(57)【要約】【課題】二次電池が故障した場合でも安定した電力を供給できる車両用電源装置を提供する。【解決手段】二次電池１と第１電源負荷６，２１とが接続される入力側端子Ｐin，Ｎinと、第２電源負荷５と前記二次電池１と並列に接続された燃料電池２とが接続される制御側端子Ｐout，Ｎoutとを有するＤＣ−ＤＣコンバータ３と、前記二次電池の作動状態を検出する検出手段７と、前記検出手段により前記二次電池が異常であると判断された場合は、前記燃料電池２の接続先を前記入力側端子Ｐin，Ｎinに切り換える回路切換手段３３１〜３３６とを備える。【選択図】  図２
2010057284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補機を含む第１電源負荷と、車両駆動用の電動機を含む第２電源負荷に電力を供給する二次電池と、
前記第２電源負荷に対し、前記二次電池と並列に接続された燃料電池と、
前記二次電池と前記第１電源負荷とが接続される一次側端子と、前記第２電源負荷と前記燃料電池とが接続される二次側端子とを有し、前記二次側端子の電圧を制御するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記二次電池の作動状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記二次電池が異常であると判断された場合は、前記一次側端子の電圧を制御するよう前記ＤＣ−ＤＣコンバータの回路を切り換える回路切換手段と、を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記検出手段により前記二次電池が異常であると判断された場合は、前記第２電源負荷からの要求に対し前記燃料電池の応答遅延による電力差を減算した要求電力を算出し、当該要求電力を目標電力として前記燃料電池を駆動する制御手段を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記検出手段により前記二次電池が異常であると判断された場合は、前記第１電源負荷の一部への電力供給を制限する制御手段を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記第２電源負荷はモータを含み、
前記検出手段により前記二次電池が異常であると判断された場合は、前記モータによる前記二次電池への回生操作を禁止する制御手段を備えたことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
第１スイッチの一端と第２スイッチの一端とが第１接続点で接続された直列回路であって、前記入力側端子の一方に前記第１スイッチの他端が接続され、前記入力側端子の他方に前記第２スイッチの他端が接続された入力側直列回路と、
第３スイッチの一端と第４スイッチの一端とが第２接続点で接続された直列回路であって、前記制御側端子の一方に前記第３スイッチの他端が接続され、前記制御側端子の他方に前記第４スイッチの他端が接続された制御側直列回路と、
前記第１接続点と前記第２接続点との間に接続されたリアクトルと、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチをそれぞれ開閉制御する制御部と、を備えた双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用電源装置において、
前記回路切換手段は、前記二次電池の作動状態に応じて、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの開閉デューティ比と前記第３スイッチ及び前記第４スイッチの開閉デューティ比を切り換えることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の車両用電源装置において、
前記回路切換手段は、前記二次電池の作動状態に応じて、
前記入力側端子間電圧の検出値と前記制御側端子間電圧の検出値とを切り換えて前記制御部へ出力することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の車両用電源装置において、
前記回路切換手段は、前記二次電池の作動状態に応じて、
前記第２電源負荷からの要求に応じた前記制御側端子の目標電圧値と所定の電圧値とを切り換えて前記制御部へ出力することを特徴とする車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池と充放電可能なバッテリ（二次電池）とを並列接続し、燃料電池の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで変換することにより、燃料電池のガス供給量の応答遅れによる出力電力の不足分を二次電池で補ったり、燃料電池の余剰電力を二次電池に充電したりする車両用電源装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１８９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の電源装置の二次電池が故障し、二次電池の出力端子が解放状態になった場合の、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力側端子間（Pin-Nin間）の電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータや車両補機に内蔵された平滑用コンデンサの充電状態（Ｖ＝Ｑ／Ｃ）で決まる。
【０００５】
このため、電源装置が組み込まれた車両システム全体の電力収支が正確に±０でない限り、平滑コンデンサが充電あるいは放電してしまい、当該電圧が急激に上昇又は下降して電力が不安定になるという問題があった。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、二次電池が故障した場合でも安定した電力を供給できる車両用電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、車両駆動用の電動機に燃料電池と二次電池とが並列に接続され、一次側端子に二次電池と補記を含む第1電源負荷とが、二次側端子に燃料電池と車両駆動用の電動機を含む第２電源負荷とが接続された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを備えた車両用電源装置において、二次電池が異常であると判断された場合は、二次側端子の電圧を制御する回路から、一次側端子の電圧を制御する回路へＤＣ−ＤＣコンバータの回路を切り換えることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
上記発明によれば、二次電池が故障した場合でも、一次側の電圧を制御するため、燃料電池から補機に供給される電圧が安定し、補機を安定して稼動させることができる。また、二次側の電圧制御は停止状態となるため、電動機の電圧は、電動機の消費電力に応じた電力に自律的に調整され、電動機は安定して動作することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、上記発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る電源装置ＢＳを搭載した車両を示す構成図である。本例の車両は、車輪９に連結された同期モータ５を駆動力源として走行する。同期モータ５の電源は、電源装置ＢＳである。電源装置ＢＳから出力される直流は、インバータ４で三相交流に変換され、同期モータ５に供給される。同期モータ５は、制動時に発電機として機能する。
【００１１】
電源装置ＢＳは、二次電池１、燃料電池２、ＤＣ−ＤＣコンバータ３等から構成される。
【００１２】
二次電池１は、充放電可能であり、ニッケル水素バッテリその他、種々のタイプの二次電池を用いることができる。また、二次電池１以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタを用いることもできる。
【００１３】
燃料電池２は、水素と酸素の電気化学反応によって発電する装置であり、固体高分子型、燐酸型、溶融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を用いることができる。発電に利用される水素ガスは、アルコール等の原料を改質して生成される。本例では、発電を行うスタック、燃料ガスを生成する改質器等を含めて燃料電池２と称する。なお、改質器に代えて、水素吸蔵合金、水素ボンベなどを利用して水素ガス自体を貯蔵することもできる。
【００１４】
燃料電池２と二次電池１とはインバータ４に並列接続されている。燃料電池２からインバータ４への回路には、二次電池１からの電流または同期モータ５で発電された電流が逆流するのを防止するためのダイオード２３が設けられている。並列に接続された電源の電力を適切に使い分けるためには、両者の相対的な電圧差を制御する必要がある。本例では、この目的を達成するために、二次電池１とインバータ４との間にＤＣ−ＤＣコンバータ３が設けられている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３は直流の電圧変換器である。ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、二次電池１から入力されたＤＣ電圧を調整してインバータ４側に出力する機能と、燃料電池２またはモータ５から入力されたＤＣ電圧を調整して二次電池１に出力する機能とを備えた、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ３の機能により、二次電池１の充放電が実現される。
【００１５】
二次電池１とＤＣ−ＤＣコンバータ３との間には、車両補機６および燃料電池補機２１が接続されている。つまり、二次電池１は、これらの補機６，２１の電源となる。車両補機６とは、車両の運転時に使用される種々の電力機器を意味し、照明機器、空調機器、オーディオなどが含まれる。燃料電池補機２１とは、燃料電池２の運転に使用される種々の電力機器を意味し、燃料ガスや改質原料を供給するためのポンプ、改質器の温度を調整するヒータ等が含まれる。
【００１６】
電源装置１を構成する上述した各要素の運転は、制御装置７によって制御される。制御装置７は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置７は、インバータ４のスイッチング素子を制御して、要求動力に応じた三相交流を同期モータ５に出力する。そして、要求動力に応じた電力が供給されるよう、燃料電池２およびＤＣ−ＤＣコンバータ３の運転をも制御する。
【００１７】
これらの制御を実現するために、制御装置７には、種々のセンサ信号が入力される。これらのセンサには、アクセルペダルセンサ８、二次電池１の充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）を検出するＳＯＣセンサ１１、燃料電池２のガス流量を検出する流量センサ２２、車速を検出する車速センサ９１が含まれる。なお、制御装置７に接続されるその他のセンサについては、図示を省略した。
【００１８】
図２はＤＣ−ＤＣコンバータ３の詳細を示す回路図であり、図２の左側の入力側端子Ｐin，Ｎinが図１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の上側の入力側端子Ｐin，Ｎinに対応し、図２の右側の制御側端子（出力側端子）Ｐout，Ｎoutが図１のＤＣ−ＤＣコンバータ３の下側の制御側端子（出力側端子）Ｐout，Ｎoutに対応する。
【００１９】
また、図２の左側の入力端子Ｖout＊は、図１の制御装置７からＤＣ−ＤＣコンバータ３へ出力される設定電圧であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、制御側端子Ｐout，Ｎoutの実際の電圧Ｖout（後述する電圧センサ３１２により検出される）が当該設定電圧Ｖout＊になるようにスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制御する。また、図２の左側の入力端子ＢＦは、図１の制御装置７からＤＣ−ＤＣコンバータ３へ出力される二次電池１の故障信号である。
【００２０】
図２に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の入力側及び出力側のそれぞれには、コンバータ３の入力電圧Ｖin及び出力電圧Ｖoutを平滑化するためのコンデンサ３０１，３１１が設けられている。２つの電圧センサ３０２，３１２は、それぞれコンバータ３の実際の入力電圧Ｖinと実際の出力電圧Ｖoutを検出し、切換スイッチ３３２，３３３を介してコンバータ制御装置３５０へ出力する。電流センサ３２１は、リアクトル３２０に流れる電流を検出し、切換スイッチ３３４を介してコンバータ制御装置３５０へ出力する。
【００２１】
コンバータ３は、リアクトル３２０と、ＮＰＮトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４と、ダイオード３０６，３０７，３１６，３１７と、ＮＯＴゲート３０５，３１５とを備える。
【００２２】
トランジスタ３０３，３０４は直列に接続され、トランジスタ３０３のコレクタ端子は入力側端子Ｐinに接続され、トランジスタ３０４のエミッタ端子は入力側端子Ｎin（アースライン）に接続されている。また、トランジスタ３０３，３０４には、エミッタ端子側からコレクタ端子側に電流が流れるように、ダイオード３０６，３０７がそれぞれ並列に接続されている。そして、トランジスタ３０３，３０４のＯＮ／ＯＦＦは、それぞれ切換スイッチ３３５を介してコンバータ制御装置３５０のデューティ比制御信号Ｄ１によって制御されるが、トランジスタ３０４のベース端子にはＮＯＴゲート３０５を介してデューティ比制御信号Ｄ１が入力されるので、２つのトランジスタ３０３，３０４のＯＮ／ＯＦＦは常に互いに逆になる。これらトランジスタ３０３，３０４等を入力側直列回路とも称する。
【００２３】
同様に、トランジスタ３１３，３１４は直列に接続され、トランジスタ３１３のコレクタ端子は制御側端子Ｐoutに接続され、トランジスタ３１４のエミッタ端子は制御側端子Ｎout（アースライン）に接続されている。また、トランジスタ３１３，３１４には、エミッタ端子側からコレクタ端子側に電流が流れるように、ダイオード３１６，３１７がそれぞれ並列に接続されている。そして、トランジスタ３１３，３１４のＯＮ／ＯＦＦは、それぞれ切換スイッチ３３６を介してコンバータ制御装置３５０のデューティ比制御信号Ｄ２によって制御されるが、トランジスタ３１４のベース端子にはＮＯＴゲート３１５を介してデューティ比制御信号Ｄ２が入力されるので、２つのトランジスタ３１３，３１４のＯＮ／ＯＦＦは常に互いに逆になる。これらトランジスタ３１３，３１４等を制御側直列回路とも称する。
【００２４】
リアクトル３２０は、一端が入力側直列回路のトランジスタ３０３，３０４の接続点に接続され、他端は制御側直列回路のトランジスタ３１３，３１４の接続点に接続されている。
【００２５】
コンバータ制御装置３５０は、例えばマイクロコンピュータによって構成することができ、ＰＷＭ制御によって４つのトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、二次電池１の直流電圧Ｖinをインバータ４（ひいてはモータ５）に供給するための所望の電圧に昇圧させる。
【００２６】
本例のコンバータ３は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、２次電池１側回路からインバータ４側回路へ電力を供給するモードと、インバータ４側回路から２次電池１側回路へ向かって電力を供給するモードとの２つのモードで双方向に作動することができる。このような動作は、コンバータ制御部３５０が４つのトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４のＯＮ／ＯＦＦ動作を適切に行うことによって実現される。
【００２７】
図４は、電力供給時にコンバータ制御部３５０が４つのトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４の各ゲート端子に印加する電圧を時系列で示すタイムチャートである。このような電圧の印加によって、４つのトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われ、これにより２次電池１からの直流電力が昇圧されてインバータ４に供給される。具体的には、４つのトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４のＯＮ／ＯＦＦ制御によって以下の電圧変換動作が行われる。
【００２８】
まず、時刻ｔ０では、２つのトランジスタ３０３，３１４がオンにされ、２つのトランジスタ３０４，３１３がオフにされる。これにより、リアクトル３２０が入力側端子Ｐin，Ｎinに接続され、このときにリアクトル３２０に磁気エネルギが蓄積される。
【００２９】
次の時刻ｔ１では、２つのトランジスタ３０３，３１４がオフにされ、２つのトランジスタ３０４，３１３がオンにされる。これにより、リアクトル３２０が制御側端子Ｐout，Ｎoutに接続され、このときにリアクトル３２０に蓄積された磁気エネルギがインバータ４に電力として供給される。
【００３０】
このインバータ４に供給される電力の電圧は、コンバータ制御部３５０がデューティ比（ＯＮ−ＯＦＦ比）を調整することによって制御することができる。デューティ比を大きくすれば、インバータ４に供給される電力の電圧を高くすることができ、デューティ比を小さくすれば、インバータ４に供給される電力の電圧を低くすることができる。さらに、デューティ比を小さくすれば、軽負荷時や回生制動時には、インバータ４から２次電池１へ電力を供給して、燃料電池２からの余剰電力やモータ５の回生電力を利用して２次電池１を充電することもできる。
【００３１】
ここで、デューティ比（ＯＮ−ＯＦＦ比）における「ＯＮ」と「ＯＦＦ」は、以下のように定義される。「ＯＮ」は、２つのトランジスタ３０３，３１４がオンにされ、２つのトランジスタ３０４，３１３がオフにされる状態であり、「ＯＦＦ」は、２つのトランジスタ３０３，３１４がオフにされ、２つのトランジスタ３０４，３１３がオンにされる状態である。
【００３２】
図２に戻り、本例のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、入力側端子Ｐin，Ｎinと制御側端子Ｐout，Ｎoutとを互いに入れ替え、入力側端子Ｐin，Ｎinに制御側端子の機能をもたせるとともに制御側端子Ｐout，Ｎoutに入力側端子の機能をもたせるための切換スイッチ３３１〜３３６を備える。これら切換スイッチ３３１〜３３６の切換トリガは制御装置７から出力される二次電池１の故障信号ＢＦであり、図３は二次電池１が正常の場合を示し、二次電池１が故障などにより要求電力に対応できない異常の場合は、図３に示す状態とは反対の接点に切り換る。
【００３３】
切換スイッチ３３１は、制御装置７から出力される設定電圧Ｖout＊（要求電圧に対応する値）と、予め決められた一定電圧Ｖin＊とを切り換え、コンバータ制御装置３５０へ出力する。
【００３４】
切換スイッチ３３２，３３３は、電圧センサ３０２により検出される入力側の実際の電圧Ｖinと、電圧センサ３１２により検出される制御側の実際の電圧Ｖoutとを入れ替えてコンバータ制御装置３５０へ出力する。
【００３５】
切換スイッチ３３４は、電流センサ３２１により検出されるリアクトル３２０を流れる電流値ｉLの符号を符号反転器３４１にて反転させ、コンバータ制御装置３５０へ出力する。符号を反転させるのは、リアクトル３２０を流れる電流の向きが反転し、電流の正負の定義も反転するからである。
【００３６】
切換スイッチ３３５，３３６は、コンバータ制御装置３５０から出力されるデューティ比制御信号Ｄ１，Ｄ２の出力先を、トランジスタ３０３，３０４とトランジスタ３１３，３１４とで入れ替える。
【００３７】
以上の切換スイッチ３３１〜３３６が図２に示す接点とは反対の接点に切り換ると、設定電圧として一定電圧Ｖin＊がコンバータ制御装置３５０に入力され、コンバータ制御装置３５０は、入力側端子Ｐin，Ｎin（実際には制御側端子として機能する）の電圧がＶin＊になるようにデューティ比を演算し、デューティ比制御信号Ｄ１，Ｄ２を生成してトランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４のベース端子へ出力する。
【００３８】
また、切換スイッチ３３２，３３３が切り換ることで、電圧センサ３０２により検出された入力側端子Ｐin，Ｎinの実際の電圧Ｖinが制御側端子の電圧Ｖoutとしてコンバータ制御装置３５０へ入力され、逆に電圧センサ３１２により検出された制御側端子Ｐout，Ｎout（実際には入力側端子として機能する）の実際の電圧Ｖoutが入力側端子の電圧Ｖinとしてコンバータ制御装置３５０へ入力され、それぞれ制御に供される。
【００３９】
また、切換スイッチ３３４が切り換ることで、電流センサ３２１により検出されたリアクトル３２０を流れる実際の電流値ｉLが符号を反転させた値でコンバータ制御装置３５０へ入力され、制御に供される。
【００４０】
次に動作を説明する。
【００４１】
図３は本例の電源装置ＢＳの制御手順を示すフローチャートである。
【００４２】
ステップＳ００にて二次電池１の作動状態、すなわち車両からの要求電力に対応できる状態であるか否かを判定する。二次電池１が正常に動作している場合はステップ１０へ進み、要求電力Ｅreqを演算する。本例の要求電力Ｅreqは、走行要求電力Ｅｄ、充放電電力Ｅｂ、補機電力Ｅｓの３要素の和で求めることとする。
【００４３】
走行要求電力Ｅｄは、車両が走行するためにモータ５に供給すべき電力であり、次の手順で求められる。まず、制御装置７は、モータ５の目標回転数、目標トルクを設定する。これらの値は、アクセルペダル開度および車速のテーブルで与えられ、両者の積はモータ５から出力すべき動力となる。この動力を、モータ５の運転効率、消費電力当たりに出力される動力の比で除することにより、走行要求電力Ｅｄが求められる。モータ５を発電機として機能させて回生制動する際には、目標トルクが負の値となるから、走行要求電力Ｅｄも負の値となる。
【００４４】
充放電電力Ｅｂは、二次電池１の充放電にともなう電力である。二次電池１の充電状態ＳＯＣ(State of Charge)は、所定の範囲に保たれるよう制御される。ＳＯＣが所定の下限値よりも低くなると、二次電池１への充電が行われ、この場合の充放電電力Ｅｂは、充電に必要となる電力に応じた正値となる。この結果、二次電池１の充電にともない要求電力Ｅreqが増大する。一方、ＳＯＣが所定の上限値よりも高くなると二次電池１からの放電が行われ、この場合の充放電電力Ｅｂは、放電電力に応じた負値となる。二次電池１からの放電によって、要求電力Ｅreqが低くなる。
【００４５】
補機電力Ｅｓは、車両補機６および燃料電池補機２１を駆動するのに要する電力である。両者の運転状態に応じてそれぞれ設定される。
【００４６】
次のステップＳ１２では、制御装置７は、ステップＳ１０で設定された要求電力Ｅreqを出力するよう燃料電池２の出力電圧を設定し、燃料電池２のガス流量を制御する。電圧は、次のマップにより設定される。図５は燃料電池２の出力特性を示すマップ図であり、上段には電力と電流との関係を示し、下段には電圧と電流の関係を示す。
【００４７】
ここで、供給されるガス流量に応じて燃料電池２の出力特性は変動する。下段の曲線Ａｆ１はガス流量が低い状態、曲線Ａｆ２はガス流量が高い状態を示している。ガス流量が低い場合には、電圧が低下し始めるポイントが低電流側に移行する。
【００４８】
同図の上段の電力−電流特性マップに基づき、要求電力Ｅreqに応じた電流Ｉｆｃを求めることができる。また、同図の下段の電圧−電流特性マップに基づき、電流Ｉｆｃに応じた電圧Ｖｆｃを求めることができる。燃料電池２のガス流量が低く、十分な電圧値で要求された電力を出力し得ない場合には、これらの特性マップに基づきガス流量の目標値も併せて設定される。
【００４９】
次に、ステップＳ１４にて、制御装置７はＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧を設定する。二次電池１を放電する場合、すなわち充放電電力Ｅｂが負の場合は、二次電池１側を入力、インバータ４側を出力とし、出力電圧値を燃料電池２の出力電圧値に一致させる。二次電池１を充電する場合、すなわち充放電電力Ｅｂが正の場合は、インバータ４側を入力、二次電池１側を出力とする。出力電圧値は、二次電池１の充電に適した所定値とする。この所定値は、一定値としてもよいし、充電される電力に応じて変動させてもよい。
【００５０】
次のステップＳ１６では、制御装置７は、設定された出力電圧となるようＤＣ−ＤＣコンバータ３を制御し、併せて要求電力が同期モータ５に供給されるようインバータ４を制御する。インバータ４のスイッチングにともない、燃料電池２からはガス流量に応じた電力が出力される。また、二次電池１からは燃料電池２から出力される電力とインバータ４で消費される電力との差分に応じた電力が充放電される。例えば、燃料電池２の出力に応答遅れがある場合には、要求電力Ｅreqに満たない分が二次電池１によって補償される。二次電池１からの出力は、燃料電池２の出力が要求電力Ｅreqに近づくに連れて徐々に低減する。こうした制御により、高い応答性で電力を供給することができる。
【００５１】
なお、車両補機６および燃料電池補機２１には少なくとも二次電池１からの電力が保証されている。また、二次電池１の充電時には、燃料電池２または同期モータ５からの電力をこれらの補機６，２１に供給してもよい。
【００５２】
ステップＳ００に戻り、二次電池１が故障しているなど、車両からの要求電力に対応できる状態でない場合はステップ１８へ進み、制御装置７はコンバータ制御装置３５０へ二次電池１の故障信号ＢＦを出力する。この故障信号ＢＦが入力されたコンバータ制御装置３５０は、切換スイッチ３３１〜３３６を図２に示す接点とは反対の接点に切り換える。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の制御側端子Ｐout，Ｎoutが入力側端子として機能するとともに、入力側端子Ｐin，Ｎinが制御側端子として機能する。すなわち、燃料電池２からの電力は、インバータ４へ供給されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して車両補機６および燃料電池補機２１へ供給される。
【００５３】
ステップＳ２０では、制御装置７は要求電力Ｅreqを演算する。ここでは二次電池１が正常でないことから充放電電力Ｅｓを除外した、走行要求電力Ｅｄと補機電力Ｅｓの２要素の和で求めることとする。なお、要求電力の変化は、燃料電池２のガス流量の応答性を加味して燃料不足にならないように、制御装置７は走行要求電力Ｅｄと補機電力Ｅｓを調整する。例えば、アクセルセンサ８の動きに対するトルク指示の変化量を制限したり、必須の補機以外は停止したりする。また、モータ５の回生は行わないように制御する。
【００５４】
次にステップＳ２０にて、制御装置７は、要求電力Ｅreqに応じたガス流量制御を行い、ステップＳ２２にて、制御装置７は、設定された値に基づきＤＣ−ＤＣコンバータ３及びインバータ４を制御する。
【００５５】
すなわち、コンバータ制御装置３５０に対する電圧指示値は、切換スイッチ３３１の切り換え操作により、制御装置７から受け取っていたＶout＊から、定数であるＶin＊に切り換る。Ｖin＊を一定値にしたのは、車両補機６や燃料電池補機２１に対する電圧値は一定の値でよいからである。
【００５６】
またコンバート制御に使用する電圧センサ３０２，３１２の検出値Ｖin，Ｖoutのコンバータ制御装置３５０への入力を、スイッチ３３２，３３３で切り換えることで、ＶinとＶoutとの関係を逆転させる。
【００５７】
また、切換スイッチ３３５，３３６の切り換えによって、トランジスタ３０３，３０４，３１３，３１４（Ｑ１〜Ｑ４）の駆動信号であるデューティ比制御信号Ｄ１，Ｄ２も、Ｄ１が電圧を制御する側のトランジスタ３１３，３１４、Ｄ２がその反対側のトランジスタ３０３，３０４に出力されることになる。
【００５８】
さらに、リアクトル３２０の電流ｉLも反転するが、切換スイッチ３３４の切り換えによって、電流センサ３２１の検出値の符号も反転する。
【００５９】
以上により、二次電池１が故障などの状態であっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の入力側端子Ｐin，Ｎinと制御側端子Ｐout，Ｎoutとを入れ替えることで、燃料電池２からＤＣ−ＤＣコンバータ３を介した、安定した電力を車両補機６や燃料電池補機２１に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】発明の実施形態に係る電源装置を搭載した車両を示す構成図である。
【図２】図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である。
【図３】図１に示す電源装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すコンバータ制御部が電力供給時に４つのトランジスタに印加する電圧を時系列で示すタイムチャートである。
【図５】図１に示す燃料電池の出力特性を示すマップである。
【符号の説明】
【００６１】
１…二次電池
２…燃料電池
２１…燃料電池補機
３…ＤＣ−ＤＣコンバータ
４…インバータ
５…モータ
６…車両補機
７…制御装置
【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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