(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、
走行用モータと、
それぞれ逆方向に並列にダイオードが接続された上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列回路からなる３相以上の相アームが前記蓄電装置と前記走行用モータとの間に並列に接続された多相アームと、前記多相アームの各相アームの中点を共通接続し、共通接続した中点と前記蓄電装置又は前記走行用モータのいずれか一方との間に挿入配置されたリアクトルと、を有する昇降圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御する制御部と、を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置と、
を搭載し、前記蓄電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記走行用モータに電力が供給されるとともに、前記走行用モータの回生電力が前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記蓄電装置側に供給される車両であって、
前記制御部は、
前記３相以上の相アームを１スイッチング周期毎に交替してオンするとともに、前記相アームをオンするとき、降圧動作させる時には該相アームを構成する前記上アームスイッチング素子を１スイッチング周期内毎にオンし、昇圧動作させる時には前記下アームスイッチング素子を１スイッチング周期内毎にオンし、降圧動作と昇圧動作の遷移時には１スイッチング周期内毎に前記上下アームスイッチング素子を交互にオンする駆動信号を出力する
ことを特徴とする車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両において、
さらに、
前記走行用モータに並列に接続される燃料電池を備える
ことを特徴とする車両。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両において、
前記制御部は、
前記相アームを構成する前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子を交互にオンするとき、デッドタイムを挟んで交互にオンし、かつ前記多相アームを構成する前記相アームを、デッドタイムを挟んで交替してオンする
ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電圧を昇降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ装置を搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴ等のスイッチング素子を用いたスイッチング電源であるＤＣ／ＤＣコンバータ装置が広汎に利用されている。
【０００３】
例えば、走行駆動源としてモータを用いる車両の一形態として、蓄電装置とインバータ駆動モータとの間に直流電圧を昇降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ装置が介装された車両（ここでは、電気自動車という。）が提案されている。この電気自動車では、モータの駆動時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置により蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに印加し、モータの回生時には、インバータに発生する回生電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ装置により降圧して蓄電装置側に印加して充電等する。
【０００４】
また、走行駆動源としてモータを用いる車両の他の形態として、燃料電池とインバータ駆動モータとを直接接続し、この接続点と蓄電装置との間に直流電圧を昇降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ装置が介装され、燃料電池を主電源装置とし、蓄電装置を前記主電源装置をアシストする従電源装置とした車両（ここでは、燃料電池車両という。）も提案されている。
【０００５】
この燃料電池車両では、モータの駆動時に、燃料電池の電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ装置により昇圧した蓄電装置の電圧とを併合してインバータに印加し、モータの回生時には、インバータに発生する回生電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ装置により降圧して蓄電装置側に印加して充電等する。また、燃料電池の発生電力に余剰分があるとき、降圧して蓄電装置側に印加して充電等する。
【０００６】
図１３は、電気自動車に適用される特許文献１に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置１６を示している。このＤＣ／ＤＣコンバータ装置１６は、基本的には、リアクトル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ（２Ａ〜２Ｃ）と、ダイオード７Ａ、７Ｂ、７Ｃ（７Ａ〜７Ｃ）、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ（８Ａ〜８Ｃ）がトランジスタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ（３Ａ〜３Ｃ）、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ（４Ａ〜４Ｃ）に逆並列接続されたスイッチング部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を駆動制御する制御手段５とから構成される。
【０００７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ装置１６は、低圧側ＴＬの直流電源１の電圧をｍ倍昇圧して高圧側ＴＨの負荷１１に印加する電圧に変換する機能と、逆に高圧側ＴＨの電圧をｍ分の１に降圧して低圧側ＴＬの直流電源１に印加する機能を合わせ持つ。
【０００８】
このＤＣ／ＤＣコンバータ装置１６は、図１４に示すように、昇圧時に、スイッチング周期２π中、例えば、デューティが１／３で駆動されると、３相アーム中、下アームスイッチング素子の各トランジスタ４Ａ〜４Ｃが制御手段５からの駆動信号ＵＬＡ、ＵＬＢ、ＵＬＣ（ＵＬＡ〜ＵＬＣ）によって位相が２π／３ずれた状態でオンされる。
【０００９】
各トランジスタ４Ａ〜４Ｃがオンされているときには、各リアクトル２Ａ〜２Ｃの各トランジスタ４Ａ〜４Ｃ側が接地されることになるので、各リアクトル２Ａ〜２Ｃには直流電源１から電流が接地に向かって流れる。このとき各リアクトル２Ａ〜２Ｃには、流れる電流の２乗と各リアクトル２Ａ〜２Ｃのインダクタンスの積に比例するエネルギが蓄えられる。
【００１０】
次に、各トランジスタ４Ａ〜４ＣがオンからＯＦＦになると、リアクトル２Ａ〜２Ｃに蓄えられたエネルギに応じた電流がダイオード７Ａ〜７Ｃを通じて高圧側ＴＨに流れる。このとき高圧側ＴＨの電圧は電圧検出回路６ａによって監視されている。
【００１１】
一方、降圧時には、３相アーム中、上アームスイッチング素子の各トランジスタ３Ａ〜３Ｃが制御手段５からの駆動信号ＵＨＡ、ＵＨＢ、ＵＨＣ（ＵＨＡ〜ＵＨＣ）によって位相が２π／３ずれた状態で順次オンされる。各トランジスタ３Ａ〜３Ｃがオンされることにより高圧側ＴＨからトランジスタ３Ａ〜３Ｃ及びリアクトル２Ａ〜２Ｃを通って低圧側ＴＬの直流電源１へと電流が流れ、リアクトル２Ａ〜２Ｃにエネルギが蓄えられる。
【００１２】
次に、各トランジスタ３Ａ〜３Ｃが順次ＯＦＦとされると、ダイオード８Ａ〜８Ｃが対応して順次オンされ、接地からダイオード８Ａ〜８Ｃ及びリアクトル２Ａ〜２Ｃを通じて直流電源１に電流が流れる降圧回路として動作する。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３５７３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
昇降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、ＭＯＳＦＥＴあるいはＩＧＢＴ等のスイッチング素子の電流定格を上回る出力電流値が必要とされる場合、１相アームではなく、上述したような多相アームのＤＣ／ＤＣコンバータ装置１６の構成とされ、各相アームに出力電流値が分配される。そのため、従来技術に係る多相アームのＤＣ／ＤＣコンバータ装置では、その相数分の、図１３例では、３相分の３個のリアクトル２Ａ〜２Ｃが必要になる。
【００１５】
ところで、リアクトルは、インピーダンスが周波数に比例して大きくなるので、同一出力電流値では周波数が低いほどインダクタンス値の大きなリアクトルが必要とされる。また、抵抗損失を少なくするためにＱの小さなリアクトルが好ましいが、Ｑの小さなリアクトルを作るためには太い導線が必要になる。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、できるだけ小型・軽量であることが望ましいが、その多相アームの相数に対応した数のリアクトルがＤＣ／ＤＣコンバータ装置の小型・軽量化を図る際の障害の１つになっている。
【００１７】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、多相アームのＤＣ／ＤＣコンバータ装置の小型・軽量化を図ることを可能とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置を搭載した車両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】
【００１８】
この発明では、それぞれ逆方向に並列にダイオードが接続された上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列回路からなる３相以上の相アームが蓄電装置（以下、第１電力装置ともいう。）と、走行用モータ又は走行用モータ及び燃料電池（以下、第２電力装置ともいう。）と、の間に並列に接続された多相アームと、前記多相アームの各相アームの中点を共通接続し、共通接続した中点と前記第１電力装置又は前記第２電力装置のいずれか一方との間に挿入配置されたリアクトルと、を有する昇降圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御する制御部と、備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置を搭載し、前記蓄電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記走行用モータに電力が供給されるとともに、前記走行用モータの回生電力が前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記蓄電装置側に供給される。
【００１９】
この発明によれば、多相アームの各相アームの中点を共通接続し、共通接続した中点と第１電力装置又は第２電力装置のいずれか一方との間にリアクトルを挿入配置するという特徴的な構成を採用したことにより、多相アームで昇降圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータを１個のリアクトルで実現することができる。
【００２０】
この発明では、リアクトルが１つでよいので、小型・軽量化を図れる。
【００２１】
また、リアクトルの数を１個にすることができるので、多相アームの相数が増加すればするほど、従来技術に係る多相アームのＤＣ／ＤＣコンバータに比較して小型・軽量化を図れる。
【００２２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御する制御部により、前記３相以上の相アームを１スイッチング周期毎に交替してオンするとともに、前記相アームをオンするとき、降圧動作させる時には該相アームを構成する前記上アームスイッチング素子を１スイッチング周期内毎にオンし、昇圧動作させる時には前記下アームスイッチング素子を１スイッチング周期内毎にオンし、降圧動作と昇圧動作の遷移時には１スイッチング周期内毎に前記上下アームスイッチング素子を交互にオンする駆動信号を出力して前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動することにより、１個のリアクトルで昇降圧動作可能なＤＣ／ＤＣコンバータ装置が実現できる。
【００２３】
従来技術に係る多相アーム（理解の容易化のために３相アームとする。）のＤＣ／ＤＣコンバータは、１スイッチング周期２πの中で、３相上アーム（又は３相下アーム）の各リアクトルに１回通電されるが（図１４参照）、この発明では、昇圧動作時又は降圧動作時には、１スイッチング周期２πの中で、３相上アームスイッチング素子（又は）３相下アームスイッチング素子でリアクトルに１回しか通電されない（図５、図６参照）。１スイッチング周期２πの中で、３相上アームスイッチング素子及び３相下アームスイッチング素子で交互にリアクトルに１回通電することもこの発明に含まれる（図７参照）。
【００２４】
この発明では、リアクトルが１個であるので、リアクトルの動作周波数が実質的に３倍になる。動作周波数が３倍になると、インダクタンス値を１／３にすればよいので、その分リアクトルの大きさを小型化できる。
【００２５】
この発明では、上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子が同時にオンされることがなく、かつ異なる相アームが同時にオンされることがない。したがって、常時、多くても１つのスイッチング素子がオン状態とされるのみである。よって、放熱性に優れる（放熱設計が容易である）。結果として、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の大きさを小型化し、かつ重量を軽量化することができる。
【００２６】
この場合、前記制御部は、前記相アームを構成する前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子を交互にオンするときデッドタイムを挟んで交互にオンし、かつ前記多相アームを構成する前記相アームをデッドタイムを挟んで交替してオンするようにすることで、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との短絡及び相アーム間の短絡を防止することができる。
【００２７】
なお、言うまでもないが、放熱設計が若干困難になることを許容すれば、スイッチング素子の定格電流以内（許容素子温度以内）の使用であることを条件として、上アームスイッチング素子を複数相同時にオンした後、デッドタイムを挟んで下アームスイッチング素子を複数相同時にオンすることもこの発明に含まれる。さらに、上アームスイッチング素子を複数同時にオンした後、デッドタイムを挟んで上アームスイッチング素子を複数同時にオンすること、あるいは下アームスイッチング素子を複数同時にオンした後、デッドタイムを挟んで下アームスイッチング素子を同時にオンすることもこの発明に含まれる（図１２参照）。この場合においても、リアクトルの数は１個であるので、その分、小型・軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、多相アームの各相アームの中点を共通接続し、共通接続した中点と第１電力装置又は第２電力装置のいずれか一方との間にリアクトルを挿入配置するという特徴的な構成を採用したことにより、多相アームで昇降圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータを１個のリアクトルで実現することができる。
【００２９】
この発明では、リアクトルが１つでよいので、小型・軽量化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置の駆動方法を実施するＤＣ／ＤＣコンバータ装置が適用された車両等の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
図１に示すこの実施形態に係る燃料電池車両２０は、基本的には、燃料電池２２とエネルギストレージである蓄電装置（バッテリという。）２４とから構成されるハイブリッド型の電源装置と、このハイブリッド型の電源装置から電流（電力）がインバータ３４を通じて供給される走行用のモータ２６と、バッテリ２４が接続される１次側１Ｓと燃料電池２２とモータ２６（インバータ３４）とが接続される２次側２Ｓとの間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ装置｛ＶＣＵ（Voltage  Control  Unit）という。｝２３とから構成される。
【００３２】
ＶＣＵ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、これを駆動制御するコンバータ制御部５４とから構成される。
【００３３】
燃料電池２２は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池２２には、水素タンク２８とエアコンプレッサ３０が配管により接続されている。燃料電池２２内で反応ガスである水素（燃料ガス）と空気（酸化剤ガス）の電気化学反応により生成された発電電流Ｉｆは、電流センサ３２及びダイオード（ディスコネクトダイオードともいう。）３３を介して、インバータ３４及び（又は）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に供給される。
【００３４】
インバータ３４は、直流／交流変換を行い、モータ電流Ｉｍをモータ２６に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後のモータ電流Ｉｍを２次側２ＳからＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて１次側１Ｓに供給する。
【００３５】
この場合、回生電圧又は発電電圧Ｖｆである２次電圧Ｖ２がＤＣ／ＤＣコンバータ３６により低電圧に変換された１次電圧Ｖ１は、ダウンバータ４２により降圧されてさらに低電圧とされ、ランプ等の補機４４に補機電流Ｉａｕとして供給されるとともに、余剰分があればバッテリ電流Ｉｂａｔとしてバッテリ２４を充電する。
【００３６】
１次側１Ｓに接続されるバッテリ２４は、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタを利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。
【００３７】
バッテリ２４は、ダウンバータ４２を通じて補機４４に補機電流Ｉａｕを供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じてインバータ３４にモータ電流Ｉｍを供給する。
【００３８】
１次側１Ｓ及び２次側２Ｓには、それぞれ平滑用のコンデンサ３８、３９が設けられている。２次側２Ｓのコンデンサ３９には、並列に、すなわち燃料電池２２に対しても並列に、抵抗器４０が接続されている。
【００３９】
燃料電池２２を含むシステムはＦＣ制御部５０により制御され、インバータ３４とモータ２６を含むシステムはインバータ駆動部を含むモータ制御部５２により制御され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を含むシステムはコンバータ駆動部を含むコンバータ制御部５４により、それぞれ基本的に制御される。
【００４０】
そして、これらＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、上位の制御部であり燃料電池２２の総負荷量Ｌｔ等を決定する統括制御部５６により制御される。
【００４１】
統括制御部５６、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマの他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等を有している。
【００４２】
統括制御部５６、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Controller  Area  Network）等の通信線７０を通じて相互に接続され、各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各ＣＰＵが各ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。
【００４３】
ここで、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、発電電流Ｉｆを検出する電流センサ３２の他、１次電圧Ｖ１（バッテリ電圧Ｖｂａｔに等しい。）を検出する電圧センサ６１、１次電流Ｉ１を検出する電流センサ６２、２次電圧Ｖ２（ディスコネクトダイオード３３が導通しているとき、略燃料電池２２の発電電圧Ｖｆに等しい。）を検出する電圧センサ６３、２次電流Ｉ２を検出する電流センサ６４、通信線７０に接続されるイグニッションスイッチ６５、アクセルセンサ６６，ブレーキセンサ６７、車速センサ６８、並びにコンバータ制御部５４に接続される温度センサ６９等がある。
【００４４】
統括制御部５６は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態、モータ２６の状態、及び補機４４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両２０の総負荷要求量Ｌｔから、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）Ｌｆと、バッテリ２４が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）Ｌｂと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Ｌｒの配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２及びコンバータ制御部５４に指令を送出する。
【００４５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、バッテリ２４（第１電力装置）と第２電力装置｛燃料電池２２又は回生電源（インバータ３４とモータ２６）｝との間に、それぞれＩＧＢＴ等のスイッチング素子からなる上アームスイッチング素子８１｛８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ（８１ｕ〜８１ｗ）｝と、下アームスイッチング素子８２｛８２ｕ、８２ｖ、８２ｗ（８２ｕ〜８２ｗ）｝とからなる３つの相アーム｛Ｕ相アームＵＡ（８１ｕ、８２ｕ）、Ｖ相アームＶＡ（８１ｖ、８２ｖ）、Ｗ相アームＷＡ（８１ｗ、８２ｗ）｝が並列的に接続された３相アームとして構成されている。
【００４６】
各アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ、８２ｕ、８２ｖ、８２ｗには、それぞれ、逆方向にダイオード８３ｕ、８３ｖ、８３ｗ、８４ｕ、８４ｖ、８４ｗが接続されている。
【００４７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６により１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する１個のリアクトル９０が、３相アームの各相のアーム（Ｕ相アームＵＡ、Ｖ相アームＶＡ、Ｗ相アームＷＡ）の中点の共通接続点とバッテリ２４との間に挿入されている。
【００４８】
上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）は、コンバータ制御部５４から出力されるゲートの駆動信号（駆動電圧）ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ（のハイレベル）によりそれぞれオンにされ、下アームスイッチング素子８２（８２ｕ〜８２ｗ）は、ゲートの駆動信号（駆動電圧）ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ（のハイレベル）によりそれぞれオンにされる。
【００４９】
１次電圧Ｖ１、代表的には、負荷が接続されていないときのバッテリ２４の開放電圧ＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）は、図２の燃料電池出力特性（電流電圧特性）９１上に示すように、この燃料電池２２の発電電圧Ｖｆの最低電圧Ｖｆｍｉｎより高い電圧に設定されている。なお、図２において、ＯＣＶ≒Ｖ１としている。
【００５０】
２次電圧Ｖ２は、燃料電池２２が発電動作しているときには燃料電池２２の発電電圧Ｖｆに等しい電圧にされる。
【００５１】
ただし、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆがバッテリ２４の電圧Ｖｂａｔ（＝Ｖ１）に等しくなったときには、図２に一点鎖線の太線で示す直結状態とされる。直結状態では、上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）に供給される駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨのデューティが１００［％］にされ、２次側２Ｓから１次側１Ｓへ電流が流れる場合には上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）がオンにされて該上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）を通じて電流が流れ、１次側１Ｓから２次側２Ｓへ電流が流れる場合にはダイオード８３ｕ〜８３ｗが導通して該ダイオード８３ｕ〜８３ｗを通じて電流が流れる。高出力時にＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓから２次電流Ｉ２をインバータ３４側に供給する｛ソース（source）するという。｝直結状態（高出力時直結状態又は第１直結状態という。）では、２次電圧Ｖ２がＶ２＝Ｖ１−Ｖｄ（Ｖｄは、ダイオード８３ｕ、８３ｖ、８３ｗの順方向電圧降下）になる。
【００５２】
なお、直結状態は、高出力領域に限らず、制御上必要な場合に利用される。例えば、燃料電池車両２０の停車時に直結状態を利用できる。燃料電池車両２０の停車時（信号待ち等）には、燃費節約のために、エアコンプレッサ３０の駆動が停止され、水素タンク２８からの燃料ガスの供給も停止される。この場合、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（発電電流Ｉｆ）は抵抗器４０等によるディスチャージ及びエアコンディショナ等の補機４４への供給により燃料電池２２内の残留燃料ガスが消尽するとゼロ値となるが、補機４４への補機電流Ｉａｕの供給はバッテリ２４により継続される。
【００５３】
このような燃料電池車両２０を停車時、いわゆるアイドル停止時からブレーキペダル操作の解除、アクセルペダル操作等により燃料電池２２を発電状態へ復帰させるときに、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御を円滑に再開するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓの電圧を直結状態の電圧に保持しておく。この直結状態（アイドル停止直結状態又は第２直結状態という。）においては、負荷が抵抗器４０とされ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓの電圧Ｖ２がＶ２＝Ｖ１−Ｖｄに保持される。
【００５４】
ここで、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御について説明する。
【００５５】
水素タンク２８からの燃料ガス及びエアコンプレッサ３０からの圧縮空気が供給されている発電時に、燃料電池２２の発電電流Ｉｆは、図２に示した特性９１｛関数Ｆ（Ｖｆ）という。｝上で２次電圧Ｖ２、すなわち発電電圧Ｖｆをコンバータ制御部５４によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて設定することにより決定される。つまり、発電電流Ｉｆは、発電電圧Ｖｆの関数Ｆ（Ｖｆ）値として決定される。Ｉｆ＝Ｆ（Ｖｆ）であり、例えば発電電圧ＶｆをＶｆ＝Ｖｆａ＝Ｖ２と設定すれば、その発電電圧Ｖｆａ（Ｖ２）の関数値としての発電電流Ｉｆａが決定される。｛Ｉｆａ＝Ｆ（Ｖｆａ）＝Ｆ（Ｖ２）｝。
【００５６】
このように燃料電池２２は二次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）を決定することにより発電電流Ｉｆが決定されるので、燃料電池車両２０を駆動制御する際には、２次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）が目標電圧（目標値）に設定される。ただし、ダウンバータ４２とバッテリ２４間の配線の断線故障等によりバッテリ２４が開放状態にされる等、バッテリ２４（第１電力装置）が故障とみなされる特殊な場合には、１次電圧Ｖ１が目標電圧とされる。
【００５７】
燃料電池車両２０等燃料電池２２を含むシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓの２次電圧Ｖ２が目標電圧となるようにＶＣＵ２３が制御され、このＶＣＵ２３により燃料電池２２の出力（発電電流Ｉｆ）が制御される。以上が、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御の説明である。
【００５８】
次に、コンバータ制御部５４により駆動制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の基本動作について図３のフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
上述したように、統括制御部５６は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態、モータ２６の状態、及び補機４４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両２０の総負荷要求量Ｌｔから、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）Ｌｆと、バッテリ２４が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）Ｌｂと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Ｌｒの配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２及びコンバータ制御部５４に指令を送出する。
【００６０】
ステップＳ１において、統括制御部５６により、それぞれが負荷要求であるモータ２６の電力要求と補機４４の電力要求とエアコンプレッサ３０の電力要求から総負荷要求量Ｌｔが決定（算出）されると、ステップＳ２において、統括制御部５６は、決定した総負荷要求量Ｌｔを出力するための燃料電池分担負荷量Ｌｆと、バッテリ分担負荷量Ｌｂと、回生電源分担負荷量Ｌｒの配分を決定する。ここで、燃料電池分担負荷量Ｌｆを決定する場合、燃料電池２２の効率ηが考慮される。
【００６１】
次いで、ステップＳ３において、コンバータ制御部５４により、燃料電池分担負荷量Ｌｆに応じて燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ、ここでは、２次電圧Ｖ２が決定される。
【００６２】
２次電圧Ｖ２が決定されると、ステップＳ４において、コンバータ制御部５４は、決定した２次電圧Ｖ２となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６を駆動制御する。
【００６３】
この場合、コンバータ制御部５４は、決定した２次電圧Ｖ２に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を昇圧動作、降圧動作又は直結動作で駆動する。
【００６４】
ステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓからインバータ３４側へ２次電流Ｉ２をソースする昇圧動作では、コンバータ制御部５４は、下アームスイッチング素子８２ｕオン（リアクタンス９０にバッテリ電流Ｉｂａｔから補機電流Ｉａｕを差し引いた１次電流Ｉ１によりエネルギを蓄積すると同時に、コンデンサ３９から２次電流Ｉ２をインバータ３４へソースする。以下同様）→ダイオード８３ｕ〜８３ｗ導通（リアクタンス９０からエネルギ放出しコンデンサ３９にエネルギを蓄積するとともに、２次電流Ｉ２としてインバータ３４へソースする。以下同様）→下アームスイッチング素子８２ｖオン→ダイオード８３ｕ〜８３ｗ導通→下アームスイッチング素子８２ｗオン→ダイオード８３ｕ〜８３ｗ導通→下アームスイッチング素子８２ｕオン…の順でＤＣ／ＤＣコンバータ３６をローテーションスイッチングする。
【００６５】
なお、上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗのオンデューティは、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００６６】
また、ステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓからインバータ３４側へ２次電流Ｉ２をソースする高出力直結動作では、ダイオード８３ｕ〜８３ｗが導通状態となって２次電圧Ｖ２がＶ２＝Ｖ１−Ｖｄとなる。
【００６７】
さらに、ステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓから１次側１Ｓの補機４４やバッテリ２４に２次電流Ｉ２を供給する（２次側２Ｓでは、シンク（sink）するという。）降圧動作では、上アームスイッチング素子８１ｕオン（リアクタンス９０にコンデンサ３９から出力される２次電流Ｉ２によりエネルギを蓄積するとともにコンデンサ３８から補機４４及び要求に応じてバッテリ２４に１次電流Ｉ１を供給する。以下同様）→ダイオード８４ｕ〜８４ｗ導通（ダイオード８４ｕ〜８４ｗはフライホイールダイオードとして導通し、リアクタンス９０からエネルギ放出され、コンデンサ３８にエネルギを蓄積するとともに補機４４及び要求に応じてバッテリ２４に１次電流Ｉ１を供給する。以下同様）→上アームスイッチング素子８１ｖオン→ダイオード８４ｕ〜８４ｗ導通→上アームスイッチング素子８１ｗオン→ダイオード８４ｕ〜８４ｗ導通→上アームスイッチング素子８１ｕオン…の順でＤＣ／ＤＣコンバータ３６をローテーションスイッチングする。
【００６８】
回生電圧が存在する場合、この降圧動作時に回生電源分担負荷量Ｌｒがシンクされる２次電流に加算される。この降圧動作における上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗのオンデューティも、決定された出力電圧Ｖ２に応じて制御される。
【００６９】
２次電圧Ｖ２及び１次電圧Ｖ１は、コンバータ制御部５４によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６をフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせたＰＩＤ制御により制御される。
【００７０】
以上が、コンバータ制御部５４により駆動制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の基本動作の説明である。
【００７１】
図４Ａ、図４Ｂに示すように、各アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗは、金属製の放熱板（ヒートスプレッダ）１２上に固定された、いわゆる６ｉｎ１モジュール１３とされている。各アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗには、温度センサ６９が取り付けられ、各温度センサ６９及び各アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗのゲート端子は、コンバータ制御部５４に接続されている。なお、各アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗと対になっているダイオード８３ｕ〜８３ｗ、８４ｕ〜８４ｗについては図示を省略している。
【００７２】
この実施形態に係る燃料電池車両２０は、モータ２６を駆動するインバータ３４として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と同一構成の前記６ｉｎ１モジュール１３を利用しているので、コスト削減が可能である。
【００７３】
ただし、インバータ３４によりモータ２６を駆動する際、インバータ３４の３相アームの各中点は共通接続されず、各中点がモータ２６のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに接続されたフルブリッジの構成にされる。
【００７４】
この実施形態に係る燃料電池車両２０は、基本的には以上のように構成されかつ動作するものであり、次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を含むＶＣＵ２３によるローテーションスイッチングの動作についてより詳しく説明する。
【００７５】
図５にＶＣＵ２３の降圧動作時（２次電流Ｉ２のシンク時）のタイムチャート、図６にＶＣＵ２３の昇圧動作時（２次電流Ｉ２のソース時）のタイムチャートを示す。
【００７６】
図５及び図６において、リアクトル９０に流れる１次電流Ｉ１の符号は、１次側１Ｓから２次側２Ｓへ流れる昇圧時電流（ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の２次側２Ｓからインバータ３４へ流れ出すソース電流）を正（＋）、２次側２Ｓから１次側１Ｓへ流れる降圧時電流（燃料電池２２又はインバータ３４から２次側２Ｓへ流れ込むシンク電流）を負（−）に取っている。
【００７７】
また、コンバータ制御部５４から出力される駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが供給されているアームスイッチング素子（例えば、駆動信号ＵＨに対応するアームスイッチング素子は上アームスイッチング素子８１ｕ）が実際にオンしている（電流が流れている）期間を示している。つまり、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが供給されていても、該当する並列ダイオード８３ｕ〜８３ｗ、８４ｕ〜８４ｗがＯＦＦになっていなければ該当するアームスイッチング素子に電流が流れないことに留意する。
【００７８】
図５及び図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の降圧動作及び昇圧動作のいずれの場合にも、コンバータ制御部５４から出力される駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの波形から理解されるように、３相アームを構成するＵＶＷ各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡ（ＵＡ〜ＷＡ）を１スイッチング周期２π毎に、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬをＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、…と交替（ローテーション）してオンするとともに、ＵＶＷ各相アームＵＡ〜ＷＡをオンするとき、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨによりＵＶＷ各相アームＵＡ〜ＷＡを構成する上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）をオン（図５）又は駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬによりＵＶＷ各相アームＵＡ〜ＷＡを構成する下アームスイッチング素子８２（８２ｕ〜８２ｗ）をオン（図６）している。
【００７９】
この場合、図５、図６及び後述する図７から分かるように、上下アームスイッチング素子８１、８２間が同時にオンして電圧Ｖ２が短絡することを防止するために、上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ又は下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗを交互にオンするための駆動信号ＵＨと駆動信号ＵＬ、駆動信号ＶＨと駆動信号ＶＬ、及び駆動信号ＷＨと駆動信号ＷＬとの間でそれぞれデッドタイムｄｔを挟んでオンし、かつ多相アームを構成する相アームＵＡ〜ＵＷを交替してオンするとき駆動信号ＵＬと駆動信号ＶＨとの間、駆動信号ＶＬと駆動信号ＷＨとの間、及び駆動信号ＷＬと駆動信号ＵＨとの間にそれぞれデッドタイムｄｔを挟んでオンするようにしている。すなわち、デッドタイムｄｔを挟んで、いわゆる同期スイッチングを行っている。
【００８０】
降圧動作を説明する図５において、例えば、時点ｔ１〜ｔ２の間で駆動信号ＵＨにより上アームスイッチング素子８１ｕがオンしている期間には、燃料電池２２及び（又は）回生電源による２次電流Ｉ２により上アームスイッチング素子８１ｕを通じてリアクトル９０にエネルギが蓄積される。時点ｔ２〜ｔ５までのデッドタイムｄｔ、駆動信号ＵＬがオン（ただし、下アームスイッチング素子８２ｕには電流は流れない）及びデッドタイムｄｔの期間では、リアクトル９０に蓄積されたエネルギが、フライホイールダイオードとして機能しオンとなっているダイオード８４ｕ〜８４ｗを通じて１次側１Ｓに１次電流Ｉ１として放出される。時点ｔ５以降、順次、上アームスイッチング素子８１ｖ、８１ｗ、８１ｕ、…がオンし、同様の動作を繰り返す。
【００８１】
昇圧動作を説明する図６において、例えば、時点ｔ１３〜ｔ１４の間で駆動信号ＵＬにより下アームスイッチング素子８２ｕがオンしている期間には、バッテリ２４からの１次電流Ｉ１によりリアクトル９０にエネルギが蓄積される。時点ｔ１４〜ｔ１７までのデッドタイムｄｔ、駆動信号ＶＨがオン（ただし、上アームスイッチング素子８１ｖには電流が流れない）及びデッドタイムｄｔの期間では、リアクトル９０に蓄積されたエネルギが、整流ダイオードとして機能しオンとなったダイオード８３ｕ〜８３ｗを通じて２次側１Ｓに放出される。時点ｔ１７以降、順次、下アームスイッチング素子８２ｖ、８２ｗ、８２ｕ、…がオンし、同様の動作を繰り返す。
【００８２】
なお、昇圧動作と降圧動作の移り変わり（遷移）時の動作を説明する図７において、例えば、時点ｔ２０〜ｔ２１の間で駆動信号ＵＨにより上アームスイッチング素子８１ｕがオンしている期間（ハッチングで示す期間）には、燃料電池２２及び（又は）回生電源による２次電流Ｉ２により上アームスイッチング素子８１ｕを通じてリアクトル９０にエネルギが蓄積される。
【００８３】
時点ｔ２１から電流の流れる向きが反転する（符号が負から正に反転する）時点ｔ２２までの期間では、リアクトル９０に蓄積されたエネルギが、オンとなったフライホイールダイオードとして機能するダイオード８４ｕ〜８４ｗを通じて１次側１Ｓに放出される。
【００８４】
時点ｔ２２〜ｔ２３の間で駆動信号ＵＬにより下アームスイッチング素子８２ｕがオンしている期間では、バッテリ２４からの１次電流Ｉ１によりリアクトル９０にエネルギが蓄積される。時点ｔ２３から電流の流れる向きが反転する（符号が正から負に反転する）時点ｔ２４までの期間では、リアクトル９０に蓄積されたエネルギが、オンとなったダイオード８３ｕ〜８３ｗを通じて２次側２Ｓに放出される。以下、同様の動作を繰り返す。このように、この実施形態に係る３相ローテーションスイッチングでは、昇圧動作と降圧動作との間で動作が滑らかに移り変わる。
【００８５】
以上説明したように上述した実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、それぞれ逆方向に並列にダイオード８３ｕ〜８３ｗ、８４ｕ〜８４ｗが接続された上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗと下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗとの直列回路からなる３個の相アームＵＡ〜ＷＡが第１電力装置としてのバッテリ２４と第２電力装置としての燃料電池２２及び（又は）インバータ３４とモータ２６との間に並列に接続された３相アームと、３相アームの各相アームＵＡ〜ＷＡの共通接続中点と前記第１電力装置としてのバッテリ２４（又は前記第２電力装置）との間に挿入配置された１個のリアクトル９０とを備える。
【００８６】
この構成により、３相アームで昇降圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータ３６を１個のリアクトル９０で実現することができる。
【００８７】
すなわち、このＤＣ／ＤＣコンバータ３６を駆動制御するコンバータ制御部５４を備え、このコンバータ制御部５４により、相アームＵＡ〜ＷＡを交替してオンするとともに、相アームＵＡ〜ＷＡをオンするとき、例えば、相アームＵＡをオンするとき、相アームＵＡを構成する上アームスイッチング素子８１ｕ又は下アームスイッチング素子８２ｕの一方をオンする（図５、図６）か交互にオンする（図７）駆動信号ＵＨ、ＵＬを出力してＤＣ／ＤＣコンバータ３６を駆動することにより、１個のリアクトル９０で昇降圧動作可能なＶＣＵ（ＤＣ／ＤＣコンバータ装置）２３が実現できる。
【００８８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６及びＶＣＵ２３は、リアクトル９０が１つでよいので、小型・軽量化を図れる。
【００８９】
また、図１３、図１４に示した従来技術に係る多相アーム（理解の容易化のために３相アームとする。）のＤＣ／ＤＣコンバータ６は、１スイッチング周期２πの中で、３相アームの各リアクトル２Ａ〜２Ｃに１回通電されるが、この発明では、昇圧動作時（図６）又は降圧動作時（図５）には、１スイッチング周期２πの中で、３相アームＵＡ〜ＷＡの１個のリアクトル９０に１回しか通電されない。よって、原理的には、この発明では、リアクトル９０の動作周波数が実質的に３倍になる。
【００９０】
動作周波数が３倍になると、インダクタンス値を１／３にすればよいので、その分リアクトル９０の大きさを小型化できる。また、リアクトル９０の数を１個にすることができるので、多相アームの相数が増加すればするほど、従来技術に係る多相アームのＤＣ／ＤＣコンバータに比較して小型・軽量化ができる。
【００９１】
この発明によれば、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２が同時にオンされることがなく、かつ異なる相アームが同時にオンされることがない。したがって、常時、多くても１つのスイッチング素子がオン状態とされるのみである。よって、放熱性に優れる（放熱設計が容易である）。結果として、ＶＣＵ２３の大きさを小型化し、かつ重量を軽量化することができる。
【００９２】
この場合、コンバータ制御部５４は、３相アームからなるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の相アームＵＡ〜ＷＡをオンする際、図５〜図７を参照して説明したように、３相アームを構成するＵＶＷ相アームＵＡ〜ＷＡを交替してオンし、交替してオンする際、ある相アーム、例えばＵ相アームＵＡの上アームスイッチング素子８１ｕをオンした（図５〜図７）後、デッドタイムｄｔを挟んでＵ相アームＵＡの下アームスイッチング素子８２ｕをオンし（図７）、その後、デッドタイムｄｔを挟んで次の相であるＶ相アームＶＡの上アームスイッチング素子８１ｖをオンした後（図５〜図７）、デッドタイムｄｔを挟んでＶ相アームＶＡの下アームスイッチング素子８２ｖの順にオンする（図７）というように、スイッチングタイミングをローテーションしている。
【００９３】
このように、コンバータ制御部５４は、相アームＵＡ〜ＷＡを構成する上アームスイッチング素子８１又は下アームスイッチング素子８２を交互にオンするときデッドタイムｄｔを挟んで交互にオンし、かつ多相アームを構成する相アームＵＡ〜ＷＡをデッドタイムを挟んで交替してオンするようにすることで、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との短絡及び相アーム間の短絡を防止することができる。
【００９４】
図８は、３相ローテーションの他の実施形態に係る駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬのタイムチャートを示す。
【００９５】
この他の実施形態では、全駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬをローテーションしないで駆動信号ＶＬを休止したローテーションスイッチングとしている。図４Ａに示したように全アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ、８２ｕ、８２ｖ、８２ｗの素子温度を測定する温度センサ６９を備えているので、素子温度が閾値温度より高い下アームスイッチング素子８２ｖの駆動を一時的に休止し、残りのアームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ、８２ｕ、８２ｗでローテーションスイッチングを継続する。素子温度が閾値温度より低くなり正常範囲に復帰したところで全アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ、８２ｕ、８２ｖ、８２ｗによる３相ローテーションスイッチング駆動を再び行う。休止する駆動信号は１アームに限定されない。例えば、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＶＬを休止させてもよい。
【００９６】
図８例に示した間欠的なローテーションスイッチングは、ある相アームに開放等の故障を発生したとき、その故障した相アームを動作させずに、他の相アームだけでスイッチングを継続する用途に適用することができる。この動作を持つことで、ＶＣＵ２３、ひいては燃料電池車両２０の信頼度を上げることができる。
【００９７】
このように、この発明では、相アームＵＡ〜ＷＡを交替してオンするが、相アームＵＡ〜ＷＡを交替してオンするとき、相アームＵＡ〜ＷＡを構成する上アームスイッチング素子８１（８１ｕ、８１ｖ、８１ｗのいずれか）又は下アームスイッチング素子８２（８２ｕ、８２ｖ、８２ｗのいずれか）のいずれか一方をオンするように制御する。
【００９８】
なお、多相アームを構成する相アームＵＡ〜ＷＡを交替してオンする際、ある相の上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗと下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗとを順序を問わずに交互にオンした後、次の相アームの上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗと下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗとを順序を問わずに交互にオンすることができる。また相アームＵＡ〜ＷＡを交替でオンする際、１スイッチング周期２π毎に交替してオンするように制御することで制御が容易になる。２スイッチング周期４π以上の周期毎に相アームＵＡ〜ＷＡを交替でオンするように制御してもよい。
【００９９】
なお、この発明は、３相のＤＣ／ＤＣコンバータ３６ではなく、図９に示すように、２相のＤＣ／ＤＣコンバータ３６Ａとした燃料電池車両２０Ａにも適用することができる。２相以上であれば、４相以上であっても、この発明を適用することができる。
【０１００】
また、燃料電池車両２０、２０Ａではなく、図１０に示すように、バッテリ駆動車両（電気自動車）２１に適用することもできる。もちろん、エンジンとバッテリとモータを搭載した、いわゆるパラレル方式又はシリーズパラレル方式のハイブリッド自動車にも適用することもできる。
【０１０１】
さらに、モータ２６は、車両用に限らない。例えばエレベータ昇降用等のモータにも適用することもできる。
【０１０２】
さらにまた、図１１に示すように、インバータ３４を単相の負荷３５に代替する他、モータ制御部５２を負荷制御部５３に代替し、イグニッションスイッチ６５を電源スイッチ６５ａに代替し、各種センサ６６ａ、６７ａ、６８ａに代替した燃料電池システム２０Ｂに適用することもできる。統括制御部５６は、コンバータ制御部５４を通じてＶＣＵ２３を制御し、結果として負荷電流ＩＬを制御する。
【０１０３】
なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、図５に対応して描いた図１２の降圧動作の波形図に示すように、スイッチング素子の定格電流以内（許容素子温度以内）の使用であれば、時点ｔ３１以降で上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗを駆動信号ＵＨ、ＵＶ、ＵＷにより３相同時にオンした後、デッドタイムｄｔを挟んで上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗを駆動信号ＵＨ、ＵＶ、ＵＷにより３相同時にオンする等、種々の構成を採りうることができる。時点ｔ４１以降では、デッドタイムｄｔを挟んで２相の上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｗを同時にオンするようにしている。図６の昇圧動作、図７の昇降圧交互動作でも同様にデッドタイムｄｔを挟んだ同時スイッチングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の回路図である。
【図２】燃料電池の電流電圧特性の説明図である。
【図３】燃料電池車両に搭載されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置の基本制御表の説明図である。
【図４】図４Ａは放熱板に対する上下アームスイッチング素子の配置説明平面図、図４Ｂは、その側面図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の降圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の昇圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の昇降圧動作の遷移を示すタイムチャートである。
【図８】３相ローテーションの他の実施例に係る駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの状態を示すタイムチャートである。
【図９】２相のＤＣ／ＤＣコンバータ装置を備える燃料電池車両の回路図である。
【図１０】バッテリ駆動車両の回路図である。
【図１１】燃料電池システムの回路図である。
【図１２】ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の他の実施形態に係る降圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図１３】従来技術に係る３個のリアクトルを有するＤＣ／ＤＣコンバータ装置の回路図である。
【図１４】図１３例の動作説明に供されるタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
２０…燃料電池車両                    ２２…燃料電池
２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置（ＶＣＵ）
２４…蓄電装置（バッテリ）            ２６…モータ
３４…インバータ                      ３６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…コンバータ制御部
８１（８１ｕ〜８１ｗ）…上アームスイッチング素子
８２（８２ｕ〜８２ｗ）…下アームスイッチング素子
８３ｕ、８３ｖ、８３ｗ、８４ｕ、８４ｖ、８４ｗ…ダイオード
９０…リアクトル
９１…燃料電池出力特性（電流電圧特性）
ＵＡ…Ｕ相アーム        ＶＡ…Ｖ相アーム        ＷＡ…Ｗ相アーム
ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ…駆動信号
【図１】
0004704417.tif 000002
【図２】
0004704417.tif 000003
【図３】
0004704417.tif 000004
【図４】
0004704417.tif 000005
【図５】
0004704417.tif 000006
【図６】
0004704417.tif 000007
【図７】
0004704417.tif 000008
【図８】
0004704417.tif 000009
【図９】
0004704417.tif 000010
【図１０】
0004704417.tif 000011
【図１１】
0004704417.tif 000012
【図１２】
0004704417.tif 000013
【図１３】
0004704417.tif 000014
【図１４】
0004704417.tif 000015