燃料电池系统技术方案

在具备大功率用的多相转换器的燃料电池系统中，有效地抑制因电抗器振动的增大或多个电抗器引起的声压增大而产生的噪声，提高肃静性。一种具备设置在燃料电池（2）与负载装置（5）之间的多相转换器（10）的燃料电池系统（1），具备：选择单元（控制器（7）），根据负载装置（5）的负载来选择多相转换器（10）的驱动相；以及驱动单元（控制器（7）），在通过选择单元选择了多个驱动相时，以使多个驱动相的相位相互为接近反相位的方式以载频驱动多个驱动相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统
本专利技术涉及一种燃料电池系统。
技术介绍
以往，提出了一种将接受反应气体（燃料气体及氧化气体）的供给进行发电的燃料电池与蓄电池等二次电池一起搭载于车辆而构成的燃料电池车辆。这种燃料电池车辆等电动车辆中，通常搭载有设置在燃料电池与电动马达之间的逆变器、对该逆变器进行PWM（PulseWidthModulation：脉冲宽度调制）控制的控制装置。目前，提出了一种对燃料电池车辆的速度和逆变器的开关元件的温度进行测定，并在所述速度及温度的测定值均为规定的阈值以下时，使逆变器的载频比通常值高的技术（例如，参照专利文献1）。当采用这种技术时，能够实现开关元件的过热和开关噪声的减少这两者。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-312279号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，近年来，用于将从蓄电池供给的直流电压转换成更大的直流电压的大功率用的多相转换器的开发不断进展。在上述多相转换器中，由于流过电抗器的电流也增大，所以存在因电抗器振动的增大或多个电抗器引起的声压增大而产生新的噪声这样的问题。明确的是，因这种多相转换器的采用而产生的新的噪声仅通过前述的专利文献1记载的那种频率切换控制无法充分地抑制。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，目的是在具备大功率用的多相转换器的燃料电池系统中，有效地抑制因电抗器振动的增大或多个电抗器引起的声压增大而产生的噪声，提高肃静性。用于解决课题的手段为了实现所述目的，本专利技术的燃料电池系统具备设置在燃料电池与负载装置之间的多相转换器，所述燃料电池系统具备：选择单元，根据负载装置的负载来选择多相转换器的驱动相；以及驱动单元，在通过选择单元选择了多个驱动相时，以多个驱动相的相位相互为接近反相位的方式以载频驱动多个驱动相。作为驱动单元，可以采用在通过选择单元选择了4个驱动相时以90°的相位差来驱动所述4个驱动相的结构、在通过选择单元选择了2个驱动相时以180°的相位差来驱动所述2个驱动相的结构、在通过选择单元选择了3个驱动相时以90°的相位差来驱动所述3个驱动相的结构等。若采用上述结构，则在选择多相转换器的多个驱动相时，能够以使所述多个驱动相的相位相互成为反相位的方式驱动多个驱动相。因此，能够实现输出电流的交错（脉动电流相互抵消），因此能够减少电抗器的噪声。另外，在本专利技术的燃料电池系统中，可以采用在规定频带内切换多个驱动相的载频的驱动单元。作为这种驱动单元，可以采用在以各驱动相的基准载频为中心的规定频带内随机选择多个载频，并切换到这些选择的多个载频的结构。特别优选采用使选择的多个载频的分布为正态分布的驱动单元。若采用上述结构，则在驱动多相转换器的多个驱动相时，能够在规定频带内切换各驱动相的载频。因此，能够使各相的电抗器的声压下降，从而能够进一步减少噪声。另外，在本专利技术的燃料电池系统中，也可以具备增益校正单元，该增益校正单元在与载频同步地进行多相转换器的反馈控制时，伴随于由驱动单元进行的载频的切换来校正反馈增益。例如，在采用具有比例增益及积分增益的PI反馈控制时，可以采用基于基准载频及切换后的载频来校正积分增益的增益校正单元。另外，在本专利技术的燃料电池系统中，也可以具备sin波叠加校正单元，该sin波叠加校正单元在为了测定相对于多相转换器的输入电源的阻抗而将sin波信号叠加于输入电流及输入电压来实施采样时，通过叠加与由驱动单元进行的切换后的载频对应的sin波信号而校正采样的电流值及电压值。另外，在本专利技术的燃料电池系统中，也可以具备电流采样校正单元，该电流采样校正单元在实施多相转换器的电抗器电流的采样时，伴随于由驱动单元进行的载频的切换来校正采样的时机。另外，在本专利技术的燃料电池系统中，也可以具备温度校正单元，该温度校正单元在使用载频来推定多相转换器的元件温度时，伴随于由驱动单元进行的载频的切换来校正推定的元件温度。专利技术效果根据本专利技术，在具备大功率用的多相转换器的燃料电池系统中，能够有效地抑制因电抗器振动的增大或多个电抗器引起的声压增大而产生的噪声，提高肃静性。附图说明图1是本专利技术的实施方式的燃料电池系统的结构图。图2是对图1所示的燃料电池系统的FC转换器的2相（U相及W相）进行驱动时的控制信号的时间图。图3是对图1所示的燃料电池系统的FC转换器的3相（U相、V相及W相）进行驱动时的控制信号的时间图。图4是对图1所示的燃料电池系统的FC转换器的4相（U相、V相、W相及X相）进行驱动时的控制信号的时间图。图5是表示图1所示的燃料电池系统的FC转换器的各驱动相的载频的扩散状态的坐标图。图6是表示使载频扩散时的频谱的图。具体实施方式以下，参照附图，说明本专利技术的实施方式的燃料电池系统1。本实施方式的燃料电池系统1是搭载于燃料电池车辆的发电系统。如图1所示，燃料电池系统1将由燃料电池2或蓄电池3产生的电力经由逆变器4向牵引马达5供给，由此驱动牵引马达5旋转。燃料电池系统1具备设置在燃料电池2与逆变器4之间的FC转换器10、设置在蓄电池3与逆变器4之间的蓄电池转换器6、对系统整体进行统一控制的控制器7等。燃料电池2是将多个单电池串联层叠而构成的固体高分子电解质型电池堆。在燃料电池2中，在阳极电极处发生以下的（1）式的氧化反应，在阴极电极处发生以下的（2）式的还原反应，作为燃料电池2整体，发生以下的（3）式的起电反应。H2→2H++2e----（1）（1/2）O2+2H++2e-→H2O---（2）H2+（1/2）O2→H2O---（3）构成燃料电池2的单电池具有利用隔板将膜-电极接合体（MEA）夹入的构造，该膜-电极接合体（MEA）通过利用阳极电极及阴极电极这两个电极将高分子电解质膜夹入而构成，该隔板用于供给燃料气体及氧化气体。在燃料电池2设有将燃料气体向阳极电极供给的系统、将氧化气体向阴极电极供给的系统、将冷却液向隔板内供给的系统，根据来自控制器7的控制信号而控制燃料气体的供给量或氧化气体的供给量，由此能够产生期望的电力。FC转换器10起到对燃料电池2的输出电压进行控制的功能。如图1所示，本实施方式中的FC转换器10是将U相转换器11、V相转换器12、W相转换器13、X相转换器14这4相并联连接的多相转换器。FC转换器10根据牵引马达5等负载装置的负载（要求电力），能够进行仅使用1相（例如U相）的1相驱动、使用2相（例如U相、V相）的2相驱动、使用3相（例如U相、V相、W相）的3相驱动、使用全部的驱动相的4相驱动这样的驱动相的切换。FC转换器10将燃料电池2的输出电压控制成与目标输出对应的电压。需要说明的是，FC转换器10的输出电压、输出电流可以由未图示的电压传感器及电流传感器检测。而且，在本实施方式中，设有用于对流过各驱动相的电抗器的电流（电抗器电流）进行检测的电抗器电流传感器。作为在FC转换器10的各驱动相（U相、V相、W相、X相）中使用的开关元件的种类，可列举例如接合肖特基二极管、p-i-n/肖特基复合二极管、MOS势垒肖特基二极管等二极管类、双极接合型晶体管（BJT）或达林顿这样的电流控制型晶体管、通常闸流晶体管、GTO（GateTurnOff：门极关断）闸流晶体管等闸流晶体管类、MOS场效应（FET）晶体管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、注入促进型绝缘栅极晶体管（IE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具备设置在燃料电池与负载装置之间的多相转换器，所述燃料电池系统具备：选择单元，根据所述负载装置的负载来选择所述多相转换器的驱动相；以及驱动单元，在通过所述选择单元选择了多个驱动相时，以使所述多个驱动相的相位相互为接近反相位的方式以载频驱动所述多个驱动相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，具备设置在燃料电池与负载装置之间的多相转换器，所述燃料电池系统具备：选择单元，根据所述负载装置的负载来选择所述多相转换器的驱动相；以及驱动单元，在通过所述选择单元选择了多个驱动相时，以使所述多个驱动相的相位相互为接近反相位的方式以载频驱动所述多个驱动相，在通过所述选择单元选择了3个驱动相时，所述驱动单元以90°的相位差来驱动所述3个驱动相中的第一相和第二相，以90°的相位差来驱动第二相和第三相，以180°的相位差来驱动第三相和第一相。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述驱动单元在规定频带内切换所述多个驱动相的所述载频。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述驱动单元在以所述各驱动相的基准载频为中心的规定频带内随机选择多个载频，并切换到这些选择的多个载频。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，所述驱动单元使所述选择的多个载频的分布为正态分布。5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池系统具备增益校正单元，该增益校正单元在与所述载频同步地进行所述多相转换器的反馈控制时，伴随于由所述驱动单元进行的载频的切换来校正反馈增益。6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，所述反馈控制是具有比例增益及积分增益的PI反馈控制，所述增益校正单元基于基准载频及切换后的载频来校正所述积分增益。7.一种燃料电池系统，具备设置在燃料电池与负载装置之间的多相转换器，所述燃料电池系统具备：选择单元，根据所述负载装置的负载来选择所述多相转换器的驱动相；以及驱动单元，在通过所述选择单元选择了多个驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：真锅晃太，新井光，金子智彦，今西启之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：