JP7367519B2 - 多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム - Google Patents
多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7367519B2 JP7367519B2 JP2019233409A JP2019233409A JP7367519B2 JP 7367519 B2 JP7367519 B2 JP 7367519B2 JP 2019233409 A JP2019233409 A JP 2019233409A JP 2019233409 A JP2019233409 A JP 2019233409A JP 7367519 B2 JP7367519 B2 JP 7367519B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- phase
- phase drive
- turned
- switching element
- 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.)
- Active
Links
- 230000027311 M phase Effects 0.000 claims description 29
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 28
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 48
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 48
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013032 Hydrocarbon resin Substances 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- CLBRCZAHAHECKY-UHFFFAOYSA-N [Co].[Pt] Chemical compound [Co].[Pt] CLBRCZAHAHECKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920006270 hydrocarbon resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
- H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/75—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using propulsion power supplied by both fuel cells and batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
- B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
-
- 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
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
- H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
-
- 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
- H02M3/1584—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 with a plurality of power processing stages connected in parallel
-
- 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
- H02M3/1584—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 with a plurality of power processing stages connected in parallel
- H02M3/1586—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 with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
図1は、車両に搭載された燃料電池システム1の概略構成図である。燃料電池システム1は、ECU(Electronic Control Unit)4、二次電池(以下、BATと称する)7、バッテリコンバータ(以下、BDCと称する)8、インバータ(以下、INVと称する)9、燃料電池スタック(以下、FCと称する)10、昇圧コンバータ(以下、FDCと称する)20、及びナビゲーション装置50を含む。尚、図1には示していないが、燃料電池システム1は、FC10に酸化剤ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給する酸化剤ガス供給系及び燃料ガス供給系を備えている。また、車両には、走行用のモータMや、車輪W、アクセル開度センサ5、及びイグニッションスイッチ6を備えている。
図2は、FDC20の回路構成を示す図である。図2には、FC10とINV9についても示している。FDC20は、m相式の多相コンバータであり、本実施例ではm=3である。従って、FDC20は、3個のコンバータ回路20a~20cとコンデンサ24とを備えている。尚、mは3以上の整数であればよい。コンバータ回路20aは、リアクトル21a、電流センサ22a、及びインテリジェントパワーモジュール(IPM:Intelligent Power Module)23aを含む。コンバータ回路20bは、リアクトル21b、電流センサ22b、及びIPM23bを含む。コンバータ回路20cは、リアクトル21c、電流センサ22c、及びIPM23cを含む。IPM23aは、スイッチング素子36a及びダイオード37aを含む。IPM23bは、スイッチング素子36b及びダイオード37bを含む。IPM23cは、スイッチング素子36c及びダイオード37cを含む。尚、スイッチング素子36a~36cを、本明細書ではそれぞれSW36a~36cと称する。
次に、パターンA及びBでの、3個(m=3)のコンバータ回路20a~20cを駆動した場合(以下、3相駆動と称する)と2個(n=2)のコンバータ回路20a及び20bを駆動した場合(以下、2相駆動と称する)と、1個のコンバータ回路20aを駆動した場合(以下、1相駆動と称する)について説明する。尚、上述したようにmは3以上の整数であり、nはmよりも小さい2以上の整数であって且つmの約数以外の整数である。
最初に、パターンAについて説明する。図3Aは、パターンAによる3相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図3Bは、パターンAによる3相駆動でのリアクトル電流Ia~IcとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。図3A及び図3Bにおいて、横軸は位相を示している。図3Aの縦軸は、スイッチング素子のオンオフ状態を示している。図3Bの縦軸は電流を示している。本実施例では、SW36a~36cの各デューティ比は0.5の場合を例示している。リアクトル電流Ia~Icは、それぞれ21a~21cに流れる電流である。FDC20の出力電流ITは、リアクトル電流Ia~Icを合成した電流である。
次に、パターンBについて説明する。図6Aは、パターンBによる3相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図6Bは、パターンBによる3相駆動でのリアクトル電流Ia~IcとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。リアクトル電流Ia~Icは、それぞれリアクトル21a~21cに流れる電流である。図7Aは、パターンBによる2相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図7Bは、パターンBによる2相駆動でのリアクトル電流Ia及びIbとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。尚、パターンBによる1相駆動でのSW36a~36cの動作やリアクトル電流Ia~Icは、パターンAによる1相駆動の場合と同じである。
図8Aは、パターンA及びBでのリップル電流の大きさを比較した表である。3相駆動でのリップル電流は、パターンAの方がパターンBよりも小さい。これに対して、2相駆動でリップル電流は、パターンBの方がパターンAよりも小さい。リップル電流が小さい方が損失は低減できるため、パターンAは3相駆動に適しており、パターンBは2相駆動に適している。
図9は、パターン選択制御の一例を示したフローチャートである。パターン選択制御は、所定の時間ごとに繰り返し実行される。ECU4は、FC10が出力することが予測される電流値である予測電流値の推移を算出する(ステップS1)。ステップS1の処理は、予測部が実行する処理の一例である。
次に、複数の変形例について説明する。尚、複数の変形例において、上述した実施例と同一の構成や同一の処理については同一の符号を用いて、重複する説明を省略する。図12は、第1変形例でのパターン選択制御の一例を示したフローチャートである。ECU4は、FDC20の駆動状態に関する履歴情報を取得する(ステップS1a)。FDC20の駆動状態に関する履歴情報とは、具体的には過去のFDC20の2相駆動に制御された累積駆動時間と3相駆動に制御された累積駆動時間であり、ECU4のRAMに記憶されている。ステップS1aの処理は、ECU4のCPU、ROM、RAMにより機能的に実現される履歴取得部が実行する処理の一例である。
図13は、第2変形例での燃料電池システム1aの構成図である。燃料電池システム1aは、運転モードを選択可能な運転モードスイッチ52を備えている。運転者は運転モードスイッチ52を操作することにより、運転モードを、ノーマルモード、スポーツモード、及びエコモードの何れかに選択することができる。スポーツモードは、アクセルペダルの操作に対するFC10の出力応答性が高く設定される。エコモードは、アクセルペダルの操作に対するFC10の出力応答性が低く設定される。ノーマルモードは、アクセルペダルの操作に対するFC10の出力応答性が、スポーツモードとエコモードとの間の中程度に設定される。この運転モードスイッチ52で選択された運転モードの出力信号は、ECU4に入力されるようになっている。
[パターンA~C、m=3、n=2]
第3変形例では、位相パターンはパターンA~Cの何れかが選択される。パターンCは、ECU4のメモリに予め記憶されている。パターンCでのSW36a~36cのそれぞれの位相は、0°、140°、250°である。図15Aは、パターンCによる3相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図15Bは、パターンCによる3相駆動でのリアクトル電流Ia~IcとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。図16Aは、パターンCによる2相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図16Bは、パターンCによる2相駆動でのリアクトル電流Ia及びIbとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。
120°(=360°/m=360°/3)<DC(a―b)<180°(=360°/n=360°/2)
DC(a―b)<DC(a―c)<360°(=(360°/m)×3=(360°/3)×3)
DC(a―b)=140°であり、DC(a―c)=250°であるため、上記の条件を満たす。これに対してパターンAでは、DA(a―b)=120°であるため120°<DA(a―b)を満たさない。パターンBでは、DB(a―b)=180°であるためDB(a―b)<180°を満たさない。パターンCはこのような条件を満たすことによっても、パターンAよりは3相駆動に適していないがパターンBよりも3相駆動に適しており、パターンBよりは2相駆動に適していないがパターンAよりも2相駆動に適しているといえる。
[パターンA~D、m=3、n=2]
第4変形例では、位相パターンはパターンA~Dの何れかが選択される。パターンDは、ECU4のメモリに予め記憶されている。パターンDでのSW36a~36cのそれぞれの位相は、0°、160°、260°である。図19Aは、パターンDによる3相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図19Bは、パターンDによる3相駆動でのリアクトル電流Ia~IcとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。図20Aは、パターンDによる2相駆動でのSW36a~36cの動作を示したグラフである。図20Bは、パターンDによる2相駆動でのリアクトル電流Ia及びIbとFDC20の出力電流ITを示したグラフである。
120°(=360°/m=360°/3)<DD(a―b)<180°(=360°/n=360°/2)
DD(a―b)<DD(a―c)<360°(=(360°/m)×3=(360°/3)×3)
DD(a―b)=160°であり、DD(a―c)=260°であるため、上記の条件を満たす。
[パターンC及びD、m=3、n=2]
第5変形例では、パターンC又はDが選択される。パターンC及びDは、ECU4のメモリに予め記憶されているが、パターンA及びBについては記憶されていない。図23は、第5変形例でのパターン選択制御の一例を示したフローチャートである。ステップS5でYesの場合、ECU4はパターンCを選択し(ステップS8)、ステップS5でNoの場合には、ECU4はパターンDを選択する(ステップS8a)。上述したように、パターンDはパターンCよりも2相駆動に適しており、換言すればパターンCはパターンDよりも3相駆動に適している。
[パターンE~G、m=4、n=3]
図24は、第6変形例でのFDC20Aの回路構成を示す図である。FDC20Aは、4相のコンバータ回路20a~20dを備えている。コンバータ回路20dは、リアクトル21d、電流センサ22d、及びIPM23dを含む。IPM23dは、SW36d及びダイオード37dを含む。第6変形例では、FDC20Aの入力電流が増大するにつれて1相駆動から4相駆動まで順に切り替えられるがこれに限定されず、例えば1相駆動、3相駆動、及び4相駆動に順に切り替えられるものであってもよいし、2相駆動、3相駆動、及び4相駆動に順に切り替えられるものであってもよいし、3相駆動及び4相駆動に順に切り替えられるものであってもよい。
90°(=360°/m=360°/4)<DG(a―b)<120°(=360°/n=360°/3)
DG(a―b)<DG(a―c)<270°(=(360°/m)×3=(360°/4)×3)
DG(a―b)=100°であり、DG(a―c)=180°であるため、上記の条件を満たす。これに対してパターンE及びFでは、DE(a―b)=90°であり、90°<DE(a―b)を満たさず、DF(a―b)=120°であり、DF(a―b)<120°を満たさない。このような条件を満たすことによっても、パターンGは、パターンEよりは4相駆動には適してはいないが3相駆動に適しており且つパターンFよりは3相駆動に適してはいないが4相駆動に適しているといえる。
[パターンH~J、m=6、n=4]
図26は、第7変形例でのFDC20Bの回路構成を示す図である。FDC20Bは、6相のコンバータ回路20a~20fを備えている。コンバータ回路20eは、リアクトル21e、電流センサ22e、及びIPM23eを含む。IPM23eは、SW36e及びダイオード37eを含む。コンバータ回路20fは、リアクトル21f、電流センサ22f、及びIPM23fを含む。IPM23fは、SW36f及びダイオード37fを含む。第7変形例では、FDC20Bの入力電流が増大するにつれて1相駆動から6相駆動まで順に切り替えられるがこれに限定されず、例えば、2相駆動、4相駆動、及び6相駆動に順に切り替えられるものであってもよく、少なくとも4相駆動及び6相駆動に切り替えられるものであればよい。
60°(=360°/m=360°/6)<DJ(a―b)<90°(=360°/n=360°/4)
DJ(a―b)<DJ(a―c)<180°(=(360°/m)×3=(360°/6)×3)
DJ(a―b)=80°であり、DJ(a―c)=130°であるため、上記の条件を満たす。これに対してパターンH及びIでは、DH(a―b)=60°であり、60°<DH(a―b)を満たさず、DI(c―d)=90°であり、DI(c―d)<90°を満たさない。このような条件を満たすことによっても、パターンJは、パターンHよりは6相駆動には適してはいないが4相駆動に適しており且つパターンIよりは4相駆動に適してはいないが6相駆動に適しているとえる。
4 ECU(制御装置)
10 燃料電池スタック(燃料電池)
20 昇圧コンバータ
20a~20c コンバータ回路
36a~36c スイッチング素子
Claims (10)
- それぞれスイッチング素子を有し互いに並列に接続されたm(mは3以上の整数)相のコンバータ回路を備えた多相コンバータの制御装置において、
前記多相コンバータへの入力電流値が増大するほど、オンオフ制御が実行される前記スイッチング素子の数を増大させることにより前記コンバータ回路の駆動相数を増大させるとともに、前記駆動相数をn(n<mである2以上の整数であって且つmの約数以外の整数)とするn相駆動又は前記駆動相数をmとするm相駆動に前記多相コンバータを制御する駆動相数制御部と、
m相の前記スイッチング素子の各オンタイミングを規定した位相パターンである第1及び第2パターンを記憶した記憶部と、
前記多相コンバータの停止中に前記第1又は前記第2パターンを選択する選択部と、
選択された前記第1又は第2パターンに規定された前記スイッチング素子のオンタイミングに従って、前記駆動相数の前記スイッチング素子に対して周期が略同じであり且つデューティ比も略同じとなるように前記オンオフ制御を実行するオンオフ制御部と、
所定時間内において前記n相駆動に制御されると予測される時間に対する前記m相駆動に制御されると予測される時間の割合である時間割合に相関する予測相関値を予測する予測部と、を備え、
前記第1パターンは、m相の前記スイッチング素子の各オンタイミングを互いに異なるタイミングとなるように規定し、
前記第2パターンは、m相の前記スイッチング素子の各オンタイミングを互いに異なるタイミングとなるように規定し、
前記オンオフ制御では、前記第1及び第2パターンのいずれによる前記m相駆動であっても、常時少なくとも一つの前記スイッチング素子がオンであって且つ少なくとも一つのスイッチング素子がオフとなるように制御され、
前記第2パターンによる前記m相駆動で順にオンにされることが規定された2つの前記スイッチング素子のオンタイミングの位相差のうちの最大値と360°/nとの差分の絶対値は、前記第1パターンによる前記m相駆動で順にオンにされることが規定された2つの前記スイッチング素子のオンタイミングの位相差のうちの最大値と360°/nとの差分の絶対値よりも小さく、
前記選択部は、前記時間割合が第1閾値以上であることを前記予測相関値が示す場合には、前記第1パターンを選択し、前記時間割合が前記第1閾値以下である第2閾値未満であることを前記予測相関値が示す場合には、前記第2パターンを選択し、
前記オンオフ制御部は、前記第2パターンによる前記n相駆動では、(m-n)相の前記スイッチング素子のオンオフ制御を停止し、
(m-n)=1の場合に前記第2パターンによる前記n相駆動でオンオフ制御が停止される(m-n)相の前記スイッチング素子は、前記第2パターンによる前記m相駆動で順にオンにされることが規定された3つの前記スイッチング素子のうち最初にオンにされる前記スイッチング素子と最後にオンにされる前記スイッチング素子とのオンタイミングの位相差が最小となる場合での前記最初にオンにされる前記スイッチング素子と前記最後にオンにされる前記スイッチング素子の間でオンにされる前記スイッチング素子であり、
(m-n)≧2の場合に前記第2パターンによる前記n相駆動でオンオフ制御が停止される(m-n)相の前記スイッチング素子は、前記第2パターンによる前記m相駆動で順にオンにされることが規定された2つの前記スイッチング素子の組み合わせを除いた前記スイッチング素子であって、前記第2パターンによる前記m相駆動で順にオンにされることが規定された3つの前記スイッチング素子のうち最初にオンにされる前記スイッチング素子と最後にオンにされる前記スイッチング素子とのオンタイミングの位相差のうち、小さい順に選択した(m-n)相の位相差のそれぞれの、前記最初にオンにされる前記スイッチング素子と前記最後にオンにされる前記スイッチング素子の間でオンにされる前記スイッチング素子である、多相コンバータの制御装置。 - 前記第2閾値は、前記第1閾値と同じ値である、請求項1の多相コンバータの制御装置。
- m=3であってn=2である、請求項1又は2の多相コンバータの制御装置。
- m=4であってn=3、又はm=6であってn=4である、請求項1又は2の多相コンバータの制御装置。
- 前記多相コンバータに入力電流を供給する電池を電力源として走行する車両の走行予定経路に関する走行予定経路情報を取得する経路取得部を備え、
前記予測部は、前記走行予定経路情報に基づいて、前記電池が前記多相コンバータに供給すると予想される予測電流値を前記予測相関値として予測する、請求項1乃至4の何れかの多相コンバータの制御装置。 - 前記n相駆動に制御された時間及び前記m相駆動に制御された時間に関する履歴情報を取得する履歴取得部を備え、
前記予測部は、前記履歴情報に基づいて前記予測相関値を予測する、請求項1乃至5の何れかの多相コンバータの制御装置。 - 前記多相コンバータに入力電流を供給する電池を電力源として走行する車両の運転モードに関する運転モード情報を取得する運転モード取得部を備え、
前記予測部は、前記運転モード情報に基づいて前記予測相関値を予測する、請求項1乃至6の何れかの多相コンバータの制御装置。 - 請求項1乃至7の何れかの多相コンバータの制御装置と、
前記多相コンバータと、を備えた多相コンバータシステム。 - 請求項8の多相コンバータシステムと、
前記多相コンバータに入力電流を供給する電源と、を備えた電源システム。 - 前記電源は、燃料電池である、請求項9の電源システム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019233409A JP7367519B2 (ja) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | 多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム |
US17/109,343 US11463038B2 (en) | 2019-12-24 | 2020-12-02 | Control device for multi-phase converter, multi-phase converter system, and power supply system |
DE102020132108.2A DE102020132108A1 (de) | 2019-12-24 | 2020-12-03 | Steuerungsvorrichtung für mehrphasenwandler, mehrphasenwandlersystem und stromversorgungssystem |
CN202011399146.XA CN113037079B (zh) | 2019-12-24 | 2020-12-04 | 多相转换器的控制装置、多相转换器系统以及电源系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019233409A JP7367519B2 (ja) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | 多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021103907A JP2021103907A (ja) | 2021-07-15 |
JP7367519B2 true JP7367519B2 (ja) | 2023-10-24 |
Family
ID=76206027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019233409A Active JP7367519B2 (ja) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | 多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11463038B2 (ja) |
JP (1) | JP7367519B2 (ja) |
CN (1) | CN113037079B (ja) |
DE (1) | DE102020132108A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7548044B2 (ja) * | 2021-02-10 | 2024-09-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両の空調装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014030285A (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Sinfonia Technology Co Ltd | 電力変換装置及び該電力変換装置を備えた充電装置、電力変換装置のスイッチング制御方法 |
JP2017022843A (ja) | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 多相dcdcコンバータ |
JP2017158372A (ja) | 2016-03-03 | 2017-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | 多相昇圧コンバータの制御方法及び多相昇圧コンバータ |
JP2019126182A (ja) | 2018-01-17 | 2019-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 走行用のモータを有する自動車 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4967588B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2012-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | コンバータ制御装置 |
JP4967595B2 (ja) * | 2006-10-20 | 2012-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | コンバータ制御装置 |
WO2009010476A1 (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Powervation Limited | A power converter |
JP2012050207A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Denso Corp | マルチフェーズ型dc/dcコンバータ回路 |
CN103650310B (zh) * | 2011-07-05 | 2017-03-08 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统 |
DE102013001564A1 (de) | 2012-02-29 | 2013-08-29 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Multiphasenwandlervorsteuerung |
JP5872502B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2016-03-01 | 株式会社豊田中央研究所 | 電源システム |
JP6539172B2 (ja) | 2015-09-16 | 2019-07-03 | 株式会社日立情報通信エンジニアリング | 電源装置 |
US10454372B2 (en) * | 2016-02-24 | 2019-10-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Power supply device, apparatus, and control method |
WO2018066042A1 (ja) * | 2016-10-03 | 2018-04-12 | 本田技研工業株式会社 | 変換装置、機器及び制御方法 |
US10425032B2 (en) * | 2017-03-03 | 2019-09-24 | General Electric Company | Drive system and method of operation thereof for reducing DC link current ripple |
JP6998252B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2022-01-18 | 株式会社Gsユアサ インフラシステムズ | スイッチング電源装置 |
US10978949B2 (en) * | 2019-05-08 | 2021-04-13 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for controlling a DC/DC power converter |
-
2019
- 2019-12-24 JP JP2019233409A patent/JP7367519B2/ja active Active
-
2020
- 2020-12-02 US US17/109,343 patent/US11463038B2/en active Active
- 2020-12-03 DE DE102020132108.2A patent/DE102020132108A1/de active Pending
- 2020-12-04 CN CN202011399146.XA patent/CN113037079B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014030285A (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Sinfonia Technology Co Ltd | 電力変換装置及び該電力変換装置を備えた充電装置、電力変換装置のスイッチング制御方法 |
JP2017022843A (ja) | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 多相dcdcコンバータ |
JP2017158372A (ja) | 2016-03-03 | 2017-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | 多相昇圧コンバータの制御方法及び多相昇圧コンバータ |
JP2019126182A (ja) | 2018-01-17 | 2019-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 走行用のモータを有する自動車 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113037079A (zh) | 2021-06-25 |
US20210194404A1 (en) | 2021-06-24 |
JP2021103907A (ja) | 2021-07-15 |
US11463038B2 (en) | 2022-10-04 |
CN113037079B (zh) | 2023-11-28 |
DE102020132108A9 (de) | 2021-08-19 |
DE102020132108A1 (de) | 2021-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9914367B2 (en) | Energy management for a motor vehicle having coupled energy storage devices | |
US7804196B2 (en) | Multiple input/output power converter and fuel cell vehicle with same | |
JP5126003B2 (ja) | 車両の制御装置および制御方法 | |
CN108282081B (zh) | 驱动单元、车辆和用于驱动单元的控制方法 | |
CA2978689C (en) | Electric power adjustment system and control method for electric power adjustment system | |
US10538167B2 (en) | Power supply system, transportation device, and power transmission method | |
US20100209792A1 (en) | Fuel cell system | |
JP2008091319A (ja) | 燃料電池システム | |
EP2853023B1 (en) | Dc/dc power converter control strategy for source protection | |
US20170151888A1 (en) | Power supply system, transportation device, and power transmission method | |
US20120086417A1 (en) | Converter controlling apparatus | |
JP2007053051A (ja) | 燃料電池車両の制御装置 | |
JP3877859B2 (ja) | 電気自動車用電源装置 | |
US20170244337A1 (en) | Power supply system, apparatus, and control method | |
JP6166379B2 (ja) | 2電源負荷駆動燃料電池システム | |
US20170155351A1 (en) | Power supply system, transportation device, and power transmission method | |
JP2004222473A (ja) | 車両用電源システム及び充電方法 | |
JP7367519B2 (ja) | 多相コンバータの制御装置、多相コンバータシステム、及び電源システム | |
JP6104635B2 (ja) | 電力システム及び燃料電池車両 | |
CN108382205B (zh) | 电源系统 | |
JP2007236132A (ja) | 車両用制御装置 | |
JP6505149B2 (ja) | 電源システム | |
EP2073364B1 (en) | Method of driving DC/DC converter and DC/DC converter | |
JP5354457B2 (ja) | コンバータ制御装置 | |
JP2010220343A (ja) | コンバータ制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211117 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230526 |
|
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: 20230912 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230925 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7367519 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |