(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の出力電圧を制御する複数の相を備えた多相コンバータの制御装置であって、
前記燃料電池の発電中であって負荷変動が閾値未満の場合に、前記各相の放熱特性を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づき、優先駆動相を設定する設定手段と
前記優先駆動相を他の相よりも優先的に使用するように相切換を制御する切換制御手段とを具備し、
前記設定手段は、放熱特性の最も優れた相を優先駆動相として設定し、
前記測定手段は、各相を構成するスイッチ部分またはリアクトル部分の温度を測定する、コンバータ制御装置。
【請求項２】
前記各相のコンバータは、主昇圧回路と補助回路とを備えたソフトスイッチングコンバータであって、
前記主昇圧回路は、
一端が前記燃料電池の高電位側の端子に接続された主コイルと、
一端が前記主コイルの他端に接続され、他端が前記燃料電池の低電位側の端子に接続された、スイッチングを行う主スイッチと、
アノードが前記主コイルの他端に接続された第一ダイオードと、
前記第一ダイオードのカソードと前記主スイッチの他端との間に設けられた平滑コンデンサとを有し、
前記補助回路は、
前記主スイッチに並列に接続され、かつ前記主コイルの他端と前記燃料電池の低電位側の端子に接続された、第二ダイオードとスナバコンデンサとを含む第一直列接続体と、
前記第二ダイオードと前記スナバコンデンサとの接続部位と前記主コイルの一端との間に接続された、第三ダイオードと補助コイルと前記補助スイッチとを含む第二直列接続体とを有する、請求項１に記載のコンバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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の燃料電池システムが種々提案されている。【０００３】
ハイブリッド型の燃料電池システムにおいては、燃料電池の出力電圧等をＤＣ−ＤＣコンバータで制御している。このような制御を行うＤＣ−ＤＣコンバータとしては、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチング素子をＰＷＭ動作させて電圧の変換を行う形式のものが広く利用されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、電子機器の省電力化、小型化及び高性能化に伴い、一層の高速化や大容量化、及び低リップル化が望まれている。かかる要請に応えるべく、従来より複数個のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続したマルチフェーズＤＣ−ＤＣコンバータ（多相ＤＣ−ＤＣコンバータ）が利用されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４０５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の多相ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、負荷の大きさに応じて駆動相の切換え制御（例えば単相駆動から多相駆動への切換え制御）が行われる。例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を備えた多相ＤＣ−ＤＣコンバータを例に説明すると、負荷の大きさに応じてＵ相のみを使用した一相駆動、Ｕ相とＶ相を使用した二相駆動、Ｕ相とＶ相とＷ相を使用した三相駆動といった駆動相の切換え制御が行われる。【０００６】
このように、従来の多相ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、他の相よりも優先的に使用する相（上記例ではＵ相；以下、優先駆動相という）が任意されていた。このため、任意に設定された優先駆動相が他の相に比べて過熱の生じやすい相（別言すれば、放熱特性が悪い相）であった場合には、低負荷時に頻繁に出力制限をかけなければならない等の問題が生じていた。【０００７】
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、優先駆動相を適切に設定することで低負荷時における出力制限など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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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複数の相を備えた多相コンバータの制御装置であって、前記燃料電池の発電中に、前記各相の放熱特性を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づき、優先駆動相を設定する設定手段と、前記優先駆動相を他の相よりも優先的に使用するように相切換を制御する切換制御手段とを具備することを特徴とする。【０００９】
かかる構成によれば、燃料電池の発電中に各相の放熱特性を測定し、測定結果に基づき、他の相よりも優先的に使用する優先駆動相の設定を行う。このため、優先駆動相が任意に設定されていた従来の問題、すなわち過熱が生じやすい相が優先駆動相として設定されたために低負荷時に頻繁に出力制限をかけなければならないという問題を未然に防ぐとともに、部品の長寿命化を図ることも可能となる。【００１０】
ここで、上記構成にあっては、前記設定手段は、放熱特性の最も優れた相を優先駆動相として設定する態様が好ましい。また、上記構成にあっては、前記測定手段は、各相を構成するスイッチ部分またはリアクトル部分の温度を測定する態様も好ましい。【００１１】
さらにまた、上記構成にあっては、前記各相のコンバータは、主昇圧回路と補助回路とを備えたソフトスイッチングコンバータであって、前記主昇圧回路は、一端が前記燃料電池の高電位側の端子に接続された主コイルと、一端が前記主コイルの他端に接続され、他端が前記燃料電池の低電位側の端子に接続された、スイッチングを行う主スイッチと、カソードが前記主コイルの他端に接続された第一ダイオードと、前記第一ダイオードのアノードと前記主スイッチの他端との間に設けられた平滑コンデンサとを有し、前記補助回路は、前記主スイッチに並列に接続され、かつ前記主コイルの他端と前記燃料電池の低電位側の端子に接続された、第二ダイオードとスナバコンデンサとを含む第一直列接続体と、前記第二ダイオードと前記スナバコンデンサとの接続部位と前記主コイルの一端との間に接続された、第三ダイオードと補助コイルと前記補助スイッチとを含む第二直列接続体とを有する態様も好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、優先駆動相を適切に設定することで低負荷時における出力制限などを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るコントローラの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの優先駆動相決定動作を示すフローチャートである。
【図４】変形例に係る多相ＦＣソフトスイッチングコンバータの回路構成を示す図である。
【図５】変形例に係る多相ＦＣソフトスイッチングコンバータの一相分の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．本実施形態
以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態について説明する。  図１は本実施形態に係る車両に搭載されたＦＣＨＶシステムの構成を示す。なお、以下の説明では車両の一例として燃料電池自動車（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）を想定するが、電気自動車などにも適用可能である。また、車両のみならず各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置型電源、さらには携帯型の燃料電池システムにも適用可能である。
【００１５】
Ａ−１．システムの全体構成
ＦＣＨＶシステム１００は、燃料電池１１０とインバータ１４０の間にＦＣコンバータ２５００が設けられるとともに、バッテリ１２０とインバータ１４０の間にＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、バッテリコンバータ）１８０が設けられている。
【００１６】
燃料電池１１０は、複数の単位セルを直列に積層してなる固体高分子電解質型セルスタックである。燃料電池１１０には、燃料電池１１０の出力電圧Ｖｆｃｍｅｓを検出するための電圧センサＶ０、及び出力電流Ｉｆｃｍｅｓを検出するための電流センサＩ０が取り付けられている。燃料電池１１０においては、アノード極において（１）式の酸化反応が生じ、カソード極において（２）式の還元反応が生じ、燃料電池１１０全体としては（３）式の起電反応が生じる。
【００１７】
Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- ・・・（１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ- → Ｈ2Ｏ ・・・（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2Ｏ ・・・（３）
【００１８】
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挟み込んだＭＥＡ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有している。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。
【００１９】
燃料電池１１０には、燃料ガスをアノード極に供給する系統、酸化ガスをカソード極に供給する系統、及び冷却液を提供する系統（いずれも図示略）が設けられており、コントローラ１６０からの制御信号に応じて、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、所望の電力を発電することが可能となっている。
【００２０】
ＦＣコンバータ（多相コンバータ）２５００は、燃料電池１１０の出力電圧Ｖｆｃｍｅｓを制御する役割を担っており、一次側（入力側：燃料電池１１０側）に入力された出力電圧Ｖｆｃｍｅｓ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：インバータ１４０側）に出力し、また逆に、二次側に入力された電圧を、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。このＦＣコンバータ２５００により、燃料電池１１０の出力電圧Ｖｆｃｍｅｓが目標出力に応じた電圧となるように制御する。ここで、ＦＣコンバータ２５００の入力電流Ｉｆｃｍｅｓは、図１に示すように電流センサ２５１０により検出され、また入力電圧Ｖｆｃｍｅｓは電圧センサ２５２０により検出される。なお、当該ＦＣコンバータ２５００の出力電流、出力電圧は、いずれも図示せぬ電流センサ、電圧センサ１８により検出可能になっている。さらに、各相のリアクトルに流れる電流（以下、リアクトル電流）を検出するための電流センサを設けてもよい。
【００２１】
また、ＦＣコンバータ２５００の各相のスイッチング素子（図示略）の近傍には、各相の放熱特性を評価するために素子温度を検出する温度センサ５０（５０−１、５０−２、５０−３）が設けられている。なお、温度センサ５０を設ける位置は、スイッチング素子の近傍に限定する趣旨ではなく、例えば各相のリアクトル近傍など、各相の放熱特性を相対的に評価することができるのであればどのような位置であっても良い。
【００２２】
バッテリ１２０は、負荷１３０に対して燃料電池１１０と並列に接続されており、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギ貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ１２０としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が利用される。
【００２３】
バッテリコンバータ１８０は、インバータ１４０の入力電圧を制御する役割を担っており、例えばＦＣコンバータ２５００と同様の回路構成を有している。なお、バッテリコンバータ１８０として昇圧型のコンバータを採用しても良いが、これに代えて昇圧動作および降圧動作が可能な昇降圧型のコンバータを採用しても良く、インバータ１４０の入力電圧の制御が可能なあらゆる構成を採用することができる。
【００２４】
インバータ１４０は、例えばパルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータであり、コントローラ１６０からの制御指令に従って、燃料電池１１０またはバッテリ１２０から出力される直流電力を三相交流電力に変換して、トラクションモータ１３１の回転トルクを制御する。
【００２５】
トラクションモータ１３１は、本車両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１３２は減速装置であり、トラクションモータ１３１の高速回転を所定の回転数に減速し、タイヤ１３３が設けられたシャフトを回転させる。シャフトには図示せぬ車輪速センサ等が設けられ、これにより当該車両の車速等が検知される。なお、本実施形態では、燃料電池１１０から供給される電力を受けて動作可能な全ての機器（トラクションモータ１３１、ディファレンシャル１３２を含む）を負荷１３０と総称している。
【００２６】
コントローラ１６０は、ＦＣＨＶシステム１００の制御用のコンピュータシステムであり、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。コントローラ１６０は、センサ群１７０から供給される各種の信号（例えば、アクセル開度をあらわす信号や車速をあらわす信号、燃料電池１１０の出力電流や出力端子電圧をあらわす信号など）を入力して、負荷１３０の要求電力（すなわち、システム全体の要求電力）を求める。
【００２７】
負荷１３０の要求電力は、例えば車両走行電力と補機電力との合計値である。補機電力には車載補機類（加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、及び冷却水循環ポンプ等）で消費される電力、車両走行に必要な装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、及び懸架装置等）で消費される電力、乗員空間内に配設される装置（空調装置、照明器具、及びオーディオ等）で消費される電力などが含まれる。
【００２８】
そして、コントローラ（コンバータ制御装置）１６０は、燃料電池１１０とバッテリ１２０とのそれぞれの出力電力の配分を決定し、発電指令値を演算する。コントローラ１６０は、燃料電池１１０及びバッテリ１２０に対する要求電力を求めると、これらの要求電力が得られるようにＦＣコンバータ２５００及びバッテリコンバータ１８０の動作を制御する。
【００２９】
Ａ−２．ＦＣコンバータの構成
図１に示すように、ＦＣコンバータ２５００は、低負荷用のＵ相コンバータ２０ａ、中負荷用のＶ相コンバータ２０ｂ、高負荷用のＷ相コンバータ２０ｃによって構成されており、これら各相のＤＣ−ＤＣコンバータは電力変換効率のピーク点がそれぞれ異なっている。本実施形態では、各相の電力変換効率のピーク点を変えるために、各ＤＣ−ＤＣコンバータ２０ａ〜２０ｃのメインスイッチを構成するスイッチング素子の数を２つ（低負荷用）、４つ（中負荷用）、６つ（高負荷用）と異ならせている。もちろん、これに限定する趣旨ではなく、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ２０ａ〜２０ｃのリアクトルの体積やコンデンサの容量を変えることで各相の電力変換効率のピーク点を変えても良い。
【００３０】
ここで、図２は、コントローラ１６０によって実現されるＦＣコンバータの制御機能を説明するための機能ブロック図である。
コントローラ１６０は、負荷変動検出部１０ａ、電力供給部１０ｂ、放熱特性演算部１０ｃ、優先駆動相決定部１０ｄを含んで構成される。負荷変動検出部１０ａは、各センサ（例えばアクセル開度やモータの回転数をあらわす信号など）からの入力情報に基づいて燃料電池１１０の発電中に負荷から要求される電力の変動（以下、負荷変動）を把握し、把握した負荷変動（以下、実測負荷変動）がメモリＭに格納された負荷変動閾値未満になったか否かを、所定期間ごと（例えばシステム運転毎）に判断する。そして、負荷変動検出部１０ａは、実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから一定期間（例えば１分など）経過したと判断すると、その旨を電力供給部１０ｂ及び放熱特性演算部１０ｃに通知する。ここで、負荷変動閾値は、予め負荷変動が少ない運転状況（例えば、始動時や、アイドリング運転時、安定走行時、終了時など）において、経時的な負荷変動をサンプリングし、サンプリング結果に基づいて負荷変動閾値を設定し、製造出荷時などにメモリＭに格納しておく。なお、この負荷変動値は固定値としても良いが、メンテナンス時などにユーザ等が適宜設定・変更できるようにしても良い。
【００３１】
電力供給部１０ｂは、実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから一定期間経過した旨の通知を受け取ると、各相のリアクトルに同一パワー（通過パワー）が印加されるように各相のＤＣ−ＤＣコンバータを制御する。一方、放熱特性演算部（測定手段）１０ｃは、実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから一定期間経過した旨の通知を受け取ると、温度センサ５０−１、５０−２、５０−３によって検出される各相の素子温度Ｔｕ（Ｕ相）、Ｔｖ（Ｖ相）、Ｔｗ（Ｗ相）から素子温度の上昇速度Ｖ（ｕ）、Ｖ（ｗ）、Ｖ（ｗ）をそれぞれ測定する。そして、放熱特性演算部１０ｃは、素子温度の上昇速度Ｖ（ｕ）、Ｖ（ｗ）、Ｖ（ｗ）が遅いもの（別言すれば、放熱特性の高いもの）から順位づけを行い、その結果を優先駆動相決定部１０ｄに通知する。
【００３２】
優先駆動相決定部（設定手段）１０ｄは、放熱特性演算部１０ｃから通知される順位づけに従い、もっとも放熱特性の高い相（例えば、Ｖ相）を優先駆動相に決定する。ここで、燃料電池の常用域では、エネルギ損失を小さくするためにできるだけ少ない相数でＦＣコンバータ２５００を駆動することから、低負荷時の場合には、一相の優先駆動相を使用してＦＣコンバータ２５００を駆動する。なお、優先駆動相を一相のみ設定しても良いが、二相以上の相を優先駆動相として設定しても良い。また、優先駆動相決定部１０ｄは、放熱特性演算部１０ｃから通知される順位づけに従い、第一優先駆動相（例えばＶ相）、第二優先駆動相（例えばＵ相）、第三優先駆動相（例えばＷ相）を設定しても良い。
【００３３】
このように、現時点でもっとも放熱特性の良い相を優先駆動相として設定することで、優先駆動相が任意に設定されていた従来の問題、すなわち過熱が生じやすい相が優先駆動相として設定されたために低負荷時に頻繁に出力制限をかけなければならないという問題を未然に防ぐことが可能となる。
ここで、各相の放熱特性のバラツキ要因としては、グリスの塗布厚ばらつきやスイッチング素子の配置位置（冷却水流路の上流であるか、下流であるか等）など、システムの運転状態に応じて放熱特性の順位に影響を与えないもの（すなわち、ばらつき傾向が変らないもの）のほか、部品の熱抵抗などシステムの運転状態に応じて放熱特性の順位に影響を与えるもの（すなわち、ばらつき傾向が変わるもの）もある。部品の熱抵抗などは、長期使用などによってハンダに亀裂が生じ、熱抵抗が急激に悪化する等の事態を生ずる。本実施形態によれば、負荷変動が小さくなると、各相の放熱特性を測定し、当該時点でもっとも放熱特性の良い相を、優先駆動相として設定するため、部品を長寿命化することが可能となる。
【００３４】
＜ＦＣコンバータの優先駆動相決定動作＞
図３は、ＦＣコンバータ２５００の優先駆動相決定動作を示すフローチャートである。
コントローラ１６０の負荷変動検出部１０ａは、各センサ（例えばアクセル開度やモータの回転数をあらわす信号など）からの入力情報に基づいて実測負荷変動を把握し、実測負荷変動がメモリＭに格納された負荷変動閾値未満になったか否かを、所定期間ごと（例えばシステム運転毎）に判断する（ステップＳ１）。そして、負荷変動検出部１０ａは、実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから一定期間（例えば１分など）経過したと判断すると（ステップＳ１；ＹＥＳ）、その旨を電力供給部１０ｂ及び放熱特性演算部１０ｃに通知する。一方、負荷変動検出部１０ａは、実測負荷変動が負荷変動閾値以上であると判断した場合、あるいは実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから未だ一定期間経過していないと判断した場合には、ステップＳ１を繰り返し実行する。
【００３５】
電力供給部１０ｂは、実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから一定期間経過した旨の通知を受け取ると、各相のリアクトルに同一パワー（通過パワー）が印加されるように各相のＤＣ−ＤＣコンバータを制御する（ステップＳ２）。一方、放熱特性演算部１０ｃは、実測負荷変動が負荷変動閾値未満になってから一定期間経過した旨の通知を受け取ると、温度センサ５０−１、５０−２、５０−３によって検出される各相の素子温度Ｔｕ（Ｕ相）、Ｔｖ（Ｖ相）、Ｔｗ（Ｗ相）から素子温度の上昇速度Ｖ（ｕ）、Ｖ（ｗ）、Ｖ（ｗ）をそれぞれ測定する（ステップＳ３）。そして、放熱特性演算部１０ｃは、素子温度の上昇速度Ｖ（ｕ）、Ｖ（ｖ）、Ｖ（ｗ）が遅いもの（別言すれば、放熱特性の高いもの）から順位づけを行い（ステップＳ４）、その結果を優先駆動相決定部１０ｄに通知する。
【００３６】
優先駆動相決定部１０ｄは、放熱特性演算部１０ｃから通知される順位づけに従い、もっとも放熱特性の高い相（例えば、Ｖ相）を優先駆動相に決定する（ステップＳ５）。優先駆動相決定部１０ｄは、このようにして決定した優先駆動相をあらわすコンバータ制御信号を生成し、これをＦＣコンバータ２５００に出力することで、優先駆動相を他の相よりも優先的に使用するような相切換の制御を実現する。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、現時点でもっとも放熱特性の良い相を優先駆動相として設定することで、優先駆動相が任意に設定されていた従来の問題、すなわち過熱が生じやすい相が優先駆動相として設定されたために低負荷時に頻繁に出力制限をかけなければならないという問題を未然に防ぐとともに、部品の長寿命化を図ることも可能となる。
【００３８】
Ｂ．変形例
上述した本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータとしてＩＧＢＴ等のスイッチング素子をＰＷＭ動作させて電圧の変換を行う形式のものを想定したが、これに限定する趣旨ではない。周知のとおり、ＤＣ−ＤＣコンバータは、電子機器の省電力化、小型化及び高性能化に伴い、一層の低損失、高効率及び低ノイズ化が望まれており、特に、ＰＷＭ動作に伴うスイッチング損失やスイッチングサージの低減が望まれている。
【００３９】
このようなスイッチング損失、スイッチングサージを低減させる技術のひとつにソフトスイッチング技術がある。ここで、ソフトスイッチングは、ＺＶＳ(Zero Voltage Switching)又はＺＣＳ(Zero Current Switching)を実現するためのスイッチング方式であり、例えばインダクタ、スイッチング素子、ダイオードを備えた一般的な昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに、スイッチング損失を低減させる補助回路を付加したもの（いわゆるソフトスイッチングコンバータ）によって実現される。本変形例では、燃料電池１１０の電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータとして多相のソフトスイッチングコンバータ（以下、多相ＦＣソフトスイッチングコンバータ）を採用した場合について説明する。
【００４０】
図４は、多相ＦＣソフトスイッチングコンバータ２５０の回路構成を示す図である。
多相ＦＣソフトスイッチングコンバータ２５０は、Ｕ相コンバータ１５０ａ、Ｖ相コンバータ１５０ｂ、Ｗ相コンバータ１５０ｃのほか、フリーホイール回路３２ｃ（ここではフリーホイールダイオードＤ６）を備えて構成されている。なお、以下の説明においてＦＣソフトスイッチングコンバータ２５０を構成する１相分のコンバータを特に区別する必要がない場合には、単にソフトスイッチングコンバータ１５０と呼ぶ。また、ＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０に入力される昇圧前の電圧をコンバータ入力電圧Ｖｉｎと呼び、ＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０から出力される昇圧後の電圧をコンバータ出力電圧Ｖｏｕｔと呼ぶ。
【００４１】
図５は、多相ＦＣソフトスイッチングコンバータ２５０を構成する１相分（例えばＵ相）の回路構成を示す図である。
ＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０は、昇圧動作を行うための主昇圧回路１２ａと、ソフトスイッチング動作を行うための補助回路１２ｂとを備えて構成されている。
主昇圧回路１２ａは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などからなるメインスイッチＳ１とダイオードＤ４で構成されるスイッチング回路のスイッチ動作によって、コイルＬ１に蓄えられたエネルギを負荷１３０にダイオードＤ５を介して解放することで燃料電池２２の出力電圧を昇圧する。
【００４２】
詳述すると、コイルＬ１の一端が燃料電池２２の高電位側の端子に接続され、メインスイッチＳ１の一端の極がコイルＬ１の他端に接続され、メインスイッチＳ１の他端の極が燃料電池２２の低電位側の端子に接続されている。また、ダイオードＤ５のカソード端子がコイルＬ１の他端に接続され、さらに、平滑コンデンサとして機能するコンデンサＣ３は、ダイオードＤ５のアノード端子とメインスイッチＳ１の他端との間に接続されている。主昇圧回路１２ａには、燃料電池２２側に平滑コンデンサＣ１が設けられており、これにより燃料電池２２の出力電流のリップルを低減することが可能となる。
【００４３】
ここで、コンデンサＣ３にかかる電圧ＶＨは、ＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０のコンバータ出力電圧Ｖｏｕｔとなり、平滑コンデンサＣ１にかかる電圧ＶＬは、燃料電池２２の出力電圧であってＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０のコンバータ入力電圧Ｖｉｎとなる。
【００４４】
補助回路１２ｂには、メインスイッチＳ１に並列に接続された、ダイオードＤ３とこのダイオードＤ３に直列に接続されたスナバコンデンサＣ２とを含む第１直列接続体が含まれている。第１直列接続体は、ダイオードＤ３のカソード端子がコイルＬ１の他端に接続され、ダイオードＤ３のアノード端子がスナバコンデンサＣ２の一端に接続されている。さらに、スナバコンデンサＣ２の他端は、燃料電池２２の低電位側の端子に接続されている。
【００４５】
さらに、補助回路１２ｂには、ダイオードＤ２と、補助スイッチＳ２及びダイオードＤ１で構成されるスイッチング回路と、誘導素子であるコイルＬ２とが直列に接続された第２直列接続体が含まれる。この第２直列接続体は、ダイオードＤ２のアノード端子が第１直列接続体のダイオードＤ３とスナバコンデンサＣ２との接続部位に接続されている。さらに、ダイオードＤ２のカソード端子が補助スイッチＳ２の一端の極に接続されている。また、補助スイッチＳ２の他端は、各相に共通のコイルＬ２の一端側に接続され、コイルＬ２の他端側は燃料電池２２の高電位側の端子に接続されている。
【００４６】
このように構成されるＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０においては、ハイブリッド制御部１０がメインスイッチＳ１のスイッチングデューティー比を調整することで、ＦＣソフトスイッチングコンバータ１５０による昇圧比、すなわちコンバータ入力電圧Ｖｉｎに対するコンバータ出力電圧Ｖｏｕｔの比が制御される。また、メインスイッチＳ１のスイッチング動作において補助回路１２ｂの補助スイッチＳ２のスイッチング動作を介在させることで、ソフトスイッチングが実現される。
【００４７】
本変形例では、かかる構成を有するＵ相コンバータ１５０ａ、Ｖ相コンバータ１５０ｂ、Ｗ相コンバータ１５０ｃについて、図４に示すハイブリッド制御部１０を用いて優先駆動相の設定・変更を行う。なお、かかる動作については本実施形態と同様に説明することができるため、これ以上の説明は割愛する。
【符号の説明】
【００４８】
２０ａ，１５０ａ…Ｕ相コンバータ、２０ｂ，１５０ｂ…Ｖ相コンバータ、２０ｃ，１５０ｃ…Ｗ相コンバータ、１００…ＦＣＨＶシステム、１１０…燃料電池、１２０…バッテリ、１３０…負荷、１４０…インバータ、２５００…ＦＣコンバータ、１６０…コントローラ、１０ａ…負荷変動検出部、１０ｂ…電力供給部、１０ｃ…放熱特性演算部、１０ｄ…優先駆動相決定部、Ｍ…メモリ、１７０…センサ群、１８０…バッテリコンバータ、２５０…ＦＣソフトスイッチングコンバータ、Ｓ１,Ｓ２…スイッチング素子、Ｃ１,Ｃ３…平滑コンデンサ、Ｃ２…スナバコンデンサ、Ｌ１,Ｌ２,…コイル、Ｄ１,Ｄ２,Ｄ３,Ｄ４,Ｄ５…ダイオード、Ｄ６…フリーホイールダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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