JP5354457B2 - コンバータ制御装置 - Google Patents

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。

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。

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）。

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）。

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）。

特開２００６−３３９３４号公報 特開２００３−２３５２５２号公報 特開２００６−３１１７７６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

＜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。

＜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。

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。

＜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。

＜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。

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。

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。

Claims (1)

1. 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
   を具備するコンバータ制御装置。

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