[发明专利]包括软切换升压转换器的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术

近年来，燃料电池因其卓越的工作效率和环境友好性而成为一种备受关注的电源。通过控制燃料气体的供应量，燃料电池能够输出与负载需求相当的电力。然而，在一些情况下，燃料电池的输出电压与由负载需求的电压不相等。因此，已经提出了一种技术，该技术通过经由DC/DC转换器转换燃料电池的输出电压来使燃料电池的输出电压与负载需求的电压相等（参见，例如日本专利申请公布No.2003-217625（JP-A-2003-217625））。

DC/DC转换器具有作为基本元件的电子开关、二极管和电感，并通过电子开关的切换操作来改变电压。由于电子开关的切换操作会产生波纹，DC/DC转换器配备有吸收波纹的缓冲电路。缓冲电路利用电容器吸收波纹。如果不对电容器中存储的电荷加以利用，DC/DC转换器的能量转换效率就会降低。因此，已经提出了通过再生来有效利用存储在电容器中的电荷的技术（参见，例如日本专利申请公布No.2005-143259（JP-A-2005-143259））。

众所周知，DC/DC转换器能够通过软切换来降低切换损耗。然而，如果将此方法应用于燃料电池的升压，则可能会导致将用于软切换而存储的电力输入到燃料电池中。因而，应用DC/DC转换器是困难的。因此，已经提出了在日本专利申请公布No.2009-165246（JP-A-2009-165246）描述的、能够通过进行软切换来升高燃料电池的输出电压的燃料电池系统。

日本专利申请公布No.2009-165246（JP-A-2009-165246）中描述的燃料电池系统配备有升压转换器。该升压转换器具有：主升压部，其具有（由开关元件和二极管构成的）第一开关和第一线圈，并且所述主升压部通过第一开关对第一线圈进行切换操作而在第一线圈中产生的反电动势来升高燃料电池的输出电压；副升压部，其具有电容器，所述电容器通过在电容器中存储的电量来调节第一开关的两级之间的电势差，并且所述副升压部通过在切换操作期间调节电容器的电量来减少第一开关的切换损耗，以及所述副升压部包括（由开关元件和二极管构成的）第二开关和第二线圈。

附带地，在上述升压转换器中，如果第一开关和第二开关这两者关掉，反向电流会瞬间流入到第二开关的二极管中，然后瞬间停止。由于该现象，会发生浪涌电压。为了对付该现象，本发明人以如下布置进行试验，在该布置中，向副升压部附加二极管，并将阴极连接在第二开关和第二线圈之间；以及观察发生浪涌电压的现象发生，以及浪涌电压造成附加二极管的过电压损坏。

对于该现象，考虑加入第三线圈充当饱和电抗器是有利的；以及还想到使第二线圈作为谐振电抗器，以执行附加饱和电抗器功能。因此，还已经提出了谐振电抗器被提供有饱和电抗器特性的技术（参见，例如日本专利申请公布No.2003-018833（JP-A-2003-018833））。

附带地，日本专利申请公布No.2003-018833（JP-A-2003-018833）对谐振电抗器描述如下。具体而言，所述谐振电抗器具有的绕组线，所述绕组线是李兹线（绞合线），并且其芯体具有环形形状。针对谐振电抗器的芯体，其外径与内径与回转变压器芯体的外径与内径基本相同，以及其厚度基本等于或小于回转变压器的芯体的厚度。另外，前述申请对谐振电抗器的芯体的磁化特性描述如下：当谐振电抗器中的电流在预定范围内流动时芯体不饱和；其电感值在该区域内基本恒定；以及在电流位于预定区域上方的区域中，芯体饱和且电感值下降。

由此可见，日本专利申请公布No.2003-018833（JP-A-2003-018833）对具有饱和特性的谐振电抗器的功能等进行了描述，但是没有明确描述其构造。因此，根据该专利申请，不清楚什么类型的饱和电抗器对燃料电池系统的升压转换器适用。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池系统，所述燃料电池系统在升压转换器中具有提供有适当饱和特性的谐振电抗器。