斩波器电路、DC/DC转换器和燃料电池系统技术方案

一种斩波器电路，包括：输入单元，所述输入单元输入用于接通主开关元件的主接通信号和用于接通辅助开关元件的辅助接通信号；和禁止单元，除非输入了所述辅助接通信号，否则所述禁止单元禁止主开关单元被接通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种斩波器电路，其使用与斩波器电路相关联的软开关操作和技术。
技术介绍
在现有技术中，在使用半导体电力转换器的领域中，使用软开关斩波器电路以便减少电力损失(日本专利申请公布No. 2009-112182 (JP-A-2009-112182))。斩波器电路的主开关元件和辅助开关元件的开/关操作以作为开/关信号的栅极信号分别从控制电路传送至两个开关元件的方式来执行。来自控制单元的栅极信号经由线束(WH)等进行传送以便进行信号传输。然而，存在栅极信号由于线束断开、外部噪声等而没有输入到辅助开关元件，并且辅助开关元件因此没有进行操作的情况。在这种情况下，在主开关元件进行操作时，施加于主开关元件的电压可能增大以使得主开关元件的开关操作 变为硬开关，而导致故障。
技术实现思路
本专利技术提供了一种斩波器电路以及与该斩波器电路相关联的技术。本专利技术的第一方面提供了一种斩波器电路。该斩波器电路包括输入单元，其输入用于接通主开关元件的主接通信号以及用于接通辅助开关元件的辅助接通信号；和禁止单元，除非输入辅助接通信号，否则禁止单元禁止主开关元件被接通。在使用软开关操作的斩波器电路中，对辅助开关元件的开关时序进行控制以减小在主开关元件被接通时施加于主开关元件的电压。在以上方面中执行开关操作的情况下，如果在向辅助开关元件传送辅助接通信号的传输线路中出现异常等(线缆断开、噪声等)并且因此辅助接通信号没有被正常输入到辅助开关元件，则辅助开关元件无法执行用于减小施加于主开关元件的电压的控制，从而主开关元件要以高电压进行开关(硬开关操作)。当主开关元件要进行硬开关操作时，可能会出现故障。在根据以上方面的斩波器电路中，禁止单元在辅助接通信号由于传输线路的异常等而没有正常输入到辅助开关元件时禁止主开关元件被接通。因此，主开关元件不会进行硬开关操作，从而可能避免主开关元件的故障。在以上方面中，禁止单元可以包括延迟电路，并且除非在辅助接通信号被输入到辅助开关元件之后已经经过了预定时间段，否则该延迟电路可以禁止主开关元件被接通。当开关信号的传输线路的信号中包括噪声等，并且因此辅助接通信号和主接通信号以短的时间间隔输入到斩波器电路时，在常规斩波器电路中，辅助开关元件和主开关元件中每一个的开关时序可能会处于正常范围之外，并且因此主开关元件会进行硬开关操作。然而，利用根据以上方面的斩波器电路，由于该斩波器电路包括延迟电路，所以即便辅助接通信号和主接通信号以辅助接通信号和主接通信号之间短的时间间隔被输入，该时间间隔也被校正为正常时间间隔。因此，可能避免主开关元件的硬开关操作。在以上方面中，禁止单元可以由逻辑电路形成。利用根据以上方面的斩波器电路，由于禁止单元由逻辑电路形成，所以与通过CPU执行的处理确定是否接通主开关元件时相t匕，能够以更快的确定来控制主开关元件的开关。本专利技术的第二方面提供了一种DC/DC转换器。该DC/DC转换器包括连接到直流电源的DC输入单兀；对来自DC输入单兀的直流电力输入的电压进行转换的斩波器电路；以及输出电压被斩波器转换的直流电压的DC输出单元，其中斩波器电路包括主开关元件；辅助开关元件；输入用于接通主开关元件的主接通信号以及用于接通辅助开关元件的辅助接通信号的输入单元；以及除非输入辅助接通信号否则禁止主开关元件被接通的禁止单元，其中斩波器电路控制辅助开关元件的开关时序以执行软开关操作，以便控制主开关元件被接通时施加至主开关元件的电压。根据以上方面，当斩波器电路的辅助接通信号没有被输入到辅助开关元件时，能够避免主开关元件的硬开关操作。本专利技术的第三方面提供了一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括向负载提供电力的燃料电池；和使用斩波器电路控制电力的电压的DC/DC转换器，其中斩波器电路包括主开关元件；辅助开关元件；输入用于接通主开关元件的主接通信号以及用于接通辅助开关元件的辅助接通信号的输入单元；以及除非输入辅助接通信号否则禁止主开关元件 被接通的禁止单元，其中斩波器电路控制辅助开关元件的开关时序以执行软开关操作，以便控制主开关元件被接通时施加至主开关元件的电压。根据以上方面，当斩波器电路的辅助接通信号没有被输入到辅助开关元件时，能够避免主开关元件的硬开关操作。注意，本专利技术的各方面可以以各种形式来实施。例如，本专利技术的各方面可以以诸如软开关方法、软开关设备、电力转换系统，用于实现所述方法和设备的功能的集成电路和计算机，以及在其中记录计算机程序的记录介质的形式来实施。附图说明以下将参考附图对本专利技术的特征、优势以及技术和工业重要性进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的元素，并且其中图I是图示燃料电池系统10的配置的视图；图2是图示软开关转换器60的电路配置的视图；图3是图示开关控制单元50的配置的视图；图4A和图4B是图示根据实施例的逻辑电路的效果的时序图；图5是图示根据针对实施例的第一替换实施例的开关控制单元50的配置的视图；图6A和图6B是图不根据针对实施例的第一替换实施例的开关兀件SI和S2的开关的时序图；以及图7A和7B是图示软开关转换器的应用示例的视图。具体实施例方式接下来，将对本专利技术的实施例进行描述。第一实施例(Al)燃料电池系统的配置假设燃料电池混合动力车辆(FCHV)作为本实施例中的车辆的示例；然而，本实施例也可以应用于电动车辆或混合动力车辆。图I是图示根据第一实施例的为车辆配备的燃料电池系统10的配置的视图。燃料电池系统10包括控制单元20、供电设备30和负载40。供电设备30向负载提供直流电力。负载40例如包括以直流进行操作的负载或者以经由逆变器的交流进行操作的负载。供电设备30通过线束WH连接到控制单元20。例如，在车辆行驶时，控制单元20基于车辆的加速、外围设备(照明灯、音频等)上的负载等来计算负载所获取的电力，并且随后响应于所计算的结果对从供电设备30输出的电力进行控制。此外，供电设备30包括开关控制单元50、软开关转换器60和燃料电池FC。开关控制单元50连接在控制单元20和电源设备30中的软开关转换器60之间。开关控制单元50将在随后进行描述。燃料电池FC采用从所供应的燃料气体(例如，氢气)和氧化气体产生电力的发电模式。燃料电池FC具有堆结构，其中每一个都具有薄膜电极组件(MEA)等的单个电池相互串联堆叠。特别地，可以使用各种类型的燃料电池，诸如聚合物电解液燃料电池、磷酸燃料电池和热熔碳酸盐燃料电池。软开关转换器60是升高从燃料电池FC提供的直流电力的电压的DC/DC转换器 (升压转换器)。软开关转换器60包括将在随后描述的开关元件SI，并且由斩波器电路形成，斩波器电路利用开关元件SI的开关操作对提供至负载的电力的电压进行控制。软开关转换器60包括随后描述的开关元件S2，并且对开关元件S2的开关时序进行控制以减小在开关元件SI的开关操作时施加至开关元件SI的电压。开关元件SI的软开关操作通过开关元件SI的以上开关操作来实现。控制单元20配置为微型计算机，其内部包括CPU、RAM和ROM。控制单元20根据以上所描述的基于加速等的处理向软开关转换器60输出栅极信号。栅极信号分别控制软开关转换器60的开关元件SI和开关元件S2的开关时序。具体地，控制单元20经由线束WH朝向软开关转换器60输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.05 JP 2010-0485041.一种斩波器电路,包括 输入单元，所述输入单元输入用于接通主开关元件的主接通信号和用于接通辅助开关元件的辅助接通信号；和 禁止単元，除非输入了所述辅助接通信号，否则所述禁止単元禁止所述主开关元件被接通。2.根据权利要求I所述的斩波器电路，其中所述禁止単元包括延迟电路，并且除非在所述辅助接通信号被输入到所述辅助开关元件之后已经经过了预定时间段，否则所述延迟电路禁止所述主开关元件被接通。3.根据权利要求I或2所述的斩波器电路，其中所述禁止単元由逻辑电路形成。4.根据权利要求I至3中任一项所述的斩波器电路，其中所述斩波器电路对所述辅助开关元件的开关时序进行控制以执行软开关操作，以便对于在所述主开关接通时施加至所述主开关元件的电压进行控制。5.根据权利要求4所述的斩波器电路，其中所述斩波器电路减小在所述主开关元件接通时施加至所述主开关元件的电压。6.ー种DC/DC转换器，包括 DC输入单元，所述DC输入单元连接到直流电源； 斩波器电路，所述斩波器电路用于对从所述DC输入单元所输入的直流电カ输入的电压进行转换；...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川贵彦，真锅晃太，南井俊彦，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：