[发明专利]转换器控制装置及多相转换器

说明书

技术领域

本发明涉及控制燃料电池的输出电压的转换器控制装置及多相转换器。

背景技术

在搭载于汽车等的燃料电池系统中，为了应对超过燃料电池的发电能力的急剧的负载的变化等，而提出了各种具备燃料电池和蓄电池作为动力源的混合动力型的燃料电池系统。

在混合动力型的燃料电池系统中，利用DC-DC转换器来控制燃料电池的输出电压等。作为进行此种控制的DC-DC转换器，广泛地利用使功率晶体管、IGBT、FET等的开关元件进行PWM动作而进行电压的转换的形式的DC-DC转换器。伴随着电子设备的省电力化、小型化及高性能化，而希望DC-DC转换器进一步的高速化、大容量化及低脉动化。为了满足此种要求，以往利用了将多个DC-DC转换器并联连接的多相DC-DC转换器(多相DC-DC转换器)(例如参照专利文献1)。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2006-340535号公报

发明内容

在上述以往的多相DC-DC转换器中，在对多相进行驱动(多相驱动)时，若以同相位对各相的DC-DC转换器进行驱动(即，若以同相位对构成各相的转换器的开关元件进行打开、关闭控制)，则脉动电流与相数成比例地增大。

图18是例示了对三相DC-DC转换器进行单相驱动时(虚线)及以同相位对三相DC-DC转换器进行多相驱动时(实线)的电流波形的图。如图18所示，若以同相位对三相DC-DC转换器进行驱动，则多相驱动时的脉动电流ΔIn3大于单相驱动时的脉动电流ΔIn1(脉动电流与驱动相数成比例)。因此，在设计系统时，作为用于对电流进行平滑化的电容器而需要选择容许量大的电容器，存在电容器的体积大型化的问题。

为了解决上述问题，提出了错开相位而对DC-DC转换器进行驱动的方法。图19是例示了对三相DC-DC转换器进行单相驱动时(虚线)及错开相位而对三相DC-DC转换器进行多相驱动时(实线)的电流波形的图，是与图18对应的图。

如图19所示，错开相位而对三相DC-DC转换器进行多相驱动时，各相的脉动电流相抵消，脉动电流ΔIp3的振幅衰减，比单相驱动时的脉动电流ΔIp1减小。如此，错开相位而对三相DC-DC转换器进行驱动时的脉动电流ΔIp3小于以同相对三相DC-DC转换器进行驱动时的脉动电流ΔIn3，因此能够减少电容器的容许量，从而能够实现体积的小型化。

然而，仅是错开相位而对DC-DC转换器进行驱动的话，在减少电容器的容许量方面存在限度，存在无法充分地满足最近对电容器的进一步小型化的要求这样的问题。

本发明鉴于以上说明的情况而作出，其目的在于提供一种能够满足电容器的进一步小型化的要求的转换器控制装置等。

为了解决上述课题，本发明的转换器控制装置是错开相位来控制各相的驱动的、燃料电池输出控制用的多相转换器的控制装置，其特征在于，具备驱动频率控制单元，该驱动频率控制单元将对所述多相转换器进行单相驱动时的转换器的驱动频率设定成比对所述多相转换器进行多相驱动时的转换器的驱动频率高出规定量。

根据上述结构，不仅错开相位来控制转换器的驱动，而且在脉动电流变大的单相驱动时，将单相驱动用的开关频率f1设定得比多相驱动用的开关频率f2(＜f1)高出规定量。由此，能够减少单相驱动时的脉动电流，因此能够减小按照该脉动电流而设计的过滤器/电容器C1的容许量，最终与以往相比能够减小电容器的体积。

在此，在上述结构中，优选如下方式，还具备决定单元，该决定单元根据与所述多相转换器连接的负载的大小来决定所述多相转换器的驱动相数，所述驱动频率控制单元基于进行单相驱动时产生的脉动电流的大小、开关损失的大小，设定所述单相驱动时的所述转换器的驱动频率。

另外，在上述结构中，进一步优选如下方式，所述各相的转换器是具备主升压电路和辅助电路的软开关转换器，所述主升压电路具有：一端与所述燃料电池的高电位侧的端子连接的主线圈；一端与所述主线圈的另一端连接、另一端与所述燃料电池的低电位侧的端子连接的进行开关的主开关；阴极与所述主线圈的另一端连接的第一二极管；及设置在所述第一二极管的阳极与所述主开关的另一端之间的平滑电容器，所述辅助电路具有：与所述主开关并联连接且与所述主线圈的另一端和所述燃料电池的低电位侧的端子连接的、包括第二二极管和缓冲电容器的第一串联连接体；及连接在所述第二二极管与所述缓冲电容器的连接部位和所述主线圈的一端之间的、包括第三二极管、辅助线圈及所述辅助开关的第二串联连接体。