[發(fā)明專利]電壓控制系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)和電壓控制系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710441682.3
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN107528470B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田野裕;馬屋原健司;梅原孝宏
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B60L3/00
• 分類號(hào): B60L3/00;B60L7/16;B60L58/40;H02J1/12;H02J7/34;H02M3/158
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 魯山;孫志湧

本發(fā)明涉及電壓控制系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)和電壓控制系統(tǒng)的控制方法。一種電壓控制系統(tǒng)(10)包括：轉(zhuǎn)換器控制部(53)；電流值獲取部(51)；以及電壓值獲取部(52)。所述轉(zhuǎn)換器控制部(53)通過將加法項(xiàng)(ΔD)加到前饋項(xiàng)(FF)來設(shè)定當(dāng)前循環(huán)中的占空比(D)，所述加法項(xiàng)(ΔD)是通過使用電流偏差(ΔI)和前一循環(huán)中的占空比(Dp)而確定的，所述電流偏差(ΔI)是所述當(dāng)前循環(huán)中的輸出電流的目標(biāo)值(It)與前一循環(huán)中的電流測量值(I)之間的差，所述加法項(xiàng)(ΔD)與所述當(dāng)前循環(huán)中的所述輸出電流的增加相對應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電壓控制系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)以及電壓控制系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

在燃料電池系統(tǒng)中，期望不管燃料電池的操作狀態(tài)如何，必要的電力被快速地且穩(wěn)定地供應(yīng)給外部負(fù)載、附件等。為了這個(gè)緣故，一般而言通過使用轉(zhuǎn)換器來增加燃料電池的輸出電壓的電壓控制系統(tǒng)被并入燃料電池系統(tǒng)(例如，日本專利申請公開No.2015-19448(JP 2015-19448 A))。

轉(zhuǎn)換器由作為電感元件的電抗器和控制流向該電抗器的電流的開關(guān)元件構(gòu)成。轉(zhuǎn)換器的升壓操作通過指示開關(guān)元件的斷開/閉合時(shí)段在一個(gè)循環(huán)中的比例的占空比來控制。占空比通常經(jīng)受反饋控制，使得轉(zhuǎn)換器的輸出電壓或輸出電流與其目標(biāo)值之間的偏差減小。

發(fā)明內(nèi)容

在對轉(zhuǎn)換器的控制方面，在目標(biāo)電功率在短時(shí)間內(nèi)顯著地改變的情況下，例如，可能導(dǎo)致反饋控制的延遲、超調(diào)等，這可能損害輸出功率相對于目標(biāo)電功率的可跟隨性。關(guān)于轉(zhuǎn)換器的可控性的這種問題不限于燃料電池系統(tǒng)，而是為通過使用轉(zhuǎn)換器來增加輸入電壓的一般電壓控制系統(tǒng)共有。

本發(fā)明已完成以便解決以上問題中的至少一些，并且可按照以下方面來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的第一方面涉及增加輸入電壓的電壓控制系統(tǒng)。此方面的電壓控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換器裝置、轉(zhuǎn)換器控制部、電流值獲取部和電壓值獲取部。所述轉(zhuǎn)換器裝置包括電抗器并且被配置成在一個(gè)循環(huán)中對所述電抗器執(zhí)行電能的累積和釋放以及通過使用占空比來操作，所述占空比被確定為所述能量被輸入并累積到所述電抗器中的累積時(shí)段在所述一個(gè)循環(huán)中的比例。所述轉(zhuǎn)換器控制部被配置成設(shè)定所述占空比并且控制所述轉(zhuǎn)換器裝置的輸出電壓。所述電流值獲取部被配置成獲取電流測量值，所述電流測量值是作為在所述一個(gè)循環(huán)中從所述電抗器輸出的電流值相對于時(shí)間的平均值而求得的輸出電流的測量值。所述電壓值獲取部被配置成獲取指示所述轉(zhuǎn)換器裝置的輸入電壓的輸入側(cè)電壓值和指示所述轉(zhuǎn)換器裝置的輸出電壓的輸出側(cè)電壓值。所述轉(zhuǎn)換器控制部通過使用前饋項(xiàng)和加法項(xiàng)來設(shè)定當(dāng)前循環(huán)中的所述占空比。所述前饋項(xiàng)是通過使用在所述當(dāng)前循環(huán)開始時(shí)獲取的所述輸入側(cè)電壓值和所述輸出側(cè)電壓值而導(dǎo)出的。所述加法項(xiàng)是通過反映電流偏差和前一循環(huán)中的占空比而確定的，所述電流偏差是所述輸出電流的目標(biāo)值與前一循環(huán)中的所述電流測量值之間的差，并且所述加法項(xiàng)被加到所述前饋項(xiàng)并且對應(yīng)于所述當(dāng)前循環(huán)中的所述輸出電流的增加。利用此方面的電壓控制系統(tǒng)，由于通過使用所述電流偏差和所述前一循環(huán)中的所述占空比而確定的所述加法項(xiàng)，能夠獲得所述輸出電流的增加以便在所述當(dāng)前循環(huán)中更多減小所述電流偏差。因此，即使在電流目標(biāo)值在所述前一循環(huán)期間大大地改變的情況下，也能夠抑制相對于所述電流目標(biāo)值的改變出現(xiàn)所述轉(zhuǎn)換器裝置的響應(yīng)延遲，從而使得有可能增加所述轉(zhuǎn)換器裝置的可控性。

在以上方面的電壓控制系統(tǒng)中，所述加法項(xiàng)可以取與所述占空比的增加量相對應(yīng)的值，如果所述加法項(xiàng)被加到所述前一循環(huán)中的所述占空比，則所述增加量能夠?qū)⒃谒銮耙谎h(huán)中獲得的所述電流測量值僅增加與所述電流偏差相對應(yīng)的量。利用此方面的電壓控制系統(tǒng)，因?yàn)樗黾臃?xiàng)是基于所述前一循環(huán)中的控制而設(shè)置的，所以在所述當(dāng)前循環(huán)開始時(shí)導(dǎo)致的所述電流偏差可在所述當(dāng)前循環(huán)期間減小更多。