(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力装置と第２電力装置との間に接続され、上アーム素子及び下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記上アーム素子及び前記下アーム素子の各接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムとを算出する算出部と、前記算出部の算出値に基づき前記デッドタイムを挟んで交互に前記上アーム素子と前記下アーム素子をオン／オフさせる動作指令部とを有する制御装置と
を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置であって、
前記算出部は、
今回の算出時に前記下アーム素子の接続時間があるかどうかを判定し、前記下アーム素子の接続時間があると判定した場合、次回の算出時に前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させることを許可せず、前記下アーム素子の接続時間がないと判定した場合、次回の算出時に前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させ、前記上アーム素子の接続時間を増加させることを許可する許可判断部を有する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記算出部は、複数のスイッチング周期それぞれについての前記上アーム素子及び前記下アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを１回の算出処理で算出し、その算出値を一括して前記動作指令部に送信し、
前記動作指令部は、
受信した前記算出値を、前記複数のスイッチング周期の順番に対応付けて複数の記憶部に別々に記憶し、
前記複数の記憶部に記憶された算出値を用いて前記上アーム素子と前記下アーム素子を交互にオン／オフさせ、
前記算出部は、前回の算出処理における最後のスイッチング周期についての前記下アーム素子の接続時間に基づいて、今回の算出処理における最初のスイッチング周期についての前記上アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを算出する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項３】
請求項２記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記上アーム素子及び前記下アーム素子からなる複数の相アームを備え、
前記算出部は、前記複数の相アームそれぞれについての前記上アーム素子及び前記下アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを１回の算出処理で算出し、その算出値を一括して前記動作指令部に送信し、
前記動作指令部は、
受信した前記算出値を、前記複数の相アームそれぞれに対応付けて複数の記憶部に別々に記憶し、
前記複数の記憶部に記憶された算出値を用いて前記複数の相アームそれぞれの前記上アーム素子と前記下アーム素子を交互にオン／オフさせ、
前記算出部は、今回の算出処理において対象とされている相アームである対象相アームについての前記上アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムの算出を、前回及び今回の算出処理における前記対象相アームの１つ前の相アームについての前記下アーム素子の接続時間を用いて行う
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記算出部は、さらに前記上アーム素子の接続後のデッドタイムを算出し、
前記上アーム素子の接続時間は、指定されたデューティ比が大きくなるにつれて増加するように構成され、
前記許可判断部は、
前記下アーム素子の接続時間がゼロとなる第１デューティ比閾値と、前記第１デューティ比閾値より大きい第２デューティ比閾値とを用い、
前記指定されたデューティ比が、前記第１デューティ比閾値と前記第２デューティ比閾値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続後のデッドタイムを減少させ、前記上アーム素子の接続時間を増加させることを許可し、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させることを許可せず、
前記指定されたデューティ比が、前記第２デューティ比閾値と前記デューティ比が取り得る最大値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させ、前記上アーム素子の接続時間を増加させることを許可する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項５】
第１電力装置と第２電力装置との間に接続され、上アーム素子及び下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
指定されたデューティ比に基づき、前記上アーム素子及び前記下アーム素子の各接続時間と、前記上アーム素子の接続前及び接続後のデッドタイムとを算出する算出部と、前記算出部の算出値に基づき前記接続前及び接続後のデッドタイムを挟んで交互に前記上アーム素子と前記下アーム素子をオン／オフさせる動作指令部とを有する制御装置と
を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置であって、
前記算出部は、
前記指定されたデューティ比が大きくなるにつれて前記上アーム素子の接続時間を増加させるように構成され、
前記下アーム素子の接続時間がゼロとなる第１デューティ比閾値と、前記第１デューティ比閾値より大きい第２デューティ比閾値とを用い、
前記指定されたデューティ比が、前記第１デューティ比閾値と前記第２デューティ比閾値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させず、
前記指定されたデューティ比が、前記第２デューティ比閾値を越えるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させる
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項６】
請求項５記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記指定されたデューティ比が、前記第１デューティ比閾値と前記第２デューティ比閾値の間にあるとき、前記指定されたデューティ比が大きくなるにつれて前記上アーム素子の接続後のデッドタイムを徐々に減少させ、前記上アーム素子の接続時間を徐々に増加させる
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記指定されたデューティ比が、前記第２デューティ比閾値と前記デューティ比が取り得る最大値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを徐々に減少させ、前記上アーム素子の接続時間を徐々に増加させる
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は車両に搭載され、
前記第１電力装置はバッテリであり、
前記第２電力装置は燃料電池及びモータであり、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記燃料電池と前記モータ間の電圧を調整し、前記燃料電池の出力を制御する燃料電池出力制御モードと、
前記上アーム素子のみを接続し、前記バッテリ、前記燃料電池及び前記モータを直結状態とする直結モードと
を備える
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項９】
第１電力装置と第２電力装置との間に接続され、上アーム素子及び下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
スイッチング周期毎に、前記上アーム素子及び前記下アーム素子をデッドタイムを挟んで交互にオン／オフさせる制御装置と
を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置であって、
前記制御装置は、さらに、前記下アーム素子の接続時間がゼロのとき、複数のスイッチング周期にわたって前記デッドタイムを徐々に減少させ、最終的に前記デッドタイムをゼロにすることにより、前記上アーム素子をオンさせ続ける
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つの電力装置の間に接続され、上下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関する。より詳細には、上下アーム素子の接続時間の間に介在されるデッドタイムを制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各スイッチング周期において２つのスイッチング素子を交互にオン／オフして昇降圧制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータが知られている（特許文献１）。特許文献１に記載されたＤＣ／ＤＣコンバータでは、デッドタイムを挟んで両スイッチング素子をオン／オフさせている（特許文献１の要約参照）。これは、２つのスイッチング素子がいずれもオンになると短絡状態となり、回路に過大な電流が流れ、スイッチング素子の破壊や接続されているデバイスの故障等の問題を引き起こしかねないことを考慮したものである。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／０９３７３０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のようなＤＣ／ＤＣコンバータではデッドタイムを設定するため、いずれか一方のスイッチング素子をスイッチング周期全体でオンし続けること、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータを挟んで２つの電力装置をデッドタイム無しに接続すること（本明細書中では「直結」と呼ぶ。）ができなかった。
【０００５】
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、２つの電力装置を直結することができるＤＣ／ＤＣコンバータ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】
【０００６】
この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、第１電力装置と第２電力装置との間に接続され、上アーム素子及び下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記上アーム素子及び前記下アーム素子の各接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムとを算出する算出部と、前記算出部の算出値に基づき前記デッドタイムを挟んで交互に前記上アーム素子と前記下アーム素子をオン／オフさせる動作指令部とを有する制御装置とを備えるものであって、前記算出部は、今回の算出時に前記下アーム素子の接続時間があるかどうかを判定し、前記下アーム素子の接続時間があると判定した場合、次回の算出時に前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させることを許可せず、前記下アーム素子の接続時間がないと判定した場合、次回の算出時に前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させ、前記上アーム素子の接続時間を増加させることを許可する許可判断部を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、今回の算出時に下アーム素子の接続時間があるとき、次回の算出時における上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させず、今回の算出時に下アーム素子の接続時間がないとき、次回の算出時における上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させ、上アーム素子の接続時間を増加させることができる。これにより、上アーム素子と下アーム素子が短絡することのないタイミングでデッドタイムを減少させることができる。その結果、第１電力装置と第２電力装置を直結することができる。
【０００８】
上記において、前記算出部は、複数のスイッチング周期それぞれについての前記上アーム素子及び前記下アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを１回の算出処理で算出し、その算出値を一括して前記動作指令部に送信し、前記動作指令部は、受信した前記算出値を、前記複数のスイッチング周期の順番に対応付けて複数の記憶部に別々に記憶し、前記複数の記憶部に記憶された算出値を用いて前記上アーム素子と前記下アーム素子を交互にオン／オフさせ、前記算出部は、前回の算出処理における最後のスイッチング周期についての前記下アーム素子の接続時間に基づいて、今回の算出処理における最初のスイッチング周期についての前記上アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを算出することができる。
【０００９】
これにより、複数のスイッチング周期についてまとめて算出値を求め、この算出値を送信することができる。また、前回の算出処理における最後のスイッチング周期についての下アーム素子の接続時間に基づいて、今回の算出処理における最初のスイッチング周期についての上アーム素子の接続時間と上アーム素子の接続前のデッドタイムを算出するため、複数のスイッチング周期についてまとめて算出値を求めた場合であっても、上アーム素子と下アーム素子の短絡を防止することができる。従って、今回の算出処理における最初のスイッチング周期における上アーム素子と下アーム素子の短絡を防止しつつ、算出部の算出時間を短縮することができる。
【００１０】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、前記上アーム素子及び前記下アーム素子からなる複数の相アームを備え、前記算出部は、前記複数の相アームそれぞれについての前記上アーム素子及び前記下アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを１回の算出処理で算出し、その算出値を一括して前記動作指令部に送信し、前記動作指令部は、受信した前記算出値を、前記複数の相アームそれぞれに対応付けて複数の記憶部に別々に記憶し、前記複数の記憶部に記憶された算出値を用いて前記複数の相アームそれぞれの前記上アーム素子と前記下アーム素子を交互にオン／オフさせ、前記算出部は、今回の算出処理において対象とされている相アームである対象相アームについての前記上アーム素子の接続時間と前記上アーム素子の接続前のデッドタイムの算出を、前回及び今回の算出処理における前記対象相アームの１つ前の相アームについての前記下アーム素子の接続時間を用いて行うこともできる。
【００１１】
これによれば、対象相アームについての上アーム素子の接続時間と上アーム素子の接続前のデッドタイムは、今回の算出処理における対象相アームの１つ前の相アームについての下アーム素子の接続時間に加え、前回の算出処理における対象相アームと１つ前の相アームについての下アーム素子の接続時間を用いて算出される。これにより、上アーム素子と下アーム素子の短絡をより確実に防止することができる。すなわち、仮に下記のような条件を設定したものとする。
【００１２】
（１）相アームが、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームの３つある。
【００１３】
（２）Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームの順に上アーム素子と下アーム素子がオン／オフされる。
【００１４】
（３）１回の算出処理は、３相全ての相アームを対象とし、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームの順に算出される。
【００１５】
（４）実際に上アーム素子と下アーム素子がオン／オフされるのは、１つ又は２つの相アームである［パルス周波数制御｛ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御｝を用いる場合等］。
【００１６】
（５）前回の算出処理では、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームそれぞれの下アーム素子の接続時間がゼロではなかった。実際に算出値が用いられたのは（上アーム素子及び下アーム素子が接続オン／オフされたのは）Ｕ相アームのみであった（Ｖ相アーム及びＷ相アームについては算出値が用いられなかった。）。
【００１７】
（６）今回の算出処理では、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームの下アーム素子の接続時間がゼロと算出された。実際に算出値が用いられるのは（上アーム素子がオン／オフされたのは）Ｖ相アームのみである（Ｕ相アーム及びＷ相アームについては算出値が用いられない。）。
【００１８】
上記の場合、前回のスイッチング周期では、Ｕ相アームの上アーム素子及び下アーム素子の両方が接続された。また、今回のスイッチング周期では、Ｖ相アームの上アーム素子のみが接続される。ここで、Ｖ相アームの上アーム素子の接続時間を、今回の算出処理におけるＵ相アームの下アーム素子の接続時間に基づいて算出することとすると、Ｕ相アームの下アーム素子の接続時間はゼロであることが前提とされてしまう。しかし、前回のスイッチング周期では、Ｕ相アームの下アーム素子には接続時間があった。そこで、前回の算出処理におけるＵ相アームの下アーム素子の接続時間をも参照することにより、Ｕ相アームの下アーム素子とＶ相アームの上アーム素子とが短絡することを防止することができる。
【００１９】
前記算出部は、さらに前記上アーム素子の接続後のデッドタイムを算出し、前記上アーム素子の接続時間は、指定されたデューティ比が大きくなるにつれて増加するように構成され、前記許可判断部は、前記下アーム素子の接続時間がゼロとなる第１デューティ比閾値と、前記第１デューティ比閾値より大きい第２デューティ比閾値とを用い、前記指定されたデューティ比が、前記第１デューティ比閾値と前記第２デューティ比閾値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続後のデッドタイムを減少させ、前記上アーム素子の接続時間を増加させることを許可し、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させることを許可せず、前記指定されたデューティ比が、前記第２デューティ比閾値と前記デューティ比が取り得る最大値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させ、前記上アーム素子の接続時間を増加させることを許可することもできる。
【００２０】
これにより、上アーム素子の接続前のデッドタイムは、指定されたデューティ比が第２デューティ比閾値を超えたときにのみ減少される。指定されたデューティ比が第２デューティ比閾値を越えるときには下アーム素子の接続時間がゼロになっている。このため、前回のスイッチング周期において下アーム素子の接続時間が存在するときに、今回のスイッチング周期において上アーム素子の接続前のデッドタイムが減少されることはなくなり、上アーム素子と下アーム素子の間の短絡をより確実に防止することができる。
【００２１】
この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、第１電力装置と第２電力装置との間に接続され、上アーム素子及び下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、指定されたデューティ比に基づき、前記上アーム素子及び前記下アーム素子の各接続時間と、前記上アーム素子の接続前及び接続後のデッドタイムとを算出する算出部と、前記算出部の算出値に基づき前記接続前及び接続後のデッドタイムを挟んで交互に前記上アーム素子と前記下アーム素子をオン／オフさせる動作指令部とを有する制御装置とを備えるものであって、前記算出部は、前記指定されたデューティ比が大きくなるにつれて前記上アーム素子の接続時間を増加させるように構成され、前記下アーム素子の接続時間がゼロとなる第１デューティ比閾値と、前記第１デューティ比閾値より大きい第２デューティ比閾値とを用い、前記指定されたデューティ比が、前記第１デューティ比閾値と前記第２デューティ比閾値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させず、前記指定されたデューティ比が、前記第２デューティ比閾値を越えるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、上アーム素子の接続前のデッドタイムは、指定されたデューティ比が第２デューティ比閾値を越えなければ減少されない。また、指定されたデューティ比が第２デューティ比閾値を越えるには、下アーム素子の接続時間がゼロになっていることが必要である。このため、前回のスイッチング周期において下アーム素子の接続時間が存在するときに、今回のスイッチング周期において上アーム素子の接続前のデッドタイムが減少されることはなくなり、上アーム素子と下アーム素子の間の短絡を確実に防止することができる。
【００２３】
前記指定されたデューティ比が、前記第１デューティ比閾値と前記第２デューティ比閾値の間にあるとき、前記指定されたデューティ比が大きくなるにつれて前記上アーム素子の接続後のデッドタイムを徐々に減少させ、前記上アーム素子の接続時間を徐々に増加させることが好ましい。これにより、上アーム素子の接続後のデッドタイムの減少に伴って、前記上アーム素子の接続時間を増加させることができるようになり、上アーム素子の接続時間を、指定されたデューティ比に応じて滑らかに制御可能となる。
【００２４】
さらに、前記指定されたデューティ比が、前記第２デューティ比閾値と前記デューティ比が取り得る最大値の間にあるとき、前記上アーム素子の接続前のデッドタイムを徐々に減少させ、前記上アーム素子の接続時間を徐々に増加させることが好ましい。これにより、上アーム素子の接続前のデッドタイムの減少に伴って、前記上アーム素子の接続時間を増加させることができるようになり、上アーム素子の接続時間を、指定されたデューティ比に応じて滑らかに制御可能となる。
【００２５】
さらにまた、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は車両に搭載され、前記第１電力装置はバッテリであり、前記第２電力装置は燃料電池及びモータであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池と前記モータ間の電圧を調整し、前記燃料電池の出力を制御する燃料電池出力制御モードと、前記上アーム素子のみを接続し、前記バッテリ、前記燃料電池及び前記モータを直結状態とする直結モードとを備えるようにすることもできる。これにより、燃料電池出力制御モードでは、ＤＣ／ＤＣコンバータにより燃料電池の出力が制御可能であり、直結モードでは、バッテリの充放電に伴うＤＣ／ＤＣコンバータでのスイッチングロスを防止することが可能となる。この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、第１電力装置と第２電力装置との間に接続され、上アーム素子及び下アーム素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、スイッチング周期毎に、前記上アーム素子及び前記下アーム素子をデッドタイムを挟んで交互にオン／オフさせる制御装置とを備えるものであって、前記制御装置は、さらに、前記下アーム素子の接続時間がゼロのとき、複数のスイッチング周期にわたって前記デッドタイムを徐々に減少させ、最終的に前記デッドタイムをゼロにすることにより、前記上アーム素子をオンさせ続けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、今回の算出時に下アーム素子の接続時間があるとき、次回の算出時における上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させず、今回の算出時に下アーム素子の接続時間がないとき、次回の算出時における上アーム素子の接続前のデッドタイムを減少させ、上アーム素子の接続時間を増加させることができる。これにより、上アーム素子と下アーム素子が短絡することのないタイミングでデッドタイムを減少させることができる。その結果、第１電力装置と第２電力装置を直結することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
Ａ．第１実施形態
以下、この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置の第１実施形態を搭載した燃料電池車両について図面を参照して説明する。
【００２８】
１．燃料電池車両２０の構成
（１）全体構成
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力装置と、このハイブリッド型の電力装置から電流（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。
【００２９】
（２）燃料電池２２
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、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発電電流Ｉｆが生成される。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）ＶＣＵ２３のＤＣ／ＤＣコンバータ３６に供給される。
【００３０】
（３）バッテリ２４
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次電池やニッケル水素２次電池又はキャパシタを利用することができる。第１実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。
【００３１】
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、ＶＣＵ２３の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。
【００３２】
（４）インバータ３４、ダウンバータ４２
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。
【００３３】
この場合、回生電圧又は燃料電池２２の発電電圧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、エアコンディショナ、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。ダウンバータ４２は、電流センサを内蔵している。
【００３４】
（５）ＶＣＵ２３
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。
【００３５】
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素子８１｛８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ（８１ｕ〜８１ｗ）｝と、下アーム素子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。
【００３６】
各アーム素子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。
【００３７】
理解の便宜等を考慮し、この発明においては、上アーム素子８１及び下アーム素子８２には逆並列ダイオード８３、８４が含まれないものとする。
【００３８】
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。
【００３９】
上アーム素子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。
【００４０】
各アーム素子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。
【００４１】
コンバータ制御部５４は、算出部５５と動作指令部５７とを有する。算出部５５は、各スイッチング周期ＴSW［μｓ］における上アーム素子８１の接続時間（以下、「上アーム素子接続時間Ｔ１」とも称する。）、下アーム素子８２の接続時間（以下、「下アーム素子接続時間Ｔ２」とも称する。）並びに上アーム素子接続時間Ｔ１及び下アーム素子接続時間Ｔ２の間に介在する２つのデッドタイムｄｔを算出する。２つのデッドタイムのうち、前回のスイッチング周期ＴSWにおける下アーム素子接続時間Ｔ２後、今回のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１前のデッドタイムｄｔを第１デッドタイムｄｔ１と称する。また、今回のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１後、今回のスイッチング周期ＴSWにおける下アーム素子接続時間Ｔ２前のデッドタイムｄｔを第２デッドタイムｄｔ２と称する（図７参照）。さらに、以下では、算出部５５により算出された上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、２つのデッドタイムｄｔの値をまとめて算出値Ｃとも称する。算出部５５は、算出値Ｃを動作指令部５７に送信する。
【００４２】
また、算出部５５は、テーブル７１と、３つのレジスタ７２（７２ｕ、７２ｖ、７２ｗ）と、許可判断部７４とを有する。テーブル７１は、デューティ比ＤＵＴ［％］と、上アーム素子接続時間Ｔ１及び下アーム素子接続時間Ｔ２との関係を記憶している（図１２及び図１３参照）。デューティ比ＤＵＴは、選択された相アームの上アーム素子接続時間Ｔ１が、スイッチング周期ＴSWに占める割合を示す。デューティ比ＤＵＴは、統括制御部５６（後述）において算出される、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量Ｌｆに応じて決定される。３つのレジスタ７２及び許可判断部７４の役割については後述する。
【００４３】
動作指令部５７は、算出部５５から受信した算出値Ｃを用いて、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗをオン／オフさせる。動作指令部５７は、３つのレジスタ７６ｕ、７６ｖ、７６ｗと、スイッチング周期決定部７８と、タイマ８０とを有する。３つのレジスタ７６ｕ、７６ｖ、７６ｗは、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡに対応付けられており、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡについての算出値Ｃを記憶する。スイッチング周期決定部７８は、デューティ比ＤＵＴに応じてスイッチング周期ＴSWを決定し、各レジスタ７６ｕ、７６ｖ、７６ｗから順番に算出値Ｃを読み出し、タイマ８０にセットする。タイマ８０は、スイッチング周期決定部７８によりセットされた算出値Ｃに基づき、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗに対して駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力し、これらのアーム素子をオン／オフさせる。
【００４４】
（６）コンデンサ３８、３９、抵抗器４０
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、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６のシステムの負荷用等に利用される抵抗器４０が設けられている。
【００４５】
（７）各種制御部（ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、コンバータ制御部５４、統括制御部５６）
燃料電池２２、水素タンク２８及びエアコンプレッサ３０を含むシステムはＦＣ制御部５０により制御される。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（図示せず）を含むモータ制御部５２により制御される。上述の通り、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を含むシステムはコンバータ制御部５４により制御される。
【００４６】
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等の値を決定する統括制御部５６により制御される。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（８）各種スイッチ、各種センサ
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（基本的にバッテリ電圧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。
【００５１】
２．各種制御
（１）電圧制御
１次電圧Ｖ１は、基本的に、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）であるバッテリ電圧Ｖｂａｔになる。
【００５２】
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が、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。
【００５３】
ただし、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆがバッテリ２４の電圧Ｖｂａｔ（＝Ｖ１１）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、ダイオード８３ｕ〜８３ｗが導通状態とされ、例えば、燃料電池２２の直結時点電流値Ｉｆｄ（図２参照）を上回る範囲の電流の大部分は、バッテリ２４からのバッテリ電流Ｉｂａｔにより負担される。この場合、発電電流Ｉｆが直結時点電流値Ｉｆｄを下回る範囲にある場合においても、二点鎖線で示す燃料電池２２の発電効率ηを考慮し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６により変換されたバッテリ２４からのバッテリ電流Ｉｂａｔによる２次電流Ｉ２が発電電流Ｉｆに加算されてモータ２６にモータ電流Ｉｍとして供給される。
【００５４】
なお、上述した高出力時に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）に制御される。
【００５５】
これに対して、燃料電池車両２０の停車時に、もう一つの直結状態が発生する。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。
【００５６】
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。すなわち、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に保持制御される。
【００５７】
（２）燃料電池２２の出力制御
ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御について説明する。
【００５８】
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）｝。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
なお、上記のような燃料電池２２の出力制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータ３６のモードを、燃料電池出力制御モードと呼ぶ。
【００６２】
（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の動作制御
（ａ）基本動作
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、昇圧動作又は降圧動作を行う。
【００６７】
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、下アーム素子８２ｕオン（リアクトル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（リアクトル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）→下アーム素子８２ｖオン→ダイオード８３ｕ〜８３ｗ導通→下アーム素子８２ｗオン→ダイオード８３ｕ〜８３ｗ導通→下アーム素子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。
【００６８】
なお、上アーム素子接続時間Ｔ１（上アーム素子８１ｕ〜８１ｗが接続する時間）及び下アーム素子接続時間Ｔ２（下アーム素子８２ｕ〜８２ｗが接続する時間）は、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００６９】
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、２次電圧Ｖ２がＶ２＝Ｖ１−Ｖｄとなるようにダイオード８３ｕ〜８３ｗが導通状態とされる。この際、後述するように、本実施形態では、各スイッチング周期ＴSWにおいて、上アーム素子８１ｕ〜ｗのオンと下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのオンとを切り換える同期スイッチング処理を行っている。しかし、高出力直結動作では、下アーム素子８２ｕ〜８２ｗはオンせず、上アーム素子８１ｕ〜ｗのみがオンし続ける。
【００７０】
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、上アーム素子８１ｕオン（リアクトル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に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、リアクトル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に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）→上アーム素子８１ｖオン→ダイオード８４ｕ〜８４ｗ導通→上アーム素子８１ｗオン→ダイオード８４ｕ〜８４ｗ導通→上アーム素子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。
【００７１】
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素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのオンデューティも、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００７２】
第１実施形態において、通常、コンバータ制御部５４は、スイッチング周期ＴSW｛スイッチング周波数ＦSWの逆数（例えば、１／十数ｋＨｚ）の時間に相当する。｝の３倍の処理周期（３×ＴSW）毎に、次の３×ＴSWの周期で行うためのＤＣ／ＤＣコンバータ３６の動作（ステップＳ４のコンバータ制御動作）を決定する。
【００７３】
統括制御部５６は、総負荷要求量Ｌｔを決定し（ステップＳ１）、燃料電池分担負荷量Ｌｆ、バッテリ分担負荷量Ｌｂ、回生電源分担負荷量Ｌｒの配分を決定し（ステップＳ２）、ＦＣ制御部５０、コンバータ制御部５４及びモータ制御部５２に指令を与える。なお、統括制御部５６に対して、ＦＣ制御部５０、コンバータ制御部５４及びモータ制御部５２から制御結果が逐次報告される。
【００７４】
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。
【００７５】
（ｂ）ＶＣＵ２３によるローテーションスイッチング
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。第１実施形態におけるローテーションスイッチングは、パルス幅制御｛ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御｝を用いる。後述するように、ＰＷＭ制御に加え、パルス周波数制御｛ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御｝を用いてもよく、また、ＰＦＭ制御のみ用いることもできる。
【００７６】
図４には、ＰＷＭ制御における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５には、ＰＷＭ制御におけるＶＣＵ２３の昇圧動作時（２次電流Ｉ２のソース時）のタイムチャートが示されている。
【００７７】
図４及び図５において、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コンバータ装置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。
【００７８】
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素子（例えば、駆動信号ＵＨに対応するアーム素子は上アーム素子８１ｕ）が実際に通流し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がオフになっていなければ該当するアーム素子が通流しないことに留意する。
【００７９】
図４及び図５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ＴSW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素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）をオン（図４）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素子８２（８２ｕ〜８２ｗ）をオン（図５）している。
【００８０】
この場合、図４、図５及び後述する図６から分かるように、上下アーム素子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、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ又は下アーム素子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。
【００８１】
降圧動作の動作を説明する図４において、例えば、時点ｔ１〜ｔ２の間で駆動信号ＵＨにより上アーム素子８１ｕがオンしている期間（上アーム素子接続時間Ｔ１）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（但し、下アーム素子８２ｕに電流は流れない。）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、上アーム素子８１ｖ、８１ｗ、８１ｕ、…がオンし、同様の動作を繰り返す。
【００８２】
昇圧動作の動作を説明する図５において、例えば、時点ｔ１３〜ｔ１４の間で駆動信号ＵＬにより下アーム素子８２ｕがオンしている期間（下アーム素子接続時間Ｔ２）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（但し、上アーム素子８１ｖに電流は流れない。）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、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２Ｓに放出される。時点ｔ１７以降、順次、下アーム素子８２ｖ、８２ｗ、８２ｕ、…がオンし、同様の動作を繰り返す。
【００８３】
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６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により上アーム素子８１ｕを通じてリアクトル９０にエネルギが蓄積される。
【００８４】
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。
【００８５】
時点ｔ２２〜ｔ２３の間で駆動信号ＵＬにより下アーム素子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。
【００８６】
（ｃ）直結状態移行処理
次に、上述した直結状態（図２の一点鎖線の太線参照）に移行するための処理（以下、「直結状態移行処理」と称する。）を考慮した同期スイッチングの処理（図３のステップＳ４の詳細）について説明する。
【００８７】
前述のように、第１実施形態では同期スイッチングを行っている。同期スイッチングでは、スイッチング周期ＴSW毎に、上アーム素子接続時間Ｔ１（上アーム素子８１ｕ〜８１ｗへの駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがハイレベルになり上アーム素子８１ｕ〜８１ｗがオンする時間）と、下アーム素子接続時間Ｔ２（下アーム素子８２ｕ〜８２ｗへの駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがハイレベルになり下アーム素子８２ｕ〜８２ｗがオンする時間）と、第１デッドタイムｄｔ１（前回のスイッチング周期ＴSWにおける下アーム素子接続時間Ｔ２後、今回のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１前のデッドタイムｄｔ）と、第２デッドタイムｄｔ２（今回のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１後、今回のスイッチング周期ＴSWにおける下アーム素子接続時間Ｔ２前のデッドタイムｄｔ）とを設定する。
【００８８】
図７は、第１実施形態におけるデッドタイム減少処理（詳細は後述する。）を簡略的に示す。図７において、第１・第２のスイッチング周期ＴSWは、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２の長さが一定（基準時間ｄｔｒ）の通常領域である。第３〜第５のスイッチング周期ＴSWは、下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであり、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を減少させるデッドタイム減少領域である。第６〜第８のスイッチング周期ＴSWは、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２が存在せず、上アーム素子接続時間Ｔ１のみとなる直結領域である。
【００８９】
なお、図７では、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの区別は省略されている。また、本実施形態ではＰＷＭ制御を用いている。このため、図７における各スイッチング周期ＴSWの長さは一定である。
【００９０】
図８には、第１実施形態において、相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれについて、上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を算出し、その算出値Ｃを用いて各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの同期スイッチングを行うタイミングが示されている。
【００９１】
図８に示すように、コンバータ制御部５４の算出部５５（図１）で行われる各算出処理は、３つの相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡについて一括して行われる。すなわち、図８のＮ番目の算出処理は、第４〜第６のスイッチング周期ＴSWについてのものであるが、第１〜第３のスイッチング周期ＴSWの間に行われる。また、Ｎ＋１番目の算出処理は、第７〜第９のスイッチング周期ＴSWについてのものであるが、第４〜第６のスイッチング周期ＴSWの間に行われる。
【００９２】
図９及び図１０には、上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を算出するためのフローチャートが示されている。また、図１１には、図９及び図１０のフローチャートを用いた各種信号のタイミングチャートの一例が示されている。図１１において、第１〜第４のスイッチング周期ＴSWは通常領域であり、第５〜第７のスイッチング周期ＴSWはデッドタイム減少領域であり、第８〜第１０のスイッチング周期ＴSWは直結領域である。
【００９３】
図１１の第１のスイッチング周期ＴSWにおいて、各駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力するためのタイミング信号Ｓｔ（図１１では、駆動信号処理周期として表現されている。）のうち、駆動信号ＵＨを出力するためのタイミング信号Ｓｔが出力されると、コンバータ制御部５４のタイマ８０が、駆動信号ＵＨのハイレベルを上アーム素子８１ｕに出力すると共に、図９のステップＳ１０において、算出部５５が算出処理を開始する。
【００９４】
ステップＳ１１において、算出部５５は、相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡのうち算出処理の対象となる相アームを選択する。図１１に示すように、対象となる相アームの選択は、Ｕ相アームＵＡ、Ｖ相アームＶＡ、Ｗ相アームＷＡの順に行われる。
【００９５】
ステップＳ１２において、算出部５５は、統括制御部５６から通知された燃料電池分担負荷量Ｌｆに基づき目標とする２次電圧Ｖ２を決定する。そして、この２次電圧に基づいてデューティ比ＤＵＴ［％］を算出する。デューティ比ＤＵＴは、選択した相アームの上アーム素子接続時間Ｔ１が、スイッチング周期ＴSWに占める割合を示す。
【００９６】
ステップＳ１３において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１（前回の下アーム素子接続時間Ｔ２後、今回の上アーム素子接続時間Ｔ１前に位置するデッドタイムｄｔ）を算出する。すなわち、ステップＳ１３１において、算出部５５の許可判断部７４は、算出処理の対象となっている相アームの１つ前の相アームについて直近に設定されたフラグＦｌｇ（以下、「Ｆｌｇ＿前相」とも表記する。）が「１」であるかどうかを確認する。例えば、今回算出対象となっている相アームがＵ相アームＵＡである場合、その１つ前の相アームであるＷ相アームＷＡについて直近に設定されたフラグＦｌｇ＿Ｗ相が確認される。
【００９７】
フラグＦｌｇ＿前相は、前回対象となった相アームの下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであったかどうかを、ゼロでなかった場合「０」（ローレベル）で、ゼロであった場合「１」（ハイレベル）で示す。なお、フラグＦｌｇ＿前相は、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれに関連付けられた算出部５５のレジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗに記憶されている。
【００９８】
フラグＦｌｇ＿前相が「０」であった場合、ステップＳ１３２において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１を基準時間ｄｔｒに設定する（ｄｔ１＝ｄｔｒ）。すなわち、許可判断部７４は、第１デッドタイムｄｔ１を基準時間ｄｔｒよりも短く設定可能な第１デッドタイムｄｔ１減少処理を許可しない（第１デッドタイムｄｔ１減少処理の詳細は後述する。）。フラグＦｌｇが「１」であった場合、ステップＳ１３３において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１減少処理を行う。すなわち、許可判断部７４は、第１デッドタイムｄｔ１減少処理を許可する。
【００９９】
例えば、図１１では、第５のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）のための算出処理を開始する時点（当該算出処理は、第１のスイッチング周期ＴSWにおいて行われる。）で、１つ前の第４のスイッチング周期ＴSW（Ｕ相アームＵＡ）に関するフラグＦｌｇ＿Ｕ相は「０」となっている。このため、第５のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）のための算出処理では第１デッドタイムｄｔ１減少処理が行われない。
【０１００】
一方、第６のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）のための算出処理を開始する時点（同じく第１のスイッチング周期ＴSWにおいて行われる。）で、１つ前の第５のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）に関するフラグＦｌｇ＿Ｖ相は「１」となっている。このため、第６のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）のための算出処理では第１デッドタイムｄｔ１減少処理が行われる。
【０１０１】
続くステップＳ１４〜Ｓ１６において、ステップＳ１２で算出したデューティ比ＤＵＴに基づき、算出部５５は、今回対象となっている相アーム（以下、「対象相アーム」とも称する。）の第２デッドタイムｄｔ２、上アーム素子接続時間Ｔ１及び下アーム素子接続時間Ｔ２を算出する。すなわち、算出部５５は、テーブル７１に記憶されている、デューティ比ＤＵＴと、第２デッドタイムｄｔ２、上アーム素子接続時間Ｔ１及び下アーム素子接続時間Ｔ２との関係（図１２参照）を用いて、今回の第２デッドタイムｄｔ２、今回の上アーム素子接続時間Ｔ１及び今回の下アーム素子接続時間Ｔ２を算出する。この際、ステップＳ１３３の第１デッドタイムｄｔ１減少処理が行われたかどうかにより、上アーム素子接続時間Ｔ１の値は変化する（詳細は後述する。）。
【０１０２】
ステップＳ１７において、対象相アームのフラグＦｌｇを更新する。すなわち、ステップＳ１７１において、今回の下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであるかどうかを判定する。今回の下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロでなかった場合、ステップＳ１７２において、今回の相アームについてのフラグＦｌｇ（以下、「Ｆｌｇ＿現相」とも表記する。）を「０」に設定し、レジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗのうち対象相アームに対応するものに記憶する。下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであった場合、ステップＳ１７３において、フラグＦｌｇ＿現相を「１」に更新し、レジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗのいずれかに記憶する。更新されたフラグＦｌｇ＿現相は、次に対象となる相アームの算出処理においてフラグＦｌｇ＿前相として用いられる。例えば、今回の対象がＵ相アームＵＡであれば、フラグＦｌｇ＿Ｕ相は、次回の対象であるＶ相アームＶＡの算出処理で用いられる。
【０１０３】
ステップＳ１８において、算出部５５は、全ての相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡについて算出処理（ステップＳ１２〜Ｓ１７）が終了したかどうかを判定する。まだ算出処理が終了していない相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡがある場合、ステップＳ１１に戻る。
【０１０４】
ステップＳ１８において、全ての相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの算出処理が終了したと判定された場合、ステップＳ１９において、算出部５５は、相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡについての算出値Ｃを動作指令部５７に送信する。
【０１０５】
ステップＳ２０において、動作指令部５７は、受信した算出値Ｃを、相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれに関連付けてレジスタ７６ｕ、７６ｖ、７６ｗに記憶する。
【０１０６】
ステップＳ２１において、動作指令部５７のスイッチング周期決定部７８は、各レジスタ７６ｕ、７６ｖ、７６ｗから算出値Ｃを読み出し、タイマ８０にセットする。
【０１０７】
ステップＳ２２において、タイマ８０は、セットされたタイミングに応じて、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力する。
【０１０８】
コンバータ制御部５４による以上のような直結状態移行処理を行うＤＣ／ＤＣコンバータ３６のモードを直結モードと呼ぶ。
【０１０９】
図１２には、図９のステップＳ１３３の第１デッドタイムｄｔ１減少処理及び後述する第２デッドタイムｄｔ２減少処理に関する駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの出力特性が示されている。すなわち、図１２は、デューティ比ＤＵＴの変化に伴う上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２の関係を示している。ここでのスイッチング周期ＴSWは６０μｓであり、スイッチング周期ＦSW［回／秒］は、約１６．７ｋＨｚである。
【０１１０】
デューティ比ＤＵＴが第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１未満では、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２は、いずれも基準時間ｄｔｒ（図１２では約５μｓ、すなわち、スイッチング周期ＴSWの４．２％）で一定ある（ｄｔ１＝ｄｔ２＝ｄｔｒ）。また、デューティ比ＤＵＴが第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１未満のとき、上アーム素子接続時間Ｔ１は、デューティ比ＤＵＴの増加に伴って増加し、下アーム素子接続時間Ｔ２は、デューティ比ＤＵＴの増加に伴って減少する。すなわち、上アーム素子接続時間Ｔ１は下記の式（１）で、下アーム素子接続時間Ｔ２は下記の式（２）で定義される。
Ｔ１＝ＴSW×（ＤＵＴ／１００）  …（１）
Ｔ２＝ＴSW×｛（１００−ＤＵＴ）／１００｝―２ｄｔｒ  …（２）
【０１１１】
デューティ比ＤＵＴが第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１になると、下アーム素子接続時間Ｔ２はゼロになる（Ｔ２＝０）。第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１は、下記の式（３）で定義され、図１２では９１．６％である。
ＤＵＴ＿ＴＨ１＝｛（ＴSW―２ｄｔｒ）／ＴSW｝×１００  …（３）
【０１１２】
そして、デューティ比ＤＵＴが第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１以上第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２未満である場合、図１２に示すように、第２デッドタイムｄｔ２がデューティ比ＤＵＴに応じて変化する。すなわち、デューティ比ＤＵＴが増加するにつれて、第２デッドタイムｄｔ２は減少する（第２デッドタイムｄｔ２減少処理）。ここで、第１デッドタイムｄｔ１は、基準時間ｄｔｒとされ（ｄｔ１＝ｄｔｒ）、下アーム素子接続時間Ｔ２はゼロである（Ｔ２＝０）。また、第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２は、下記の式（４）で定義され、図１２では９５．８％である。
ＤＵＴ＿ＴＨ２＝１００−｛（ＴSW―ｄｔｒ）／ＴSW｝＝１００−｛（１００−ＤＵＴ＿ＴＨ１）／２｝  …（４）
【０１１３】
さらに、第２デッドタイムｄｔ２及び上アーム素子接続時間Ｔ１は、下記の式（５）、（６）で定義される。
ｄｔ２＝ｄｔｒ×｛（ＤＵＴ＿ＴＨ２−ＤＵＴ）／（ＤＵＴ＿ＴＨ２−ＤＵＴ＿ＴＨ１）｝  …（５）
Ｔ１＝ＴSW―ｄｔ１−ｄｔ２＝ＴSW―ｄｔｒ−ｄｔ２  …（６）
【０１１４】
デューティ比ＤＵＴが第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２以上であり且つ図９のステップＳ１３１においてフラグＦｌｇ＿前相が「１」の場合（前回対象となった相アームの下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであった場合）、図１２に示すように、第１デッドタイムｄｔ１がデューティ比ＤＵＴに応じて変化する。すなわち、デューティ比ＤＵＴが増加するにつれて、第１デッドタイムｄｔ１は減少する（第１デッドタイムｄｔ１減少処理）。ここで、第２デッドタイムｄｔ２及び下アーム素子接続時間Ｔ２はゼロである（ｄｔ２＝Ｔ２＝０）。また、第１デッドタイムｄｔ１及び上アーム素子接続時間Ｔ１は、下記の式（７）、（８）で定義される。
ｄｔ１＝ｄｔｒ×｛（１００−ＤＵＴ）／（１００−ＤＵＴ＿ＴＨ２）｝  …（７）
Ｔ１＝ＴSW―ｄｔ１  …（８）
【０１１５】
なお、図９のステップＳ１３１において、フラグＦｌｇ＿前相が「０」の場合（前回対象となった相アームの下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロでなかった場合）、図１３に示すように、第１デッドタイムｄｔ１は、基準時間ｄｔｒとされる（ｄｔ１＝ｄｔｒ）。この場合、上アーム素子接続時間Ｔ１は、第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２を越えて増加できないため、約５５μｓを超えることができない。
【０１１６】
以上のような第１デッドタイムｄｔ１減少処理及び第２デッドタイムｄｔ２減少処理を行うことで、図１１に示すように、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を徐々に減少させ、通常領域から直結領域へと移行することができる。これにより、図１４に示すように、２次電圧Ｖ２を徐々に１次電圧Ｖ１に近づけることが可能となり、通常領域から直結領域（Ｖ１≒Ｖ２）へと滑らかに移行することができる。
【０１１７】
３．第１実施形態の効果
以上のように、第１実施形態では、今回のスイッチング周期ＴSWについて下アーム素子接続時間Ｔ２があるとき、次のスイッチング周期ＴSWにおける第１デッドタイムｄｔ１（上アーム素子接続時間Ｔ１の前に位置するデッドタイムｄｔ）を減少させず、今回のスイッチング周期ＴSWについて下アーム素子接続時間Ｔ２がないとき、次のスイッチング周期ＴSWにおける第１デッドタイムｄｔ１を減少させ、上アーム素子接続時間Ｔ１を増加させることができる。これにより、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗが短絡することのないタイミングで第１デッドタイムｄｔ１を減少させることができる。その結果、バッテリ２４と、燃料電池２２及び回生時のモータ２６とを直結することができる。
【０１１８】
また、算出部５５において、複数のスイッチング周期ＴSW（複数の相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡ）についてまとめて算出値Ｃを求め、この算出値Ｃを算出部５５から動作指令部５７に送信する。また、前回の算出処理における最後のスイッチング周期ＴSWについての下アーム素子接続時間Ｔ２に基づいて、今回の算出処理における最初のスイッチング周期ＴSWについての上アーム素子接続時間Ｔ１と第１デッドタイムｄｔ１を算出するため、複数のスイッチング周期ＴSWについてまとめて算出値Ｃを求めた場合であっても、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗの短絡を防止することができる。従って、今回の算出処理における最初のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗの短絡を防止しつつ、算出部５５の算出時間を短縮することができる。
【０１１９】
デューティ比ＤＵＴが、第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１と第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２の間にあるとき、デューティ比ＤＵＴが大きくなるにつれて第２デッドタイムｄｔ２を徐々に減少させ、上アーム素子接続時間Ｔ１を徐々に増加させる。これにより、第２デッドタイムの減少に伴って、上アーム素子接続時間Ｔ１を増加させることができるようになり、上アーム素子接続時間Ｔ１を、デューティ比ＤＵＴに応じて滑らかに制御可能となる。
【０１２０】
さらに、デューティ比ＤＵＴが、第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２とデューティ比ＤＵＴが取り得る最大値（図１２では１００％）の間にあるとき、第１デッドタイムｄｔ１を徐々に減少させ、上アーム素子接続時間Ｔ１を徐々に増加させる。これにより、第１デッドタイムｄｔ１の減少に伴って、上アーム素子接続時間Ｔ１を増加させることができるようになり、上アーム素子接続時間Ｔ１を、デューティ比ＤＵＴに応じて滑らかに制御可能となる。
【０１２１】
さらにまた、ＶＣＵ２３は燃料電池車両２０に搭載され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、燃料電池２２とモータ２６間の電圧を調整し、燃料電池２２の出力を制御する燃料電池出力制御モードと、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗのみを接続し、バッテリ２４、燃料電池２２及びモータ２６を直結状態とする直結モードとを備える。これにより、燃料電池出力制御モードでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６により燃料電池２２の出力が制御可能であり、直結モードでは、バッテリ２４の充放電に伴うＤＣ／ＤＣコンバータ３６でのスイッチングロスを防止することが可能となる。
【０１２２】
Ｂ．第２実施形態
１．第２実施形態の内容
第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、基本的に第１実施形態と同様であるが、第１デッドタイムｄｔ１減少処理及び第２デッドタイムｄｔ２減少処理の用い方が異なる。
【０１２３】
すなわち、第１デッドタイムｄｔ１減少処理では、第１デッドタイムｄｔ１を減少させるかどうかを、前回の相アームについての第２デッドタイムｄｔ２がゼロであったかどうかによって決定する。また、第２デッドタイムｄｔ２減少処理では、第２デッドタイムｄｔを減少させるかどうかを、前回の相アームについての下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであったかどうかによって決定する。
【０１２４】
図１５は、第２実施形態におけるデッドタイム減少処理（詳細は後述する。）を簡略的に示す。図１５において、第１〜第３のスイッチング周期ＴSWは、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２の長さが一定（基準時間ｄｔｒ）の通常領域である。第４〜第８のスイッチング周期ＴSWは、下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであり、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を減少させるデッドタイム減少領域である。第９・第１０のスイッチング周期ＴSWは、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２が存在せず、上アーム素子接続時間Ｔ１のみとなる直結領域である。
【０１２５】
なお、図１５では、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの区別は省略されている。また、第２実施形態でもＰＷＭ制御を用いている。このため、図１５における各スイッチング周期ＴSWの長さは一定である。
【０１２６】
第１実施形態と同様、相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれについて、算出値Ｃ（上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２）は一括して算出される。
【０１２７】
図１６及び図１７には、上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を算出するためのフローチャートが示されている。また、図１８には、図１６及び図１７のフローチャートを用いた各種信号のタイミングチャートの一例が示されている。図１８において、第１〜第５のスイッチング周期ＴSWは通常領域であり、第６〜第１０のスイッチング周期ＴSWはデッドタイム減少領域であり、第１１・第１２のスイッチング周期ＴSWは直結領域である。
【０１２８】
図１６及び図１７のステップＳ３０〜Ｓ３２、Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３９〜Ｓ４３は、図９及び図１０のステップＳ１０〜Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１８〜Ｓ２２に対応する。
【０１２９】
また、ステップＳ３３では、算出部５５が、第２デッドタイムｄｔ２（今回の上アーム素子接続時間Ｔ１後、今回の下アーム接続時間Ｔ２前に位置するデッドタイムｄｔ）を算出する。すなわち、ステップＳ３３１において、算出部５５の許可判断部７４は、算出処理の対象となっている相アームの１つ前の相アームについて直近に設定された第２フラグＦｌｇ２（以下、「Ｆｌｇ２＿前相」とも表記する。）が「１」であるかどうかを確認する。
【０１３０】
第２フラグＦｌｇ２＿前相は、前回対象となった相アームの下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであったかどうかを、ゼロでなかった場合「０」（ローレベル）で、ゼロであった場合「１」（ハイレベル）で示す。なお、第２フラグＦｌｇ２＿前相は、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれに関連付けられた算出部５５のレジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗに記憶されている。
【０１３１】
第２フラグＦｌｇ２＿前相が「０」であった場合、ステップＳ３３２において、算出部５５は、第２デッドタイムｄｔ２を基準時間ｄｔｒに設定する（ｄｔ２＝ｄｔｒ）。すなわち、許可判断部７４は、第１実施形態と同様の第２デッドタイムｄｔ２減少処理を許可しない。第２フラグＦｌｇ２＿前相が「１」であった場合、ステップＳ３３３において、算出部５５は、第２デッドタイムｄｔ２減少処理を行う。すなわち、許可判断部７４は、第２デッドタイムｄｔ２減少処理を許可する。
【０１３２】
例えば、図１８では、第５のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）のための算出処理を開始する時点（当該算出処理は、第１のスイッチング周期ＴSWにおいて行われる。）で、１つ前の第４のスイッチング周期ＴSW（Ｕ相アームＵＡ）に関する第２フラグＦｌｇ２＿Ｕ相は「０」となっている。このため、第５のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）のための算出処理では第２デッドタイムｄｔ２減少処理が行われない。
【０１３３】
一方、第６のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）のための算出処理を開始する時点（同じく第１のスイッチング周期ＴSWにおいて行われる。）で、１つ前の第５のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）に関する第２フラグＦｌｇ２＿Ｖ相は「１」となっている。このため、第６のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）のための算出処理では第２デッドタイムｄｔ２減少処理が行われる。
【０１３４】
ステップＳ３４において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１（前回の下アーム素子接続時間Ｔ２後、今回の上アーム素子接続時間Ｔ１前に位置するデッドタイムｄｔ）を算出する。すなわち、ステップＳ３４１において、算出部５５の許可判断部７４は、算出処理の対象となっている相アームの１つ前の相アームについて直近に設定された第１フラグＦｌｇ１（以下、「Ｆｌｇ１＿前相」とも表記する。）が「１」であるかどうかを確認する。例えば、今回算出対象となっている相アームがＵ相アームＵＡである場合、その１つ前の相アームであるＷ相アームＷＡについて直近に設定された第１フラグＦｌｇ１＿Ｗ相が確認される。
【０１３５】
第１フラグＦｌｇ１＿前相は、前回対象となった相アームの第２デッドタイムｄｔ２がゼロであったかどうかを、ゼロでなかった場合「０」（ローレベル）で、ゼロであった場合「１」（ハイレベル）で示す。なお、第１フラグＦｌｇ１＿前相は、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれに関連付けられた算出部５５のレジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗに記憶されている。
【０１３６】
第１フラグＦｌｇ１＿前相が「０」であった場合、ステップＳ３４２において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１を基準時間ｄｔｒに設定する（ｄｔ１＝ｄｔｒ）。すなわち、許可判断部７４は、第１実施形態と同様の第１デッドタイムｄｔ１減少処理を許可しない。第１フラグＦｌｇ１が「１」であった場合、ステップＳ３４３において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１減少処理を行う。すなわち、許可判断部７４は、第１デッドタイムｄｔ１減少処理を許可する。
【０１３７】
例えば、図１８では、第７のスイッチング周期ＴSW（Ｕ相アームＵＡ）のための算出処理を開始する時点（当該算出処理は、第４のスイッチング周期ＴSWにおいて行われる。）で、１つ前の第６のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）に関する第１フラグＦｌｇ１＿Ｗ相は「０」となっている。このため、第７のスイッチング周期ＴSW（Ｕ相アームＵＡ）のための算出処理では第１デッドタイムｄｔ１減少処理が行われない。
【０１３８】
一方、第９のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）のための算出処理を開始する時点（当該処理は、第４のスイッチング周期ＴSWにおいて行われる。）で、１つ前の第８のスイッチング周期ＴSW（Ｖ相アームＶＡ）に関する第１フラグＦｌｇ１＿Ｖ相は「１」となっている。このため、第９のスイッチング周期ＴSW（Ｗ相アームＷＡ）のための算出処理では第１デッドタイムｄｔ１減少処理が行われる。
【０１３９】
図１６のステップＳ３７は、第２フラグＦｌｇ２を対象としている点で、フラグＦｌｇを対象とする図９のステップＳ１７と異なるが、フラグＦｌｇと第２フラグＦｌｇ２は実質的に同一の内容を示しているので、ステップＳ３７とステップＳ１７は実質的に同じである。
【０１４０】
ステップＳ３８では、今回対象となる相アームの第１フラグＦｌｇ１を更新する。すなわち、ステップＳ３８１において、今回の第２デッドタイムｄｔ２がゼロであるかどうかを判定する。第２デッドタイムｄｔ２がゼロでなかった場合、ステップＳ３８２において、第１フラグＦｌｇ１（以下、「Ｆｌｇ１＿現相」とも表記する。）を「０」に更新し、レジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗのいずれかに記憶する。第２デッドタイムｄｔ２がゼロであった場合、ステップＳ３８３において、第１フラグＦｌｇ１を「１」に更新し、レジスタ７２ｕ、７２ｖ、７２ｗのいずれかに記憶する。更新された第１フラグＦｌｇ１＿現相は、次に対象となる相アームの算出処理において第１フラグＦｌｇ１＿前相として用いられる。例えば、今回の対象がＷ相アームＷＡであれば、第１フラグＦｌｇ１＿Ｗ相は、次回の対象であるＵ相アームＵＡの算出処理で用いられる。
【０１４１】
第２実施形態の第１デッドタイムｄｔ１減少処理及び第２デッドタイムｄｔ２減少処理自体は、第１実施形態と同様であるが、ステップＳ３３１において第２フラグＦｌｇ２＿前相が「０」の場合（前回対象となった相アームの下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロではなかった場合）、ステップＳ３３２において第２デッドタイムｄｔ２は、基準時間ｄｔｒに設定される（ｄｔ２＝ｄｔｒ）。この場合、）、図１９に示すように、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２は、基準時間ｄｔｒとされる（ｄｔ１＝ｄｔ２＝ｄｔｒ）。この場合、上アーム素子接続時間Ｔ１は、第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１における値を越えて増加できないため、約５０μｓで一定となる（Ｔ１＝ＴSW−ｄｔ１−ｄｔ２＝ＴSW−２ｄｔｒ）。
【０１４２】
２．第２実施形態の効果
以上のような第２実施形態では、第１実施形態での効果に加え、下記のような効果を奏する。すなわち、第２実施形態では、第１デッドタイムｄｔ１は、第２デッドタイムｄｔ２がゼロになった後にのみ減少される。第２デッドタイムがゼロになる前には下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロになっている。このため、前回のスイッチング周期ＴSWにおいて下アーム素子接続時間Ｔ２が存在するときに、今回のスイッチング周期ＴSWにおいて第１デッドタイムｄｔ１が減少されることはなくなり、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗの間の短絡をより確実に防止することができる。
【０１４３】
Ｃ．第３実施形態
１．第３実施形態の内容
第３実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、基本的に第１実施形態と同様であるが、ＰＷＭ制御のみではなく、ＰＷＭ制御とＰＦＭ制御を切り換えて用いる点で異なる。
【０１４４】
ＰＦＭ制御を用いるのは、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗに用いられているスイッチング素子の動作がＰＷＭ制御では不安定となる場合である。例えば、前記スイッチング素子をオンにするためには、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬのハイレベルに保持する時間（前述した上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２）が所定値（例えば、１．５μｓ）以上でなければならず、また、この所定値近傍以上の時間であっても、動作が安定しない場合がある。このため、上アーム素子接続時間Ｔ１又は下アーム素子接続時間Ｔ２が、前記所定値にある程度の余裕を持たせた値（例えば、４．２μｓ）以下の領域では、ＰＷＭ制御からＰＦＭ制御に切り換え、各スイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１又は下アーム素子接続時間Ｔ２を一定にし、スイッチング周期ＴSWの長さを変化させる。
【０１４５】
図２０には、ＰＷＭ制御とＰＦＭ制御を切り換えて用いる制御の概念図が示されている。図２０において、第１〜第３のスイッチング周期ＴSWはＰＷＭ制御であり、第４のスイッチング周期ＴSW以降はＰＦＭ制御である。ＰＷＭ制御では、各スイッチング周期ＴSWの長さが等しく、上アーム素子接続時間Ｔ１及び下アーム素子接続時間Ｔ２の長さを変化させることにより、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのオン／オフ動作を制御する。これに対し、ＰＦＭ制御では、上アーム素子接続時間Ｔ１又は下アーム素子接続時間Ｔ２のうち短い方の長さを等しくし、各スイッチング周期ＴSWの長さを変化させることにより、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのオン／オフ動作を制御する。
【０１４６】
第３実施形態では、ＰＷＭ制御及びＰＦＭ制御いずれの場合でも、コンバータ制御部５４における１回の算出処理で求められる算出値Ｃは、３つの相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡ全てについてのものである。算出値Ｃを求める順番は、Ｕ相アームＵＡ、Ｖ相アームＶＡ、Ｗ相アームＷＡの順で固定されている。そして、ＰＷＭ制御では、算出値Ｃは全て用いられる。しかし、ＰＦＭ制御に移行した後は、３つの相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡについての算出値Ｃのうち、実際に用いられるものは、１つ又は２つの相アームについての算出値Ｃになる場合がある（図２０におけるＮ＋１番目以降の算出処理を参照）。この点の詳細については後述する。
【０１４７】
図２１及び図２２には、上アーム素子接続時間Ｔ１、下アーム素子接続時間Ｔ２、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２を算出するためのフローチャートが示されている。また、図２３〜図２５には、図２１及び図２２のフローチャートを用いた各種信号のタイミングチャートの一例が示されている。図２３〜図２５において、第１〜第１２のスイッチング周期ＴSWは、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２が一定（基準時間ｄｔｒ）の通常領域であり、第１３〜第１７のスイッチング周期ＴSWは、第１デッドタイムｄｔ１又は第２デッドタイムｄｔ２が徐々に減少するデッドタイム減少領域であり、第１８のスイッチング周期ＴSWは、第１デッドタイムｄｔ１及び第２デッドタイムｄｔ２がゼロとなる直結領域である。
【０１４８】
図２１、図２２のステップＳ５０〜Ｓ６２は、基本的に、図９、図１０のステップＳ１０〜Ｓ２２に対応する。そこで、以下では、相違する点に着目して述べる。
【０１４９】
図２１のステップＳ５３において、コンバータ制御部５４の算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１を算出する。すなわち、ステップＳ５３１において、算出部５５の許可判断部７４は、算出処理の対象となっている相アームの１つ前の相アームについて直近に設定されたフラグＦｌｇ（以下、「Ｆｌｇ＿前相（今回）」とも表記する。）、及び前回に設定されたフラグＦｌｇ（以下、「Ｆｌｇ＿前相（前回）」とも表記する。）がいずれも「１」であるかどうかを確認する。例えば、今回算出対象となっている相アームがＵ相アームＵＡである場合、その１つ前の相アームであるＷ相アームＷＡについて直近及びその１つ前に設定されたフラグＦｌｇ＿Ｗ相（今回）、フラグＦｌｇ＿Ｗ相（前回）が確認される。
【０１５０】
フラグＦｌｇ＿前相（今回）、フラグＦｌｇ＿前相（前回）（以下、これらをまとめて「フラグＦｌｇ＿前相（今回、前回）」とも表記する。）の少なくとも１つが「０」であった場合、ステップＳ５３２において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１を基準時間ｄｔｒに設定する（ｄｔ１＝ｄｔｒ）。すなわち、許可判断部７４は、第１実施形態と同様の第１デッドタイムｄｔ１減少処理を許可しない。フラグＦｌｇ＿前相（今回）、フラグＦｌｇ＿前相（前回）がいずれも「１」であった場合、ステップＳ５３３において、算出部５５は、第１デッドタイムｄｔ１減少処理を行う。すなわち、許可判断部７４は、第１デッドタイムｄｔ１減少処理を許可する。
【０１５１】
図２３〜図２５において、フラグＦｌｇの設定は次のように示されている。すなわち、図２３〜図２５のフラグＦｌｇに関し、左上から右下への斜線で表されている部分は、「今回」又は「前回」いずれか一方が「１」であったことを示し、右上から左下への斜線で表されている部分は、「今回」及び「前回」の両方が「１」であったことを示す。
【０１５２】
例えば、図２３の第９のスイッチング周期ＴSWのフラグＦｌｇ＿Ｗ相は、左上から右下への斜線であり、かつその１つ前の第８のスイッチング周期ＴSWのフラグＦｌｇ＿Ｗ相はハイレベルがない。このため、第９のスイッチング周期ＴSWのフラグＦｌｇ＿Ｗ相は、フラグＦｌｇ＿Ｗ相（今回）が「１」であり、フラグＦｌｇ＿Ｗ相（前回）が「０」であることを示す。
【０１５３】
そして、図２４の第１２のスイッチング周期ＴSWでは、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬにはいずれもハイレベルがない。しかし、第１１のスイッチング周期ＴSWでは、フラグＦｌｇ＿Ｕ相及びフラグＦｌｇ＿Ｖ相は、左上から右下への斜線で表されている。このため、Ｕ相アームＵＡ及びＶ相アームＶＡの下アーム素子接続時間Ｔ２の算出値Ｃはゼロであったことがわかる。
【０１５４】
このように、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの実際の出力ではなく、算出部５５による算出値Ｃに基づいてフラグＦｌｇ（今回、前回）を設定する。
【０１５５】
図２３〜図２５において、フラグＦｌｇ＿前相（今回、前回）が両方「１」になった後に初めて算出処理がされたのは、第１３のスイッチング周期ＴSWにおける駆動信号ＵＨである。従って、この駆動信号ＵＨから初めて第１デッドタイムｄｔ１減少処理が開始可能である。但し、図２４では、デューティ比ＤＵＴとの関係から第１デッドタイムｄｔ１は減少されていない。
【０１５６】
ステップＳ５４において、算出部５５は、第２デッドタイムｄｔ２を算出する。すなわち、第２デッドタイムｄｔ２の値は、第１実施形態と同様に、ステップＳ５２で算出したデューティ比ＤＵＴに応じて決定される。
【０１５７】
ステップＳ５５、Ｓ５６において、ステップＳ５２で算出したデューティ比ＤＵＴに基づき、算出部５５は、今回対象となっている相アームのスイッチング周期ＴSWを算出する。すなわち、算出部５５は、テーブル７１に記憶されているデューティ比ＤＵＴとスイッチング周期ＴSWとの関係を用いて、スイッチング周期ＴSW並びにこのスイッチング周期ＴSWから決定される今回の上アーム素子接続時間Ｔ１及び今回の下アーム素子接続時間Ｔ２を算出する。
【０１５８】
ステップＳ５７において、今回対象となっている相アームのフラグＦｌｇ＿現相（今回、前回）を更新する。すなわち、ステップＳ５７１において、フラグＦｌｇ＿現相（今回）を、新たなフラグＦｌｇ＿現相（前回）に設定する。続くステップＳ５７２〜Ｓ５７４は、図９のステップＳ１７１〜Ｓ１７３と同様である。
【０１５９】
続くステップＳ５８〜Ｓ６２については、図１０のステップＳ１８〜Ｓ２２と同様である。但し、ステップＳ６１に関し、第３実施形態のＰＦＭ制御では、３相の相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの算出値Ｃを全て用いない場合がある。
【０１６０】
すなわち、図２６に示すように、スイッチング周波数ＦSW（実質的に、スイッチング周期ＴSWと同義である。）に応じて、１回の算出処理を行う周期［μｓ］を変化させている。これにより、スイッチング周期ＴSWが長くなり、現状に応じた上アーム素子接続時間Ｔ１及び下アーム素子接続時間Ｔ２を設定し辛くなることを回避することができる。
【０１６１】
図２６では、スイッチング周波数ＦSWが６ｋＨｚ以上（スイッチング周期ＴSWが約１６６．７μｓ以下）の場合、３つのスイッチング周期ＴSW毎に、算出部５５が１回の算出処理を行う。スイッチング周波数ＦSWが４ｋＨｚ以上６ｋＨｚ未満（スイッチング周期ＴSWが約１６６．７μｓを越え２５０μｓ以下）の場合、２つのスイッチング周期ＴSW毎に、算出部５５が１回の算出処理を行う。スイッチング周波数ＦSWが４ｋＨｚ未満（スイッチング周期ＴSWが２５０μｓを越える）の場合、１つのスイッチング周期ＴSW毎に、算出部５５が１回の算出処理を行う。
【０１６２】
２．第３実施形態の効果
以上の第３実施形態は、第１実施形態の効果とは別に以下のような効果を奏する。すなわち、今回の算出対象となっている相アーム（対象相アーム）についての上アーム素子接続時間Ｔ１と第１デッドタイムｄｔ１は、今回の算出処理における対象相アームの１つ前の相アームについてのフラグ＿前相（今回）に加え、前回の算出処理における対象相アームと１つ前の相アームについてのフラグＦｌｇ＿前相（前回）を用いて算出される。これにより、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗの短絡をより確実に防止することができる。
【０１６３】
すなわち、上述の通り、ＰＦＭ制御では、コンバータ制御部５４における１回の算出処理は、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡそれぞれが対象となる一方、実際に出力される駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは、その一部しか出力されない場合がある。換言すると、算出された算出値Ｃの一部は、実際には、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬとして出力されない場合が存在する。このため、図２４では、第１１のスイッチング周期ＴSWにおけるフラグＦｌｇ＿Ｕ相（今回）が「１」であることをもって、すなわち、第１１のスイッチング周期ＴSWにおけるＵ相アームＵＡの下アーム素子接続時間Ｔ２がゼロであることを前提に、第１１のスイッチング周期ＴSWのＶ相アームＶＡの算出値Ｃを求めようとすると、上アーム素子８１ｕと、下アーム素子８２ｖとが短絡するおそれがある。
【０１６４】
しかし、第３実施形態では、フラグＦｌｇ＿Ｖ相（今回）に加え、フラグＦｌｇ＿Ｖ相（前回）を用いるため、上記のようなおそれはなくなる。
【０１６５】
Ｄ．変形例
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の（１）〜（４）の構成を採用することができる。
【０１６６】
（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３の搭載対象
上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３を燃料電池車両２０に搭載したが、これに限られない。例えば、バッテリ駆動車両（電気自動車）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。さらに、住居用の発電システムに搭載することもできる。
【０１６７】
（２）相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡ
上記実施形態では、３相の相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡを用いたが、単相、２相又は４相以上であってもよい。また、算出値Ｃを求める際の相アームの順番や、相アームをオン／オフ制御する際の順番は、任意に設定することができる。
【０１６８】
（３）デッドタイムｄｔ
上記実施形態では、第１デッドタイムｄｔ１（前回のスイッチング周期ＴSWにおける下アーム素子接続時間Ｔ２後、今回のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１前のデッドタイムｄｔ）と、第２デッドタイムｄｔ２（今回のスイッチング周期ＴSWにおける上アーム素子接続時間Ｔ１後、今回のスイッチング周期ＴSWにおける下アーム素子接続時間Ｔ２前のデッドタイムｄｔ）とを徐々に減少させたが（図１１等参照）、これに限られない。例えば、第１デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ１と第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２の間では、第２デッドタイムｄｔ２を減少させず、第２デューティ比閾値ＤＵＴ＿ＴＨ２を超えたときに、第２デッドタイムｄｔ２をゼロにするような構成も可能である。
【０１６９】
さらに、各スイッチング周期ＴSWにおいて、まず上アーム素子接続時間Ｔ１を最初に配置し、その後にデッドタイムｄｔ、下アーム素子接続時間Ｔ２、デッドタイムｄｔの順に配置することもできる。或いは、デッドタイムｄｔ、上アーム素子接続時間Ｔ１、デッドタイムｄｔ、下アーム素子接続時間Ｔ２、デッドタイムｄｔの順に、３つのデッドタイムｄｔを設ける構成も可能である。
【０１７０】
（４）その他
図２７に示すように、直結領域では、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗに関する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを全てハイレベルにしてもよい。
【０１７１】
１スイッチング周期ＴSW中に、上アーム素子８１及び（又は）下アーム素子８２ｕ〜８２ｗを複数回オンしてもよい。
【０１７２】
リアクトル９０の数は１つに限られず、例えば、ＵＶＷ各相アームＵＡ〜ＵＷの中点にそれぞれリアクトル９０を接続することもできる。
【０１７３】
図２８及び図２９に示すようなフローチャートを用いることもできる。このフローチャートにおいて、ステップＳ７３のＴＴ１は、上アーム素子接続時間Ｔ１と第１デッドタイムｄｔ１の合計である上アーム素子側処理時間であり、デューティ比ＤＵＴに基づいて算出部５５で算出される。また、ステップＳ７４のＴＴ２は、下アーム素子接続時間Ｔ２と第２デッドタイムｄｔ２の合計である下アーム素子側処理時間であり、デューティ比ＤＵＴに基づいて算出部５５で算出される。ここで、上アーム素子側処理時間ＴＴ１及び下アーム素子側処理時間ＴＴ２は、下記の式（９）、（１０）で定義される。
ＴＴ１＝ＴSW×ＤＵＴ／１００  …（９）
ＴＴ２＝ＴSW−ＴＴ１  …（１０）
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】この発明の第１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の説明図である。
【図４】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５】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６】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７】第１実施形態におけるデッドタイム減少処理を簡略的に示す図である。
【図８】第１実施形態における同期スイッチング周期と算出処理周期の関係を簡略的に示す図である。
【図９】第１実施形態のコンバータ制御部における処理を示す第１のフローチャートである。
【図１０】第１実施形態のコンバータ制御部における処理を示す第２のフローチャートである。
【図１１】第１実施形態における各種信号に関するタイミングチャートである。
【図１２】第１実施形態におけるデッドタイム減少処理を用いた場合の駆動信号の出力特性を示す図である。
【図１３】第１実施形態におけるデッドタイム減少処理を用いない場合の駆動信号の出力特性を示す図である。
【図１４】第１実施形態における各駆動信号と２次電圧との関係を簡略的に示す図である。
【図１５】第２実施形態におけるデッドタイム減少処理を簡略的に示す図である。
【図１６】第２実施形態のコンバータ制御部における処理を示す第１のフローチャートである。
【図１７】第２実施形態のコンバータ制御部における処理を示す第２のフローチャートである。
【図１８】第２実施形態における各種信号に関するタイミングチャートである。
【図１９】第２実施形態におけるデッドタイム減少処理を用いない場合の駆動信号の出力特性を示す図である。
【図２０】第３実施形態における同期スイッチング周期と算出処理周期の関係を簡略的に示す図である。
【図２１】第３実施形態のコンバータ制御部における処理を示す第１のフローチャートである。
【図２２】第３実施形態のコンバータ制御部における処理を示す第２のフローチャートである。
【図２３】第３実施形態における各種信号に関する第１のタイミングチャートである。
【図２４】第３実施形態における各種信号に関する第２のタイミングチャートである。
【図２５】第３実施形態における各種信号に関する第３のタイミングチャートである。
【図２６】第３実施形態で用いるスイッチング周波数と算出処理の頻度との関係を示す図である。
【図２７】図１１のタイミングチャートの変形例を示す図である。
【図２８】コンバータ制御部における処理の変形例を示す第１のフローチャートである。
【図２９】コンバータ制御部における処理の変形例を示す第２のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７５】
２０…燃料電池車両                    ２２…燃料電池（第２電力装置）
２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置（ＶＣＵ）
２４…バッテリ（第１電力装置）        ２６…モータ（第２電力装置）
３４…インバータ                      ３６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…コンバータ制御部（制御装置）    ５５…算出部
５７…動作指令部                      ７１…テーブル
７２（７２ｕ〜７２ｗ）…レジスタ      ７４…許可判断部
７６（７６ｕ〜７６ｗ）…レジスタ（記憶部）
７８…スイッチング周期決定部          ８０…タイマ
８１（８１ｕ〜８１ｗ）…上アーム素子
８２（８２ｕ〜８２ｗ）…下アーム素子
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）
Ｃ…算出値                            ｄｔ…デッドタイム
ｄｔ１…第１デッドタイム              ｄｔ２…第２デッドタイム
ＤＵＴ…デューティ比
ＤＵＴ＿ＴＨ１…第１デューティ比閾値
ＤＵＴ＿ＴＨ２…第２デューティ比閾値
Ｔ１…上アーム素子接続時間            Ｔ２…下アーム素子接続時間
ＴSW…スイッチング周期
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】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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