多相コンバータ、ハイブリッド燃料電池システム、及び電源制御方法
【課題】システムの状態に応じて可能な限り通過電流量を大きくすることのできる多相コンバータを提供する。
【解決手段】電圧を変換する多相コンバータ（２）であって、独立して制御対象量（ＩＬ）を変更可能な複数の相（Ｐ１〜Ｐ３）と、各相の状態を検出する検出装置（Ｓｉ）と、各相に対する制御対象量を規定する制御信号を供給する制御部（２００）と、を備える。検出装置（Ｓｉ）によって検出された各相の状態に基づいて、相ごとに制御対象量を補正する制御信号（ＭＵＰ，ＭＵＮ，ＧＵＮ，ＧＵＰ）が供給される。
【解決手段】電圧を変換する多相コンバータ（２）であって、独立して制御対象量（ＩＬ）を変更可能な複数の相（Ｐ１〜Ｐ３）と、各相の状態を検出する検出装置（Ｓｉ）と、各相に対する制御対象量を規定する制御信号を供給する制御部（２００）と、を備える。検出装置（Ｓｉ）によって検出された各相の状態に基づいて、相ごとに制御対象量を補正する制御信号（ＭＵＰ，ＭＵＮ，ＧＵＮ，ＧＵＰ）が供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド燃料電池システムに係り、特にコンバータ（電圧変換器）の効率を高めることが可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド燃料電池システムでは、出力電圧の異なる燃料電池とバッテリとの間に高圧コンバータを介挿させ、電圧を変換させることにより、電力源を相互に接続している。従来の高圧コンバータとして、分割された複数の相でそれぞれ電圧変換することにより変換効率を上げた多相コンバータがあった。
【０００３】
例えば、特開２００４−３５７３８８号公報には、低圧側電圧をｎ倍にして昇圧して高圧側出力を得る機能と、高圧電圧を１／ｎ倍に降圧して低圧側出力を得る機能とを備えたチョッパ式昇降圧コンバータにおいて、ｎに最も近い整数Ｎ’の整数倍を相数として、並列接続されたＮ個の昇降圧チョッパを組み合わせてＮ相Ｎ重とし、各相に流れる電流を２π／Ｎずつ位相をずらして流すように制御する昇降圧コンバータが記載されている（特許文献１）。
【０００４】
コンバータの制御方法としては、例えば、特開平５−２８４７３７号公報には、単相コンバータにおいて、内部素子温度を温度スイッチで検出し、内部素子温度の上昇時には負荷電流を一時的に強制低下させて内部素子の自己発熱と共に温度上昇を確実に抑えるようにしたＤＣ−ＤＣコンバータが記載されている（特許文献２）。
【０００５】
特開平６−１４１５３５号公報にも同様の技術が記載されている。この技術は、多出力を有するＤＣ／ＤＣコンバータの各出力に個別に制御可能な出力停止部を設け、温度センサの過熱信号によって個別の出力停止機能に対して優先順位をつけた出力停止制御を行う出力制御回路を備えることにより、発熱部品の温度上昇による破壊を防止すると同時に、出力を保持したい出力電圧については、優先順位の設定によって継続して出力の保持ができるようにしたものである（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−３５７３８８号公報
【特許文献２】特開平５−２８４７３７号公報
【特許文献３】特開平６−１４１５３５号公報（段落０００８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、複数の相から構成されるコンバータにといて、素子温度が上昇した場合に発電能力を低下させずに対応する方法が提示されていなかった。例えば、特許文献２の方法では、一つの温度スイッチにおいて内部素子温度の上昇が検出された場合、総てのシステムで負荷電流が制限されてしまうため、パワー不足になる可能性があった。特に、自動車のシステムにこのコンバータを搭載した場合には、高負荷が長時間に亘って要求されることが多く、このような高負荷時に一つの内部素子温度の上昇のみで負荷電流を制限してしまうと、パワー不足に陥るため好ましくない。
【０００７】
また、特許文献３に記載の方法は、多数の独立した出力を備えるコンバータに適用されるものであり、内部回路は複数相で構成されながらも、全体としては一つの入力端子と一つの出力端子を備える多相コンバータに適用することができない。
【０００８】
そこで本発明は、システムの状態に応じて可能な限り通過電流量を大きくすることのできる多相コンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の多相コンバータは、複数相を備え相ごとに制御対象量が制御可能に構成された多相コンバータであって、各相の状態に基づいて相ごとに制御対象量が補正されること、を特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の多相コンバータは、電圧を変換する多相コンバータであって、独立して制御対象量を変更可能な複数の相と、各相の状態を検出する検出装置と、各相に対する制御対象量を規定する制御信号を供給する制御部と、を備え、検出装置によって検出された各相の状態に基づいて、相ごとに制御対象量を補正する制御信号が供給されること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明の多相コンバータの電源制御方法は、複数相を備え、相ごとに制御対象量が制御可能に構成された多相コンバータの電源制御方法であって、各相の状態を検出するステップと、検出された各相の状態に基づいて、各相における制御対象量の総計が維持されるように相ごとに制御対象量を分配して補正するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
多相コンバータのいずれかの相の状態が好ましくないと判断される場合に、コンバータ全体の出力を停止したのでは、正常に動作している相の運転も同時に停止させることになるため、一定以上の出力が要求されている場合には好ましくない事態が生じうる。この点、本願発明によれば、各相の状態に基づき、制御対象量が変化するのみであるため、いずれかの相にのみ異常が発生した場合でも制御対象量の補正で対応することができ、出力低下を最小限にすることができる。
【００１３】
ここで、「制御対象量」は、制御されることになる出力、つまり被制御量であって、例えば、各相を通過する電流量である。電流量の他に、電力量、または、それに相当する物理量として把握することも可能である。
【００１４】
また、「各相の状態」とは、運転が正常に行われているか否かを示す物理量や推定値であって、例えば、相ごとの温度である。各相の状態を温度とする場合、この温度に対応して設定された通過電流許容値に応じて、対応する相を通過する電流値を制限させることが好ましい。素子の過熱状態を防止するために相ごとにその温度を把握することは好ましく、温度に対応して通過させることが可能な電流許容値が設定することができるからである。この構成によれば、この通過電流許容に応じて電流量が制限されるので、素子に流れる電流が過熱状態となることを防止することが可能である。
【００１５】
ここで、いずれかの相の状態が異常であることを示している場合には、その相の運転を停止させることは好ましい。この構成においても、運転を停止させるのは状態が異常である相のみであるため、コンバータ全体における出力の低下を最小限にさせることができるからである。
【００１６】
ここで、いずれかの相の制御対象量が制限されている場合には、負荷量を、制御対象量に対応させて制限することが可能である。事情が許す場合には、本発明によって、相の制御対象量が変化し、制限されている場合に、負荷量をそれに対応して制限することによって、出力不足となることを解消可能だからある。
【００１７】
具体的に、本発明は、電圧を変換する多相コンバータであって、スイッチング素子で構成され、独立して通過電流量を変更可能な複数の相と、各相における該スイッチング素子の温度を検出する検出装置と、各相の該スイッチング素子に独立して制御信号を供給する制御部と、を備える。そして、検出装置によって検出された各相の温度と、温度に対応して設定された通過電流許容値とに基づいて、スイッチング素子に対する制御信号を変化させて、相ごとの通過電流量が変更されること、を特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子の温度に基づいて通過電流許容値内に収まるようにスイッチング素子が制御されるので、温度上昇に伴う出力制限を最小限にすることができる。
【００１８】
本発明は、本発明の多相コンバータが燃料電池とバッテリとの間に設けられているハイブリッド燃料電池システムでもある。例えば、自動車、船舶、航空機等に搭載される燃料電池システムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多相コンバータを構成する各相の状態に基づき、制御対象量が補正されるのみであるため、いずれかの相にのみ異常が発生した場合でも制御対象量の補正で対応することができ、出力低下を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態は、電気自動車に搭載するハイブリッド燃料電池システムに本発明の多相コンバータを適用したものである。
（実施形態１）
この実施形態１は、多相コンバータにおいて、各相の温度に基づいて相ごとに電流量が補正されるようにした構成に関する。
図１に、本ハイブリッド燃料電池システム１００のシステム全体図を示す。
図１に示すように、ハイブリッド燃料電池システム１００は、電源制御部１、本発明の多相コンバータに係るコンバータ２、コンバータ２の一次側１０に設けられる、バッテリ１２、バッテリコンピュータ１４及び平滑用コンデンサ１８、並びにコンバータ２の二次側２０に設けられる、平滑用コンデンサ２２、燃料電池２６、逆流防止ダイオード２８、インバータ３０、及びインバータ４２を備えて構成される。インバータ３０は、さらにトラクションモータ３２に電気的に接続され、トラクションモータ３２は機械的にディファレンシャル３４に連結され、トルクがシャフト３６を介して車輪４０ｒ及び４０ｌに伝達されるようになっている。シャフト３６には、車輪速センサ３６が設けられている。インバータ４２は、補機類４４に電気的に接続されている。なお、補機類４４は、燃料電池２６の燃料ガス制御を行うため等に用いられる、コンプレッサ、冷却液モータ、水素ポンプ、エアーコンディショナー等の総称である。
【００２１】
コンバータ２の一次側１０の構成から説明する。
バッテリ１２は、補助電源であり、充放電可能な二次電池である。一例としては、ニッケルー水素電池等、様々な種類の二次電池を用いることができる。二次電池の代わりに、充放電が可能な蓄電装置、例えばキャパシタを用いることが可能である。バッテリ１２は、一定電圧で発電する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高電圧を出力可能とすることができる。
【００２２】
バッテリコンピュータ１４は、バッテリ１２の出力端子に設けられており、電源制御部１と通信可能になっている。バッテリコンピュータ１４は、バッテリ１２の充電状態を監視し、バッテリが過充電や過放電に至らない適正な充電範囲内に維持するとともに、万が一バッテリに異常が生じた場合に安全を保つように保護動作をするようになっている。
【００２３】
平滑用コンデンサ１８は、コンバータ２の一次側回路構成である一次アームから発生するスイッチングノイズ等のリップル成分を除去する大容量キャパシタである。この平滑用コンデンサは、コンバータ２の性能に応じて不要にすることも可能である。
【００２４】
なお、コンバータ２の一次側１０には、一次側電圧を測定する電圧センサ１６及び一次側電流を測定する電流センサ１５が設けられている。
【００２５】
次にコンバータ２の二次側２０の構成を説明する。
平滑用コンデンサ２２は、コンバータ２の二次側回路構成である二次アームから発生するスイッチングノイズ等のリップル成分を除去する大容量キャパシタである。この平滑用コンデンサは、コンバータ２の性能に応じて不要にすることも可能である。
【００２６】
また、コンバータ２の二次側２０には、二次側電圧を測定する電圧センサ２３及び二次側電流を測定する電流センサ２４が設けられている。
【００２７】
燃料電池２６は、主動力源であり、水素と酸素との電気化学反応を利用して発電するための構造を備えている。高電圧出力を得るために、燃料電池２６は、各々が所定の電圧で発電する単位セルを、複数積層させたスタック構造とする。単位セルは、発電方式に応じて種々に構成することが可能である。高分子電解質型を用いる場合には、単位セルは、高分子電解質膜等をアノード極及びカソード極の二つの電極で狭み込んだＭＥＡという発電体と、当該発電体を狭持し、燃料ガスと酸化ガスとを供給するための流路構造を備える一対のセパレータとで構成される。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。その他、燃料電池の形態として、リン酸型、溶融炭酸塩型等を用いることが可能である。
【００２８】
なお、燃料電池２６を運転させるためには、燃料電池に燃料ガス（水素ガス）を供給し、排出された燃料オフガスを処理するための燃料ガス系、燃料電池に酸化ガス（空気）を供給し、排出された酸化オフガスで燃料オフガスを希釈するための酸化ガス系、燃料電池を冷却するための冷却系等、配管、各種弁、強制流通手段で構成される構造が必要であるが、ここでは説明を省略する。補機類４４は、この強制流通手段の一部に相当している。
【００２９】
インバータ３０は、直流―交流変換器であり、コンバータ２の二次側２０の直流電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。インバータ３０は、電源制御部１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。同じく、インバータ４２は、直流―交流変換器であり、コンバータ２の二次側２０の直流電流を互いの位相差が１２０度の三相交流に変換し、補機類４４に供給するようになっている。
【００３０】
トラクションモータ３２は、本電気自動車の主動力となるものであり、駆動時にはインバータ３０から供給された三相交流によりトルクを発生し、減速時には回生電力を発生するように構成されている。ディファレンシャル３４は機械的な減速装置であり、トラクションモータ３２のトルクを所定の回転数に減速して伝達し、タイヤ４０ｒ及び４０ｌが取り付けられたシャフト３６を回転させる。シャフト３６には車輪速センサ３８が設けてあり、車輪速パルスＳｒを電源制御部１に出力可能になっている。
【００３１】
電源制御部１は、電源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。電源制御部１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３８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いる。そして、運転状態に応じた燃料電池２６に対する要求発電量及びトラクションモータ３２におけるトルクを求めて、燃料電池２６、トラクションモータ３２、及びバッテリ１２の電力収支を計算し、コンバータ２やインバータ３０における損失を加算した電源の全体制御を行うようにプログラムされている。
【００３２】
電源制御部１は、コンバータ２の二次側２０の電圧、すなわち燃料電池２６の端子間電圧を規定する電圧指令値Ｖｆｃｒを出力し、また多相構造を備えるコンバータ２における運転相数を規定する制御信号Ｃｐｈを出力するようになっている。
【００３３】
次に、本発明の多相コンバータに相当するコンバータ２の構造について説明する。
コンバータ２は、一次側（バッテリ側）１０に入力された電力を、一次側１０と異なる電圧値に変換して二次側（燃料電池側）２０出力し、または、二次側２０に入力された電力を二次側２０とは異なる電圧値に変換して一次側１０に出力するよう構成された双方向電圧変換器である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態のコンバータ２は、三相構造の多相コンバータとしての構成を備えており、三相の相回路部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３を備える。この他、コンバータ２は、各相回路部Ｐ１〜Ｐ３の運転を制御するコンバータ制御部２００を備えている。各相回路部Ｐ１〜Ｐ３は、コンバータ制御部２００から供給される制御信号のタイミングが互いにπ／３ずつずれているのみであり、互いに同一の回路構成をしている。このため、特に必要のある場合を除き、一つの相回路部Ｐを代表して説明することとする。
【００３５】
相回路部Ｐは、一次側１０のアームであって、バッテリ１２間に接続される第１のアームと、二次側２０のアームであって、燃料電池２６のアノード極―カソード極間に接続される第２のアームと、第１及び第２のアームを連結するリアクトルＬとを備える。
【００３６】
第１のアームは、バッテリ１２の正極と負極との間に直列接続される二つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｔｒ１及びＴｒ２と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１と並列接続されるダイオードＤ１と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２と並列接続されるダイオードＤ２とを備える。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタはバッテリ１２の正極に、エミッタはノードＮ１に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＭＵＰが供給されている。ダイオードＤ１は、アノードがノードＮ１に、カソードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタに、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のコレクタはノードＮ１に、エミッタはバッテリ１２の負極に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＭＵＮが供給されている。ダイオードＤ２は、アノードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のエミッタに、カソードがノードＮ１にそれぞれ接続されている。
【００３７】
第２のアームは、燃料電池２６のアノード極とカソード極との間に直列接続される二つのＩＧＢＴ素子Ｔｒ３及びＴｒ４と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３と並列接続されるダイオードＤ３と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４と並列接続されるダイオードＤ４とを備える。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のコレクタは燃料電池２６のアノード極に、エミッタはノードＮ２に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＧＵＰが供給されている。ダイオードＤ３は、アノードがノードＮ２に、カソードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のコレクタに、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のコレクタはノードＮ２に、エミッタはダイオード２８を介して燃料電池２６のカソード極に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＧＵＮが供給されている。ダイオードＤ４は、アノードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のエミッタに、カソードがノードＮ２にそれぞれ接続されている。
【００３８】
リアクトルＬは、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続されている。リアクトルＬを流れる電流は、電流センサＳｉにより、検出信号ＩＬとして検出可能になっている。さらに、各相回路Ｐは、四つのＩＧＢＴ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４が共通の放熱板（図示しない）に接続され、その放熱板には温度センサＳｔが設けられており、各相回路Ｐにおける素子温度の相対値を検出信号Ｔとして出力可能になっている。この温度センサは、各ＩＧＢＴ素子に設けられていてもよい。
【００３９】
コンバータ制御部２００は、図示しないがＣＰＵ部、バッファ、反転バッファ、デッドタイム生成部等により構成される専用コンピュータ装置となっている。ＣＰＵ部は、フィードバック演算、フィードフォワード演算、ＰＩＤ制御演算を行って、ＩＧＢＴ素子スイッチングの基準パルスを出力するように構成されている。また、バッファ、反転バッファは、タイミング調整のための遅延素子であり、相補的な制御信号ＭＵＰとＭＵＮ、ＧＵＰとＧＵＮがそれぞれ出力されるようになっている。
【００４０】
ここで、フィードバック演算用のパラメータとしては、電源制御部１からの電圧指令値Ｖｆｃｒ及び電圧センサ２３で検出されるインバータ電圧値ＶＩＮＶを入力している。フィードフォワード演算用のパラメータとしては、電圧指令値Ｖｆｃｒ及び電圧センサ１６で検出されるバッテリ電圧値ＶＢを入力している。デッドタイム補正演算用に電流センサＳｉで検出されたリアクトル電流値ＩＬ＿Ｐ１〜ＩＬ＿Ｐ３を各相別に入力している。
【００４１】
コンバータ制御部２００は、フィードバック処理として、電圧指令値Ｖｆｃｒとインバータ電圧値ＶＩＮＶの偏差ΔＶｆｃを演算し、この偏差ΔＶｆｃに対し、比例項を乗算するためのＰ動作演算と、微分処理をするＤ動作演算と、積分処理をするＩ動作演算とを並行して実行し、それらの和信号Ｖｆｃを出力する。また、フィードフォワード処理として、電圧指令値Ｖｆｃｒとバッテリ電圧値ＶＢにより、Ｖｆｃｒ／（Ｖｆｃｒ＋ＶＢ）を演算してこれを電圧値Ｖｆｃｒｅｑとして出力する。また、デッドタイム補正処理として、リアクトル電流値ＩＬに基づいて、充電状態であるか放電状態であるか均衡状態であるかを反転し、それぞれの状態に応じて必要されるデューティー比の補正値を選択付加する。そしてコンバータ制御部２００は、フィードバック処理による出力信号Ｖｆｃ、フィードフォワード処理による電圧値Ｖｆｃｒｅｑとデッドタイム補正値とを加算して、基準パルスを生成するのである。コンバータ制御部２００は、以上の構成により、各相回路部Ｐ１〜Ｐ３のＩＧＢＴ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のそれぞれに基準パルスに基づいて各ＩＧＢＴ素子をスイッチングする、個別の制御信号ＭＵＰ＿Ｐ１〜ＭＵＰ＿Ｐ３、ＭＵＮ＿Ｐ１〜ＭＵＮ＿Ｐ３、ＧＵＰ＿Ｐ１〜ＧＵＰ＿Ｐ３、ＧＵＮ＿Ｐ１〜ＧＵＮ＿Ｐ３を出力するようになっている。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に対するＰＷＭ制御を行い、エネルギの充放電を制御するようになっている。
【００４２】
さらに、コンバータ制御部２００は、本発明に係る各相の状態に応じた制御処理のため、各相回路部Ｐ１〜Ｐ３の温度センサＳｔからの検出信号Ｔ＿Ｐ１〜Ｔ＿Ｐ３を入力している。コンバータ制御部２００は、各相回路部の温度に基づき、各相の運転を制御するようになっている。
【００４３】
上記構成において、コンバータ２の一次側１０には、バッテリ１２から、例えば２００〜３００Ｖの電圧範囲の直流電圧が供給され、二次側２０には、燃料電池２６から、例えば２４０〜５００Ｖの電圧範囲の直流電圧が供給され、それぞれの電力需要に応じ、一次側１０から二次側２０への昇圧、または二次側２０から一次側１０への降圧が可能になっている。昇圧するか降圧するかは、その時の一次側電圧と二次側電圧によって定まる。一次側１０から二次側２０への放電、すなわち電流（電力）の供給か、二次側２０から一次側１０への充電、すなわち電流（電力）の供給かは、リアクトルＬを流れる電流の向きによって定まる。リアクトルＬを流れる電流（電力）の積分値が正であれば、一次側１０から二次側２０への放電であり、リアクトルＬを流れる電流（電力）の積分値が負であれば、二次側２０から一次側１０への充電であり、電流の流れが反転し続け積分値がほぼゼロであれば、充放電が無くほぼ電力が拮抗した状態となる。
【００４４】
図３は、ＩＧＢＴ素子のスイッチング基準信号である基準パルスのデューティー比Ｄが５０％より小さい場合（Ｄ＜５０％）のリアクトル電流値ＩＬの変化を示している。図４は、ＩＧＢＴ素子の基準パルスのデューティー比Ｄが５０％より大きい場合（Ｄ＞５０％）のリアクトル電流値ＩＬの変化を示している。このように、基準パルスのデューティー比Ｄを変更することで、リアクトル電流値ＩＬを徐々に増やしたり減らしたりしていくことが可能である。基準パルスのデューティー比を一定値（例えば５０％）に維持させれば、放電（充電）電流を一定に維持することが可能である。放電と充電とを切り替えは、コンバータ制御部２００における基準パルスのデューティー比を変更することで実施される。例えば、充電状態である場合、デューティー比Ｄを上げて５０％より多くし、リアクトル電流値ＩＬを増加させ、積分値を負から正にすることで、充電から放電に切り替えることができる。逆に、放電状態である場合、デューティー比Ｄを下げて５０％より小さくし、リアクトル電流値ＩＬを減少させ、積分値を正から負にすることで、放電から充電に切り替えることができる。コンバータ制御部２００は、上下アームが共にオン状態となって短絡される危険性を回避するために、ＩＧＢＴ素子に対するオン制御信号の供給タイミングを遅らせるデッドタイム処理、すなわちスイッチング前に総てのＩＧＢＴ素子を一旦オフ状態とする処理を行っている。
【００４５】
なお、基準パルスのデューティー比とリアクトル電流との関係は、誘導電圧Ｖが電流の変化率（＝ＬｄＩ／ｄｔ）に相関するため、コンバータの入出力電圧が変化しても大きく変わらない。図３及び図４は、コンバータの入力電圧と出力電圧が同じ程度の場合に成立する関係である。
【００４６】
コンバータ２における具体的な動作を説明する。
バッテリ１２からインバータ３０への放電時には、まずＩＧＢＴ素子Ｔｒ１及びＴｒ４がオン状態に制御され、リアクトルＬに一次側１０からエネルギが蓄積される。次に、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１及びＴｒ４が共にオフ状態に制御されると、リアクトルＬに蓄積されていたエネルギがダイオードＤ２―リアクトルＬ―ダイオードＤ３という経路で放出され、コンバータ２の二次側２０に電流が供給される。
【００４７】
インバータ３０からの回生電力のバッテリ１２への充電時には、まずＩＧＢＴ素子Ｔｒ２及びＴｒ３がオン状態に制御され、リアクトルＬに二次側２０からエネルギが蓄積される。次いで、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２及びＴｒ３が共にオフ状態に制御されると、リアクトルＬに蓄積されていたエネルギがダイオードＤ４―リアクトルＬ―ダイオードＤ１という経路で放出され、コンバータ２の一次側１０に電流が供給されるのである。
【００４８】
次に、本発明の該当部分について説明する。
ＩＧＢＴ素子等のスイッチングトランジスタには、コレクタ−エミッタ間に流れる電流に対し、素子温度に応じて、通過電流許容値が設定されている。これ以上の電流が流れると、素子の破壊または寿命の低下、出力の低下をもたらすという安全上の臨界値である。これを表１に示す。
【表１】
【００４９】
本実施形態１のコンバータ２では、各相回路Ｐの状態、すなわち相ごとの温度に基づいて制御対象量である電流量が補正、すなわち表１に示されるような通過電流許容値以下となるように電力分配されるようになっている。コンバータ制御部２００は、表１に示すようなＩＧＢＴ素子の通過電流許容値をデータテーブルの形式で内部のＲＯＭに格納し、または、通過電流許容値を所定の関数により求めることができるようになっている。
【００５０】
図２のフローチャートに基づいて、コンバータ制御部２００で実施される処理を説明する。
まず、各相回路部Ｐの温度センサＳｔから供給された検出信号Ｓｔを参照して各相のＩＧＢＴ素子が取り付けられている放熱板の温度、すなわち素子温度Ｔが計測される（Ｓ１）。各相の四つのＩＧＢＴ素子それぞれに温度センサを設ける場合には、四つのＩＧＢＴ素子それぞれについて計測された温度の平均値が算出され、または、最高温度が抽出される。
【００５１】
次いで表１に示すような通過電流許容値のデータテーブルが参照され、計測された素子温度における通過電流許容値Ｉｍａｘが取得される（Ｓ２）。関数により通過電流許容値を求める場合には、その関数に、計測された素子温度Ｔを代入して答えを演算する。
【００５２】
同時に、電流センサＳｉから供給されている検出信号Ｓｉを参照して、現在その相回路部Ｐを流れているリアクトル電流ＩＬを取得する（Ｓ３）。リアクトル電流ＩＬは、ＩＧＢＴ素子のスイッチングタイミングに応じて、図３または図４のように変動するものであるため、スイッチングパルスの一周期等の一定期間中に絶対値が最大になったリアクトル電流ＩＬを記録することが考えられる。
【００５３】
そして、その相のリアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘ以上に達しているか否かが計算される（Ｓ４）。もしもその相のリアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘ以上となっていたら（Ｓ４：ＹＥＳ）、通過電流許容値Ｉｍａｘ以上の電流がその相のＩＧＢＴ素子を破損させるおそれがある。そこで、その相の電流削減が必要と判断して、現在のリアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘから超越している差分を電流削減必要量ΔＩとして計算する（Ｓ５）。リアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘより少ない場合には（Ｓ４：ＮＯ）、動作上問題が無いため、特に何もしない。
【００５４】
計測すべき相が残っている限り（Ｓ６：ＮＯ）、相毎に以上の処理（Ｓ１〜Ｓ５）を行い、総ての相についての計測が終了したら（Ｓ６：ＹＥＳ）、通過電流量を再配分する処理を行う（Ｓ８）。総ての相回路部Ｐ１〜Ｐ３について通過電流許容値Ｉｍａｘ以内で運転されているなら再配分の必要はない。いずれかの相回路部Ｐについて通過電流許容値Ｉｍａｘ以上となっているのなら、その相回路部については、通過電流許容値Ｉｍａｘ以内となるように電流削減必要量ΔＩだけリアクトル電流ＩＬが削減されるように制御する。そして通過電流許容値Ｉｍａｘ以内で運転されている他の相回路部Ｐに、この削減された電流削減必要量ΔＩを補うように、リアクトル電流ＩＬが増加されるように制御される。
【００５５】
以上の制御により各相回路部Ｐの目標充放電電流量及びシステムの電力収支が定まるので、この新たな電流量に基づいて各相回路部Ｐ及び全体の制御が実施される（Ｓ９）。
【００５６】
通過電流許容値Ｉｍａｘ以内で運転されている相回路部Ｐが複数ある場合には、増加分となる電流量ΔＩを均等に分配する。もしいずれかの相回路部Ｐにおいて、通過電流許容値Ｉｍａｘまでの余裕度が少ない場合には、通過電流許容値Ｉｍａｘを超えない程度にリアクトル電流ＩＬが増加され、通過電流許容値Ｉｍａｘまでの余裕の大きい相回路部に電流増加分が余計に振り分けられる。いずれの相回路部Ｐの余裕一杯にリアクトル電流ＩＬを増加させても電流削減必要量ΔＩを補いきれない場合には、コンバータ２を通過させ充電または放電させることのできる限界が決まるので、その限度量の範囲でシステムの電力収支が再計算される。コンバータ２は、電源制御部１に対してこの通過可能電流の限度量を告知する。電源制御部１は、コンバータ２の通過可能電流量に限度があることを把握して、コンバータ２に供給する電圧指令値Ｖｆｃｒ、またはインバータ３０に供給する制御信号Ｃｉを変更して、電力収支を均衡させる。
【００５７】
例えば、相回路部Ｐ１においてΔＩだけ電流削減が必要とされた場合、相回路部Ｐ２とＰ３とでΔＩ／２ずつリアクトル電流が増加される。相回路部Ｐ２の余裕度がΔＩ／４しか無かったとしたら、相回路部Ｐ２の増分がΔＩ／４に変更する代わりに、相回路部Ｐ３の増分がΔＩ３／４とされる。相回路部Ｐ２とＰ３の余裕度がΔＩ／４しか無かったとしたら、相回路部Ｐ２及びＰ３ともΔＩ／４ずつリアクトル電流ＩＬが増加され、電力収支がΔＩ／２だけ不足することが電源制御部１に告知される。電源制御部１は、コンバータ２の放電が不足する場合には、バッテリ１２からのインバータ３０への供給電力が不足することが予測されるので、燃料電池２６の発電量を上昇させる制御をしたり、インバータ３０の通過電流を減少させ消費電力を抑えたりさせる。コンバータ２の充電が不足する場合には、インバータ３０からバッテリ１２への回生電力が減少するので、補機類４４を動作させたりインバータ３０の通過電流量を抑えたりさせる。
【００５８】
次に、電力制御部１におけるシステム制御を簡単に説明する。
電力収支を計算する際、アクセル位置信号Ｓａが参照され、アクセル開度の単位時間当たりの変化率（ｄＳａ／ｄｔ）が求められる。また車輪速センサ３８からの車輪速信号Ｓｒが参照され、アクセル開度の変化率と車輪速に基づいて、直近で生じる出力増加量ΔＰが推定される。
【００５９】
図５に、アクセル開度変化率に対し、直近で必要な出力増加量ΔＰがどのような傾向で変化するかを示す。このようにアクセル開度の変化率が大きいほど、出力増加量ΔＰが大きくなる。
【００６０】
また、ハイブリッド燃料電池システム１００における負荷量を求めるため、車輪速信号Ｓｒ、アクセル位置信号Ｓａ及びシフト位置信号Ｓｓが参照され、これらかトラクションモータ３２に必要とされるトルクが計算される。このトルク量はインバータ３０が出力すべき三相交流電力の実効電力となる。このとき、図６に示すような、モータのトルクＴと回転数Ｎとの関係テーブルが参照され、トルクが決定される。
【００６１】
そして、燃料電池システムを動作させるために必要なポンプ、コンプレッサなどの補機類４４の補機電力Ｐｓに、インバータ３０やコンバータ２で生ずる電力損失も加算され、システム全体に要求される要求出力電力Ｐrefが決定される。要求出力電力Ｐrefが、バッテリ１２及び燃料電池２６により供給すべき電力となる。
【００６２】
電力制御部１では、燃料電池２６における出力を増加させる制御信号Ｃｆｃを出力して、燃料電池２６の発電量が増加されるように制御する。しかし、燃料電池２６の発電能力では要求出力電力Ｐrefを補いきれない場合や、燃料電池２６の出力増加まで時間を要する場合には、バッテリ１２から一時的に放電させて電力収支の不足分を補い。すなわち、制御信号Ｃｆｃの出力から燃料電池２６の出力が変化するまでには若干の時間がかかる。このような期間中、一時的にバッテリ１２から、燃料電池スタック２２からの電力供給が追いつかない電力収支の不足分を補完する。この不足分の電力がコンバータ２の通過電流になるのである。
【００６３】
なお、上記実施形態では、通過電流許容値を超える電流量を他の相において補完していたが、単純に通過電流許容値を超える電流量ΔＩをその相から減少させ、電力収支が全体でΔＩの電流量に相当する量だけ減少することを告知するようにしてもよい。
【００６４】
また、通過電流許容値を超えたことが発見されたら、その相回路部のみの運転を終了させてもよい。コンバータ制御部２００が、その相に関する制御信号ＭＵＰ，ＭＵＮ，ＧＵＰ、ＧＵＮを出力しないように、すなわち総てのＩＧＢＴ素子でオフ状態が継続するように制御すればよい。その相の運転が停止することによる電流不足分については、他の相回路部Ｐの電流増加で補ってもよいし、電力収支が不足になることを告知しシステム全体の運転を再調整するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、実際の電流としてリアクトル電流ＩＬを計測していたが、電流センサ１５で計測されるコンバータ２の入力電流や電流センサ２４で計測されるコンバータ２の出力電流を参照するようにしてもよい。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態１によれば、各相の素子温度に対応して通過電流許容値が取得され、その許容値内になるよう電流量が制限されるので、ＩＧＢＴ素子に流れる電流が過熱状態となることを防止することが可能である。
【００６７】
また本実施形態１によれば、いずれかの相において電流が削減された場合には他の相においてその減少量を補うように電力の再配分がされるので、いずれかの相において通過電流許容値まで余裕がある限り、コンバータ２の通過電流が減少することが無い。
【００６８】
すなわち、従来は、運転状態が好ましくないと判断される場合に、コンバータ全体の出力を停止していたが、これでは正常に動作している相の運転も同時に停止させることになるため、一定以上の出力が要求されている場合には好ましくない事態が生じうる。この点、本実施形態によれば、各相の温度に基づき、通過電流量が変化するのみであるため、出力低下を最小限にすることができる。
【００６９】
また本実施形態１によれば、いずれの相においても電流削減量を補えない場合には、システム全体の電力収支が調整されるので、状況に応じた適切な運転が可能である。
【００７０】
ここで、いずれかの相の状態が異常であることを示している場合には、その相の運転を停止させることは好ましい。この構成においても、運転を停止させるのは状態が異常である相のみであるため、コンバータ全体における出力の低下を最小限にさせることができるからである。
【００７１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、各相の通過電流許容値を超えた場合にその相の運転を停止させたり運転を再開させたりするコンバータに関する。
本実施形態２におけるハイブリッド燃料電池システムは、図１に示す実施形態１のものと同じであり、その説明を省略する。
【００７２】
図７のフローチャートに基づいて、本実施形態２の処理を説明する。
各相回路部Ｐの温度センサＳｔから供給された検出信号Ｓｔを参照して各相のＩＧＢＴ素子が取り付けられている放熱板の温度、すなわち素子温度Ｔが計測される（Ｓ２０）。各相の四つのＩＧＢＴ素子それぞれに温度センサを設ける場合には、四つのＩＧＢＴ素子それぞれについて計測された温度の平均値が算出され、または、最高温度が抽出される。
【００７３】
次いで、実施形態１と同様に、通過電流許容値のデータテーブルが参照され、計測された素子温度における通過電流許容値Ｉｍａｘが取得される（Ｓ２１）。関数により通過電流許容値を求める場合には、その関数に、計測された素子温度Ｔを代入して答えを演算する。
【００７４】
次いで、このコンバータ２において、既にいずれかの相回路部Ｐの運転が停止されているか否かが判定される（Ｓ２２）。いずれの相回路部Ｐの運転も停止していない場合（ＮＯ）、その相の温度における通過電流許容値Ｉｍａｘが、所定のしきい値Ｉｔｈ以下か否かが計算される（Ｓ２６）。
【００７５】
このしきい値Ｉｔｈとは、通過電流許容値が極端に少なくないことを示す基準電流値である。例えば、表１において、素子温度が１０５℃以上になると通過電流許容値は０［Ａ］である。その相に電流を流すことができないことを示している。このような温度である場合には温度が高すぎることを示しており、温度が再び低下するまではその相の運転を停止すべきである。したがって、しきい値Ｉｔｈとしては、このような運転不可能な温度を識別するような電流許容値であればよい。例えば表１の例では、Ｉｔｈを１０[Ａ]程度とすることができる。
【００７６】
そこで、通過電流許容値Ｉｍａｘがこのしきい値Ｉｔｈより低くなっていたら（Ｓ２６：ＹＥＳ）、その相は運転に不適な程度に温度が上昇していることを意味しているので、その相の運転を停止させる（Ｓ２７）。その相についての制御信号ＭＵＰ，ＭＵＮ、ＧＵＰ，ＧＵＮの供給を停止することで、総てのＩＧＢＴ素子をオフ状態、すなわち運転停止状態とすることができる。本実施形態では、他の相による電流不足分の補完処理を実施しないので、運転停止とすることで供給できなくなる電流不足分を電源制御部１に告知し、負荷量の制限をする等の措置により、電力収支の再調整をさせる（Ｓ２８）。
【００７７】
一方、通過電流許容値Ｉｍａｘがしきい値Ｉｔｈ以上である場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、動作上問題が無い程度の素子温度であると判断できるため、通常運転を継続させる（Ｓ２９）。
【００７８】
一方、ステップ２２において、既にいずれかの相回路部Ｐの運転が停止されていた場合（ＹＥＳ）、その相についての素子温度がどの程度に変化したかすなわち通過電流許容値Ｉｍａｘがどのようになったかが判定される（Ｓ２３）。その相の素子温度Ｔから計測される通過電流許容値Ｉｍａｘが相変わらずしきい値Ｉｔｈ以下である場合（Ｓ２３：ＮＯ）、依然としてその相の素子温度は高く運転再開に適さないことを示している。そのまま運転停止を続行させる（Ｓ２７）。
【００７９】
ところがその相の素子温度Ｔから計測される通過電流許容値Ｉｍａｘがしきい値Ｉｔｈ以上になっていたら（Ｓ２３：ＹＥＳ）、その相が運転停止している間に冷却され運転再開可能になったことを示している。そこで、その相の運転を再開させる（Ｓ２４）。その相についての制御信号ＭＵＰ，ＭＵＮ、ＧＵＰ，ＧＵＮの供給を開始させることで、その相のスイッチング制御が開始し、運転を再開させることができる。そしてその相の運転が始まることで増える電流供給量の増加分を勘案したシステム制御が実施される（Ｓ２５）。
【００８０】
運転停止・再開を判断すべき相が残っている限り（Ｓ３０：ＮＯ）、上記処理が実施され（Ｓ２０〜Ｓ２９）、総ての相についての計測が終了したら（Ｓ３０：ＹＥＳ）、処理を終了させる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、ある相の運転を停止させた場合には、その相の運転停止に伴う電流量の不足を単純にシステム全体の電力収支の再配分で解消していたが、実施形態１と同様に、不足する電流量を他の相において補完するように構成してもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、実際のリアクトル電流ＩＬやコンバータ２の入力または出力電流を計測することなく、素子温度のみを参照して相の運転を制御していたが、これら電流を測定し、測定された電流値が通過電流許容値を超えているか否かに基づいて各相回路部の運転停止の有無を制御してもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、相回路部Ｐの運転状態から運転停止状態に切り替えるためのしきい値Ｉｔｈ（ステップＳ２６）と運転停止状態から運転状態に切り替えるためのしきい値Ｉｔｈ（ステップＳ２３）とは同一の値を用いていたが、異ならせてもよい。温度変化は緩慢であるため、運転の停止・開始の臨界点において、温度センサにより検出される温度に含まれる誤差により、頻繁に相回路部Ｐの運転開始や停止が繰り返されるリンギングを生じる場合がある。また、運転させる相数を切り換えた直後、位相等が変動するため、一時的に出力が不安定になり、出力電圧が低下する場合がある。このような出力電圧の低下や変動は、出力電力の不安定化に繋がり、好ましくない。このような事態を防止するために、例えばステップＳ２３で運転を再開させるためのしきい値Ｉｔｈ１を、ステップＳ２６で運転停止させるためのしきい値Ｉｔｈ２より高く設定しておくことは好ましい（Ｉｔｈ１＞Ｉｔｈ２）。
【００８４】
図８に、このようにしきい値Ｉｔｈを異ならせた場合の運転状況を示している。運転を再開させるためのしきい値Ｉｔｈ１と運転を停止させるためのしきい値Ｉｔｈ２を異ならせることで、運転に係る総相数変化に、図８のようなヒステリシスを持たせることができ、安定した運転切替が可能となる。
【００８５】
以上、本実施形態２によれば、ＩＧＢＴ素子の温度に対応する通過電流許容値が所定のしきい値Ｉｔｈ以上でない場合にその相のみの運転を停止するように構成したので、通過電流許容値の相対的に大きい他の相の運転を停止させることがなく、温度上昇に伴う出力制限を最小限にすることができる。
【００８６】
また本実施形態２によれば、運転停止・再開のしきい値を異ならせることで、運転特性にヒステリシス特性を持たせ、安定した運転制御が可能となる。
【００８７】
（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。
１）上記実施形態において、通過電流許容量を超える過電流により各相の運転が停止した場合、制御部は当該相の通過電流量または通過パワーが正常範囲であることを確認し、正常であることを確認できた場合に、運転が停止されている相の駆動を開始させて通常の運転に移行させるように構成することができる。
【００８８】
２）また上記実施形態において、制御部は、各相の通過電流量または通過パワーを検出できない場合においても、スイッチング素子に過電流が流れるような過大な通過パワーは瞬間的なものであると考えられる。したがって、このような過電流により運転を停止した場合には、制御部は、一定時間経過するのを待って、運転を停止した相の駆動を再開するように制御してもよい。
【００８９】
３）また上記実施形態において、各相に同じデューティー比の基準パルスを与えていても、各相の素子温度に差が出てしまう場合がある。このような場合、制御部は、各相のスイッチング素子の温度を検出し、素子温度に差が生じていた場合には、素子温度の差に対応させて各相に供給する基準パルスのデューティー比の補正をするように構成してもよい。この制御は、素子温度が相対的に高くなっている相への電流供給を減らし、素子温度がより低い相へ電流が集中していくように、基準パルスのデューティー比を補正するものである。各相へ供給される基準パルスのデューティー比が互いに異なるようになる。このような制御により、各相の温度がばらつくことによる不要な各相の通過電流または通過パワーの制限が実施されることを防止可能である。例えば、相間の素子温度に差が生じており、いずれか一相のみが高温となってしまった場合に通過電流または通過パワー制限制御が全相に及ぼされてしまう、といった事態を回避可能となる。
【００９０】
４）さらに、上記実施形態では三相構造の多相コンバータであったが、二相コンバータや四相以上の多相コンバータにも本発明を適用可能である。
【００９１】
５）また上記実施形態では、ＩＧＢＴ素子を用いる三相ブリッジ形コンバータを例示したが、当該回路構成に限定されるわけではなく、複数相を備え、各相が独立して運転制御可能に構成されている多相コンバータであれば、本発明を適用可能である。
【００９２】
６）また上記実施形態では、移動体である車両上に搭載されるハイブリッド燃料電池システムを例示したが、本発明の多相コンバータが適用されるハイブリッド燃料電池システムは、自動車のみならず、他の移動体、例えば、船舶、航空機等に搭載されるものであってもよい。また、定置型のハイブリッド燃料電池システムにおいて本発明を適用しても無論よい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド燃料電池システムのブロック図
【図２】実施形態１の多相コンバータの制御方法を示すフローチャート
【図３】デューティー比＜５０％のリアクトル電流ＩＬの制御電流波形図
【図４】デューティー比＞５０％のリアクトル電流ＩＬの制御電流波形図
【図５】アクセル開度変化率及び車輪速に対する出力増加量推定値の関係図。
【図６】回転数Ｎに対するトルクＴの特性図。
【図７】実施形態１の多相コンバータの制御方法を示すフローチャート
【図８】多相コンバータにおける相数切換制御ヒステリシス図
【符号の説明】
【００９４】
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、Ｃｐｈ…相数切換制御信号、ＶＩＮＶ…インバータ電圧（二次側電圧）、ＶＢ…バッテリ電圧（一次側電圧）、１００…ハイブリッド燃料電池システム、１…電源制御部、２…コンバータ（多相コンバータ）、１０…一次側、１２…バッテリ、１４…バッテリコンピュータ、１５、２４、Ｓｉ…電流センサ、１６、２３…電圧センサ、１８、２２…平滑用コンデンサ、２０…二次側、２６…燃料電池、２８…逆流防止用ダイオード、３０、４２…インバータ、３２…トラクションモータ、３４…減速機、３６…シャフト、３８…車輪速センサ、４０ｒ、４０ｌ…車輪、４４…補機類、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１１０…モータ制御部、２００…コンバータ制御部、Ｔｒ１〜Ｔｒ４…ＩＧＢＴ素子、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、Ｌ…リアクトル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド燃料電池システムに係り、特にコンバータ（電圧変換器）の効率を高めることが可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド燃料電池システムでは、出力電圧の異なる燃料電池とバッテリとの間に高圧コンバータを介挿させ、電圧を変換させることにより、電力源を相互に接続している。従来の高圧コンバータとして、分割された複数の相でそれぞれ電圧変換することにより変換効率を上げた多相コンバータがあった。
【０００３】
例えば、特開２００４−３５７３８８号公報には、低圧側電圧をｎ倍にして昇圧して高圧側出力を得る機能と、高圧電圧を１／ｎ倍に降圧して低圧側出力を得る機能とを備えたチョッパ式昇降圧コンバータにおいて、ｎに最も近い整数Ｎ’の整数倍を相数として、並列接続されたＮ個の昇降圧チョッパを組み合わせてＮ相Ｎ重とし、各相に流れる電流を２π／Ｎずつ位相をずらして流すように制御する昇降圧コンバータが記載されている（特許文献１）。
【０００４】
コンバータの制御方法としては、例えば、特開平５−２８４７３７号公報には、単相コンバータにおいて、内部素子温度を温度スイッチで検出し、内部素子温度の上昇時には負荷電流を一時的に強制低下させて内部素子の自己発熱と共に温度上昇を確実に抑えるようにしたＤＣ−ＤＣコンバータが記載されている（特許文献２）。
【０００５】
特開平６−１４１５３５号公報にも同様の技術が記載されている。この技術は、多出力を有するＤＣ／ＤＣコンバータの各出力に個別に制御可能な出力停止部を設け、温度センサの過熱信号によって個別の出力停止機能に対して優先順位をつけた出力停止制御を行う出力制御回路を備えることにより、発熱部品の温度上昇による破壊を防止すると同時に、出力を保持したい出力電圧については、優先順位の設定によって継続して出力の保持ができるようにしたものである（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−３５７３８８号公報
【特許文献２】特開平５−２８４７３７号公報
【特許文献３】特開平６−１４１５３５号公報（段落０００８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、複数の相から構成されるコンバータにといて、素子温度が上昇した場合に発電能力を低下させずに対応する方法が提示されていなかった。例えば、特許文献２の方法では、一つの温度スイッチにおいて内部素子温度の上昇が検出された場合、総てのシステムで負荷電流が制限されてしまうため、パワー不足になる可能性があった。特に、自動車のシステムにこのコンバータを搭載した場合には、高負荷が長時間に亘って要求されることが多く、このような高負荷時に一つの内部素子温度の上昇のみで負荷電流を制限してしまうと、パワー不足に陥るため好ましくない。
【０００７】
また、特許文献３に記載の方法は、多数の独立した出力を備えるコンバータに適用されるものであり、内部回路は複数相で構成されながらも、全体としては一つの入力端子と一つの出力端子を備える多相コンバータに適用することができない。
【０００８】
そこで本発明は、システムの状態に応じて可能な限り通過電流量を大きくすることのできる多相コンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の多相コンバータは、複数相を備え相ごとに制御対象量が制御可能に構成された多相コンバータであって、各相の状態に基づいて相ごとに制御対象量が補正されること、を特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の多相コンバータは、電圧を変換する多相コンバータであって、独立して制御対象量を変更可能な複数の相と、各相の状態を検出する検出装置と、各相に対する制御対象量を規定する制御信号を供給する制御部と、を備え、検出装置によって検出された各相の状態に基づいて、相ごとに制御対象量を補正する制御信号が供給されること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明の多相コンバータの電源制御方法は、複数相を備え、相ごとに制御対象量が制御可能に構成された多相コンバータの電源制御方法であって、各相の状態を検出するステップと、検出された各相の状態に基づいて、各相における制御対象量の総計が維持されるように相ごとに制御対象量を分配して補正するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
多相コンバータのいずれかの相の状態が好ましくないと判断される場合に、コンバータ全体の出力を停止したのでは、正常に動作している相の運転も同時に停止させることになるため、一定以上の出力が要求されている場合には好ましくない事態が生じうる。この点、本願発明によれば、各相の状態に基づき、制御対象量が変化するのみであるため、いずれかの相にのみ異常が発生した場合でも制御対象量の補正で対応することができ、出力低下を最小限にすることができる。
【００１３】
ここで、「制御対象量」は、制御されることになる出力、つまり被制御量であって、例えば、各相を通過する電流量である。電流量の他に、電力量、または、それに相当する物理量として把握することも可能である。
【００１４】
また、「各相の状態」とは、運転が正常に行われているか否かを示す物理量や推定値であって、例えば、相ごとの温度である。各相の状態を温度とする場合、この温度に対応して設定された通過電流許容値に応じて、対応する相を通過する電流値を制限させることが好ましい。素子の過熱状態を防止するために相ごとにその温度を把握することは好ましく、温度に対応して通過させることが可能な電流許容値が設定することができるからである。この構成によれば、この通過電流許容に応じて電流量が制限されるので、素子に流れる電流が過熱状態となることを防止することが可能である。
【００１５】
ここで、いずれかの相の状態が異常であることを示している場合には、その相の運転を停止させることは好ましい。この構成においても、運転を停止させるのは状態が異常である相のみであるため、コンバータ全体における出力の低下を最小限にさせることができるからである。
【００１６】
ここで、いずれかの相の制御対象量が制限されている場合には、負荷量を、制御対象量に対応させて制限することが可能である。事情が許す場合には、本発明によって、相の制御対象量が変化し、制限されている場合に、負荷量をそれに対応して制限することによって、出力不足となることを解消可能だからある。
【００１７】
具体的に、本発明は、電圧を変換する多相コンバータであって、スイッチング素子で構成され、独立して通過電流量を変更可能な複数の相と、各相における該スイッチング素子の温度を検出する検出装置と、各相の該スイッチング素子に独立して制御信号を供給する制御部と、を備える。そして、検出装置によって検出された各相の温度と、温度に対応して設定された通過電流許容値とに基づいて、スイッチング素子に対する制御信号を変化させて、相ごとの通過電流量が変更されること、を特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子の温度に基づいて通過電流許容値内に収まるようにスイッチング素子が制御されるので、温度上昇に伴う出力制限を最小限にすることができる。
【００１８】
本発明は、本発明の多相コンバータが燃料電池とバッテリとの間に設けられているハイブリッド燃料電池システムでもある。例えば、自動車、船舶、航空機等に搭載される燃料電池システムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多相コンバータを構成する各相の状態に基づき、制御対象量が補正されるのみであるため、いずれかの相にのみ異常が発生した場合でも制御対象量の補正で対応することができ、出力低下を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態は、電気自動車に搭載するハイブリッド燃料電池システムに本発明の多相コンバータを適用したものである。
（実施形態１）
この実施形態１は、多相コンバータにおいて、各相の温度に基づいて相ごとに電流量が補正されるようにした構成に関する。
図１に、本ハイブリッド燃料電池システム１００のシステム全体図を示す。
図１に示すように、ハイブリッド燃料電池システム１００は、電源制御部１、本発明の多相コンバータに係るコンバータ２、コンバータ２の一次側１０に設けられる、バッテリ１２、バッテリコンピュータ１４及び平滑用コンデンサ１８、並びにコンバータ２の二次側２０に設けられる、平滑用コンデンサ２２、燃料電池２６、逆流防止ダイオード２８、インバータ３０、及びインバータ４２を備えて構成される。インバータ３０は、さらにトラクションモータ３２に電気的に接続され、トラクションモータ３２は機械的にディファレンシャル３４に連結され、トルクがシャフト３６を介して車輪４０ｒ及び４０ｌに伝達されるようになっている。シャフト３６には、車輪速センサ３６が設けられている。インバータ４２は、補機類４４に電気的に接続されている。なお、補機類４４は、燃料電池２６の燃料ガス制御を行うため等に用いられる、コンプレッサ、冷却液モータ、水素ポンプ、エアーコンディショナー等の総称である。
【００２１】
コンバータ２の一次側１０の構成から説明する。
バッテリ１２は、補助電源であり、充放電可能な二次電池である。一例としては、ニッケルー水素電池等、様々な種類の二次電池を用いることができる。二次電池の代わりに、充放電が可能な蓄電装置、例えばキャパシタを用いることが可能である。バッテリ１２は、一定電圧で発電する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高電圧を出力可能とすることができる。
【００２２】
バッテリコンピュータ１４は、バッテリ１２の出力端子に設けられており、電源制御部１と通信可能になっている。バッテリコンピュータ１４は、バッテリ１２の充電状態を監視し、バッテリが過充電や過放電に至らない適正な充電範囲内に維持するとともに、万が一バッテリに異常が生じた場合に安全を保つように保護動作をするようになっている。
【００２３】
平滑用コンデンサ１８は、コンバータ２の一次側回路構成である一次アームから発生するスイッチングノイズ等のリップル成分を除去する大容量キャパシタである。この平滑用コンデンサは、コンバータ２の性能に応じて不要にすることも可能である。
【００２４】
なお、コンバータ２の一次側１０には、一次側電圧を測定する電圧センサ１６及び一次側電流を測定する電流センサ１５が設けられている。
【００２５】
次にコンバータ２の二次側２０の構成を説明する。
平滑用コンデンサ２２は、コンバータ２の二次側回路構成である二次アームから発生するスイッチングノイズ等のリップル成分を除去する大容量キャパシタである。この平滑用コンデンサは、コンバータ２の性能に応じて不要にすることも可能である。
【００２６】
また、コンバータ２の二次側２０には、二次側電圧を測定する電圧センサ２３及び二次側電流を測定する電流センサ２４が設けられている。
【００２７】
燃料電池２６は、主動力源であり、水素と酸素との電気化学反応を利用して発電するための構造を備えている。高電圧出力を得るために、燃料電池２６は、各々が所定の電圧で発電する単位セルを、複数積層させたスタック構造とする。単位セルは、発電方式に応じて種々に構成することが可能である。高分子電解質型を用いる場合には、単位セルは、高分子電解質膜等をアノード極及びカソード極の二つの電極で狭み込んだＭＥＡという発電体と、当該発電体を狭持し、燃料ガスと酸化ガスとを供給するための流路構造を備える一対のセパレータとで構成される。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。その他、燃料電池の形態として、リン酸型、溶融炭酸塩型等を用いることが可能である。
【００２８】
なお、燃料電池２６を運転させるためには、燃料電池に燃料ガス（水素ガス）を供給し、排出された燃料オフガスを処理するための燃料ガス系、燃料電池に酸化ガス（空気）を供給し、排出された酸化オフガスで燃料オフガスを希釈するための酸化ガス系、燃料電池を冷却するための冷却系等、配管、各種弁、強制流通手段で構成される構造が必要であるが、ここでは説明を省略する。補機類４４は、この強制流通手段の一部に相当している。
【００２９】
インバータ３０は、直流―交流変換器であり、コンバータ２の二次側２０の直流電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。インバータ３０は、電源制御部１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。同じく、インバータ４２は、直流―交流変換器であり、コンバータ２の二次側２０の直流電流を互いの位相差が１２０度の三相交流に変換し、補機類４４に供給するようになっている。
【００３０】
トラクションモータ３２は、本電気自動車の主動力となるものであり、駆動時にはインバータ３０から供給された三相交流によりトルクを発生し、減速時には回生電力を発生するように構成されている。ディファレンシャル３４は機械的な減速装置であり、トラクションモータ３２のトルクを所定の回転数に減速して伝達し、タイヤ４０ｒ及び４０ｌが取り付けられたシャフト３６を回転させる。シャフト３６には車輪速センサ３８が設けてあり、車輪速パルスＳｒを電源制御部１に出力可能になっている。
【００３１】
電源制御部１は、電源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。電源制御部１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３８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いる。そして、運転状態に応じた燃料電池２６に対する要求発電量及びトラクションモータ３２におけるトルクを求めて、燃料電池２６、トラクションモータ３２、及びバッテリ１２の電力収支を計算し、コンバータ２やインバータ３０における損失を加算した電源の全体制御を行うようにプログラムされている。
【００３２】
電源制御部１は、コンバータ２の二次側２０の電圧、すなわち燃料電池２６の端子間電圧を規定する電圧指令値Ｖｆｃｒを出力し、また多相構造を備えるコンバータ２における運転相数を規定する制御信号Ｃｐｈを出力するようになっている。
【００３３】
次に、本発明の多相コンバータに相当するコンバータ２の構造について説明する。
コンバータ２は、一次側（バッテリ側）１０に入力された電力を、一次側１０と異なる電圧値に変換して二次側（燃料電池側）２０出力し、または、二次側２０に入力された電力を二次側２０とは異なる電圧値に変換して一次側１０に出力するよう構成された双方向電圧変換器である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態のコンバータ２は、三相構造の多相コンバータとしての構成を備えており、三相の相回路部Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３を備える。この他、コンバータ２は、各相回路部Ｐ１〜Ｐ３の運転を制御するコンバータ制御部２００を備えている。各相回路部Ｐ１〜Ｐ３は、コンバータ制御部２００から供給される制御信号のタイミングが互いにπ／３ずつずれているのみであり、互いに同一の回路構成をしている。このため、特に必要のある場合を除き、一つの相回路部Ｐを代表して説明することとする。
【００３５】
相回路部Ｐは、一次側１０のアームであって、バッテリ１２間に接続される第１のアームと、二次側２０のアームであって、燃料電池２６のアノード極―カソード極間に接続される第２のアームと、第１及び第２のアームを連結するリアクトルＬとを備える。
【００３６】
第１のアームは、バッテリ１２の正極と負極との間に直列接続される二つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｔｒ１及びＴｒ２と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１と並列接続されるダイオードＤ１と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２と並列接続されるダイオードＤ２とを備える。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタはバッテリ１２の正極に、エミッタはノードＮ１に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＭＵＰが供給されている。ダイオードＤ１は、アノードがノードＮ１に、カソードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ１のコレクタに、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のコレクタはノードＮ１に、エミッタはバッテリ１２の負極に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＭＵＮが供給されている。ダイオードＤ２は、アノードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ２のエミッタに、カソードがノードＮ１にそれぞれ接続されている。
【００３７】
第２のアームは、燃料電池２６のアノード極とカソード極との間に直列接続される二つのＩＧＢＴ素子Ｔｒ３及びＴｒ４と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３と並列接続されるダイオードＤ３と、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４と並列接続されるダイオードＤ４とを備える。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のコレクタは燃料電池２６のアノード極に、エミッタはノードＮ２に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＧＵＰが供給されている。ダイオードＤ３は、アノードがノードＮ２に、カソードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ３のコレクタに、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のコレクタはノードＮ２に、エミッタはダイオード２８を介して燃料電池２６のカソード極に、それぞれ接続されている。ＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のベースには、コンバータ制御部２００からの制御信号ＧＵＮが供給されている。ダイオードＤ４は、アノードがＩＧＢＴ素子Ｔｒ４のエミッタに、カソードがノードＮ２にそれぞれ接続されている。
【００３８】
リアクトルＬは、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続されている。リアクトルＬを流れる電流は、電流センサＳｉにより、検出信号ＩＬとして検出可能になっている。さらに、各相回路Ｐは、四つのＩＧＢＴ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４が共通の放熱板（図示しない）に接続され、その放熱板には温度センサＳｔが設けられており、各相回路Ｐにおける素子温度の相対値を検出信号Ｔとして出力可能になっている。この温度センサは、各ＩＧＢＴ素子に設けられていてもよい。
【００３９】
コンバータ制御部２００は、図示しないがＣＰＵ部、バッファ、反転バッファ、デッドタイム生成部等により構成される専用コンピュータ装置となっている。ＣＰＵ部は、フィードバック演算、フィードフォワード演算、ＰＩＤ制御演算を行って、ＩＧＢＴ素子スイッチングの基準パルスを出力するように構成されている。また、バッファ、反転バッファは、タイミング調整のための遅延素子であり、相補的な制御信号ＭＵＰとＭＵＮ、ＧＵＰとＧＵＮがそれぞれ出力されるようになっている。
【００４０】
ここで、フィードバック演算用のパラメータとしては、電源制御部１からの電圧指令値Ｖｆｃｒ及び電圧センサ２３で検出されるインバータ電圧値ＶＩＮＶを入力している。フィードフォワード演算用のパラメータとしては、電圧指令値Ｖｆｃｒ及び電圧センサ１６で検出されるバッテリ電圧値ＶＢを入力している。デッドタイム補正演算用に電流センサＳｉで検出されたリアクトル電流値ＩＬ＿Ｐ１〜ＩＬ＿Ｐ３を各相別に入力している。
【００４１】
コンバータ制御部２００は、フィードバック処理として、電圧指令値Ｖｆｃｒとインバータ電圧値ＶＩＮＶの偏差ΔＶｆｃを演算し、この偏差ΔＶｆｃに対し、比例項を乗算するためのＰ動作演算と、微分処理をするＤ動作演算と、積分処理をするＩ動作演算とを並行して実行し、それらの和信号Ｖｆｃを出力する。また、フィードフォワード処理として、電圧指令値Ｖｆｃｒとバッテリ電圧値ＶＢにより、Ｖｆｃｒ／（Ｖｆｃｒ＋ＶＢ）を演算してこれを電圧値Ｖｆｃｒｅｑとして出力する。また、デッドタイム補正処理として、リアクトル電流値ＩＬに基づいて、充電状態であるか放電状態であるか均衡状態であるかを反転し、それぞれの状態に応じて必要されるデューティー比の補正値を選択付加する。そしてコンバータ制御部２００は、フィードバック処理による出力信号Ｖｆｃ、フィードフォワード処理による電圧値Ｖｆｃｒｅｑとデッドタイム補正値とを加算して、基準パルスを生成するのである。コンバータ制御部２００は、以上の構成により、各相回路部Ｐ１〜Ｐ３のＩＧＢＴ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のそれぞれに基準パルスに基づいて各ＩＧＢＴ素子をスイッチングする、個別の制御信号ＭＵＰ＿Ｐ１〜ＭＵＰ＿Ｐ３、ＭＵＮ＿Ｐ１〜ＭＵＮ＿Ｐ３、ＧＵＰ＿Ｐ１〜ＧＵＰ＿Ｐ３、ＧＵＮ＿Ｐ１〜ＧＵＮ＿Ｐ３を出力するようになっている。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に対するＰＷＭ制御を行い、エネルギの充放電を制御するようになっている。
【００４２】
さらに、コンバータ制御部２００は、本発明に係る各相の状態に応じた制御処理のため、各相回路部Ｐ１〜Ｐ３の温度センサＳｔからの検出信号Ｔ＿Ｐ１〜Ｔ＿Ｐ３を入力している。コンバータ制御部２００は、各相回路部の温度に基づき、各相の運転を制御するようになっている。
【００４３】
上記構成において、コンバータ２の一次側１０には、バッテリ１２から、例えば２００〜３００Ｖの電圧範囲の直流電圧が供給され、二次側２０には、燃料電池２６から、例えば２４０〜５００Ｖの電圧範囲の直流電圧が供給され、それぞれの電力需要に応じ、一次側１０から二次側２０への昇圧、または二次側２０から一次側１０への降圧が可能になっている。昇圧するか降圧するかは、その時の一次側電圧と二次側電圧によって定まる。一次側１０から二次側２０への放電、すなわち電流（電力）の供給か、二次側２０から一次側１０への充電、すなわち電流（電力）の供給かは、リアクトルＬを流れる電流の向きによって定まる。リアクトルＬを流れる電流（電力）の積分値が正であれば、一次側１０から二次側２０への放電であり、リアクトルＬを流れる電流（電力）の積分値が負であれば、二次側２０から一次側１０への充電であり、電流の流れが反転し続け積分値がほぼゼロであれば、充放電が無くほぼ電力が拮抗した状態となる。
【００４４】
図３は、ＩＧＢＴ素子のスイッチング基準信号である基準パルスのデューティー比Ｄが５０％より小さい場合（Ｄ＜５０％）のリアクトル電流値ＩＬの変化を示している。図４は、ＩＧＢＴ素子の基準パルスのデューティー比Ｄが５０％より大きい場合（Ｄ＞５０％）のリアクトル電流値ＩＬの変化を示している。このように、基準パルスのデューティー比Ｄを変更することで、リアクトル電流値ＩＬを徐々に増やしたり減らしたりしていくことが可能である。基準パルスのデューティー比を一定値（例えば５０％）に維持させれば、放電（充電）電流を一定に維持することが可能である。放電と充電とを切り替えは、コンバータ制御部２００における基準パルスのデューティー比を変更することで実施される。例えば、充電状態である場合、デューティー比Ｄを上げて５０％より多くし、リアクトル電流値ＩＬを増加させ、積分値を負から正にすることで、充電から放電に切り替えることができる。逆に、放電状態である場合、デューティー比Ｄを下げて５０％より小さくし、リアクトル電流値ＩＬを減少させ、積分値を正から負にすることで、放電から充電に切り替えることができる。コンバータ制御部２００は、上下アームが共にオン状態となって短絡される危険性を回避するために、ＩＧＢＴ素子に対するオン制御信号の供給タイミングを遅らせるデッドタイム処理、すなわちスイッチング前に総てのＩＧＢＴ素子を一旦オフ状態とする処理を行っている。
【００４５】
なお、基準パルスのデューティー比とリアクトル電流との関係は、誘導電圧Ｖが電流の変化率（＝ＬｄＩ／ｄｔ）に相関するため、コンバータの入出力電圧が変化しても大きく変わらない。図３及び図４は、コンバータの入力電圧と出力電圧が同じ程度の場合に成立する関係である。
【００４６】
コンバータ２における具体的な動作を説明する。
バッテリ１２からインバータ３０への放電時には、まずＩＧＢＴ素子Ｔｒ１及びＴｒ４がオン状態に制御され、リアクトルＬに一次側１０からエネルギが蓄積される。次に、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ１及びＴｒ４が共にオフ状態に制御されると、リアクトルＬに蓄積されていたエネルギがダイオードＤ２―リアクトルＬ―ダイオードＤ３という経路で放出され、コンバータ２の二次側２０に電流が供給される。
【００４７】
インバータ３０からの回生電力のバッテリ１２への充電時には、まずＩＧＢＴ素子Ｔｒ２及びＴｒ３がオン状態に制御され、リアクトルＬに二次側２０からエネルギが蓄積される。次いで、ＩＧＢＴ素子Ｔｒ２及びＴｒ３が共にオフ状態に制御されると、リアクトルＬに蓄積されていたエネルギがダイオードＤ４―リアクトルＬ―ダイオードＤ１という経路で放出され、コンバータ２の一次側１０に電流が供給されるのである。
【００４８】
次に、本発明の該当部分について説明する。
ＩＧＢＴ素子等のスイッチングトランジスタには、コレクタ−エミッタ間に流れる電流に対し、素子温度に応じて、通過電流許容値が設定されている。これ以上の電流が流れると、素子の破壊または寿命の低下、出力の低下をもたらすという安全上の臨界値である。これを表１に示す。
【表１】
【００４９】
本実施形態１のコンバータ２では、各相回路Ｐの状態、すなわち相ごとの温度に基づいて制御対象量である電流量が補正、すなわち表１に示されるような通過電流許容値以下となるように電力分配されるようになっている。コンバータ制御部２００は、表１に示すようなＩＧＢＴ素子の通過電流許容値をデータテーブルの形式で内部のＲＯＭに格納し、または、通過電流許容値を所定の関数により求めることができるようになっている。
【００５０】
図２のフローチャートに基づいて、コンバータ制御部２００で実施される処理を説明する。
まず、各相回路部Ｐの温度センサＳｔから供給された検出信号Ｓｔを参照して各相のＩＧＢＴ素子が取り付けられている放熱板の温度、すなわち素子温度Ｔが計測される（Ｓ１）。各相の四つのＩＧＢＴ素子それぞれに温度センサを設ける場合には、四つのＩＧＢＴ素子それぞれについて計測された温度の平均値が算出され、または、最高温度が抽出される。
【００５１】
次いで表１に示すような通過電流許容値のデータテーブルが参照され、計測された素子温度における通過電流許容値Ｉｍａｘが取得される（Ｓ２）。関数により通過電流許容値を求める場合には、その関数に、計測された素子温度Ｔを代入して答えを演算する。
【００５２】
同時に、電流センサＳｉから供給されている検出信号Ｓｉを参照して、現在その相回路部Ｐを流れているリアクトル電流ＩＬを取得する（Ｓ３）。リアクトル電流ＩＬは、ＩＧＢＴ素子のスイッチングタイミングに応じて、図３または図４のように変動するものであるため、スイッチングパルスの一周期等の一定期間中に絶対値が最大になったリアクトル電流ＩＬを記録することが考えられる。
【００５３】
そして、その相のリアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘ以上に達しているか否かが計算される（Ｓ４）。もしもその相のリアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘ以上となっていたら（Ｓ４：ＹＥＳ）、通過電流許容値Ｉｍａｘ以上の電流がその相のＩＧＢＴ素子を破損させるおそれがある。そこで、その相の電流削減が必要と判断して、現在のリアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘから超越している差分を電流削減必要量ΔＩとして計算する（Ｓ５）。リアクトル電流ＩＬが通過電流許容値Ｉｍａｘより少ない場合には（Ｓ４：ＮＯ）、動作上問題が無いため、特に何もしない。
【００５４】
計測すべき相が残っている限り（Ｓ６：ＮＯ）、相毎に以上の処理（Ｓ１〜Ｓ５）を行い、総ての相についての計測が終了したら（Ｓ６：ＹＥＳ）、通過電流量を再配分する処理を行う（Ｓ８）。総ての相回路部Ｐ１〜Ｐ３について通過電流許容値Ｉｍａｘ以内で運転されているなら再配分の必要はない。いずれかの相回路部Ｐについて通過電流許容値Ｉｍａｘ以上となっているのなら、その相回路部については、通過電流許容値Ｉｍａｘ以内となるように電流削減必要量ΔＩだけリアクトル電流ＩＬが削減されるように制御する。そして通過電流許容値Ｉｍａｘ以内で運転されている他の相回路部Ｐに、この削減された電流削減必要量ΔＩを補うように、リアクトル電流ＩＬが増加されるように制御される。
【００５５】
以上の制御により各相回路部Ｐの目標充放電電流量及びシステムの電力収支が定まるので、この新たな電流量に基づいて各相回路部Ｐ及び全体の制御が実施される（Ｓ９）。
【００５６】
通過電流許容値Ｉｍａｘ以内で運転されている相回路部Ｐが複数ある場合には、増加分となる電流量ΔＩを均等に分配する。もしいずれかの相回路部Ｐにおいて、通過電流許容値Ｉｍａｘまでの余裕度が少ない場合には、通過電流許容値Ｉｍａｘを超えない程度にリアクトル電流ＩＬが増加され、通過電流許容値Ｉｍａｘまでの余裕の大きい相回路部に電流増加分が余計に振り分けられる。いずれの相回路部Ｐの余裕一杯にリアクトル電流ＩＬを増加させても電流削減必要量ΔＩを補いきれない場合には、コンバータ２を通過させ充電または放電させることのできる限界が決まるので、その限度量の範囲でシステムの電力収支が再計算される。コンバータ２は、電源制御部１に対してこの通過可能電流の限度量を告知する。電源制御部１は、コンバータ２の通過可能電流量に限度があることを把握して、コンバータ２に供給する電圧指令値Ｖｆｃｒ、またはインバータ３０に供給する制御信号Ｃｉを変更して、電力収支を均衡させる。
【００５７】
例えば、相回路部Ｐ１においてΔＩだけ電流削減が必要とされた場合、相回路部Ｐ２とＰ３とでΔＩ／２ずつリアクトル電流が増加される。相回路部Ｐ２の余裕度がΔＩ／４しか無かったとしたら、相回路部Ｐ２の増分がΔＩ／４に変更する代わりに、相回路部Ｐ３の増分がΔＩ３／４とされる。相回路部Ｐ２とＰ３の余裕度がΔＩ／４しか無かったとしたら、相回路部Ｐ２及びＰ３ともΔＩ／４ずつリアクトル電流ＩＬが増加され、電力収支がΔＩ／２だけ不足することが電源制御部１に告知される。電源制御部１は、コンバータ２の放電が不足する場合には、バッテリ１２からのインバータ３０への供給電力が不足することが予測されるので、燃料電池２６の発電量を上昇させる制御をしたり、インバータ３０の通過電流を減少させ消費電力を抑えたりさせる。コンバータ２の充電が不足する場合には、インバータ３０からバッテリ１２への回生電力が減少するので、補機類４４を動作させたりインバータ３０の通過電流量を抑えたりさせる。
【００５８】
次に、電力制御部１におけるシステム制御を簡単に説明する。
電力収支を計算する際、アクセル位置信号Ｓａが参照され、アクセル開度の単位時間当たりの変化率（ｄＳａ／ｄｔ）が求められる。また車輪速センサ３８からの車輪速信号Ｓｒが参照され、アクセル開度の変化率と車輪速に基づいて、直近で生じる出力増加量ΔＰが推定される。
【００５９】
図５に、アクセル開度変化率に対し、直近で必要な出力増加量ΔＰがどのような傾向で変化するかを示す。このようにアクセル開度の変化率が大きいほど、出力増加量ΔＰが大きくなる。
【００６０】
また、ハイブリッド燃料電池システム１００における負荷量を求めるため、車輪速信号Ｓｒ、アクセル位置信号Ｓａ及びシフト位置信号Ｓｓが参照され、これらかトラクションモータ３２に必要とされるトルクが計算される。このトルク量はインバータ３０が出力すべき三相交流電力の実効電力となる。このとき、図６に示すような、モータのトルクＴと回転数Ｎとの関係テーブルが参照され、トルクが決定される。
【００６１】
そして、燃料電池システムを動作させるために必要なポンプ、コンプレッサなどの補機類４４の補機電力Ｐｓに、インバータ３０やコンバータ２で生ずる電力損失も加算され、システム全体に要求される要求出力電力Ｐrefが決定される。要求出力電力Ｐrefが、バッテリ１２及び燃料電池２６により供給すべき電力となる。
【００６２】
電力制御部１では、燃料電池２６における出力を増加させる制御信号Ｃｆｃを出力して、燃料電池２６の発電量が増加されるように制御する。しかし、燃料電池２６の発電能力では要求出力電力Ｐrefを補いきれない場合や、燃料電池２６の出力増加まで時間を要する場合には、バッテリ１２から一時的に放電させて電力収支の不足分を補い。すなわち、制御信号Ｃｆｃの出力から燃料電池２６の出力が変化するまでには若干の時間がかかる。このような期間中、一時的にバッテリ１２から、燃料電池スタック２２からの電力供給が追いつかない電力収支の不足分を補完する。この不足分の電力がコンバータ２の通過電流になるのである。
【００６３】
なお、上記実施形態では、通過電流許容値を超える電流量を他の相において補完していたが、単純に通過電流許容値を超える電流量ΔＩをその相から減少させ、電力収支が全体でΔＩの電流量に相当する量だけ減少することを告知するようにしてもよい。
【００６４】
また、通過電流許容値を超えたことが発見されたら、その相回路部のみの運転を終了させてもよい。コンバータ制御部２００が、その相に関する制御信号ＭＵＰ，ＭＵＮ，ＧＵＰ、ＧＵＮを出力しないように、すなわち総てのＩＧＢＴ素子でオフ状態が継続するように制御すればよい。その相の運転が停止することによる電流不足分については、他の相回路部Ｐの電流増加で補ってもよいし、電力収支が不足になることを告知しシステム全体の運転を再調整するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、実際の電流としてリアクトル電流ＩＬを計測していたが、電流センサ１５で計測されるコンバータ２の入力電流や電流センサ２４で計測されるコンバータ２の出力電流を参照するようにしてもよい。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態１によれば、各相の素子温度に対応して通過電流許容値が取得され、その許容値内になるよう電流量が制限されるので、ＩＧＢＴ素子に流れる電流が過熱状態となることを防止することが可能である。
【００６７】
また本実施形態１によれば、いずれかの相において電流が削減された場合には他の相においてその減少量を補うように電力の再配分がされるので、いずれかの相において通過電流許容値まで余裕がある限り、コンバータ２の通過電流が減少することが無い。
【００６８】
すなわち、従来は、運転状態が好ましくないと判断される場合に、コンバータ全体の出力を停止していたが、これでは正常に動作している相の運転も同時に停止させることになるため、一定以上の出力が要求されている場合には好ましくない事態が生じうる。この点、本実施形態によれば、各相の温度に基づき、通過電流量が変化するのみであるため、出力低下を最小限にすることができる。
【００６９】
また本実施形態１によれば、いずれの相においても電流削減量を補えない場合には、システム全体の電力収支が調整されるので、状況に応じた適切な運転が可能である。
【００７０】
ここで、いずれかの相の状態が異常であることを示している場合には、その相の運転を停止させることは好ましい。この構成においても、運転を停止させるのは状態が異常である相のみであるため、コンバータ全体における出力の低下を最小限にさせることができるからである。
【００７１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、各相の通過電流許容値を超えた場合にその相の運転を停止させたり運転を再開させたりするコンバータに関する。
本実施形態２におけるハイブリッド燃料電池システムは、図１に示す実施形態１のものと同じであり、その説明を省略する。
【００７２】
図７のフローチャートに基づいて、本実施形態２の処理を説明する。
各相回路部Ｐの温度センサＳｔから供給された検出信号Ｓｔを参照して各相のＩＧＢＴ素子が取り付けられている放熱板の温度、すなわち素子温度Ｔが計測される（Ｓ２０）。各相の四つのＩＧＢＴ素子それぞれに温度センサを設ける場合には、四つのＩＧＢＴ素子それぞれについて計測された温度の平均値が算出され、または、最高温度が抽出される。
【００７３】
次いで、実施形態１と同様に、通過電流許容値のデータテーブルが参照され、計測された素子温度における通過電流許容値Ｉｍａｘが取得される（Ｓ２１）。関数により通過電流許容値を求める場合には、その関数に、計測された素子温度Ｔを代入して答えを演算する。
【００７４】
次いで、このコンバータ２において、既にいずれかの相回路部Ｐの運転が停止されているか否かが判定される（Ｓ２２）。いずれの相回路部Ｐの運転も停止していない場合（ＮＯ）、その相の温度における通過電流許容値Ｉｍａｘが、所定のしきい値Ｉｔｈ以下か否かが計算される（Ｓ２６）。
【００７５】
このしきい値Ｉｔｈとは、通過電流許容値が極端に少なくないことを示す基準電流値である。例えば、表１において、素子温度が１０５℃以上になると通過電流許容値は０［Ａ］である。その相に電流を流すことができないことを示している。このような温度である場合には温度が高すぎることを示しており、温度が再び低下するまではその相の運転を停止すべきである。したがって、しきい値Ｉｔｈとしては、このような運転不可能な温度を識別するような電流許容値であればよい。例えば表１の例では、Ｉｔｈを１０[Ａ]程度とすることができる。
【００７６】
そこで、通過電流許容値Ｉｍａｘがこのしきい値Ｉｔｈより低くなっていたら（Ｓ２６：ＹＥＳ）、その相は運転に不適な程度に温度が上昇していることを意味しているので、その相の運転を停止させる（Ｓ２７）。その相についての制御信号ＭＵＰ，ＭＵＮ、ＧＵＰ，ＧＵＮの供給を停止することで、総てのＩＧＢＴ素子をオフ状態、すなわち運転停止状態とすることができる。本実施形態では、他の相による電流不足分の補完処理を実施しないので、運転停止とすることで供給できなくなる電流不足分を電源制御部１に告知し、負荷量の制限をする等の措置により、電力収支の再調整をさせる（Ｓ２８）。
【００７７】
一方、通過電流許容値Ｉｍａｘがしきい値Ｉｔｈ以上である場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、動作上問題が無い程度の素子温度であると判断できるため、通常運転を継続させる（Ｓ２９）。
【００７８】
一方、ステップ２２において、既にいずれかの相回路部Ｐの運転が停止されていた場合（ＹＥＳ）、その相についての素子温度がどの程度に変化したかすなわち通過電流許容値Ｉｍａｘがどのようになったかが判定される（Ｓ２３）。その相の素子温度Ｔから計測される通過電流許容値Ｉｍａｘが相変わらずしきい値Ｉｔｈ以下である場合（Ｓ２３：ＮＯ）、依然としてその相の素子温度は高く運転再開に適さないことを示している。そのまま運転停止を続行させる（Ｓ２７）。
【００７９】
ところがその相の素子温度Ｔから計測される通過電流許容値Ｉｍａｘがしきい値Ｉｔｈ以上になっていたら（Ｓ２３：ＹＥＳ）、その相が運転停止している間に冷却され運転再開可能になったことを示している。そこで、その相の運転を再開させる（Ｓ２４）。その相についての制御信号ＭＵＰ，ＭＵＮ、ＧＵＰ，ＧＵＮの供給を開始させることで、その相のスイッチング制御が開始し、運転を再開させることができる。そしてその相の運転が始まることで増える電流供給量の増加分を勘案したシステム制御が実施される（Ｓ２５）。
【００８０】
運転停止・再開を判断すべき相が残っている限り（Ｓ３０：ＮＯ）、上記処理が実施され（Ｓ２０〜Ｓ２９）、総ての相についての計測が終了したら（Ｓ３０：ＹＥＳ）、処理を終了させる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、ある相の運転を停止させた場合には、その相の運転停止に伴う電流量の不足を単純にシステム全体の電力収支の再配分で解消していたが、実施形態１と同様に、不足する電流量を他の相において補完するように構成してもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、実際のリアクトル電流ＩＬやコンバータ２の入力または出力電流を計測することなく、素子温度のみを参照して相の運転を制御していたが、これら電流を測定し、測定された電流値が通過電流許容値を超えているか否かに基づいて各相回路部の運転停止の有無を制御してもよい。
【００８３】
また、本実施形態では、相回路部Ｐの運転状態から運転停止状態に切り替えるためのしきい値Ｉｔｈ（ステップＳ２６）と運転停止状態から運転状態に切り替えるためのしきい値Ｉｔｈ（ステップＳ２３）とは同一の値を用いていたが、異ならせてもよい。温度変化は緩慢であるため、運転の停止・開始の臨界点において、温度センサにより検出される温度に含まれる誤差により、頻繁に相回路部Ｐの運転開始や停止が繰り返されるリンギングを生じる場合がある。また、運転させる相数を切り換えた直後、位相等が変動するため、一時的に出力が不安定になり、出力電圧が低下する場合がある。このような出力電圧の低下や変動は、出力電力の不安定化に繋がり、好ましくない。このような事態を防止するために、例えばステップＳ２３で運転を再開させるためのしきい値Ｉｔｈ１を、ステップＳ２６で運転停止させるためのしきい値Ｉｔｈ２より高く設定しておくことは好ましい（Ｉｔｈ１＞Ｉｔｈ２）。
【００８４】
図８に、このようにしきい値Ｉｔｈを異ならせた場合の運転状況を示している。運転を再開させるためのしきい値Ｉｔｈ１と運転を停止させるためのしきい値Ｉｔｈ２を異ならせることで、運転に係る総相数変化に、図８のようなヒステリシスを持たせることができ、安定した運転切替が可能となる。
【００８５】
以上、本実施形態２によれば、ＩＧＢＴ素子の温度に対応する通過電流許容値が所定のしきい値Ｉｔｈ以上でない場合にその相のみの運転を停止するように構成したので、通過電流許容値の相対的に大きい他の相の運転を停止させることがなく、温度上昇に伴う出力制限を最小限にすることができる。
【００８６】
また本実施形態２によれば、運転停止・再開のしきい値を異ならせることで、運転特性にヒステリシス特性を持たせ、安定した運転制御が可能となる。
【００８７】
（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。
１）上記実施形態において、通過電流許容量を超える過電流により各相の運転が停止した場合、制御部は当該相の通過電流量または通過パワーが正常範囲であることを確認し、正常であることを確認できた場合に、運転が停止されている相の駆動を開始させて通常の運転に移行させるように構成することができる。
【００８８】
２）また上記実施形態において、制御部は、各相の通過電流量または通過パワーを検出できない場合においても、スイッチング素子に過電流が流れるような過大な通過パワーは瞬間的なものであると考えられる。したがって、このような過電流により運転を停止した場合には、制御部は、一定時間経過するのを待って、運転を停止した相の駆動を再開するように制御してもよい。
【００８９】
３）また上記実施形態において、各相に同じデューティー比の基準パルスを与えていても、各相の素子温度に差が出てしまう場合がある。このような場合、制御部は、各相のスイッチング素子の温度を検出し、素子温度に差が生じていた場合には、素子温度の差に対応させて各相に供給する基準パルスのデューティー比の補正をするように構成してもよい。この制御は、素子温度が相対的に高くなっている相への電流供給を減らし、素子温度がより低い相へ電流が集中していくように、基準パルスのデューティー比を補正するものである。各相へ供給される基準パルスのデューティー比が互いに異なるようになる。このような制御により、各相の温度がばらつくことによる不要な各相の通過電流または通過パワーの制限が実施されることを防止可能である。例えば、相間の素子温度に差が生じており、いずれか一相のみが高温となってしまった場合に通過電流または通過パワー制限制御が全相に及ぼされてしまう、といった事態を回避可能となる。
【００９０】
４）さらに、上記実施形態では三相構造の多相コンバータであったが、二相コンバータや四相以上の多相コンバータにも本発明を適用可能である。
【００９１】
５）また上記実施形態では、ＩＧＢＴ素子を用いる三相ブリッジ形コンバータを例示したが、当該回路構成に限定されるわけではなく、複数相を備え、各相が独立して運転制御可能に構成されている多相コンバータであれば、本発明を適用可能である。
【００９２】
６）また上記実施形態では、移動体である車両上に搭載されるハイブリッド燃料電池システムを例示したが、本発明の多相コンバータが適用されるハイブリッド燃料電池システムは、自動車のみならず、他の移動体、例えば、船舶、航空機等に搭載されるものであってもよい。また、定置型のハイブリッド燃料電池システムにおいて本発明を適用しても無論よい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド燃料電池システムのブロック図
【図２】実施形態１の多相コンバータの制御方法を示すフローチャート
【図３】デューティー比＜５０％のリアクトル電流ＩＬの制御電流波形図
【図４】デューティー比＞５０％のリアクトル電流ＩＬの制御電流波形図
【図５】アクセル開度変化率及び車輪速に対する出力増加量推定値の関係図。
【図６】回転数Ｎに対するトルクＴの特性図。
【図７】実施形態１の多相コンバータの制御方法を示すフローチャート
【図８】多相コンバータにおける相数切換制御ヒステリシス図
【符号の説明】
【００９４】
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、Ｃｐｈ…相数切換制御信号、ＶＩＮＶ…インバータ電圧（二次側電圧）、ＶＢ…バッテリ電圧（一次側電圧）、１００…ハイブリッド燃料電池システム、１…電源制御部、２…コンバータ（多相コンバータ）、１０…一次側、１２…バッテリ、１４…バッテリコンピュータ、１５、２４、Ｓｉ…電流センサ、１６、２３…電圧センサ、１８、２２…平滑用コンデンサ、２０…二次側、２６…燃料電池、２８…逆流防止用ダイオード、３０、４２…インバータ、３２…トラクションモータ、３４…減速機、３６…シャフト、３８…車輪速センサ、４０ｒ、４０ｌ…車輪、４４…補機類、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１１０…モータ制御部、２００…コンバータ制御部、Ｔｒ１〜Ｔｒ４…ＩＧＢＴ素子、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、Ｌ…リアクトル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を変換する多相コンバータであって、
独立して制御対象量を変更可能な複数の相と、
該各相の状態を検出する検出装置と、
該各相に対する制御対象量を規定する制御信号を供給する制御部と、を備え、
該検出装置によって検出された該各相の状態に基づいて、該相ごとに制御対象量を補正する制御信号が供給されること、を特徴とする多相コンバータ。
【請求項２】
前記制御対象量は、前記各相を通過する電流量である、請求項１に記載の多相コンバータ。
【請求項３】
前記各相の状態とは、前記相ごとの温度であり、前記温度に対応して設定された通過電流許容値に応じて、対応する相を通過する電流値を制限させる、請求項２に記載の多相コンバータ。
【請求項４】
いずれかの相の前記状態が異常であることを示している場合には、その相の運転を停止させる、請求項１に記載の多相コンバータ。
【請求項５】
いずれかの相の制御対象量が制限されている場合には、負荷量を、該制御対象量に対応させて制限する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多相コンバータ。
【請求項６】
電圧を変換する多相コンバータであって、
スイッチング素子で構成され、独立して通過電流量を変更可能な複数の相と、
該各相における該スイッチング素子の温度を検出する検出装置と、
該各相の該スイッチング素子に独立して制御信号を供給する制御部と、を備え、
該検出装置によって検出された該各相の温度と、該温度に対応して設定された通過電流許容値とに基づいて、該スイッチング素子に対する制御信号を変化させて、相ごとの通過電流量が補正されること、を特徴とする多相コンバータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多相コンバータが燃料電池とバッテリとの間に設けられていることを特徴とするハイブリッド燃料電池システム。
【請求項８】
複数相を備え、該相ごとに制御対象量が制御可能に構成された多相コンバータの電源制御方法であって、
該各相の状態を検出するステップと、
検出された該各相の該状態に基づいて、該各相における制御対象量の総計が維持されるように該相ごとに制御対象量を分配して補正するステップと、
を備えたことを特徴とする多相コンバータの電源制御方法。
【請求項１】
電圧を変換する多相コンバータであって、
独立して制御対象量を変更可能な複数の相と、
該各相の状態を検出する検出装置と、
該各相に対する制御対象量を規定する制御信号を供給する制御部と、を備え、
該検出装置によって検出された該各相の状態に基づいて、該相ごとに制御対象量を補正する制御信号が供給されること、を特徴とする多相コンバータ。
【請求項２】
前記制御対象量は、前記各相を通過する電流量である、請求項１に記載の多相コンバータ。
【請求項３】
前記各相の状態とは、前記相ごとの温度であり、前記温度に対応して設定された通過電流許容値に応じて、対応する相を通過する電流値を制限させる、請求項２に記載の多相コンバータ。
【請求項４】
いずれかの相の前記状態が異常であることを示している場合には、その相の運転を停止させる、請求項１に記載の多相コンバータ。
【請求項５】
いずれかの相の制御対象量が制限されている場合には、負荷量を、該制御対象量に対応させて制限する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多相コンバータ。
【請求項６】
電圧を変換する多相コンバータであって、
スイッチング素子で構成され、独立して通過電流量を変更可能な複数の相と、
該各相における該スイッチング素子の温度を検出する検出装置と、
該各相の該スイッチング素子に独立して制御信号を供給する制御部と、を備え、
該検出装置によって検出された該各相の温度と、該温度に対応して設定された通過電流許容値とに基づいて、該スイッチング素子に対する制御信号を変化させて、相ごとの通過電流量が補正されること、を特徴とする多相コンバータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多相コンバータが燃料電池とバッテリとの間に設けられていることを特徴とするハイブリッド燃料電池システム。
【請求項８】
複数相を備え、該相ごとに制御対象量が制御可能に構成された多相コンバータの電源制御方法であって、
該各相の状態を検出するステップと、
検出された該各相の該状態に基づいて、該各相における制御対象量の総計が維持されるように該相ごとに制御対象量を分配して補正するステップと、
を備えたことを特徴とする多相コンバータの電源制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１５９３１５（Ｐ２００７−１５９３１５Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５３６５２（Ｐ２００５−３５３６５２）
【出願日】平成１７年１２月７日（２００５．１２．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月７日（２００５．１２．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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