(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力装置と第２電力装置との間に並列に接続されそれぞれが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を備える複数の相アームを有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記複数の相アームに対して駆動信号を出力し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換を制御する制御部と、
を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置であって、
前記制御部は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を行わずに前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させる直結制御を実行可能であり、
前記直結制御では、前記上アームスイッチング素子の少なくとも１つに対して前記電圧変換を行わせない駆動信号を断続的に出力することで、ある相アームの上アームスイッチング素子に流れている電流を、スイッチング周期の切替りと共に他の相アームの上アームスイッチング素子に流れるように各相アームの上アームスイッチング素子の断続を制御する
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、
前記制御部は、前記直結制御において、前記複数の相アームの上アームスイッチング素子すべてに対して前記駆動信号を断続的に出力する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記制御部は、前記直結制御において、各スイッチング周期で１つの上アームスイッチング素子にのみ前記駆動信号を出力する
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、
前記制御部は、前記直結制御において、前記上アームスイッチング素子に対して固定された順番で前記駆動信号を出力する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項５】
請求項４記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧動作及び降圧動作が可能であり、
前記制御部は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに前記昇圧動作を行わせる昇圧制御及び前記降圧動作を行わせる降圧制御が可能であり、
前記昇圧制御、前記降圧制御及び前記直結制御のいずれにおいても、前記上アームスイッチング素子に対して前記駆動信号を同じ順番で出力する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記制御部は、前記直結制御において、１つの上アームスイッチング素子に対する前記駆動信号の出力を停止するのと同時に、他の上アームスイッチング素子に対する前記駆動信号の出力を開始する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記複数の相アームの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共通の放熱板上に固定されている
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、さらに、前記複数の相アームの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の温度を測定する温度センサを備え、
前記制御部は、所定の閾値より高温の上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子の動作を中止させ、前記所定の閾値より低温の上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子を動作させる
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記第１電力装置は蓄電装置であり、前記第２電力装置は発電装置であり、
前記制御部が前記直結制御を行っているとき、前記発電装置で発電した電力により前記蓄電装置を充電する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記第２電力装置は、燃料電池と走行用のモータであり、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、車両に搭載されている
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記車両の回生時には、前記燃料電池の発電電力及び前記モータの回生電力が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電装置に充電され、
前記車両の力行時には、前記燃料電池の発電電力及び前記蓄電装置の電力が前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記モータに供給される
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並列に接続された複数のスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換を制御する制御部とを備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関する。より詳細には、前記制御部が、ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を行わずに前記２つの電力装置を直結させる直結制御を実行可能なＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスイッチング素子を用いて、昇圧処理及び降圧処理を行うＤＣ／ＤＣコンバータ装置が知られている（特許文献１）。特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、昇圧処理及び降圧処理の両方を実行可能な相アーム（１つの上側スイッチング素子と１つの下側スイッチング素子を組み合わせたもの）を複数備え、各相アームの動作周期をずらして昇圧動作及び降圧動作を行っている（特許文献１の要約参照）。
【０００３】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置を介して燃料電池と蓄電装置とを直結状態とし、スイッチング素子がスイッチングすることに伴う電力損失の増大を抑制する技術が知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５７３８８号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、複数のスイッチング素子を用いて昇降圧処理を行う技術、及び燃料電池と蓄電装置とを直結状態とする技術が知られているものの、複数のスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータ装置を用いて燃料電池と蓄電装置との直結状態を実現する構成は公知となっていない。このため、仮にそのような直結状態を実現可能な構成に好適な制御も検討されていない。
【０００６】
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、複数のスイッチング素子を備え、２つの電力装置の直結状態を好適に実現可能な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】
【０００７】
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電力装置との間に並列に接続された複数のスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記複数のスイッチング素子に対して駆動信号を出力し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換を制御する制御部と、を備えるものであって、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を行わずに前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させる直結制御を実行可能であり、前記直結制御では、前記スイッチング素子の少なくとも１つに対して前記電圧変換を行わせない駆動信号を断続的に出力することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、直結制御において、複数のスイッチング素子の少なくとも１つに対して電圧変換を行わせない駆動信号（例えば、デューティ比１００パーセントの駆動信号）を断続的に出力することができる。これにより、直結制御を行っている際、電圧変換を行わせない駆動信号が入力されないスイッチング素子には電流が流れない。従って、すべてのスイッチング素子に電圧変換を行わせない駆動信号を連続的に入力する場合と比較して、当該駆動信号が入力されないスイッチング素子での発熱を抑制可能である。スイッチング素子のオン抵抗（電流が流れているときの抵抗）は、各スイッチング素子により異なることが通常である。このため、すべてのスイッチング素子に電圧変換を行わせない駆動信号を連続的に入力する場合、オン抵抗が低いスイッチング素子により大きな電流が流れ、当該スイッチング素子に発熱が集中してしまう。この発明によれば、例えば、オン抵抗の低いスイッチング素子や相対的に温度が高くなっているスイッチング素子に対し、駆動信号の入力を断続的に行うことで、当該スイッチング素子に発熱が集中することを回避することができる。さらに、駆動信号の入力にかかわらず、スイッチング素子に電流が流れない場合であっても、制御部から駆動信号を断続的に出力可能となることにより、制御部による直結制御の自由度を向上することができる。
【０００９】
前記制御部は、前記直結制御において、前記複数のスイッチング素子すべてに対して前記駆動信号を断続的に出力してもよい。これにより、すべてのスイッチング素子において、駆動信号が入力されないスイッチング周期が確保され、当該スイッチング周期では当該スイッチング素子に電流が流れず、電流を流すこと（以下、「通流」とも称する。）に伴う発熱を抑制することができる。従って、各スイッチング素子の温度を低く維持することができる。
【００１０】
前記制御部は、前記直結制御において、各スイッチング周期で１つのスイッチング素子にのみ前記駆動信号を出力することもできる。これにより、駆動される１つのスイッチング素子のみが通流に伴って発熱し、その他のスイッチング素子は、通流に伴う発熱を抑制することができる。その結果、各スイッチング素子の発熱時間を減少させ、放熱時間をより多く取ることが可能となり、放熱作用を高めることができる。
【００１１】
前記制御部は、前記直結制御において、前記複数のスイッチング素子に対して固定された順番で前記駆動信号を出力することができる。これにより、各スイッチング素子において発熱時間の分散化を図ることができ、発熱の集中を回避することができる。
【００１２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧動作及び降圧動作が可能であり、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに前記昇圧動作を行わせる昇圧制御及び前記降圧動作を行わせる降圧制御が可能であり、前記昇圧制御、前記降圧制御及び前記直結制御のいずれにおいても、前記複数のスイッチング素子に対して前記駆動信号を同じ順番で出力してもよい。これにより、昇圧制御、降圧制御及び直結制御の間に共通性が生じ、昇圧制御又は降圧制御から直結制御への移行及び直結制御から昇圧制御又は降圧制御への移行が容易になる。
【００１３】
前記制御部は、前記直結制御において、１つのスイッチング素子に対する前記駆動信号の出力を停止するのと同時に、他のスイッチング素子に対する前記駆動信号の出力を開始してもよい。これにより、各スイッチング素子を切り替えながら、スムーズに通流させることができる。
【００１４】
前記複数のスイッチング素子が共通の放熱板上に固定されていることが好ましい。これにより、放熱設計を簡素化することができる。
【００１５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、さらに、前記複数のスイッチング素子の温度を測定する温度センサを備え、前記制御部は、所定の閾値より高温のスイッチング素子の動作を中止させ、前記所定の閾値より低温のスイッチング素子を動作させることが好ましい。これにより、直結制御を継続しつつ、所定の閾値より高温のスイッチング素子の動作を中止させることができる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
前記第１電力装置を蓄電装置とし、前記第２電力装置を発電装置とし、前記制御部が前記直結制御を行っているとき、前記発電装置で発電した電力により前記蓄電装置を充電することができる。この構成では、直結制御において、スイッチング周期単位で断続的に駆動信号が入力されたスイッチング素子での発熱を抑制可能であるため、発電装置から蓄電装置へと充電電流が流れることに伴う発熱により当該スイッチング素子が破損することを防止できる。従って、当該破損により発電装置から蓄電装置への充電が遮断されることを回避可能となり、良好に蓄電装置を充電することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、直結制御において、複数のスイッチング素子の少なくとも１つに対して電圧変換を行わせない駆動信号（例えば、デューティ比１００パーセントの駆動信号）を断続的に出力することができる。これにより、直結制御を行っている際、電圧変換を行わせない駆動信号が入力されないスイッチング素子には電流が流れない。従って、すべてのスイッチング素子に電圧変換を行わせない駆動信号を連続的に入力する場合と比較して、当該駆動信号が入力されないスイッチング素子での発熱を抑制可能である。スイッチング素子のオン抵抗（電流が流れているときの抵抗）は、各スイッチング素子により異なることが通常である。このため、すべてのスイッチング素子に電圧変換を行わせない駆動信号を連続的に入力する場合、オン抵抗が低いスイッチング素子により大きな電流が流れ、当該スイッチング素子に熱が集中してしまう。この発明によれば、例えば、オン抵抗の低いスイッチング素子や相対的に温度が高くなっているスイッチング素子に対し、駆動信号の入力を断続的に行うことで、当該スイッチング素子に発熱が集中することを回避することができる。さらに、駆動信号の入力にかかわらず、スイッチング素子に電流が流れない場合であっても、制御部から駆動信号を断続的に出力可能となることにより、制御部による直結制御の自由度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
Ａ．一実施形態
以下、この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置の一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。
【００１９】
１．燃料電池車両２０の構成
（１）全体構成
図１は、この実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３を搭載した燃料電池車両２０の回路図である。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｛以下、「ＶＣＵ」（Voltage Control Unit）という。｝２３とから構成される。モータ２６の回転は、減速機１２、シャフト１４を通じて車輪１６に伝達される。
【００２０】
（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ている。水素タンク２８内の加圧水素は、燃料電池２２のアノードに供給される。また、エアコンプレッサ３０により空気が燃料電池２２のカソードに供給される。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。
【００２１】
（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。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。
【００２２】
バッテリ２４は、ライト、パワーウインド、ワイパー用電動機等の補機４４にダウンバータ４２を通じて補機電流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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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、バッテリ電流Ｉｂａｔとしてバッテリ２４を充電するとともに、ダウンバータ４２により降圧されてさらに低電圧とされ、補機４４に補機電流Ｉａｕとして供給される。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）によりそれぞれ駆動され、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）によりそれぞれ駆動される。
【００３１】
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。なお、図１では、各温度センサ６９とコンバータ制御部５４との接続は省略されている。
【００３２】
図２Ａ、図２Ｂに示すように、各アーム素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗは、金属製の放熱板（ヒートスプレッダ）１１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。なお、各アーム素子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。
【００３３】
コンバータ制御部５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の動作を制御する。制御の方法については後述する。
【００３４】
（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、並列に抵抗器４０が接続されている。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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、及びコンバータ制御部５４に接続される温度センサ６９、並びに補機４４の操作部５５等がある。
【００４１】
２．各種制御／処理
（１）ＶＣＵ２３における基本的な電圧制御
図３には、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の基本動作のフローチャートが示されている。
【００４２】
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。
【００４３】
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（図４）が考慮される。
【００４４】
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。
【００４５】
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、降圧動作等を行う（詳細は後述する。）。
【００４６】
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。
【００４７】
（２）燃料電池２２の出力制御
次に、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御について説明する。
【００４８】
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４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）｝。
【００４９】
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。
【００５０】
燃料電池車両２０等燃料電池２２を含むシステムでは、基本的に、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。
【００５１】
（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング制御
（ａ）概要
本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング制御としては、（ｉ）各スイッチング周期Ｔｓｗ［μｓ］の一部において上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗのいずれかをオンさせる降圧チョッパ制御と、（ｉｉ）各スイッチング周期Ｔｓｗの一部において下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗのいずれかをオンさせる昇圧チョッパ制御と、（ｉｉｉ）降圧チョッパ制御及び昇圧チョッパ制御のいずれも行わずにＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電流を流す直結制御と、（ｉｖ）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電流を流さない停止制御とがある。
【００５２】
（ｂ）同期スイッチング処理
図５及び図６に示すように、上述した降圧チョッパ制御と昇圧チョッパ制御は、各スイッチング周期Ｔｓｗにおいて組み合わせて用いられる。すなわち、各スイッチング周期Ｔｓｗでは、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗの駆動時間（以下、「上アーム素子駆動時間Ｔ１」とも称する。）と、下アーム素子８２ｕ〜８２ｗの駆動時間（以下、「下アーム素子駆動時間Ｔ２」とも称する。）の両方が現れ、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗと下アーム素子８２ｕ〜８２ｗとを交互に駆動する。このように、スイッチング周期Ｔｓｗ毎に上アーム素子８１ｕ〜８１ｗと下アーム素子８２ｕ〜８２ｗとを交互に駆動する処理を同期スイッチング処理と称する。
【００５３】
また、上アーム素子駆動時間Ｔ１と下アーム素子駆動時間Ｔ２との間には、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗと下アーム素子８２ｕ〜８２ｗとを同時に駆動して２次電圧Ｖ２が短絡することを防止するためのデッドタイムｄｔが配置されている。
【００５４】
同期スイッチング処理では、スイッチング周期Ｔｓｗ毎に上アーム素子８１ｕ〜８１ｗと下アーム素子８２ｕ〜８２ｗとを交互に駆動するものの、１次側１Ｓと２次側２Ｓの間の電位差の関係上、通常は、その一方のみしかオンしない（通流しない）。
【００５５】
なお、本実施形態では、コンバータ制御部５４における各駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの生成及び出力において、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式とパルス周波数変調（ＰＦＭ：Pulse Frequency Modulation）方式を選択的に用いることができる。
【００５６】
ＰＷＭ方式は、スイッチング周波数Ｆｓｗ［Ｈｚ］（実質的にスイッチング周期Ｔｓｗ［μｓ］と同義である。）を固定し、上アーム素子駆動時間Ｔ１、下アーム素子駆動時間Ｔ２、及び必要に応じて２つのデッドタイムｄｔの長さを変化させて上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗの駆動を制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の昇降圧動作を制御する。
【００５７】
ＰＦＭ方式は、上アーム素子駆動時間Ｔ１又は下アーム素子駆動時間Ｔ２のいずれか一方の長さを固定し、スイッチング周期Ｔｓｗを変化させて上アーム素子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とにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の昇降圧動作を制御する。
【００５８】
（ｃ）降圧チョッパ制御
図５には、降圧チョッパ制御により、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗが通流し、下アーム素子８２ｕ〜８２ｗが通流しない状態が示されている。図５において、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）が通流している期間（実際に電流が流れている期間）を示している。
【００５９】
上アーム素子８１ｕ〜８１ｗが通流する場合、２次側２Ｓから１次側１Ｓへと２次電流が供給され｛シンク（sink）するという。｝、いわゆる降圧チョッパ制御により降圧動作が実行される。例えば、図５の時点ｔ１〜ｔ２の間で上アーム素子８１ｕがオンすると、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からバッテリ２４及び補機４４に１次電流Ｉ１が供給される。次いで、ダイオード８４ｕ〜８４ｗがフライホイールダイオードとして導通し、リアクトル９０からエネルギが放出され、コンデンサ３８にエネルギを蓄積するとともにバッテリ２４及び補機４４に１次電流Ｉ１が供給される。次に、時点ｔ５〜ｔ６の間では、上アーム素子８１ｖがオンし、上記と同様に２次電流Ｉ２をバッテリ２４や補機４４側にシンクする。このように、本実施形態では、３つの上アーム素子８１ｕ〜８１ｗがローテーションしながらオンされる（このような動作を「ローテーションスイッチング」とも称する。）。
【００６０】
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Ｉ２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の駆動時間も、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００６１】
図５の下側には、ＶＣＵ２３の降圧制御時の１次電流Ｉ１のタイミングチャートが示されている。
【００６２】
図５中、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。このことは、後述する図６〜図８でも同様である。
【００６３】
（ｄ）昇圧チョッパ制御
図６には、昇圧チョッパ制御により、下アーム素子８２ｕ〜８２ｗが通流し、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗが通流しない状態が示されている。ハッチングを付けた期間の意味は、図５と同様であり、通流している期間を示している。
【００６４】
下アーム素子８２ｕ〜８２ｗが通流する場合、１次側１Ｓから２次側２Ｓへと電流が流れ、いわゆる昇圧チョッパ制御により昇圧動作が実行される。例えば、図６の時点ｔ１３〜ｔ１４の間で下アーム素子８２ｕがオンすると、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側に供給する｛ソース（source）するという。｝。次いで、整流ダイオードとして機能するダイオード８３ｕ〜８３ｗが導通し、リアクトル９０からエネルギが放出され、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。次に、時点ｔ１７〜ｔ１８の間では、下アーム素子８２ｖがオンし、上記と同様に２次電流Ｉ２をインバータ３４側にソースする。３つの上アーム素子８１ｕ〜８１ｗと同様、３つの下アーム素子８２ｕ〜８２ｗもローテーションスイッチングを行う。
【００６５】
なお、上アーム素子駆動時間Ｔ１（上アーム素子８１ｕ〜８１ｗを駆動する時間）及び下アーム素子駆動時間Ｔ２（下アーム素子８２ｕ〜８２ｗを駆動する時間）は、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００６６】
（ｅ）直結制御
上述の通り、本実施形態では、降圧チョッパ制御及び昇圧チョッパ制御のいずれも行わずに（電圧変換を行わずに）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電流を流す直結制御を利用する場合がある。直結制御によれば、例えば、上アーム素子駆動時間Ｔ１が、各スイッチング周期Ｔｓｗの全てを占め、下アーム素子駆動時間Ｔ２及び２つのデッドタイムｄｔはゼロとなる。換言すると、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗに対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨのデューティ比は、例えば１００％となる。
【００６７】
直結制御には、ダイオード８３ｕ〜８３ｗがオンし、１次側１Ｓ（バッテリ２４）から２次側２Ｓ（モータ２６）に電流を流す場合（以下、「第１直結制御」という。）と、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗがオンし、２次側２Ｓ（モータ２６、燃料電池２２）から１次側１Ｓ（バッテリ２４）に電流を流す場合（以下、「第２直結制御」という。）とがある。図７には、第１直結制御の場合のタイミングチャートが示され、図８には、第２直結制御の場合のタイミングチャートが示されている。
【００６８】
第１直結制御は、例えば、モータ２６に高出力を供給するために用いられ、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にソースする。図４に示すように、燃料電池出力特性（電流電圧特性）９１は、発電電圧Ｖｆが、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆの最低電圧Ｖｆｍｉｎに近づくに連れて大量の電流を供給可能となる。一方、１次電圧Ｖ１は、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。このため、１次側１Ｓと２次側２Ｓを直結状態としたときに、燃料電池２２の発電電流Ｉｆを最大化し、その結果、モータ２６に高出力を供給することができる。
【００６９】
第２直結制御は、例えば、モータ２６による回生処理のとき、燃料電池２２によるモータ２６の駆動及びバッテリ２４の充電のとき、燃料電池２２がアイドル停止処理のときに用いられる。モータ２６による回生処理のときには、モータ２６が発生させた回生電力がＤＣ／ＤＣコンバータ３６を介してバッテリ２４に供給され、これによりバッテリ２４が充電される。燃料電池２２によるモータ２６の駆動及びバッテリ２４の充電のときには、燃料電池２２からの電力によりモータ２６が駆動されると共に、バッテリ２４が充電される。アイドル停止処理は、アイドル停止時に、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（発電電流Ｉｆ）によるバッテリ２４への充電への電力供給を介して燃料電池２２をディスチャージする処理である。なお、アイドル停止は、イグニッションスイッチ６５（図１）がオンの状態においてエアコンプレッサ３０の駆動や、水素タンク２８からの燃料ガスの供給を停止することを示す。また、第２直結制御では、バッテリ２４への充電に加え、補機４４への電力供給を行うこともできる。
【００７０】
図７及び図８に示したように、本実施形態では、第１直結制御及び第２直結制御においても、ローテーションスイッチングが行われる。すなわち、Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→・・・の順に駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力する。
【００７１】
図９は、第２直結制御により３相アームをＵ相オン→Ｖ相オン→Ｗ相オン→Ｕ相オン…とローテーションしてスイッチングしたときの各上アーム素子８１ｕ〜８１ｗの放熱状態の模式図を示す。図１０には、比較例として、すべての相アームを連続的にオンしたときの各アーム素子８１ｕ〜８１ｗの放熱状態の模式図を示す。
【００７２】
図９から分かるように、ローテーションスイッチングでは、スイッチング周期Ｔｓｗ毎に１つの上アーム素子８１のみをオンするようにしているので、ハッチングで示す放熱経路から理解されるように、図１０にダブルハッチングで示したような重なり部分（放熱板１１の表面積をオーバーラップして使用する部分）が発生しないことから放熱性が向上する。その結果、６ｉｎ１モジュール１３の小型・軽量化が図れる。
【００７３】
また、各上アーム素子８１ｕ〜８１ｗのオン抵抗（電流が流れているときの抵抗）は、各上アーム素子８１ｕ〜８１ｗにより異なることが通常である。このため、図１０のように、すべての上アーム素子８１ｕ〜８１ｗにデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを連続的に入力する場合、オン抵抗が低い上アーム素子８１により大きな電流が流れ、当該上アーム素子８１に発熱が集中してしまう。本実施形態によれば、例えば、オン抵抗の低い上アーム素子８１や相対的に温度が高くなっている上アーム素子８１に対し、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの入力を断続的に行うことで、当該上アーム素子８１に発熱が集中することを回避することができる。
【００７４】
３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態では、第２直結制御において、各上アーム素子８１に対してデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを断続的に出力する。これにより、第２直結制御を行っている際、デューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨが入力されない上アーム素子８１には電流が流れない。従って、すべての上アーム素子８１にデューティ比１００％の駆動信号を連続的に入力する場合と比較して、当該駆動信号が入力されない上アーム素子８１での発熱を抑制可能である。上アーム素子８１のオン抵抗（電流が流れているときの抵抗）は、各上アーム素子８１により異なることが通常である。このため、すべての上アーム素子８１にデューティ比１００％の駆動信号を連続的に入力する場合、オン抵抗が低い上アーム素子８１により大きな電流が流れ、当該上アーム素子８１に発熱が集中してしまう。本実施形態によれば、例えば、オン抵抗の低い上アーム素子８１や相対的に温度が高くなっている上アーム素子８１に対し、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの入力を断続的に行うことで、当該上アーム素子８１に発熱が集中することを回避することができる。さらに、第１直結制御のように、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの入力にかかわらず、上アーム素子８１に電流が流れない場合であっても、コンバータ制御部５４から駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを断続的に出力可能となることにより、コンバータ制御部５４による直結制御の自由度を向上することができる。
【００７５】
コンバータ制御部５４は、直結制御において、複数の上アーム素子８１すべてに対して駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを断続的に出力する。これにより、すべての上アーム素子８１において、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨが入力されないスイッチング周期Ｔｓｗが確保され、当該スイッチング周期Ｔｓｗでは当該上アーム素子８１に電流が流れず、通流に伴う発熱を抑制することができる。従って、各上アーム素子８１の温度を低く維持することができる。
【００７６】
コンバータ制御部５４は、直結制御において、各スイッチング周期Ｔｓｗで１つの上アーム素子８１にのみ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力する。これにより、駆動される１つの上アーム素子８１のみが通流に伴って発熱し、その他の上アーム素子８１は、通流に伴う発熱を抑制することができる。その結果、各上アーム素子８１の発熱時間を減少させ、放熱時間をより多く取ることが可能となり、放熱作用を高めることができる。
【００７７】
コンバータ制御部５４は、直結制御において、複数の上アーム素子８１に対して固定された順番で駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力する。これにより、各上アーム素子８１において発熱時間の分散化を図ることができ、発熱の集中を回避することができる。
【００７８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、昇圧チョッパ動作及び降圧チョッパ動作が可能であり、コンバータ制御部５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に昇圧チョッパ動作を行わせる昇圧チョッパ制御及び降圧チョッパ動作を行わせる降圧チョッパ制御が可能であり、昇圧チョッパ制御、降圧チョッパ制御及び直結制御のいずれにおいても、複数の上アーム素子８２に対して駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを同じ順番で出力する。これにより、昇圧チョッパ制御、降圧チョッパ制御及び直結制御の間に共通性が生じ、昇圧チョッパ制御又は降圧チョッパ制御から直結制御への移行及び直結制御から昇圧チョッパ制御又は降圧チョッパ制御への移行が容易になる。
【００７９】
コンバータ制御部５４は、直結制御において、１つの上アーム素子８１に対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの出力を停止するのと同時に、他の上アーム素子８１に対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの出力を開始する（図７及び図８参照）。これにより、各上アーム素子８１を切り替えながら、スムーズに通流させることができる。
【００８０】
複数の上アーム素子８１が共通の放熱板１１上に固定されている。これにより、放熱設計を簡素化することができる。
【００８１】
コンバータ制御部５４が第２直結制御を行っているとき、燃料電池２２又はモータ２６で発電した電力によりバッテリ２４を充電する。この構成では、第２直結制御において、スイッチング周期Ｔｓｗ単位で断続的に駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨが入力された上アーム素子８１での発熱を抑制可能であるため、燃料電池２２又はモータ２６からバッテリへと２４へと充電電流が流れることに伴う発熱により当該上アーム素子８１が破損することを防止できる。従って、当該破損により燃料電池２２又はモータ２６からバッテリ２４への充電が遮断されることを回避可能となり、良好にバッテリ２４を充電することができる。
【００８２】
Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、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）〜（５）の構成を採用することができる。
【００８３】
（１）ＶＣＵ２３の搭載対象
上記実施形態では、ＶＣＵ２３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）に搭載することもできる。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搭載することもできる。
【００８４】
（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。
【００８５】
（３）スイッチング制御
上記実施形態では、各スイッチング周期Ｔｓｗに、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗのスイッチング（降圧チョッパ制御）と下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのスイッチング（昇圧チョッパ制御）の両方を含ませる同期スイッチングを用いたが、これに限られず、降圧チョッパ制御又は昇圧チョッパ制御の一方のみに本発明を適用することもできる。
【００８６】
（４）直結処理時のスイッチング処理
（ａ）スイッチングする上アーム素子８１ｕ〜８１ｗの数
上記実施形態において、コンバータ制御部５４は、すべての上アーム素子８１ｕ〜８１ｗに対してデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを断続的に出力したが、図１１及び図１２に示すように、当該駆動信号を断続的に出力する上アーム素子８１は、１つ又は２つのみでもよい。図１１では、Ｖ相及びＷ相の上アーム素子８１ｖ、８１ｗに対してデューティ比１００％の駆動信号ＶＨ、ＷＨが断続的に（交互に）出力される一方、Ｕ相の上アーム素子８１ｕには、直結処理が行われている間ずっとデューティ比１００％の駆動信号ＵＨが連続的に出力される。図１２では、Ｗ相の上アーム素子８１ｗに対してデューティ比１００％の駆動信号ＷＨが断続的に（１スイッチング周期Ｔｓｗおきに）出力される一方、Ｕ相及びＶ相の上アーム素子８１ｕ、８１ｖには、直結処理が行われている間ずっとデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨが連続的に出力される。
【００８７】
（ｂ）駆動信号を出力しない上アーム素子８１
上記実施形態の直結制御では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相すべての上アーム素子８１ｕ〜８１ｗに対してデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力したが、これに限られない。例えば、図１３に示すように、上アーム素子８１ｕに対してデューティ比１００％の駆動信号ＵＨを出力せず、残りの上アーム素子８１ｖ、８１ｗに対してデューティ比１００％の駆動信号ＶＨ、ＷＨを交互に出力することもできる。このような制御を用いる場合としては、温度センサ６９（図１、図２Ａ）で測定した上アーム素子８１ｕの温度が所定の閾値ＴＨ［℃］より高い場合がある。すなわち、コンバータ制御部５４は、所定の閾値ＴＨより高温の上アーム素子８１（図１３では上アーム素子８１ｕ）の動作を中止させ、所定の閾値ＴＨより低温の上アーム素子８１（図１３では上アーム素子８１ｖ、８１ｗ）を動作させる。これにより、直結制御を継続しつつ、所定の閾値ＴＨより高温の上アーム素子８１の動作を中止させることができる。従って、ＶＣＵ２３の信頼性を向上させることができる。
【００８８】
また、温度センサ６９で検出した温度が最も低い上アーム素子８１に対して選択的にデューティ比１００％の駆動信号を出力する構成も可能である。
【００８９】
さらに、図１４に示すように、上アーム素子８１ｕに対して駆動信号ＵＨを出力せず、上アーム素子８１ｖに対し、直結処理が行われている間ずっとデューティ比１００％の駆動信号ＶＨを連続的に出力し、上アーム素子８１ｗに対してデューティ比１００％の駆動信号ＷＨを１スイッチング周期Ｔｓｗおきに出力することもできる。
【００９０】
（ｃ）駆動信号の長さ及び出現間隔
上記実施形態では、１回に出力されるデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの長さが、それぞれ１スイッチング周期Ｔｓｗであり、デューティ比１００％の駆動信号の出現間隔は、３つのスイッチング周期Ｔｓｗ毎に１回であったが、これに限られない。例えば、図１５に示すように、１回に出力されるデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨの長さ及び出現間隔は変化させることができる。さらに、同じ上アーム素子８１に対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨであっても、図１５の駆動信号ＷＨのように、出力の度に長さを変更することもできる。
【００９１】
（ｄ）駆動信号を出力する順番
上記実施形態の直結処理では、Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→・・・の固定された順序を繰り返す形式でデューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力したが、これに限られず、Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｖ相→Ｕ相→Ｗ相のように変更することもできる。
【００９２】
（５）その他
上記実施形態では、直結処理において、デューティ比１００％の駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを上アーム素子８１ｕ〜８１ｗに出力したが、デューティ比は、必ずしも１００％でなくともよい。すなわち、デューティ比は、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗに電圧変換を行わせない駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生じさせるものであればよい。例えば、１次側１Ｓから２次側２Ｓに電流を流す場合、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨのデューティ比を０％とし、駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのデューティ比を１００％とすれば、降圧チョッパ処理及び昇圧チョッパ処理のいずれも伴わずにＤＣ／ＤＣコンバータ３６のダイオード８３ｕ〜８３ｗに電流を流すことができる。或いは、１次側１Ｓから２次側２Ｓに電流を流す場合、下アーム素子駆動時間Ｔ２が、下アーム素子８２ｕ〜８２ｗの最小オン時間（下アーム素子８２ｕ〜８２ｗをスイッチングさせるのに最低限必要な駆動時間）未満となるデューティ比であっても、下アーム素子８２ｕ〜８２ｗは昇圧チョッパ処理を行わず、直結状態を実現可能である。
【００９３】
上記実施形態では、直結制御のみならず、降圧チョッパ制御及び昇圧チョッパ制御においてもローテーションスイッチングを行ったが、図１６に示すように、直結制御の場合のみローテーションスイッチングを行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】この発明の一実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置を搭載した燃料電池車両の回路図である。
【図２】図２Ａは放熱板に対する上下アーム素子の配置説明平面図、図２Ｂはその側面図である。
【図３】燃料電池車両に搭載されたＤＣ／ＤＣコンバータの基本制御のフローチャートである。
【図４】燃料電池の電流電圧特性の説明図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータの第１直結処理の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図８】ＤＣ／ＤＣコンバータの第２直結処理の動作説明に供されるタイミングチャートである。
【図９】３相アームをＵ相オン→Ｖ相オン→Ｗ相オン→Ｕ相オン…とローテーションしてスイッチングしたときの放熱状態の模式図である。
【図１０】スイッチング素子が同時オン状態での熱伝達の説明図である。
【図１１】駆動信号の出力波形の第１変形例を示す図である。
【図１２】駆動信号の出力波形の第２変形例を示す図である。
【図１３】駆動信号の出力波形の第３変形例を示す図である。
【図１４】駆動信号の出力波形の第４変形例を示す図である。
【図１５】駆動信号の出力波形の第５変形例を示す図である。
【図１６】駆動信号の出力波形の第６変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１１…放熱板                          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                ６９…温度センサ
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）
Ｔ１…上アーム素子駆動時間            Ｔ２…下アーム素子駆動時間
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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