[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)換器控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980159999.1
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN102804575A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 長谷川貴彥;北村伸之;真鍋晃太;梅原孝宏
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;B60L11/18
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 蘇卉;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對燃料電池的輸出電壓進(jìn)行控制的轉(zhuǎn)換器控制裝置。

背景技術(shù)

在搭載于機(jī)動車等的燃料電池系統(tǒng)中，為了應(yīng)對超過燃料電池的發(fā)電能力的急劇的負(fù)荷變化等，提出了各種具備燃料電池和蓄電池作為動力源的混合動力型的燃料電池系統(tǒng)。

在混合動力型的燃料電池系統(tǒng)中，由DC/DC轉(zhuǎn)換器控制燃料電池的輸出電壓或蓄電池的輸出電壓。作為進(jìn)行這樣的控制的DC/DC轉(zhuǎn)換器，廣為利用使功率晶體管、IGBT、FET等開關(guān)元件執(zhí)行PWM動作來進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的形式的轉(zhuǎn)換器。隨著電子設(shè)備的省電化、小型化以及高性能化，期望DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步的低損失、高效率以及低噪音化，特別期望伴隨于PWM動作的開關(guān)損失或開關(guān)電涌的降低。

作為使這樣的開關(guān)損失、開關(guān)電涌降低的技術(shù)之一有軟開關(guān)技術(shù)。在此，軟開關(guān)是用于實(shí)現(xiàn)ZVS(Zero?Voltage?Switching)或者ZCS(Zero?Current?Switching)的開關(guān)方式，動力半導(dǎo)體裝置的開關(guān)損失或施加于其上的應(yīng)力低。相對于此，由動力半導(dǎo)體裝置所具有的開關(guān)功能直接接通(ON)/斷開(OFF)電壓、電流的開關(guān)方式被稱為硬開關(guān)。在以下敘述中，將實(shí)現(xiàn)了ZVS/ZCS的雙方或者其一方的方式稱為軟開關(guān)，將此外的開關(guān)稱為硬開關(guān)。

軟開關(guān)是通過例如在具備主線圈、主開關(guān)、二極管的普通升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器上附加了具備用于降低開關(guān)損失的輔助開關(guān)的輔助電路的部件(所謂的軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器)來實(shí)現(xiàn)的(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-102438號公報

發(fā)明內(nèi)容

在這樣的軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)在構(gòu)成輔助電路的輔助開關(guān)中發(fā)生接通故障時，變得無法控制輔助電路。其結(jié)果，不僅無法實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，而且還存在在主線圈中產(chǎn)生過電流、導(dǎo)致輔助電路元件的過熱的危險。

本發(fā)明是鑒于以上所說明的情況而做出的，其目的在于提供一種能夠檢測構(gòu)成軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輔助電路的輔助開關(guān)的接通故障、提前防范輔助電路元件過熱的轉(zhuǎn)換器控制裝置。

為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)換器控制裝置是設(shè)有控制燃料電池的輸出電壓的主升壓電路和輔助電路的軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器的控制裝置，其具備：電流傳感器，檢測在構(gòu)成主升壓電路的主線圈中流過的電流；判斷機(jī)構(gòu)，在由上述電流傳感器檢測到的電流超過設(shè)定的過電流閾值的情況下，判斷為構(gòu)成上述輔助電路的輔助開關(guān)發(fā)生接通故障；和故障保護(hù)機(jī)構(gòu)，在判斷為上述輔助開關(guān)發(fā)生接通故障的情況下，使上述主升壓電路停止動作。

根據(jù)該構(gòu)成，由于當(dāng)在主線圈中流過的電流超過過電流閾值時，判斷為接通故障，向停止主升壓電路的動作的故障保護(hù)動作轉(zhuǎn)移，所以能夠提前防范元件損壞等問題。

另外，在上述構(gòu)成中，優(yōu)選的方式是，上述軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器是對應(yīng)各相分別設(shè)有上述主升壓電路和輔助電路的多相軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器，上述電流傳感器對應(yīng)各相分別檢測在上述主線圈中流過的電流，上述判斷機(jī)構(gòu)對應(yīng)各相分別判斷上述輔助開關(guān)是否發(fā)生接通故障，上述故障保護(hù)機(jī)構(gòu)停止被判斷為上述輔助開關(guān)發(fā)生接通故障的相的驅(qū)動，利用剩余的相進(jìn)行驅(qū)動。

另外，在上述構(gòu)成中，優(yōu)選的方式是，上述過電流閾值是基于被提供給上述主線圈的占空比指令、上述燃料電池的輸出電流以及輸出電壓而設(shè)定的。

另外，在上述構(gòu)成中，優(yōu)選的方式是，上述主升壓電路具有：一端與上述燃料電池的高電位側(cè)的端子連接的上述主線圈；進(jìn)行切換的主開關(guān)，一端與上述主線圈的另一端連接，且另一端與上述燃料電池的低電位側(cè)的端子連接；第1二極管，陰極與上述主線圈的另一端連接；和平滑電容器，設(shè)置在上述第1二極管的陽極與上述主開關(guān)的另一端之間；上述輔助電路具有：第1串聯(lián)連接體，與上述主開關(guān)并聯(lián)連接，且與上述主線圈的另一端及上述燃料電池的低電位側(cè)的端子連接，包括第2二極管和緩沖電容器；和第2串聯(lián)連接體，連接在上述第2二極管和上述緩沖電容器相連的連接部位與上述主線圈的一端之間，包括第3二極管、輔助線圈和上述輔助開關(guān)。

另外，本發(fā)明所涉及的另一轉(zhuǎn)換器控制裝置是設(shè)有控制燃料電池的輸出電壓的主升壓電路和輔助電路的軟開關(guān)轉(zhuǎn)換器的控制裝置，其具備：溫度傳感器，檢測構(gòu)成上述主升壓電路的主線圈、構(gòu)成上述輔助電路的輔助線圈及輔助開關(guān)中的至少任一元件的溫度；和判斷機(jī)構(gòu)，在由上述溫度傳感器檢測到的溫度超過設(shè)定的閾值溫度的情況下，判斷為構(gòu)成上述輔助電路的輔助開關(guān)發(fā)生接通故障。