、変形例１では、各デバイスの電気的特性の定格値からのズレを測定し、測定したズレに基づく標準偏差を算出する。そして定格値および標準偏差に基づいて代表値を算出するとしてもよい。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
（Ｂ２）変形例２：
上記実施例では、統計的処理である正規分布を用いてＬ２およびＣ２のバラツキによるスイッチングのタイミングの誤差を抑制したが、それに限らず、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する際の各構成デバイスの組み合わせ方によってタイミング誤差を抑制するとしてもよい。図１４は、変形例２によるデバイスの組み合わせ方を説明する説明図である。各デバイスの電気的特性を測定することにより、各デバイスの定格値からの差分値を測定する。そして、定格値から電気的特性がずれているデバイス同士を１つのソフトスイッチングコンバータ５０として組み合わせる。組み合わせ方として、各デバイスの電気的特性の定格値からのズレが相殺されように組み合わせる。例えば、図１４に示したように、インダクタンスＨL2が定格値からプラス側にずれたリアクトルＬ２と、キャパシタンスＣ C2が定格値からマイナス側にずれたスナバコンデンサＣ２とを１つの組み合わせとして、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する。逆に、インダクタンスＨL2が定格値からマイナス側にずれたリアクトルＬ２と、キャパシタンスＣ C2が定格値からプラス側にずれたスナバコンデンサＣ２とを１つの組み合わせとして、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する。より具体的には、複数のリアクトルＬ２およびスナバコンデンサＣ２のインダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2を測定し、所定の演算式、例えば（ＨL2×Ｃ C2）の値ｋが極力一定になるように、リアクトルＬ２とスナバコンデンサＣ２とを組み合わせる。例えばＨL2×Ｃ C2が一定になるように組み合わせることによって上記式（２）における「ω」が、複数の各ソフトスイッチングコンバータ５０においてバラツキが低減される。結果として期間Ｔ２のバラツキは低減される。このように組み合わせることによって、全体として、タイミング誤差を低減することが可能であり、デバイスの電気的特性のバラツキに起因するタイミング誤差を抑制することができる。
上記実施例では、統計的処理である正規分布を用いてＬ２およびＣ２のバラツキによるスイッチングのタイミングの誤差を抑制したが、それに限らず、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する際の各構成デバイスの組み合わせ方によってタイミング誤差を抑制するとしてもよい。図１４は、変形例２によるデバイスの組み合わせ方を説明する説明図である。各デバイスの電気的特性を測定することにより、各デバイスの定格値からの差分値を測定する。そして、定格値から電気的特性がずれているデバイス同士を１つのソフトスイッチングコンバータ５０として組み合わせる。組み合わせ方として、各デバイスの電気的特性の定格値からのズレが相殺されように組み合わせる。例えば、図１４に示したように、インダクタンスＨL2が定格値からプラス側にずれたリアクトルＬ２と、キャパシタンスＣ C2が定格値からマイナス側にずれたスナバコンデンサＣ２とを１つの組み合わせとして、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する。逆に、インダクタンスＨL2が定格値からマイナス側にずれたリアクトルＬ２と、キャパシタンスＣ C2が定格値からプラス側にずれたスナバコンデンサＣ２とを１つの組み合わせとして、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する。より具体的には、複数のリアクトルＬ２およびスナバコンデンサＣ２のインダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2を測定し、所定の演算式、例えば（ＨL2×Ｃ C2）の値ｋが極力一定になるように、リアクトルＬ２とスナバコンデンサＣ２とを組み合わせる。例えばＨL2×Ｃ C2が一定になるように組み合わせることによって上記式（２）における「ω」が、複数の各ソフトスイッチングコンバータ５０においてバラツキが低減される。結果として期間Ｔ２のバラツキは低減される。このように組み合わせることによって、全体として、タイミング誤差を低減することが可能であり、デバイスの電気的特性のバラツキに起因するタイミング誤差を抑制することができる。
（Ｂ３）変形例３：
上記実施例では、制御ユニット２０は、モード３において行うスイッチング素子Ｓ１のターンオンのタイミングとして、Ｔ１+Ｔ２+（１／２）Ｔ３としたが、それに限ることなく、Ｔ１＋Ｔ２が最大値となるデバイス（上記実施例ではリアクトルＬ２とスナバコンデンサＣ２）の組み合せにより決定されるＴ１＋Ｔ２よりも大きく、Ｔ１＋Ｔ２＋（１／２）Ｔ３が最小値となるデバイスの組み合せにより決定されるＴ１＋Ｔ２＋（１／２）Ｔ３よりも小さい時間でスイッチングするとしてもよい。このようなタイミングでスイッチングをすることで、スイッチング素子Ｓ１の両端電圧が最小値のタイミングでスイッチングを行うことができる確実性が向上し、スイッチングによる電力損失を抑制することができる。なお、Ｔ１＋Ｔ２は、特許請求の範囲に記載のＴａに相当し、Ｔ３は、特許請求の範囲に記載のＴｂに相当する。
上記実施例では、制御ユニット２０は、モード３において行うスイッチング素子Ｓ１のターンオンのタイミングとして、Ｔ１+Ｔ２+（１／２）Ｔ３としたが、それに限ることなく、Ｔ１＋Ｔ２が最大値となるデバイス（上記実施例ではリアクトルＬ２とスナバコンデンサＣ２）の組み合せにより決定されるＴ１＋Ｔ２よりも大きく、Ｔ１＋Ｔ２＋（１／２）Ｔ３が最小値となるデバイスの組み合せにより決定されるＴ１＋Ｔ２＋（１／２）Ｔ３よりも小さい時間でスイッチングするとしてもよい。このようなタイミングでスイッチングをすることで、スイッチング素子Ｓ１の両端電圧が最小値のタイミングでスイッチングを行うことができる確実性が向上し、スイッチングによる電力損失を抑制することができる。なお、Ｔ１＋Ｔ２は、特許請求の範囲に記載のＴａに相当し、Ｔ３は、特許請求の範囲に記載のＴｂに相当する。
（Ｂ４）変形例４：
上記実施例では、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成するリアクトルＬ２およびスナバコンデンサＣ２に注目して、インダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2のばらつきに応じて、スイッチング制御を行ったが、それに限ることなく、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する他のデバイスの電気的特性の定格値からのバラツキも考慮してスイッチング制御をするとしてもよい。例えば、上記式（３）を例にすれば、期間Ｔ３を算出する際には、ＲS2やＲD4などのオン抵抗や、ＶS2やＶD2などのオン電圧の値を、定数として用いている。しかしながら、その値が定格値からばらついている場合には、上記実施例でインダクタンスＨL2、キャパシタンスＣ C2について統計的処理によって代表値を算出したように、オン抵抗やオン電圧についても統計的処理によってオン抵抗やオン電圧の代表値を算出し、代表値を制御ユニット２０に定数として設定して各モードの期間（例えばＴ３）を算出するとしてもよい。このようにすることによって、上記実施例と比較して、さらにタイミング誤差を低減することが可能である。
上記実施例では、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成するリアクトルＬ２およびスナバコンデンサＣ２に注目して、インダクタンスＨL2およびキャパシタンスＣ C2のばらつきに応じて、スイッチング制御を行ったが、それに限ることなく、ソフトスイッチングコンバータ５０を構成する他のデバイスの電気的特性の定格値からのバラツキも考慮してスイッチング制御をするとしてもよい。例えば、上記式（３）を例にすれば、期間Ｔ３を算出する際には、ＲS2やＲD4などのオン抵抗や、ＶS2やＶD2などのオン電圧の値を、定数として用いている。しかしながら、その値が定格値からばらついている場合には、上記実施例でインダクタンスＨL2、キャパシタンスＣ C2について統計的処理によって代表値を算出したように、オン抵抗やオン電圧についても統計的処理によってオン抵抗やオン電圧の代表値を算出し、代表値を制御ユニット２０に定数として設定して各モードの期間（例えばＴ３）を算出するとしてもよい。このようにすることによって、上記実施例と比較して、さらにタイミング誤差を低減することが可能である。
（Ｂ５）変形例５：
上記実施例では、各デバイスの電気的特性のバラツキに応じたスイッチング制御を、図２に示した回路構成のソフトスイッチングコンバータに適用したが、それに限ることなく、他の構成のソフトスイッチングコンバータに適用してもよい。図１５にその例を示す。図１５（Ａ）に示す構成のソフトスイッチングコンバータのリアクトルＬ２ａのインダクタンスＨＬ２ａの定格値からのバラツキや、図１５（Ｂ）に示す構成のソフトスイッチングコンバータのリアクトルＬ２ｂのインダクタンスＨＬ２ｂの定格値からのバラツキに対して、上記実施例で示したスイッチングのタイミング制御を適用するとしてもよい。このような構成のソフトスイッチングコンバータに対しても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
上記実施例では、各デバイスの電気的特性のバラツキに応じたスイッチング制御を、図２に示した回路構成のソフトスイッチングコンバータに適用したが、それに限ることなく、他の構成のソフトスイッチングコンバータに適用してもよい。図１５にその例を示す。図１５（Ａ）に示す構成のソフトスイッチングコンバータのリアクトルＬ２ａのインダクタンスＨＬ２ａの定格値からのバラツキや、図１５（Ｂ）に示す構成のソフトスイッチングコンバータのリアクトルＬ２ｂのインダクタンスＨＬ２ｂの定格値からのバラツキに対して、上記実施例で示したスイッチングのタイミング制御を適用するとしてもよい。このような構成のソフトスイッチングコンバータに対しても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
（Ｂ６）変形例６：
上記実施例では、ソフトスイッチ動作を用いたチョッパ回路としてソフトスイッチコンバータを例に説明したが、これに限らず、ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路に対して、上記実施例に示したスイッチングのタイミングの制御を適用することができる。つまり、チョッパ回路を構成する各デバイスの電気的特性の定格値からのバラツキに応じてスイッチングのタイミングを制御することができる。ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路としては、上記説明したＤＣ／ＤＣコンバータや、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＰＦＣ回路（Power Factor Correction回路：力率改善回路）、ＵＰＳ（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply：無停電電源装置）、パワーコンディショナ、周波数変換装置等に用いることができる。
上記実施例では、ソフトスイッチ動作を用いたチョッパ回路としてソフトスイッチコンバータを例に説明したが、これに限らず、ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路に対して、上記実施例に示したスイッチングのタイミングの制御を適用することができる。つまり、チョッパ回路を構成する各デバイスの電気的特性の定格値からのバラツキに応じてスイッチングのタイミングを制御することができる。ソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路としては、上記説明したＤＣ／ＤＣコンバータや、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＰＦＣ回路（Power Factor Correction回路：力率改善回路）、ＵＰＳ（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply：無停電電源装置）、パワーコンディショナ、周波数変換装置等に用いることができる。
１０…燃料電池システム
２０…制御ユニット
３０…電源装置
５０…ソフトスイッチングコンバータ
５１…主回路
５２…補助回路
ＬＯＡＤ…負荷
Ｅ…直流電源
Ｃ１…フィルタコンデンサ
Ｄ１…ダイオード
Ｓ１…スイッチング素子
Ｌ１…リアクトル
Ｌ２…リアクトル
Ｄ２…ダイオード
Ｃ２…スナバコンデンサ
ＨＬ２…インダクタンス
ＱＣ２…キャパシタンス
Ｓ２…スイッチング素子
Ｄ３…スナバダイオード
Ｃ３…平滑コンデンサ
Ｄ４…ダイオード
Ｄ５…ダイオード
ＦＣ…燃料電池
ＶＨ…出口電圧
ＶＬ…入口電圧
ＷＨ…ワイヤーハーネス
Ｌ２ａ…リアクトル
Ｌ２ｂ…リアクトル
ＨＬ２ａ…インダクタンス
ＨＬ２ｂ…インダクタンス
２０…制御ユニット
３０…電源装置
５０…ソフトスイッチングコンバータ
５１…主回路
５２…補助回路
ＬＯＡＤ…負荷
Ｅ…直流電源
Ｃ１…フィルタコンデンサ
Ｄ１…ダイオード
Ｓ１…スイッチング素子
Ｌ１…リアクトル
Ｌ２…リアクトル
Ｄ２…ダイオード
Ｃ２…スナバコンデンサ
ＨＬ２…インダクタンス
ＱＣ２…キャパシタンス
Ｓ２…スイッチング素子
Ｄ３…スナバダイオード
Ｃ３…平滑コンデンサ
Ｄ４…ダイオード
Ｄ５…ダイオード
ＦＣ…燃料電池
ＶＨ…出口電圧
ＶＬ…入口電圧
ＷＨ…ワイヤーハーネス
Ｌ２ａ…リアクトル
Ｌ２ｂ…リアクトル
ＨＬ２ａ…インダクタンス
ＨＬ２ｂ…インダクタンス
Claims (9)
- 補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子に印加される電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路の製造方法であって、
当該チョッパ回路を構成するデバイスであって、当該チョッパ回路の動作時に前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与するデバイスを特定する工程と、
前記特定したデバイスのうち少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスについて、複数の前記チョッパ回路の製造に用いられる複数個の前記注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより設計上の代表値を算出する工程と、
当該チョッパ回路が備える制御部であって、前記特定したデバイスの電気的特性に基づいて前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部に、前記注目デバイスの電気的特性の前記定格値に換えて、前記代表値を設定する工程と
を有する製造方法。 - 請求項１記載の製造方法であって、
前記特定したデバイスの電気的特性は、前記主スイッチング素子をスイッチングする際の前記主スイッチング素子に印加される電圧を制御するリアクトルである補助リアクトルのインダクタンスである
製造方法。 - 請求項１または請求項２に記載の製造方法であって、
前記特定したデバイスの電気的特性は、前記主スイッチング素子をスイッチングする際の前記主スイッチング素子に印加される電圧を制御するコンデンサである補助コンデンサのキャパシタンスである
製造方法。 - 請求項１ないし請求項３のいずれか記載の製造方法であって、
前記統計的処理による最適化は、複数の前記注目デバイスのうち所定数の各電気的特性を測定し、前記測定した各電気的特性の分布に基づいて前記代表値を算出する処理である
製造方法。 - 補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子に印加される電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路であって、
当該チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスについて、複数の前記チョッパ回路の製造に用いられる複数個の前記注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備える
チョッパ回路。 - 請求項５記載のチョッパ回路であって、
前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の値が最小値になるまでの時間をＴａ、前記電圧が最小値を継続している時間をＴｂとした場合に、
前記スイッチング制御部は、
前記スイッチングのタイミングとして、Ｔａが最大値となる前記特定のデバイスの組み合せにより決定されるＴａよりも大きく、Ｔａ＋１／２Ｔｂが最小値となる前記特定のデバイスの組み合せにより決定されるＴａ＋１／２Ｔｂよりも小さい時間でスイッチングする制御を行う
チョッパ回路。 - ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
直流電源に接続されているＤＣ入力部と、
前記ＤＣ入力部から入力した直流電力の電圧を変換するチョッパ回路と、
前記チョッパ回路によって電圧が変換された直流電圧を出力するＤＣ出力部と
を備え、
前記チョッパ回路は、
主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを備え、前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いており、
前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスについて、複数の前記チョッパ回路の製造に用いられる複数個の前記注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備える
ＤＣ／ＤＣコンバータ。 - 燃料電池システムであって、
負荷に対して電力を供給する燃料電池と、
スイッチング素子を備えるチョッパ回路を用いることによって前記電力の電圧制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータと
を備え、
前記チョッパ回路は、
主スイッチング素子と補助スイッチング素子とを備え、前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いており、
前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスについて、複数の前記チョッパ回路の製造に用いられる複数個の前記注目デバイスの有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御するスイッチング制御部を備える
燃料電池システム。 - 補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することによって、主スイッチング素子をスイッチングする際の該主スイッチング素子にかかる印加電圧を制御するソフトスイッチング動作を用いたチョッパ回路の、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する制御方法であって、
前記チョッパ回路を構成するデバイスであって、前記主スイッチング素子へ印加される前記電圧の電圧値が最小値である時間を決定するのに関与する特定のデバイスのうち、少なくとも１種類のデバイスである注目デバイスについて、複数の前記チョッパ回路の製造に用いられる複数個の前記注目デバイスが有する電気的特性の定格値からのバラツキを統計的処理することにより算出した設計上の代表値を用いて、前記主スイッチング素子および前記補助スイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御する
制御方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010104789A JP5494191B2 (ja) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | チョッパ回路の製造方法、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータ、燃料電池システムおよび制御方法 |
| PCT/IB2011/000763 WO2011158073A2 (en) | 2010-04-30 | 2011-04-08 | Manufacturing method for chopper circuit, chopper circuit, dc/dc converter, fuel cell system, and control method |
| US13/695,534 US8797774B2 (en) | 2010-04-30 | 2011-04-08 | Manufacturing method for chopper circuit, chopper circuit, DC/DC converter, fuel cell system, and control method |
| DE112011101528T DE112011101528T5 (de) | 2010-04-30 | 2011-04-08 | Herstellungsverfahren für eine Chopper-Schaltung, Gleichspannungswandler, Brennstoffzellensystem und Steuerverfahren |
| CN201180021884.3A CN102884720B (zh) | 2010-04-30 | 2011-04-08 | 斩波器电路的制造方法、斩波器电路、dc/dc转换器、燃料电池系统和控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010104789A JP5494191B2 (ja) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | チョッパ回路の製造方法、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータ、燃料電池システムおよび制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011234582A JP2011234582A (ja) | 2011-11-17 |
| JP5494191B2 true JP5494191B2 (ja) | 2014-05-14 |
Family
ID=44626571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010104789A Expired - Fee Related JP5494191B2 (ja) | 2010-04-30 | 2010-04-30 | チョッパ回路の製造方法、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータ、燃料電池システムおよび制御方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8797774B2 (ja) |
| JP (1) | JP5494191B2 (ja) |
| CN (1) | CN102884720B (ja) |
| DE (1) | DE112011101528T5 (ja) |
| WO (1) | WO2011158073A2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104786861B (zh) * | 2015-04-15 | 2017-11-24 | 西南交通大学 | 燃料电池控制系统及其包含燃料电池控制系统的有轨电车 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5414613A (en) * | 1993-08-20 | 1995-05-09 | Rem Technologies, Incorporated | Soft switching active snubber for semiconductor circuit operated in discontinuous conduction mode |
| JPH11288302A (ja) * | 1998-04-02 | 1999-10-19 | Kokusai Electric Co Ltd | 機器特性制御データ最適調整方法 |
| US7458041B2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-11-25 | Magma Design Automation, Inc. | Circuit optimization with posynomial function F having an exponent of a first design parameter |
| JP5023338B2 (ja) | 2005-03-16 | 2012-09-12 | 国立大学法人横浜国立大学 | チョッパ回路 |
| JP3985002B2 (ja) * | 2005-07-15 | 2007-10-03 | 三菱電機株式会社 | 車載電子制御装置 |
| US7345499B2 (en) * | 2006-01-13 | 2008-03-18 | Dell Products L.P. | Method of Kelvin current sense in a semiconductor package |
| JP4834865B2 (ja) | 2006-03-30 | 2011-12-14 | 国立大学法人横浜国立大学 | 双方向昇降圧チョッパ回路 |
| JP2008004513A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Ricoh Co Ltd | 電力制御装置 |
| JP2008067591A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-03-21 | Toyota Industries Corp | インバータ装置及びインバータ装置のオンデューティ設定手段の設計方法 |
| US7667986B2 (en) * | 2006-12-01 | 2010-02-23 | Flextronics International Usa, Inc. | Power system with power converters having an adaptive controller |
| JP4397938B2 (ja) | 2007-05-11 | 2010-01-13 | 本田技研工業株式会社 | 共振型電力変換装置 |
| JP2009165245A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム、及びｄｃ−ｄｃコンバータ |
-
2010
- 2010-04-30 JP JP2010104789A patent/JP5494191B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-04-08 DE DE112011101528T patent/DE112011101528T5/de not_active Ceased
- 2011-04-08 WO PCT/IB2011/000763 patent/WO2011158073A2/en active Application Filing
- 2011-04-08 US US13/695,534 patent/US8797774B2/en active Active
- 2011-04-08 CN CN201180021884.3A patent/CN102884720B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102884720A (zh) | 2013-01-16 |
| WO2011158073A3 (en) | 2012-02-16 |
| CN102884720B (zh) | 2015-12-02 |
| WO2011158073A2 (en) | 2011-12-22 |
| JP2011234582A (ja) | 2011-11-17 |
| US8797774B2 (en) | 2014-08-05 |
| DE112011101528T5 (de) | 2013-03-07 |
| US20130049726A1 (en) | 2013-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5327486B2 (ja) | コンバータ制御装置 | |
| JP5447520B2 (ja) | コンバータ制御装置及び多相コンバータ | |
| US8143836B2 (en) | Motor controller | |
| JP5018966B2 (ja) | コンバータ制御装置 | |
| JP5464451B2 (ja) | コンバータ制御装置 | |
| JP6247034B2 (ja) | コンバータ装置およびそれを備えた燃料電池システム、コンバータ装置の制御方法および制御装置 | |
| JP6323474B2 (ja) | 電圧制御システム、燃料電池システムおよび電圧制御システムの制御方法 | |
| US11239754B2 (en) | Bidirectional power converter, electric vehicle, and control method for bidirectional power converter | |
| CN109687696B (zh) | 电源系统 | |
| JP2010004728A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP5494191B2 (ja) | チョッパ回路の製造方法、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータ、燃料電池システムおよび制御方法 | |
| JP5375202B2 (ja) | 電力供給装置 | |
| JP5655449B2 (ja) | 電力変換装置及び電源供給装置 | |
| JP2012157145A (ja) | 双方向コンバータ、その制御回路およびその制御方法 | |
| JP2012115018A (ja) | 電力制御装置 | |
| JP5333007B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2012019564A (ja) | 電力変換装置及び電源装置 | |
| JP2011067042A (ja) | スイッチング制御装置 | |
| JP2011250506A (ja) | スナバ回路、チョッパ回路、ｄｃ／ｄｃコンバータおよび燃料電池システム | |
| JP2022132132A (ja) | Ｄｃｄｃコンバータ、及び直流電力供給装置 | |
| JP2011254646A (ja) | Ｄｃ／ｄｃコンバータ、制御方法および燃料電池システム | |
| JP3840236B2 (ja) | コンバータ装置及びその制御方法 | |
| JP2011109775A (ja) | コンバータ制御装置 | |
| JP2010288365A (ja) | コンバータ制御装置 | |
| JP2022182452A (ja) | 昇圧制御装置及び昇圧装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120927 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131112 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140217 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5494191 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |