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電源系統.pdf

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電源 系統
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摘要
申請專利號:

CN200980159649.5

申請日:

2009.06.02

公開號:

CN102742133B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02M 3/155申請日:20090602|||公開
IPC分類號: H02M3/155; B60L11/18 主分類號: H02M3/155
申請人: 豐田自動車株式會社
發明人: 長谷川貴彥; 南井俊彥
地址: 日本愛知縣豐田市
優先權:
專利代理機構: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219 代理人: 蘇卉;車文
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200980159649.5

授權公告號:

102742133B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2012.12.12|||2012.10.17

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

在直流電源(11)和合流連接點(120)之間設置有阻止朝向直流電源(11)的共振電流的電流阻止電路(12c),該合流連接點(120)是在共振型轉換器中共振電流與來自直流電源(11)的主電流合流的連接點,所述共振電流向與該主電流相反的方向流動。由此,能夠防止因共振型轉換器(12)中的實現軟開關的共振電流而對直流電源(11)逆充電的情況。

權利要求書

權利要求書
1.  一種電源系統,具備:直流電源;及通過基于電流共振現象的軟開關將從所述直流
電源輸入的直流電壓轉換成規定的輸出電壓的共振型轉換器,其中,所述共振型轉換器具有合流連接點,該合流連接點是通過所述共振現象產生的共振電
流且向與所述主電流相反方向流動的共振電流與來自所述直流電源的主電流合流的合流連接點,
在所述直流電源與所述連接點之間設有阻止朝向所述直流電源的所述共振電流的電流阻止電路。

2.  根據權利要求1所述的電源系統,其中,所述電流阻止電路是在所述直流電源側的電氣路徑上連接有陽極且在所述連接點側
的電氣路徑上連接有陰極的二極管。

3.  根據權利要求1所述的電源系統,其中,所述電流阻止電路是電抗器。

4.  根據權利要求1~3中任一項所述的電源系統,其中,還具備在繞過所述電流阻止電路的電氣路徑上設置的旁路開關,所述旁路開關在所述主電流的電流量為規定值以上時被控制成接通。

5.  根據權利要求1~3中任一項所述的電源系統,其中,多個所述共振型轉換器并聯連接,對于根據所述輸出電壓對所述共振型轉換器的驅動數進行增減控制時產生單一驅動
的期間的規定的共振型轉換器,設有所述電流阻止電路。

6.  根據權利要求5所述的電源系統,其中,各個所述共振型轉換器中的所述共振電流的相位被控制成在不同的共振型轉換器之
間相互不同。

說明書

說明書電源系統
技術領域
[0001]本發明涉及電源系統,更詳細而言,涉及具備共振型轉換器的電源系統。
背景技術
[0002] 作為電壓轉換器,已知有對直流(DC)電壓進行升壓及/或降壓的DC-DC轉換器。DC-DC轉換器廣泛地使用于個人計算機、AV設備、便攜式電話機、電源系統等包含電路的電子設備。近年來,還存在有在燃料電池車、電動汽車、混合動力汽車等車輛的電源系統中使用DC-DC轉換器的例子。
[0003]DC-DC轉換器例如可以將晶體管等開關元件、線圈(電抗器)、電容器及二極管等組合而構成。在DC-DC轉換器中具有實現開關元件的軟開關的稱為共振型轉換器的轉換器。軟開關能夠利用電流共振現象等來進行將電壓及/或電流形成為零的狀態下的開關動作,由此實現開關時的電力損失的減少。
[0004]專利文獻1:日本特開2006-340476號公報
[0005] 在共振型轉換器中,存在實現軟開關的共振電流向輸入側再生(逆流)的情況。當共振電流的再生目的地為燃料電池等的直流電源時,由于該共振電流而直流電源被逆充電,從而可能會發生性能劣化。
發明內容
[0006]因此,本發明的一個目的在于防止在共振型轉換器中因實現軟開關的共振電流而直流電源被逆充電的情況,并進而防止電源性能的劣化。
[0007]另外,并不局限于上述目的,作為由用于實施后述的發明的方式所示的各結構所導出的作用效果,起到通過現有技術無法得到的作用效果的情況也可以作為本發明的另一目的。
[0008]本發明的電源系統的一個形態具備:直流電源;及通過基于電流共振現象的軟開關將從所述直流電源輸入的直流電壓轉換成規定的輸出電壓的共振型轉換器,其中,所述共振型轉換器具有合流連接點,該合流連接點是通過所述共振現象產生的共振電流且向與所述主電流相反方向流動的共振電流與來自所述直流電源的主電流合流的合流連接點,在所述直流電源與所述連接點之間設有阻止朝向所述直流電源的所述共振電流的電流阻止電路。
[0009]在此,所述電流阻止電路既可以是在所述直流電源側的電氣路徑上連接有陽極且在所述連接點側的電氣路徑上連接有陰極的二極管,也可以是電抗器。
[0010]另外,所述電源系統也可以還具備在繞過所述電流阻止電路的電氣路徑上設置的旁路開關,所述旁路開關在所述主電流的電流量為規定值以上時被控制成接通。
[0011]此外,將多個所述共振型轉換器并聯連接時,對于根據所述輸出電壓對所述共振型轉換器的驅動數進行增減控制時產生單一驅動的期間的規定的共振型轉換器,也可以設有所述電流阻止電路。
[0012] 此外,也可以是各個所述共振型轉換器中的所述共振電流的相位被控制成在不同的共振型轉換器之間相互不同。
[0013] [發明效果]
[0014] 根據本發明,在共振型轉換器中,能夠防止由于實現軟開關的共振電流而對直流電源逆充電的情況。因此,能夠防止直流電源的性能劣化。
附圖說明
[0015] 圖1是示意性地表示一實施方式的電源系統及搭載有該電源系統的車輛1的結構例的圖。
[0016] 圖2是表示圖1所例示的FC升壓轉換器的一例的電路圖。
[0017] 圖3是說明圖2所例示的FC升壓轉換器的動作(模式1)的圖。
[0018] 圖4是表示模式1的FC升壓轉換器的元件的電流或電壓的時間變化例的曲線圖。
[0019] 圖5是說明圖2所例示的FC升壓轉換器的動作(模式2)的圖。
[0020] 圖6是表示模式2的FC升壓轉換器的元件的電流或電壓的時間變化例的曲線圖。[0021] 圖7是例示了在圖2所例示的FC升壓轉換器中共振電流在電源側再生的情況的圖。
[0022] 圖8是圖2所例示的FC升壓轉換器的局部的等價電路圖。
[0023] 圖9(A)~(C)分別是表示在圖8中的低負載時的A點、電容器C1及B點分別流過的電流的時間變化的一例的圖。
[0024] 圖10(A)~(C)分別是表示在圖8中的高負載時的A點、電容器C1及B點分別流過的電流的時間變化的一例的圖。
[0025] 圖11是說明圖2所例示的FC升壓轉換器的旁通電路的接通/斷開控制的流程圖。[0026] 圖12是表示作為圖2所例示的FC升壓轉換器的變形例的多相轉換器的一例的電路圖。
[0027] 圖13是作為表示圖2所例示的FC升壓轉換器的變形例的多相轉換器的一例的電路圖。
[0028] 圖14是說明圖12及圖13所例示的多相轉換器的驅動相的順序控制例的圖。[0029] 圖15是說明圖12及圖13所例示的多相轉換器的相間時間控制例的圖,(A)表示共振電流的時間變化的一例,(B)表示電源輸出電流的時間變化的一例。
具體實施方式
[0030]以下,參照附圖說明本發明的實施方式。但是,以下說明的實施方式只不過是例示,并非要排除以下未明示的各種變形、技術的適用。即,本發明可以在不脫離其宗旨的范圍中進行各種變形(將各實施例組合等)來實施。而且,在以下的附圖的記載中,對相同或類似的部分標注相同或類似的標號進行表示。附圖是示意性的圖,未必與實際的尺寸或比例等一致。在附圖相互之間也有時包含相互的尺寸的關系或比例不同的部分。
[0031] 〔1〕一實施方式的說明
[0032] 圖1是示意性地表示一實施方式的電源系統10及搭載有該電源系統10的車輛1
的結構例的圖。
[0033]電源系統10是例示性地具有燃料電池(FC)11的燃料電池系統,車輛1是作為以燃料電池系統10為驅動電力的供給源的電氣設備的一例的燃料電池車。但是,車輛1也可以是電動汽車或混合動力汽車。
[0034] 車輛1具備對驅動輪2進行驅動的電動機16、電子控制單元(ECU)20、檢測油門踏板的開度的油門踏板傳感器21等。油門踏板傳感器21與電子控制單元20電連接,例如,根據檢測到的油門踏板的開度,通過ECU20來控制電動機16(驅動輪2)的旋轉速度。[0035] 燃料電池系統10除了所述燃料電池(FC)11之外,作為非限定性的一例,還具備FC升壓轉換器12、蓄電池13、蓄電池升壓轉換器14、逆變器15等。
[0036]FC11是利用電化學反應進行發電的裝置。在FC11中可以適用固體高分子型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體氧化物型、堿電解質型等各種類型的燃料電池。FC11發電的電力用于對車輛1的驅動輪2進行驅動的電動機16的驅動電力或蓄電池13的充電。
[0037]蓄電池13能夠適用可充放電的二次電池、鋰離子、鎳氫、鎳鎘等各種類型的二次電池。蓄電池13能夠向車輛1或FC11的運轉時所使用的各種電子設備供給電力。在此所說的電子設備例如包括車輛1的照明設備、空調設備、液壓泵、供給FC11的燃料氣體、改性原料的泵、調整改性器的溫度的加熱器等。
[0038]如圖1所例示,這些FC11及蓄電池13并聯地與逆變器15電連接。在從FC11至逆變器15的電氣路徑上設有FC升壓轉換器12。FC升壓轉換器12是對輸入DC電壓進行升壓的DC-DC轉換器,能夠將FC11所產生的DC電壓在可轉換的范圍內轉換(例如升壓)成規定的DC電壓,而施加給逆變器15。通過此種升壓動作,即使FC11的輸出電力降低,也能夠確保電動機16的驅動所需的驅動電力。
[0039] 另一方面,在從蓄電池13到逆變器15的電氣路徑上,蓄電池升壓轉換器14與FC升壓轉換器12和逆變器15之間的電氣路徑并聯連接。該轉換器14也是DC-DC轉換器,能夠將從蓄電池13或逆變器15施加的DC電壓在可轉換的范圍內轉換成規定的DC電壓。[0040] 在轉換器14中能夠適用可進行升壓及降壓這雙方的升降壓型的轉換器,例如,能夠對來自蓄電池13的輸入DC電壓進行控制(升壓)而向逆變器15側輸出,另一方面,能夠對來自FC11或電動機16的輸入DC電壓進行控制(降壓)而向蓄電池13輸出。由此,能夠進行蓄電池13的充放電。
[0041]另外,轉換器14能夠通過控制輸出電壓而控制逆變器15的端子電壓。該控制能夠控制與逆變器15并聯連接的各電源(FC11及蓄電池13)的相對的輸出電壓差,而適當地分開使用兩者的電力。
[0042]逆變器15從FC11經由轉換器12接受DC電壓的輸入,或從蓄電池13經由轉換器
14接受DC電壓的輸入,將該輸入DC電壓轉換成交流(AC)電壓,并將其作為電動機16的驅動電壓進行供給。此時,ECU20對逆變器15的動作(開關)進行控制,以將與要求動力對應的AC電壓向電動機16供給。
[0043]ECU20除了已述的控制之外,還集中地控制車輛1及燃料電池系統10的動作(運轉)。ECU20例示性地可以作為微型計算機實現,該微型計算機具備作為運算處理裝置的一例的CPU、作為存儲裝置的一例的RAM、ROM等。ECU20與電動機16、燃料電池系統10的各要素、各種傳感器組電連接,適當地實施各種傳感器值的接收、運算處理、指令(控制信號)的發送等。在傳感器組中,除了油門踏板傳感器21之外,例示性地還可以包含對蓄電池13
的充電狀態(SOC:StateOfCharge)進行檢測的SOC傳感器、對車速(電動機16的轉速)
進行檢測的車速傳感器等。
[0044]〔2〕升壓轉換器12
[0045]接下來,升壓轉換器12的電路圖的一例如圖2所示。圖2所示的升壓轉換器12
例示性地具備主電路12a、輔助電路12b、再生電流阻止電路12c、及旁通電路12d。
[0046]再生電流阻止電路12c是如下所述電路:一端與FC11的高電位側連接,并且另一端與作為主電路12a的要素的電抗器L1串聯連接,阻止朝向FC11的高電位側逆流(再生)的再生電流。再生電流阻止電路12c可以例示性地使用二極管D6或電抗器L3。在使用二極管D6時,將陽極與FC11的高電位側的電氣路徑連接,并且將陰極與電抗器L1側的電氣路徑連接。
[0047] 旁通電路12d例示性地一端與FC11的高電位側連接,并且另一端與輸入電容器C1的連接點連接,該輸入電容器C1與再生電流阻止電路12c和電抗器L1之間的電氣路徑連接。該旁通電路12d例如能夠通過ECU20進行接通/斷開控制,通過接通控制能夠繞過經由再生電流阻止電路12c的電氣路徑。旁通電路12d可以例示性地使用繼電器開關。[0048] 輸入電容器C1的另一端與FC11的低電位側〔例如地面(GND)〕連接。輸入電容器C1對其兩端的電壓(升壓前電壓)進行平滑化而減少波動。旁通電路12d接通時,作為升壓前電壓的電容器C1的兩端電壓與FC11的輸出電壓等價。
[0049]主電路12a例如具備包括主開關S1及逆并聯二極管D4在內的開關電路、電抗器(線圈)L1、輸出二極管D5、輸入電容器C1、及輸出電容器C3。主電路12a通過周期性地控制主開關S1的開關(接通/斷開),而周期性地反復進行向電抗器L1流動的電流(主電流)量所對應的電抗器L1的電能的蓄積及蓄積能量的釋放。釋放的電能與FC11的輸出電壓重疊,經由二極管D5向作為負載的一例的電動機16側(逆變器15側)輸出。由此,輸入電壓(FC11的輸出電壓)VL升壓成規定的輸出電壓VH。
[0050]例示性地,電抗器L1的一端經由再生電流阻止電路12c與FC11的正極電連接,電抗器L1的另一端與二極管D5的陽極串聯連接。輸出電容器C3的一端與二極管D5的陰極并聯連接。輸出二極管D5的陰極電壓是向作為負載的一例的電動機16側(逆變器15側)供給的升壓后電壓。輸出電容器C3對該升壓后電壓進行平滑化而減少變動。
[0051]主開關S1能夠適用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為非限定性的一例,一方的極(例如集電極)與電抗器L1和輸出二極管D5之間的電氣路徑并聯連接,并且另一方的極(例如發射極)與FC11的負極側(GND)連接。
[0052]通過向主開關S1的例如柵極提供脈沖寬度調制(PWM)信號等開關控制信號,從而控制主開關S1的接通/斷開。而且,通過控制開關控制信號的占空比,從而能夠控制向朝向輸出二極管D5的方向流動至電抗器L1的平均的電流量,能夠控制升壓轉換器12的升壓度。開關控制信號例如在ECU20中生成。
[0053]在主開關S1的兩極間連接有逆并聯二極管D4。逆并聯二極管D4容許與主開關
S1接通時的電流流通方向相反方向的流通。
[0054]輔助電路12b例示性地具備(再生)二極管D3、電抗器(線圈)L2、(防止緩沖逆流)二極管D2、包括輔助開關S2及逆并聯二極管D1在內的開關電路、及(共振)電容器C2。通過將輔助開關S2接通,而產生基于電抗器L2及電容器C2的LC共振現象,利用該LC
共振現象,能夠實現主開關S1及輔助開關S2的軟開關。
[0055]例示性地,二極管D3通過將其陽極與電抗器L1和輸出二極管D5之間的電氣路徑連接,從而與主開關S1并聯連接。二極管D3的陰極與電容器C2的一端連接,電容器C2的另一端與FC11的負極側(GND)連接。而且,在二極管D3的陰極與電容器C2的連接點上并聯連接有電抗器L2的一端,在電抗器L2的另一端連接有二極管D2的陽極。
[0056]進而,二極管D2的陰極與輔助開關S2的兩極的一方(例如集電極)連接,輔助開關S2的兩極的另一方(例如發射極)與電抗器L1的FC11側的一端連接。在輔助開關S2的兩極之間并聯連接有二極管D1。另外,電抗器L2及包括輔助開關S2和二極管D1在內的開關電路的連接位置也可以相互調換。
[0057]在主開關S1斷開且輔助開關S2接通時,再生電流阻止電路12c阻止由電抗器L2和電容器C2所產生的共振電流(以下,也標記為“L2C2共振電流”)的一部分未被輸入電容器C1完全吸收而向FC11側再生的情況。再生電流阻止電路12c例如可以使用二極管D6或電抗器L3。
[0058]旁通電路(旁路開關)12d例示性地設置在FC11的高電位側及輸入電容器C1與電抗器L的連接點之間的電氣路徑上,在能夠判斷為L2C2共振電流不會向FC11側再生(沒有再生電流)的條件(后述)下,將FC11的高電位側與電抗器L1之間導通,繞過再生電流阻止電路12c。由此,能夠減少由再生電流阻止電路12c所產生的電路損失。旁通電路12d可以適用例如繼電器開關,其接通/斷開控制例如可以通過ECU20來進行。
[0059]〔3〕軟開關動作(模式1~6)
[0060]在如上所述構成的升壓轉換器12中,基于軟開關動作的升壓動作的1循環例示性地可以由以下那樣的狀態轉變(模式1~6)來表示。另外,在以下的說明所使用的圖3及圖5中,省略了再生電流阻止電路12c及旁通電路12d的圖示。
[0061]在主開關S1及輔助開關S2均為斷開的初始狀態下,電流例如在圖3中虛線所示的路徑中流通,向逆變器15(電動機16)側供給電力。
[0062](模式1)
[0063]從初始狀態開始,在主開關S1斷開的狀態下將輔助開關S2接通時,蓄積在輸出二極管D5中的電荷經由二極管D3、電抗器L2及輔助開關S2向輸入電容器C1流動而消失(軟斷開)。另一方面,從FC11側經由電抗器L1及輸出二極管D5而流動的電流逐漸向輔助電路12b側(二極管D3)移動。圖3中的箭頭100表示該種情況。因此,如圖2中實線
200所示,在輔助電路12b中,電流以電抗器L1、二極管D3、電抗器L2、二極管D2及輔助開關S2的路徑回流。因此,如圖4所例示那樣,在模式1的期間(時刻T0~T1的期間)中,向電抗器L2及輔助開關S2流動的電流(L2電流)與電抗器L2的兩端電壓(VH-VL)和電抗器L的電感值對應地增加。
[0064](模式2)
[0065]然后,例如圖5中實線300所示,蓄積在電容器C2中的電荷逐漸向電抗器L2側放電,電流在電抗器L2、輔助開關S2及輸入電容器C1的路徑中流通。由此,發生基于電抗器L2及電容器C2的LC共振現象,電容器C2的兩端電壓呈正弦波狀地從正向零逐漸減少(參照圖6的時刻T1~T2)。在輔助開關S2接通的瞬間(圖6的時刻T1),輔助開關S2成為零電流,因此通過軟開關而接通。
[0066](模式3)
[0067]電容器C2的電荷全部放電而電容器C2的電壓成為零(參照圖6的時刻T2),在流過電抗器L1及電抗器L2的電流(L1電流及L2電流)彼此相同的時間(參照圖6的時刻T3),將主開關S1接通。如此,在輔助電路12b中回流的電流開始在主開關S1中流通,向主開關S1流動的電流(S1電流:參照圖6)逐漸增加。
[0068](模式4)
[0069]此時,主開關S1變為從零電流及零電壓的接通。由于主開關S1為接通,而電流在主開關S1、FC11及電抗器L1的路徑中流通,電能逐漸蓄積于電抗器L1。此時,由于電流未在輔助電路12b中流動,因此未進行對電容器C2的充電,而電容器C2的電壓保持為零電壓的狀態(參照圖6)。
[0070](模式5)
[0071]然后,將主開關S1及輔助開關S2均斷開。兩開關S1及S2既可以同時斷開,也可以先將輔助開關S2斷開。此時,電容器C2的電壓為零,因此輔助開關S2變為從零電流及零電壓的斷開,主開關S1變為從零電壓的斷開。由于主開關S1的斷開,向電抗器L1流動的電流在二極管D3、電容器C2、FC11及電抗器L1的路徑中開始流動,開始向電容器C2的充電。由于向電容器C2的充電,能夠抑制主開關S1被斷開時的電壓上升速度,減少尾電流存在的區域中的損失。
[0072](模式6)
[0073]當電容器C2被充電至與輸出電壓VH相同的電壓時,輸出二極管D5接通,到這之前為止蓄積在電抗器L1中的電能向逆變器15(電動機16)側供給。然后,輔助開關S2再次接通,從模式1開始下一次的循環。
[0074]〔4〕阻止向FC11的再生電流
[0075]在以上那樣的軟開關動作中,在模式2下,從電容器C2放電的電荷在電抗器L2、二極管D2、輔助開關S2及電容器C1的路徑300中作為L2C2共振電流而流動。此時,L2C2共振電流在主電路12a的電抗器L1與輔助電路12b的輔助開關S2的連接點120處與在主電路12a中流動的來自FC11的主電流(L1電流)合流,向與L1電流相反的方向流動。L2C2共振電流流入電容器C1而被吸收,但未被電容器C1完全吸收的L2C2共振電流要向FC11側逆流(再生)(參照圖7的箭頭400)。換言之,在沒有C1電容器時,L2C2共振電流全部向FC11側再生。
[0076]然而,在本例中,由于在FC11(的高電位側)與連接點120之間的電氣路徑上設有再生電流阻止電路12c(例如,二極管D6或電抗器L3),因此若將旁通電路(繼電器開關)12d形成為斷開(非旁通狀態),則能夠防止再生電流向FC11的流入,即防止FC11的逆充電。因此,能夠防止FC11的性能劣化。換言之,旁通電路12d也可以在不產生朝向FC11的電流的期間接通。在旁通電路12d為接通的狀態下,能夠減少因設置再生電流阻止電路
12c而產生的電路損失。
[0077](旁通電路12d的控制邏輯)
[0078]以下,詳細敘述旁通電路12d的接通/斷開控制的控制邏輯(控制條件)。
[0079]首先,求出向FC11側的再生電流量。在此,再生電流量由于與因電容器C2的電荷放電所產生的L2C2共振電流量等價,因此只要求出L2C2共振電流量即可。當電容器C2的
容量表示為C2、電抗器L2的電感值表示為L2、施加于電容器C2的電壓表示為V、流過電抗器L2的電流(L2電流)表示為I時,根據能量保存的法則,下式(1)成立。
[0080][數學式1]
[0081]
[0082]因此,L2電流I可以通過下式(2)求出。
[0083][數學式2]
[0084]
[0085]在此,電容器C2的電壓V=VH-VL時,式(2)成為下式(3)。
[0086][數學式3]
[0087]
[0088]由此,該式(3)所表示的L2C2共振電流I在輸入電容器C1的連接點處根據FC11
及電容器C1的阻抗而向FC11側及電容器C1側分流。
[0089]在此,例如圖8所示,當設從FC11及電容器C1的高電位側觀察到的路徑的阻抗值分別為ZA及ZB時,在一定量以上的電流(L1電流)向順方向(朝向二極管D5的方向)流動到與電抗器L1的位置相當的A的情況下,電流不會向FC11側(B點)流動。因此,這種情況下,即使將旁通電路12d接通,也不會向FC11側流動逆電流。
[0090] A點的(平均)電流量(L1電流量)根據升壓轉換器12所要求的輸出電力(升壓比)而進行變化,因此例如根據電動機16的驅動(運轉)負載的高低而進行變化。
[0091] 圖9表示向低負載時的A點、電容器C1及B點分別流動的電流的時間變化的一例,圖10表示向高負載時的A點、電容器C1及B點分別流動的電流的時間變化的一例。另外,在圖9及圖10中分別地,(A)表示A點的電流量的時間變化的一例,(B)表示向電容器C1流動的電流量的時間變化的一例,(C)表示向B點流動的電流量的時間變化的一例。
[0092]根據這些圖9及圖10的比較可知,L1電流量相對增大的高負載時的情況下,向電容器C1側分流的L2C2共振電流量也增大,其結果是,向B點分流的電流量減少。因此,在B點存在有電流不再流動的L1電流量,只要以該L1電流量為閾值(以下,稱為“旁通接通閾值”)來控制旁通電路12d的接通/斷開,就能夠有效地實施再生電流阻止電路12c所產生的電路損失的減少。
[0093] 在此,與高負載/低負載運轉對應的升壓比例如可以通過控制主開關S1的開關周期的1周期中的接通/斷開期間的比例(占空比)來進行控制。在ECU20進行該控制時,ECU20把握A點的平均電流量(L1電流量)。
[0094]因此,例如圖11所示,例如ECU20判定L1電流量是否超過旁通接通閾值(處理P1),若超過則對旁通電路12d進行接通控制(從處理P1的是路線到處理P2),若未超過,則對旁通電路12d進行斷開控制(從處理P1的否路線到處理P3)。
[0095]〔5〕變形例
[0096] 圖12是例示上述的升壓轉換器12的變形例的電路圖。圖12所例示的升壓轉換器12是與N相(N為2以上的整數)對應的多相轉換器,與各相對應而將N個共振型轉換
器12-1~12-N并聯連接。各共振型轉換器12-i(i=1~N中的任一個)包含圖2所例示的主電路12a及輔助電路12b。但是,輸入電容器C1可以設為對各相通用。
[0097] 另外,再生電流阻止電路12c在對應于所要求的輸出電壓(升壓電壓)而在1~N的范圍內對驅動的相數進行增減控制時,只要設置與作為單相驅動的期間產生的相#i對應的共振型轉換器12-i即可。這是因為,在多相同時驅動的狀態(期間)下,從電源(FC11)供給的電流量相對地大于各相的共振電流量,因此可認為共振電流不會向FC11側逆流。[0098] 在圖12所示的例子中,將相#1設定作為能進行單相驅動的相,在連接點a與并聯連接點b之間設置再生電流阻止電路12c,該連接點a是與該相#1對應的共振型轉換器
12-1中的電抗器L1與電抗器L2的連接點a,該并聯連接點b是與另一相#j(j=1~N中的任一個且j≠i)的并聯連接點。通過在該位置設置再生電流阻止電路12c,與在對各相通用的位置(虛線框12c所示的位置)設置的情況相比,由于超過單相量電流的電流未向再生電流阻止電路12c流動,因此能夠將元件(例如二極管D6或電抗器L3)的容量、尺寸、插入損失削減為1/N。而且,通過后述的驅動相控制,可以不需要已述的旁通電路12d。[0099] 另外,在N≥3時,例如圖13所示,與作為單相驅動的期間產生的相不同的其他多相中的各電抗器L2也可以通用。
[0100] (各相的控制邏輯)
[0101]在圖12及圖13所例示的電路的情況下,由于僅對成為單相驅動的期間的產生的相#1(共振型轉換器12-1)設置再生電流阻止電路12c,因此為了得到與設置已述的旁通電路12d的情況同等的效果,而在單相驅動的期間中,如使用圖8~圖10說明那樣,以L1電流超過已述的旁通接通閾值的方式進行電路設計。
[0102]并且,例如圖14(N=3時)所示,從設有再生電流阻止電路12c的相(相#1)開始驅動,對應于負載的增加而增加驅動相(相#2,相#3)。反之,在減少驅動相時,從設有再生電流阻止電路12c的相以外的相(相#3、相#2)停止驅動,設有再生電流阻止電路12c的相(相#1)進行驅動直到最后。另外,設有再生電流阻止電路12c的相以外的相的驅動順序也可以適當調換。
[0103] 另外,在多相驅動時,也可以對各相的輔助開關S2的接通時間賦予相位差。由此,例如圖15(A)示意性地例示,可以使L2C2共振電流的相位(峰值)在相間不同。因此,從各相開始使L2C2共振電流在相同時間再生,能夠避免未完全由電容器C1吸收的程度的合成電流向FC11側再生的情況。另外,圖15(B)是示意性地表示電源(FC11)輸出電流的時間變化的一例的圖。
[0104] 以上那樣的驅動相的順序控制、相間時間控制例如可以通過ECU20來實施。
[0105] 〔6〕其他
[0106]上述的實施方式也可以適用于具有使共振電流向與來自電源側的主電流相反方向流動的電氣路徑的DC-DC轉換器(例如,降壓轉換器等其他的種類的轉換器)。而且,上述的實施方式并不局限于車載的DC-DC轉換器,也可以適用于搭載在個人計算機、音頻視頻(AV)設備、便攜式終端等電子設備上的DC-DC轉換器。
[0107] 標號說明:[0108] 1 車輛[0109] 2 驅動輪
[0110]
10
電源系統(燃料電池系統)

[0111]
11
燃料電池(FC)(直流電源)

[0112]
12
FC升壓轉換器

[0113] 12a 主電路
[0114] 12b 輔助電路
[0115] 12c 再生電流阻止電路
[0116] 12d 旁通電路
[0117] 13 蓄電池
[0118] 14 蓄電池升壓轉換器
[0119] 15 逆變器
[0120] 16 電動機
[0121] 20 電子控制單元(ECU)[0122] 21 油門踏板傳感器[0123] 120 連接點
[0124] C1 輸入電容器[0125] C2 電容器[0126] C3 輸出電容器[0127] D1~D6
[0128] L1、L2、L3 電抗器(線圈)
[0129] S1 主開關
[0130] S2 輔助開關

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