(57)【要約】      （修正有）【課題】全体としてのエネルギ効率又は電力効率を向上することが可能な電力システム及び燃料電池車両を提供する。【解決手段】ＦＣ車両１０又は電力システム１２の制御装置３０は、モータ１４の負荷が負荷閾値を下回るとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の昇圧動作を停止させて、ＦＣ５０からモータ１４に電力を供給させ、モータ１４の負荷が負荷閾値を上回るとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に昇圧動作を実行させ、ＦＣ５０の出力電圧Ｖｆｃに応じて負荷閾値を変化させる。【選択図】図１
2014166103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
モータと、
前記燃料電池と前記モータの間に配置され、前記燃料電池からの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、
前記燃料電池と前記インバータの間に配置され、前記燃料電池の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置と
を備える電力システムであって、
前記制御装置は、
前記モータの負荷が負荷閾値を下回るとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させて、前記燃料電池から前記モータに電力を供給させ、
前記モータの負荷が前記負荷閾値を上回るとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに昇圧動作を実行させ、
前記燃料電池の出力電圧に応じて前記負荷閾値を変化させる
ことを特徴とする電力システム。
【請求項２】
請求項１記載の電力システムにおいて、
前記制御装置は、
モータ回転数の閾値である回転数閾値を設定し、
前記モータの負荷が前記負荷閾値を下回り且つ前記モータ回転数が前記回転数閾値を上回る場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータでの電力損失と前記モータでの電力損失の合算値を低下させることを基準として前記ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧率を算出する
ことを特徴とする電力システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電力システムにおいて、
前記モータの電力効率を考慮して要求モータトルク及び前記モータ回転数に基づいて特定される前記モータへの目標入力電圧を要求モータ電圧と定義するとき、
前記制御装置は、
前記モータの負荷が前記負荷閾値を上回り且つ前記要求モータトルクがトルク閾値を上回る場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として前記要求モータ電圧を設定し、
前記モータの負荷が前記負荷閾値を上回り且つ前記要求モータトルクが前記トルク閾値を下回る場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として前記要求モータ電圧より小さい値を設定する
ことを特徴とする電力システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力システムを有し、
前記モータが走行用モータである
ことを特徴とする燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と、モータと、燃料電池の出力電圧を昇圧してモータに供給するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電力システム及び燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池からの電力により走行モータを駆動する車両が提案されている（特許文献１）。特許文献１では、燃料電池システムからＤＣ−ＤＣコンバータを介して駆動装置に電力を供給する場合に、効率向上と耐久性の向上という２つの要求に配慮した電力供給システムを提供することが課題とされている（要約、［０００５］）。
【０００３】
この課題を解決するため、特許文献１の電力供給システムは、駆動装置１６の駆動に伴う負荷回路１５への要求電圧を算出する手段と、燃料電池スタック１１の端子電圧が負荷回路１５の要求電圧を超える場合に、第１の電圧変換器１２を停止させて燃料電池スタックの出力電力を負荷回路に伝達する手段と、第２の電圧変換器１４を通じて負荷回路の入力電圧を制御することによって燃料電池スタック１１の端子電圧を所定の基準電圧以下に制限する第１の電圧制限手段とを有する（要約）。
【０００４】
この電力供給システムによれば、燃料電池スタックの端子電圧が負荷回路の要求電圧を超える場合には、第１の電圧変換器を停止させる。したがって、不必要に、第１の電圧変換器を動作させず、特に、負荷回路の要求電圧が低いときに、電力供給の効率を向上できるとされている（［０００８］）。加えて、第２の電圧変換器によって燃料電池スタックの端子電圧を制御し、基準電圧以下に制限することができるとされている（［０００８］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１では、燃料電池スタックの端子電圧が負荷回路の要求電圧を超える場合には、第１の電圧変換器を停止させることで、電力供給の効率化を図っている。
【０００７】
しかしながら、電力システム全体におけるエネルギ効率（電力効率）の観点からすれば、未だ改善の余地がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、全体としてのエネルギ効率又は電力効率を向上することが可能な電力システム及び燃料電池車両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】
【０００９】
本発明に係る電力システムは、燃料電池と、モータと、前記燃料電池と前記モータの間に配置され、前記燃料電池からの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記燃料電池と前記インバータの間に配置され、前記燃料電池の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置とを備えるものであって、前記制御装置は、前記モータの負荷が負荷閾値を下回るとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させて、前記燃料電池から前記モータに電力を供給させ、前記モータの負荷が前記負荷閾値を上回るとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに昇圧動作を実行させ、前記燃料電池の出力電圧に応じて前記負荷閾値を変化させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、モータの負荷が負荷閾値を下回るとき（すなわち、モータが低負荷状態であるとき）、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させて、燃料電池からモータに電力を供給させる（以下、この処理を「直結処理」という。）。従って、低負荷時におけるＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失（スイッチング損失）を低減することが可能となる。
【００１１】
また、本発明によれば、燃料電池の出力電圧に応じて負荷閾値を変化させる。従って、モータの負荷に応じて直結処理を用いる構成において、燃料電池の出力電圧に応じて直結処理の実行タイミング又は停止タイミングを切り替えることが可能となる。その結果、直結処理を効率的に利用することが可能となる。
【００１２】
前記制御装置は、モータ回転数の閾値である回転数閾値を設定し、前記モータの負荷が前記負荷閾値を下回り且つ前記モータ回転数が前記回転数閾値を上回る場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータでの電力損失と前記モータでの電力損失の合算値を低下させることを基準として前記ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧率を算出してもよい。
【００１３】
上記によれば、モータの負荷が負荷閾値を下回り且つモータ回転数が回転数閾値を上回る場合（すなわち、モータが低負荷状態及び高回転状態である場合）、ＤＣ／ＤＣコンバータでの電力損失とモータでの電力損失の合算値が低くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧率を算出する。従って、モータが低負荷状態且つ高回転状態（例えば、下り坂を走行中の場合）における電力システム全体としての電力損失を低減することが可能となる。なお、ここにいう昇圧率は、昇圧率を示す指標（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧又は駆動デューティ）を含む。
【００１４】
前記モータの電力効率を考慮して要求モータトルク及び前記モータ回転数に基づいて特定される前記モータへの目標入力電圧を要求モータ電圧と定義するとき、前記制御装置は、前記モータの負荷が前記負荷閾値を上回り且つ前記要求モータトルクがトルク閾値を上回る場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として前記要求モータ電圧を設定し、前記モータの負荷が前記負荷閾値を上回り且つ前記要求モータトルクが前記トルク閾値を下回る場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として前記要求モータ電圧より小さい値を設定してもよい。
【００１５】
一般に、高トルク状態の場合、モータの電力効率は高くなり（電力損失が小さくなり）、低トルク状態の場合、モータの電力効率は低くなる（電力損失が大きくなる）。
【００１６】
上記によれば、高負荷且つ高トルク状態の場合、要求モータトルク及びモータ回転数に基づく要求モータ電圧をＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧としてそのまま用いる。従って、モータを高効率で動作させることが可能となる。
【００１７】
また、高負荷且つ低トルク状態の場合、要求モータ電圧より小さい値をＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として用いる。従って、低トルク状態の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧率を下げて、ＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失（スイッチング損失）の低減を図ることが可能となる。その結果、モータ及びＤＣ／ＤＣコンバータの両方を考慮した際のエネルギ効率を向上することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る燃料電池車両は、上記電力システムを有し、前記モータが走行用モータであることを特徴とする。これにより、電力効率に優れた燃料電池車両を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、モータの負荷が負荷閾値を下回るとき（すなわち、モータが低負荷状態であるとき）、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させて、燃料電池からモータに電力を供給させる（直結処理）。従って、低負荷時におけるＤＣ／ＤＣコンバータの電力損失（スイッチング損失）を低減することが可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、燃料電池の出力電圧に応じて負荷閾値を変化させる。従って、モータの負荷に応じて直結処理を用いる構成において、燃料電池の出力電圧に応じて直結処理の実行タイミング又は停止タイミングを切り替えることが可能となる。その結果、直結処理を効率的に利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略全体構成図である。
【図２】前記実施形態における燃料電池スタック用昇圧コンバータ（以下「ＦＣ−ＶＣＵ」という。）の構成例を示す模式的回路図である。
【図３】前記実施形態におけるバッテリ用昇降圧コンバータ（以下「ＢＡＴ−ＶＣＵ」という。）の構成例を示す模式的回路図である。
【図４】前記実施形態における電子制御装置における基本的な制御のフローチャートが示されている。
【図５】前記実施形態においてシステム負荷を計算するフローチャート（図４のＳ２の詳細）である。
【図６】現在のモータ回転数とモータ予想消費電力との関係を示す図である。
【図７】インバータ入力端電圧を制御するフローチャートである。
【図８】モータ回転数及びモータトルクの組合せと要求モータ電圧との関係を規定した参考マップの一例である。
【図９】前記モータ回転数及び前記モータトルクの組合せとインバータ入力端電圧の目標値（目標入力端電圧）との関係を規定した目標電圧マップの一例である。
【図１０】前記ＦＣ−ＶＣＵの通過電力と電力損失の関係を前記ＦＣ−ＶＣＵの出力電圧毎に示した図である。
【図１１】前記目標電圧マップにおける各領域の設定方法を示すフローチャートである。
【図１２】前記燃料電池の出力電圧と第２モータ出力閾値の関係の一例を示す図である。
【図１３】前記実施形態に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの一例を示す。
【図１４】モータトルク制御のフローチャート（図４のＳ５の詳細）である。
【図１５】前記実施形態に係る燃料電池車両の変形例の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．全体的な構成の説明
［１−１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。ＦＣ車両１０は、燃料電池システム１２（以下「ＦＣシステム１２」という。）と、走行モータ１４（以下「モータ１４」という。）と、インバータ１６とを有する。
【００２３】
ＦＣシステム１２は、燃料電池ユニット２０（以下「ＦＣユニット２０」という。）と、高電圧バッテリ２２（以下「バッテリ２２」ともいう。）（蓄電装置）と、昇圧コンバータ２４と、昇降圧コンバータ２６と、補機２８と、電子制御装置３０（以下「ＥＣＵ３０」という。）とを有する。
【００２４】
［１−２．駆動系］
本実施形態のモータ１４は、３相交流ブラシレス式である。モータ１４は、ＦＣユニット２０及びバッテリ２２から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション３２を通じて車輪３４を回転させる。また、モータ１４は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリ２２等に出力する。モータ１４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流は、電流センサ３６ｕ、３６ｖ、３６ｗにより検出される。或いは、３相のうち２相のみ電流を検出し、これらの電流から残りの１相の電流を検出してもよい。
【００２５】
インバータ１６は、３相ブリッジ型の構成を有し、直流−交流変換を行う。より具体的には、インバータ１６は、直流を３相の交流に変換してモータ１４に供給する一方、回生動作に伴う交流−直流変換後の直流を昇降圧コンバータ２６を通じてバッテリ２２等に供給する。なお、モータ１４とインバータ１６を併せて負荷４０という。
【００２６】
［１−３．ＦＣユニット２０］
ＦＣユニット２０は、燃料電池スタック５０（以下「ＦＣスタック５０」又は「ＦＣ５０」という。）と、その周辺部品とを備える。ＦＣスタック５０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燃料電池セルを積層した構造を有する。前記周辺部品には、ＦＣスタック５０のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、ＦＣスタック５０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、ＦＣスタック５０を冷却する冷却系と、セル電圧モニタとが含まれる。後述するように、前記周辺部品の一部は、補機２８にも含まれる。なお、図１に示すように、ＦＣユニット２０（ＦＣ５０）とインバータ１６の間において昇圧コンバータ２４と並列に、逆流防止ダイオード５２が配置されている。
【００２７】
ＦＣ５０の出力電圧（以下「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）は、電圧センサ５４により検出され、ＦＣ５０の出力電流（以下「ＦＣ電流Ｉｆｃ」という。）は、電流センサ５６により検出され、いずれもＥＣＵ３０に出力される。
【００２８】
［１−４．高電圧バッテリ２２］
バッテリ２２は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。バッテリ２２の出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」という。）［Ｖ］は、電圧センサ６０により検出され、バッテリ２２の出力電流（以下「バッテリ電流Ｉｂａｔ」という。）［Ａ］は、電流センサ６２により検出され、それぞれＥＣＵ３０に出力される。ＥＣＵ３０は、バッテリ電圧Ｖｂａｔとバッテリ電流Ｉｂａｔとに基づいて、バッテリ２２の残容量（ＳＯＣ）［％］を算出する。
【００２９】
［１−５．昇圧コンバータ２４］
昇圧コンバータ２４は、ＦＣ５０の出力電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）を昇圧してインバータ１６に供給する昇圧チョッパ型の電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。昇圧コンバータ２４は、ＦＣ５０とインバータ１６との間に配置される。換言すると、昇圧コンバータ２４は、一方がＦＣ５０のある１次側１Ｓｆに接続され、他方がバッテリ２２と負荷４０との接続点である２次側２Ｓに接続されている。以下では、昇圧コンバータ２４を、ＦＣ５０用電圧制御ユニットの意味で「ＦＣ−ＶＣＵ２４」とも称する。
【００３０】
図２は、ＦＣ−ＶＣＵ２４の構成例を示す模式的回路図である。ＦＣ−ＶＣＵ２４は、インダクタ７０、スイッチング素子７２、ダイオード７４及び平滑コンデンサ７６を備え、ＥＣＵ３０を通じてスイッチング素子７２がスイッチング（デューティ制御）されることでＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧する。昇圧された電圧は、インバータ１６の入力端電圧（以下「インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ」又は「入力端電圧Ｖｉｎｖ」という。）となる。インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖは、電圧センサ７８（図１）により検出される。また、ＦＣ−ＶＣＵ２４の出口端電流（以下「出口端電流Ｉｆｃｖｃｕ」という。）は、電流センサ８０により検出される。
【００３１】
スイッチング素子７２がオフ状態（開状態）に維持されると、ＦＣ５０からの電力（以下「ＦＣ電力Ｐｆｃ」という。）は、ダイオード５２を有する配線又はインダクタ７０及びダイオード７４を有する配線を通じて昇圧なしに供給可能となる。以下では、昇圧なしにＦＣ電力Ｐｆｃが供給させる状態を「直結状態」といい、直結状態を実現するための動作を「直結処理」といい、直結状態を実現するための処理を「直結処理」という。
【００３２】
直結状態では、ＦＣ−ＶＣＵ２４による昇圧が行われないため、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖは、ＦＣ電圧Ｖｆｃと等しくなる。より正確には、直結状態では、入力端電圧Ｖｉｎｖは、ＦＣ電圧Ｖｆｃからダイオード５２、７４による電圧降下分を引いた値となるが、以下では、入力端電圧ＶｉｎｖがＦＣ電圧Ｖｆｃと実質的に等しいものとして説明をする。
【００３３】
なお、ダイオード７４は、ダイオード５２と同じように、直結用且つ逆流防止用として動作するので、ダイオード５２を省略してもよい。
【００３４】
［１−６．昇降圧コンバータ２６］
昇降圧コンバータ２６は、昇降圧チョッパ型の電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。すなわち、昇降圧コンバータ２６は、バッテリ２２の出力電圧（バッテリ電圧Ｖｂａｔ）を昇圧してインバータ１６に供給すると共に、モータ１４の回生電圧（以下「回生電圧Ｖｒｅｇ」という。）又はＦＣ電圧Ｖｆｃとしてのインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを降圧してバッテリ２２に供給することが可能である。昇降圧コンバータ２６は、バッテリ２２とインバータ１６との間に配置される。換言すると、昇降圧コンバータ２６は、一方がバッテリ２２のある１次側１Ｓｂに接続され、他方がＦＣ５０と負荷４０との接続点である２次側２Ｓに接続されている。以下では、昇降圧コンバータ２６を、バッテリ２２用電圧制御ユニットの意味で「ＢＡＴ−ＶＣＵ２６」とも称する。
【００３５】
図３は、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の構成例を示す模式的回路図である。ＢＡＴ−ＶＣＵ２６は、インダクタ９０と、スイッチング素子９２、９４と、これらスイッチング素子９２、９４にそれぞれ並列に接続されるダイオード９６、９８と、平滑コンデンサ１００、１０２とを備える。
【００３６】
昇圧時（バッテリ２２を用いた力行時）には、ＥＣＵ３０により、スイッチング素子９４がオフ状態とされ、スイッチング素子９２がスイッチング（デューティ制御）されることでバッテリ電圧Ｖｂａｔを昇圧する。昇圧された電圧は、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖとなる。
【００３７】
降圧時（回生時又はバッテリ２２を用いない力行時）には、ＥＣＵ３０により、スイッチング素子９２がオフ状態とされ、スイッチング素子９４がスイッチング（デューティ制御）されることでインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖをバッテリ電圧Ｖｂａｔまで降圧する。
【００３８】
上記のように、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖは、電圧センサ７８（図１）により検出される。また、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の出口端電流（以下「出口端電流Ｉｂａｔｖｃｕ」という。）は、電流センサ１０４により検出される。
【００３９】
ＢＡＴ−ＶＣＵ２６においても、ＦＣ−ＶＣＵ２４と同様の直結状態を実現することが可能であり、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６は、直結動作又は直結処理を行うことができる。
【００４０】
本実施形態では、ＥＣＵ３０によりＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６を制御することにより、ＦＣユニット２０からのＦＣ電力Ｐｆｃと、バッテリ２２から供給される電力（以下「バッテリ電力Ｐｂａｔ」という。）［Ｗ］と、モータ１４からの回生電力Ｐｒｅｇとの供給先を制御する。
【００４１】
［１−７．補機２８］
補機２８としては、例えば、エアポンプ、ウォータポンプ、エアコンディショナ、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ、低電圧バッテリ、アクセサリ、ラジエータファン及びＥＣＵ３０の少なくとも１つを含むことができる。
【００４２】
前記エアポンプは、ＦＣ５０にエアを供給する。前記ウォータポンプは、ＦＣ５０を冷却する冷媒としての水を循環させる。前記エアコンディショナは、車両１０内の気温等を調整する。前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇降圧コンバータ２６（ＢＡＴ−ＶＣＵ２６）の１次側１Ｓｂにおける電圧を降圧して前記低電圧バッテリ、前記アクセサリ、前記ラジエータファン及びＥＣＵ３０に供給する。前記低電圧バッテリは、低電圧機器を作動させるためのバッテリ（例えば、１２Ｖバッテリ）である。前記アクセサリは、オーディオ機器、ナビゲーション装置等の機器を含む。前記ラジエータファンは、前記ウォータポンプにより循環させる冷媒をラジエータにおいて冷却させるためのファンである。
【００４３】
補機２８のうち前記エアポンプ、前記ウォータポンプ及び前記ラジエータファンは、ＦＣユニット２０にも含まれる。
【００４４】
［１−８．ＥＣＵ３０］
ＥＣＵ３０は、通信線１０６（図１）を介して、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット２０、バッテリ２２、昇圧コンバータ２４、昇降圧コンバータ２６及び補機２８を制御する。当該制御に際しては、ＥＣＵ３０は、記憶部に記憶されたプログラムを実行する。また、ＥＣＵ３０は、電圧センサ５４、６０、７８、電流センサ３６ｕ、３６ｖ、３６ｗ、５６、６２、８０、１０４等の各種センサの検出値を用いる。
【００４５】
ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ１１０及びモータ回転数センサ１１２（図１）が含まれる。開度センサ１１０は、アクセルペダル１１４の開度θｐ［度］を検出する。回転数センサ１１２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍｏｔ」又は「回転数Ｎｍｏｔ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。ＥＣＵ３０は、回転数Ｎｍｏｔを用いてＦＣ車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。さらに、ＥＣＵ３０には、メインスイッチ１１６（以下「メインＳＷ１１６」という。）が接続される。メインＳＷ１１６は、ＦＣユニット２０及びバッテリ２２からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。
【００４６】
ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースを有する。なお、ＥＣＵ３０は、１つのＥＣＵのみからなるのではなく、モータ１４、ＦＣユニット２０、バッテリ２２、昇圧コンバータ２４、昇降圧コンバータ２６及び補機２８毎の複数のＥＣＵから構成することもできる。
【００４７】
ＥＣＵ３０は、ＦＣスタック５０の状態、バッテリ２２の状態及びモータ１４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ＦＣ車両１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷から、ＦＣスタック５０が負担すべき負荷と、バッテリ２２が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット２０、バッテリ２２、昇圧コンバータ２４及び昇降圧コンバータ２６に指令を送出する。
【００４８】
２．本実施形態の制御
次に、ＥＣＵ３０における制御について説明する。
【００４９】
［２−１．基本制御］
図４には、ＥＣＵ３０における基本的な制御のフローチャートが示されている。メインＳＷ１１６がオンでない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は起動しない。メインＳＷ１１６がオンである場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０が起動し、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は、ＦＣシステム１２に要求される負荷（システム負荷Ｐｓｙｓ）［Ｗ］を計算する。
【００５０】
ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は、ＦＣシステム１２のエネルギマネジメントを行う。ここにいうエネルギマネジメントは、ＦＣシステム１２の各部の動作制御を行う処理である。例えば、エネルギマネジメントでは、システム負荷Ｐｓｙｓを各電力源（力行時にはバッテリ２２及び／又はＦＣ５０であり、回生時にはモータ１４（及び該当する場合、ＦＣ５０）である。）のいずれにどのように割り振るかを設定する。また、当該割り振りに伴い、ＦＣ５０の発電量（ＦＣ電力Ｐｆｃ）及びＦＣ５０の周辺機器の動作、各コンバータ２４、２６の動作等を設定する。
【００５１】
ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３のエネルギマネジメントの演算結果に基づいて、ＦＣスタック５０の周辺機器の制御（ＦＣ発電制御）を行う。ここにいう周辺機器には、例えば、前記エアポンプ、前記ウォータポンプ及び前記ラジエータファンに加え、ＦＣユニット２０の各種の弁（循環弁、背圧弁等）が含まれる。
【００５２】
ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３のエネルギマネジメントの演算結果に基づいて、モータ１４のトルク制御（モータトルク制御）を行う。ここにいうモータトルク制御は、インバータ１６の制御を含む。
【００５３】
ステップＳ６において、メインＳＷ１１６がオフでない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。メインＳＷ１１６がオフである場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は停止して処理を終了する。
【００５４】
［２−２．システム負荷Ｐｓｙｓの計算］
図５には、システム負荷Ｐｓｙｓを計算するフローチャート（図４のＳ２の詳細）が示されている。ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０は、開度センサ１１０からアクセルペダル１１４の開度θｐを読み込む。ステップＳ１２において、ＥＣＵ３０は、回転数センサ１１２からモータ１４の回転数Ｎｍｏｔを読み込む。
【００５５】
ステップＳ１３において、ＥＣＵ３０は、開度θｐと回転数Ｎｍｏｔに基づいてモータ１４の予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓ［Ｗ］を算出する。具体的には、図６に示すマップにおいて、開度θｐ毎に回転数Ｎｍｏｔと予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓの関係を記憶しておく。例えば、開度θｐがθｐ１であるとき、特性１２０を用いる。同様に、開度θｐがθｐ２、θｐ３、θｐ４、θｐ５、θｐ６であるとき、それぞれ特性１２２、１２４、１２６、１２８、１３０を用いる。なお、開度θ１〜θ６の関係は、θｐ１＜θｐ２＜θｐ３＜θｐ４＜θｐ５＜θｐ６である。そして、開度θｐに基づいて回転数Ｎｍｏｔと予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓとの関係を示す特性を特定した上で、回転数Ｎｍｏｔに応じた予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓを特定する。
【００５６】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ３０は、補機２８から現在の動作状況を読み込む。ここでの補機２８には、例えば、前記エアポンプ、前記ウォータポンプ及び前記エアコンディショナを含む高電圧系の補機や、前記低電圧バッテリ、前記アクセサリ、前記ラジエータファン及びＥＣＵ３０を含む低電圧系の補機が含まれる。例えば、前記エアポンプ及び前記ウォータポンプであれば、それぞれの回転数［ｒｐｍ］を読み込む。前記エアコンディショナであれば、その出力設定を読み込む。
【００５７】
ステップＳ１５において、ＥＣＵ３０は、各補機２８の現在の動作状況に応じて補機２８の消費電力Ｐａ［Ｗ］を算出する。ステップＳ１６において、ＥＣＵ３０は、モータ１４の予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓと補機２８の消費電力Ｐａの和をＦＣ車両１０全体での予想消費電力（すなわち、システム負荷Ｐｓｙｓ）として算出する。
【００５８】
［２−３．エネルギマネジメント］
上記のように、本実施形態におけるエネルギマネジメントでは、ＦＣシステム１２の各部の動作制御を行う。以下では、特に車両１０が力行中である場合に絞って説明する。
【００５９】
（２−３−１．作動させるＤＣ／ＤＣコンバータの選択）
エネルギマネジメントの一環として、ＥＣＵ３０は、昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）及び昇降圧コンバータ２６（ＢＡＴ−ＶＣＵ２６）のいずれを作動させるかを選択する。例えば、寒冷地においてメインＳＷ１１６がオンにされた直後には、ＦＣ５０を暖機させるため、バッテリ２２のみから電力供給する。この場合、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６のみを作動させる。また、車両１０の加速時（特に急加速時）には、バッテリ２２及びＦＣ５０の両方から電力供給する。この場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の両方を作動させる。さらに、車両１０の巡航時には、ＦＣ５０のみから電力供給する。この場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４のみを作動させる。
【００６０】
作動させるＤＣ／ＤＣコンバータの選択方法としては、例えば、特開２００９−１６５２４４号公報（図１４等）の方法を用いてもよい。
【００６１】
（２−３−２．インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖの制御）
本実施形態では、車両１０の力行時には、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを制御対象としてＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の少なくとも一方を作動させる。すなわち、入力端電圧Ｖｉｎｖの目標値（以下「目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ」という。）を設定し、入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒと等しくなるように、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６を制御する。
【００６２】
図７は、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを制御するフローチャートである。ステップＳ２１において、ＥＣＵ３０は、モータ回転数Ｎｍｏｔを取得する。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔは、実測値又は要求値のいずれであってもよい。本実施形態では、回転数センサ１１２からモータ回転数Ｎｍｏｔ（実測値）を取得する。
【００６３】
ステップＳ２２において、ＥＣＵ３０は、モータトルクＴｍｏｔを取得する。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔは、実測値（以下「検出モータトルクＴｍｏｔ＿ｄｅｔ」という。）又は要求値（以下「要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑ」）のいずれであってもよい。検出モータトルクＴｍｏｔ＿ｄｅｔは、例えば、図示しないトルクセンサの検出値を用いることができる。また、要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑは、例えば、アクセルペダル１１４の開度θｐに応じて設定される。或いは、要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑとして、後述する図１４の処理で算出する目標トルクＴｔａｒを用いてもよい。なお、図４では、図１４の処理（図４のＳ５）は本処理（図４のＳ３）よりも後に行われる。この場合、本処理では、例えば、前回の演算周期で用いた目標トルクＴｔａｒを用いることができる。
【００６４】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ３０は、ＦＣ５０の出力電圧の実測値（すなわち、ＦＣ電圧Ｖｆｃ）又はその目標値を取得する。本実施形態では、電圧センサ５４からＦＣ電圧Ｖｆｃを取得する。
【００６５】
ステップＳ２４において、ＥＣＵ３０は、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて目標電圧マップ１５０（図９参照）を変化させる。目標電圧マップ１５０（以下「マップ１５０」ともいう。）は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せとインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖの目標値（目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）の関係を規定したものであり、ＥＣＵ３０の図示しない記憶部に記憶されている。或いは、マップ１５０は、図示しない通信装置を用いて外部機器（外部サーバ、光ビーコン、周辺車両等）から取得したものであってもよい。マップ１５０の詳細については後述する。
【００６６】
ステップＳ２５において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２４で変化させたマップ１５０を用いて、ステップＳ２１のモータ回転数Ｎｍｏｔ及びステップＳ２２のモータトルクＴｍｏｔに基づいて目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを算出する。
【００６７】
ステップＳ２６において、ＥＣＵ３０は、電圧センサ７８からインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ（実測値）を取得する。
【００６８】
ステップＳ２７において、ＥＣＵ３０は、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ及び目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに基づいて昇圧コンバータ２４及び昇降圧コンバータ２６の少なくとも一方を制御する。
【００６９】
具体的には、入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒよりも小さい場合（Ｖｉｎｖ＜Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）、作動させるコンバータ２４、２６の昇圧率（デューティ比）を増加させる。入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒよりも大きい場合（Ｖｉｎｖ＞Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）、作動させるコンバータ２４、２６の昇圧率（デューティ比）を減少させる。入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒと等しい場合（Ｖｉｎｖ＝Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）、作動させるコンバータ２４、２６の昇圧率（デューティ比）を維持する。
【００７０】
（２−３−３．目標電圧マップ１５０）
次に、目標電圧マップ１５０の基本的な考え方について説明する。
【００７１】
（２−３−３−１．モータ１４の電力効率を考慮した参考マップ１４０）
図８は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せと要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑとの関係を規定した参考マップ１４０の一例を示す。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔは、実測値又は要求値のいずれであってもよい。また、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑは、例えば、アクセルペダル１１４の開度θｐに応じて特定されるモータ１４の目標入力電圧であり、モータ１４の電力効率（以下「電力効率Ｅｍｏｔ」という。）を考慮して設定される。本実施形態の要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑは、モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔに加え、インバータ１６の電力効率（以下「電力効率Ｅｉｎｖ」という。）も考慮して設定される。要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑをモータ１４の目標入力電圧としてそのまま用いた場合、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑは、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒと同じ値となる。
【００７２】
上記のように、図８の参考マップ１４０では、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖを考慮して、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔと要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑとの関係を規定している。以下では、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖを統合して負荷４０の電力効率Ｅｌｏａｄともいう。
【００７３】
モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔ及びインバータ１６の電力効率Ｅｉｎｖ（すなわち、負荷４０の電力効率Ｅｌｏａｄ）は、負荷４０への入力電圧（ここではインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ）に応じて変化する。すなわち、特開２００９−１６５２４４号公報の図２４Ａ〜図２４Ｃにも示されているように、モータ１４又は負荷４０の高効率領域は、入力端電圧Ｖｉｎｖが高くなるほど、モータ回転数Ｎｍｏｔが高くなる方向又はモータトルクＴｍｏｔが高くなる方向に移動する傾向にある。換言すると、モータ回転数Ｎｍｏｔが高い場合又はモータトルクＴｍｏｔが高い場合、入力端電圧Ｖｉｎｖが高くなる程、モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔ及びインバータ１６の電力効率Ｅｉｎｖは高くなる傾向にある。
【００７４】
そこで、参考マップ１４０では、モータ回転数Ｎｍｏｔが高い場合又はモータトルクＴｍｏｔが高い場合、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑを高くする。本実施形態では、参考マップ１４０に基づく目標電圧マップ１５０を用いるが、参考マップ１４０自体は使用しないことに留意されたい。
【００７５】
（２−３−３−２．ＦＣシステム１２全体の電力効率を考慮した目標電圧マップ１５０の概要）
図９は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せとインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖの目標値（目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）との関係を規定した目標電圧マップ１５０の一例を示す。マップ１５０は、参考マップ１４０に基づいて設定されるものであり、本実施形態において実際に用いられるマップである。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔは、実測値又は目標値のいずれであってもよい。
【００７６】
図９に示すように、マップ１５０では、主として４つの領域（第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）を設ける。各領域Ａ１〜Ａ４は、ＦＣシステム１２全体としての電力効率（以下「電力効率Ｅｔｏｔａｌ」という。）を考慮して区分される。すなわち、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌには、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）の電力効率（以下「電力効率Ｅｆｃｖｃｕ」という。）も反映される。
【００７７】
第１領域Ａ１は、参考マップ１４０と同じ特性を有する領域である。第２領域Ａ２は、モータ１４の高負荷状態において、モータ１４、インバータ１６及び昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ、Ｅｆｃｖｃｕを考慮して、参考マップ１４０よりも電圧を低くした領域である。図９の矢印１５２は、図９の第２領域Ａ２の特性が、参考マップ１４０において第２領域Ａ２に対応する領域の特性よりも電圧が低くなること、すなわち、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが同じ場合、参考マップ１４０における要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑよりも目標電圧マップ１５０の目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの方が低いことを示している。
【００７８】
図９の第３領域Ａ３は、モータ１４の低負荷状態において、モータ１４の電力損失Ｌｍｏｔ及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕを考慮して、参考マップ１４０よりも電圧を低くした領域である。図９の矢印１５４は、図９の第３領域Ａ３の特性が、参考マップ１４０において第３領域Ａ３に対応する領域の特性よりも電圧が低くなること、すなわち、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが同じ場合、参考マップ１４０における要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑよりも目標電圧マップ１５０の目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの方が低いことを示している。
【００７９】
第４領域Ａ４は、モータ１４、インバータ１６及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ、Ｅｆｃｖｃｕを考慮して、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態とした領域である。本実施形態の第４領域Ａ４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて可変である。図９の矢印１５６は、図９の第４領域Ａ４が、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて可変であることを示している。
【００８０】
第１・第２領域Ａ１、Ａ２は、モータ１４の高負荷状態に対応し、第３・第４領域Ａ３、Ａ４は、モータ１４の低負荷状態に対応する。ここにいう「高負荷状態」及び「低負荷状態」は、例えば、次のように定義する。すなわち、モータ１４、インバータ１６及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ、Ｅｆｃｖｃｕを総合的に考えた際（すなわち、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを考えた際）、ＦＣ−ＶＣＵ２４により昇圧を行う場合よりも、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にした場合の方がＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌが高くなる範囲を「低負荷状態」と定義する。反対に、ＦＣ−ＶＣＵ２４により昇圧を行う場合よりも、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にした場合の方がＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌが低くなる範囲を「高負荷状態」と定義する。
【００８１】
「高負荷状態」及び「低負荷状態」のいずれであるかは、モータ１４の負荷又は出力（以下「モータ出力Ｐｍｏｔ」という。）が、所定の閾値（負荷閾値又はモータ出力閾値）を超えるか否かで判断する。換言すると、前記負荷閾値又は前記モータ出力閾値は、高負荷状態及び低負荷状態を判定するための閾値である。モータ出力閾値の一例が、後述する第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２（図１１のＳ３１）である。モータ１４の負荷又はモータ出力Ｐｍｏｔは、モータ回転数ＮｍｏｔとモータトルクＴｍｏｔの積（Ｎｍｏｔ×Ｔｍｏｔ）として定義される。図９において、曲線１５８は、高負荷領域（第１・第２領域Ａ１、Ａ２）と、低負荷領域（第３・第４領域Ａ３、Ａ４）の境界線を示す。
【００８２】
なお、ＦＣ−ＶＣＵ２４により昇圧を行う場合と、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にした場合とのＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌの比較は、例えば、シミュレーション値又は理論値により行うことができる。
【００８３】
（２−３−３−３．昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）の電力損失）
ＦＣ５０のみから電力を供給している場合、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌには、モータ１４、インバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ又は電力損失（以下「電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｉｎｖ」という。）に加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕ又は電力損失（以下「電力損失Ｌｆｃｖｃｕ」という。）が影響する。以下では、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕについて述べる。
【００８４】
図１０は、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力（以下「通過電力Ｐｆｃｖｃｕ」という。）と電力損失Ｌｆｃｖｃｕの関係をＦＣ−ＶＣＵ２４の出力電圧（すなわち、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ）毎に示した図である。図１０において、「Ｖｆｃ」は、ＦＣ電圧Ｖｆｃであり、Ｍ１〜Ｍ４は昇圧率である（１＜Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３＜Ｍ４）。図１０では、ＦＣ電圧Ｖｆｃは一定であると仮定していることに留意されたい。
【００８５】
図１０に示すように、通過電力Ｐｆｃｖｃｕが等しいとすれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態にあるとき、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕが小さく、ＦＣ−ＶＣＵ２４の出力電圧（インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ）が高くなる程、電力損失Ｌｆｃｖｃｕが大きくなる。
【００８６】
なお、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態である場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４が昇圧動作をしている場合と比べて極端に電力損失Ｌｆｃｖｃｕが小さい。これは、昇圧動作をしているときには、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕに固定分（固定損失）が発生するためである。
【００８７】
（２−３−３−４．第４領域Ａ４）
本実施形態では、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌを考慮して第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４（図９）を設定する。説明の都合上、以下では第４領域Ａ４、第３領域Ａ３、第２領域Ａ２及び第１領域Ａ１の順に説明する。
【００８８】
第４領域Ａ４は、モータ１４が低負荷状態であり且つモータ回転数Ｎｍｏｔが比較的低い状態に用いる領域である。モータ１４が低負荷状態であれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕは低くなる。このため、本実施形態において、ＦＣシステム１２全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌは、モータ１４の電力効率ＥｍｏｔよりもＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕの方が支配的となる。また、モータトルクＴｍｏｔが比較的高い状態（高トルク状態）であっても、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態であれば、ＦＣ５０は比較的大きな電流を出力可能であるため、高トルク状態に対応可能である。
【００８９】
そこで、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを中心に考えて、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態とする。図９においてモータ回転数Ｎｍｏｔの閾値（モータ回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ）を設定しているのは、モータ１４が低負荷であっても、モータ回転数Ｎｍｏｔを高く維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないためには、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする必要が生じるためである（図８の参考マップ１４０参照）。すなわち、高いモータ回転数Ｎｍｏｔを維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないために、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕと比較してモータ１４の電力効率Ｅｍｏｔも無視できなくなるため、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にはしないのである。
【００９０】
また、図７のステップＳ２４で言及したように、本実施形態では、第４領域Ａ４をＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化させる。この点については、図１１及び図１２を参照して後述する。
【００９１】
（２−３−３−５．第３領域Ａ３）
第３領域Ａ３は、モータ出力Ｐｍｏｔが比較的低い状態（低負荷状態）であり且つモータ回転数Ｎｍｏｔが比較的高い状態に用いる領域である。第４領域Ａ４に関連して説明したように、モータ１４が低負荷であっても、高いモータ回転数Ｎｍｏｔを維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないためには、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする必要が生じる（図８の参考マップ１４０参照）。高いモータ回転数Ｎｍｏｔを維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないために、入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕと比較してモータ１４の電力効率Ｅｍｏｔも無視できなくなる。さらに、低負荷状態且つ高回転状態の場合、モータトルクＴｍｏｔは低くなる。そこで、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態とはせず、ＦＣ−ＶＣＵ２４による昇圧を行う。
【００９２】
但し、第３領域Ａ３では、参考マップ１４０における特性よりもインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを低くする。これは、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮したためである。
【００９３】
（２−３−３−６．第２領域Ａ２）
第２領域Ａ２は、モータ出力Ｐｍｏｔが比較的高い状態（高負荷状態）であり且つモータトルクＴｍｏｔが比較的低い状態（低トルク状態）に用いる領域である。上記のように、モータ１４が高負荷状態であれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕは大きくなり、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率ＥｆｃｖｃｕがＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌに与える影響が大きくなる。
【００９４】
そこで、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮して、ＦＣ−ＶＣＵ２４の昇圧率を参考マップ１４０よりも低くする。これにより、ＦＣシステム１２全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌを向上させることが可能となる。
【００９５】
（２−３−３−７．第１領域Ａ１）
第１領域Ａ１は、モータ出力Ｐｍｏｔが比較的高い状態（高負荷状態）であり且つモータトルクＴｍｏｔが比較的高い状態（高トルク状態）に用いる領域である。第１領域Ａ１では、参考マップ１４０の特性をそのまま用いる。これは、高負荷且つ高トルク状態では、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖが、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌにおいて支配的となるためである。
【００９６】
なお、図９では、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の境界線１６０が右上に向かって傾斜している。これは、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを反映した結果である。
【００９７】
（２−３−３−８．目標電圧マップ１５０における各領域Ａ１〜Ａ４の具体的設定方法）
図１１は、目標電圧マップ１５０における各領域（第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）の設定方法を示すフローチャートである。本実施形態において、図１１は、ＥＣＵ３０が実際に実行する処理ではなく、ＥＣＵ３０が用いるマップ１５０を設定する際の基準又は指標であることに留意されたい。但し、ＥＣＵ３０が実行する処理として図１１の内容を用いてもよい。
【００９８】
ステップＳ３１において、モータ１４が低負荷状態であるか否かを判断する。具体的には、モータ１４の出力（モータ出力Ｐｍｏｔ）が第１閾値（以下「第１モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ１」又は「閾値ＴＨｐｍｏｔ１」という。）を上回り且つ第２閾値（以下「第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２」又は「閾値ＴＨｐｍｏｔ２」という。）を下回るか否かを判断する。閾値ＴＨｐｍｏｔ１は、モータ１４が回生状態ではなく駆動状態であるか否かを判定する値（下限値）であり、例えば、０ｋＷ又はその近傍値である。また、閾値ＴＨｐｍｏｔ２は、モータ１４が低負荷状態であるかを判定するための上限値である。
【００９９】
図７のステップＳ２４で述べたように、本実施形態では、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じてマップ１５０を変化させる。具体的には、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて閾値ＴＨｐｍｏｔ２を切り替えることにより、マップ１５０を変化させる。
【０１００】
図１２は、ＦＣ電圧Ｖｆｃと第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２の関係の一例を示す図である。図１２に示すように、ＦＣ電圧Ｖｆｃが閾値（以下「ＦＣ電圧閾値ＴＨｖｆｃ」という。）以下であるときは、第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２を一定とする。また、ＦＣ電圧ＶｆｃがＦＣ電圧閾値ＴＨｖｆｃを上回るときは、第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２を徐々に増加させる。これにより、ＦＣ電圧Ｖｆｃが比較的高い場合、第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２が徐々に大きくなる。従って、ＦＣ電圧Ｖｆｃが高くなると、第４領域Ａ４が広くなる（図１１参照）。その結果、ＦＣ電圧Ｖｆｃが高い場合、直結処理を行い易くなる。
【０１０１】
なお、上記のように、図９における矢印１５６は、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２を切り替えた結果、各領域Ａ１〜Ａ４（特に第４領域Ａ４）が変化する様子を示している。
【０１０２】
図１１のステップＳ３１においてモータ１４が低負荷状態でない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ステップＳ３２において、モータトルクＴｍｏｔが高いか否かを判定する。具体的には、モータトルクＴｍｏｔがトルク閾値ＴＨｔｍｏｔを上回るか否かにより判定する。
【０１０３】
モータトルクＴｍｏｔが高い場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３３において、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑをそのまま目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ）。当該値は、マップ１５０の第１領域Ａ１の値となる。
【０１０４】
モータトルクＴｍｏｔが高くない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ステップＳ３４において、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑから正の所定値αを引いた値を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ−α）。当該値は、マップ１５０の第２領域Ａ２の値となる。所定値αは、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮した値（すなわち、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを考慮した値）である。
【０１０５】
ステップＳ３１に戻り、モータ１４が低負荷状態である場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３５において、モータ回転数Ｎｍｏｔが高いか否か（高回転状態であるか否か）を判定する。具体的には、モータ回転数Ｎｍｏｔが所定の閾値（回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ）（図９参照）を上回るか否かを判定する。回転数閾値ＴＨｎｍｏｔは、モータ回転数Ｎｍｏｔが高いか否かを判定するための閾値であり、高回転状態を維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないためのインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ及びモータトルクＴｍｏｔを考慮して設定される。
【０１０６】
モータ回転数Ｎｍｏｔが高い場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ステップＳ３６において、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑから正の所定値βを引いた値を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ−β）。当該値は、マップ１５０の第３領域Ａ３の値となる。所定値βは、モータ１４の電力損失Ｌｍｏｔ及び昇圧コンバータ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕを考慮した値である。例えば、電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｆｃｖｃｕの合計が最小値又はその近傍値となる値に設定する。或いは、所定値βは、モータ１４及び昇圧コンバータ２４の電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｆｃｖｃｕに加え、インバータ１６の電力損失Ｌｉｎｖを考慮した値としてもよい。例えば、電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｉｎｖ、Ｌｆｃｖｃｕの合計が最小値又はその近傍値となる値に設定する。
【０１０７】
モータ回転数Ｎｍｏｔが高くない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ステップＳ３７において、ＦＣ電圧Ｖｆｃを目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｆｃ）。当該値は、マップ１５０の第４領域Ａ４の値になる。また、ＦＣ電圧Ｖｆｃを目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定するということは、昇圧コンバータ２４を昇圧動作させないこと、すなわち、直結処理を意味する。なお、ここでは、実測値としてのＦＣ電圧Ｖｆｃの代わりにその目標値を用いてもよい。
【０１０８】
以上のように、図１１では、モータ１４が低負荷状態であるか否か（Ｓ３１）、モータ１４が高トルク状態であるか否か（Ｓ３２）及びモータ１４が高回転状態であるか否か（Ｓ３５）に基づいて第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４を区分する。
【０１０９】
或いは、上記３つの基準を判断する順番を変更することにより第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４を区分してもよい。或いは、領域の数を４つとせず、２、３又は５以上の領域に区分してもよい。
【０１１０】
（２−３−４．各種制御の例）
図１３は、本実施形態に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの一例を示す。図１３の時点ｔ１〜ｔ２の間は、車両１０が相対的に低車速で巡航状態であり、モータ出力Ｐｍｏｔ、モータ回転数Ｎｍｏｔ、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕはいずれも略一定である。ここでは、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態（目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＝ＦＣ電圧Ｖｆｃ）であり、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔから特定される目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒは第４領域Ａ４に属する（図１１のＳ３７参照）。
【０１１１】
時点ｔ２になると、アクセルペダル１１４が踏み込まれ、モータ出力Ｐｍｏｔが増加する。なお、時点ｔ２〜ｔ３の間、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕが一定であるのは、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態であるためである。
【０１１２】
時点ｔ３になると、モータ出力Ｐｍｏｔが閾値ＴＨｐｍｏｔ２を上回る（図１１のＳ３１：ＹＥＳ）。これに伴い、ＦＣ−ＶＣＵ２４は、直結処理を終了し、昇圧動作を開始する。但し、本実施形態におけるＥＣＵ３０の実際の動作としては、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔから目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを特定しているに過ぎず、その結果として算出される目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒが第４領域Ａ４に属すること（図１１のＳ３７参照）に留意されたい。
【０１１３】
また、時点ｔ３では、モータ１４は高トルク状態でないため（図１１のＳ３２：ＮＯ）、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔから特定される目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒは、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑから正の所定値αを引いた値となる。すなわち、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒは第２領域Ａ２に属する値に設定される。
【０１１４】
［２−４．ＦＣ発電制御］
図４のＦＣ発電制御（Ｓ４）について説明する。上記のように、ＦＣ発電制御として、ＥＣＵ３０は、ＦＣスタック５０の周辺機器を制御する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エネルギマネジメント（図４のＳ３）で算出したこれらの機器の指令値を用いてこれらの機器を制御する。
【０１１５】
［２−５．モータ１４のトルク制御］
図１４を参照して、図４のモータトルク制御（Ｓ５）について説明する。図１４には、モータトルク制御のフローチャート（図４のＳ５の詳細）が示されている。ステップＳ４１において、ＥＣＵ３０は、回転数センサ１１２からモータ回転数Ｎｍｏｔを読み込む。ステップＳ４２において、ＥＣＵ３０は、開度センサ１１０からアクセルペダル１１４の開度θｐを読み込む。
【０１１６】
ステップＳ４３において、ＥＣＵ３０は、モータ回転数Ｎｍｏｔと開度θｐに基づいてモータ１４の仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、回転数Ｎｍｏｔ、開度θｐ及び仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐを関連付けたマップを図示しない記憶手段に記憶しておき、当該マップと、回転数Ｎｍｏｔ及び開度θｐに基づいて仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐを算出する。
【０１１７】
ステップＳ４４において、ＥＣＵ３０は、ＦＣシステム１２からモータ１４に供給可能な電力の限界値（限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ）［Ｗ］に等しいモータ１４の限界出力（モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍ）［Ｗ］を算出する。具体的には、限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ及びモータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍは、ＦＣスタック５０からのＦＣ電力Ｐｆｃとバッテリ２２から供給可能な電力の限界値（限界出力Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ）［Ｗ］との和から補機２８の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｍ＿ｌｉｍ＝Ｐｓ＿ｌｉｍ←Ｐｆｃ＋Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ−Ｐａ）。
【０１１８】
ステップＳ４５において、ＥＣＵ３０は、モータ１４のトルク制限値Ｔｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍを車速Ｖで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｍ＿ｌｉｍ／Ｖ）。
【０１１９】
一方、ステップＳ４４において、ＥＣＵ３０は、モータ１４が回生中であると判定した場合には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを算出する。限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍは、バッテリ２２に充電可能な電力の限界値（限界充電Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ）とＦＣスタック５０からのＦＣ電力Ｐｆｃとの和から補機２８の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ＝Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ＋Ｐｆｃ−Ｐａ）。回生中である場合、ステップＳ４５において、ＥＣＵ３０は、モータ１４の回生トルク制限値Ｔｒｅｇｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを車速Ｖｓで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ／Ｖｓ）。
【０１２０】
ステップＳ４６において、ＥＣＵ３０は、目標トルクＴｔａｒ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、ＥＣＵ３０は、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐに対してトルク制限値Ｔｌｉｍによる制限を加えたものを目標トルクＴｔａｒとする。例えば、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍ以下である場合（Ｔｔａｒ＿ｐ≦Ｔｌｉｍ）、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐをそのまま目標トルクＴｔａｒとする（Ｔｔａｒ←Ｔｔａｒ＿ｐ）。一方、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍを超える場合（Ｔｔａｒ＿ｐ＞Ｔｌｉｍ）、トルク制限値Ｔｌｉｍを目標トルクＴｔａｒとする（Ｔｔａｒ←Ｔｌｉｍ）。
【０１２１】
そして、算出した目標トルクＴｔａｒを用いてモータ１４を制御する。
【０１２２】
３．本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ出力Ｐｍｏｔ（モータ１４の負荷）が閾値ＴＨｐｍｏｔ２（負荷閾値）を下回るとき（すなわち、モータ１４が低負荷状態であるとき）（図１１のＳ３１：ＹＥＳ）、ＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）の昇圧動作を停止させて、ＦＣ５０からモータ１４に電力を供給させる、すなわち、直結処理を行う（図１１のＳ３７及び図９の第４領域Ａ４参照）。従って、低負荷時におけるＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕ（スイッチング損失）を低減することが可能となる。
【０１２３】
また、本実施形態によれば、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて閾値ＴＨｐｍｏｔ２（負荷閾値）を変化させる。従って、モータ１４の負荷に応じて直結処理を用いる構成において、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて直結処理の実行タイミング又は停止タイミングを切り替えることが可能となる。その結果、直結処理を効率的に利用することが可能となる。
【０１２４】
本実施形態において、ＥＣＵ３０（制御装置）は、回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ（図９）を設定し、モータ出力Ｐｍｏｔ（モータ１４の負荷）が閾値ＴＨｐｍｏｔ２（負荷閾値）を下回り（図１１のＳ３１：ＹＥＳ）且つモータ回転数Ｎｍｏｔが回転数閾値ＴＨｎｍｏｔを上回る場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ＦＣ−ＶＣＵ２４での電力損失Ｌｆｃｖｃｕとモータ１４での電力損失Ｌｍｏｔの合算値としての電力損失Ｌｔｏｔａｌを算出し、電力損失Ｌｔｏｔａｌが低くなるようにＦＣ−ＶＣＵ２４の昇圧率を算出する（図１１のＳ３６及び図９の第３領域Ａ３参照）。
【０１２５】
上記によれば、モータ出力Ｐｍｏｔが閾値ＴＨｐｍｏｔ２を下回り且つモータ回転数Ｎｍｏｔがモータ回転数閾値ＴＨｎｍｏｔを上回る場合（すなわち、モータ１４が低負荷状態及び高回転状態である場合）、ＦＣ−ＶＣＵ２４での電力損失Ｌｆｃｖｃｕとモータ１４での電力損失Ｌｍｏｔの合算値としてのＦＣシステム１２全体の電力損失Ｌｔｏｔａｌが低くなるようにＦＣ−ＶＣＵ２４の昇圧率を算出する。従って、モータ１４が低負荷状態且つ高回転状態（例えば、下り坂を走行中の場合）におけるＦＣシステム１２（電力システム）全体としての電力損失Ｌｔｏｔａｌを低減することが可能となる。
【０１２６】
本実施形態では、高負荷且つ高トルクの状態の場合、要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑ及びモータ回転数Ｎｍｏｔに基づく要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑを目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒとしてそのまま用いる（図９の領域Ａ１）。従って、モータ１４を高効率で動作させることが可能となる。
【０１２７】
また、高負荷且つ低トルクの状態の場合、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑより小さい値（Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ−α）を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒとして用いる（図９の領域Ａ２）。従って、低トルク状態の場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４の昇圧率を下げて、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕ（スイッチング損失）の低減を図ることが可能となる。その結果、モータ１４及びＦＣ−ＶＣＵ２４の両方を考慮した際のエネルギ効率を向上することが可能となる。
【０１２８】
本実施形態によれば、ＦＣ車両１０はＦＣシステム１２を有し、モータ１４が走行用モータである。これにより、電力効率に優れたＦＣ車両１０を提供することが可能となる。
【０１２９】
４．変形例
なお、本発明は、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、以下の構成を採用することができる。
【０１３０】
［４−１．搭載対象］
上記実施形態では、ＦＣシステム１２をＦＣ車両１０に搭載したが、これに限らず、例えば、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ１４に供給するＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を利用する観点からすれば、ＦＣシステム１２を別の対象に搭載してもよい。例えば、ＦＣシステム１２を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、ＦＣシステム１２を、ロボット、製造装置、家庭用電力システム又は家電製品に適用してもよい。
【０１３１】
［４−２．ＦＣシステム１２の構成］
上記実施形態では、ＦＣ５０と高電圧バッテリ２２を並列に配置し、ＦＣ５０の手前に昇圧コンバータ２４を配置し、バッテリ２２の手前に昇降圧コンバータ２６を配置する構成としたが、これに限らない。例えば、バッテリ２２の手前に配置するＤＣ／ＤＣコンバータを昇降圧式ではなく、昇圧式としてもよい。或いは、図１５に示すように、ＦＣ５０とバッテリ２２を並列に配置し、昇圧式、降圧式又は昇降圧式のＤＣ／ＤＣコンバータ１７０をＦＣ５０の手前に配置する構成であってもよい。或いは、ＦＣ５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１７０のみを用い、バッテリ２２及び昇降圧コンバータ２６を用いない構成も可能である。
【０１３２】
上記実施形態では、モータ１４を交流式としたが、例えば、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ１４に供給するＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を利用する観点からすれば、モータ１４は、直流式とすることも可能である。この場合、インバータ１６を省略することも可能である。
【０１３３】
上記実施形態では、モータ１４をＦＣ車両１０の走行用又は駆動用としたが、例えば、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ１４に供給するＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を利用する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータ１４を車載機器（例えば、電動パワーステアリング、エアコンプレッサ、エアコンディショナ）用に用いてもよい。
【０１３４】
上記実施形態では、ＦＣ−ＶＣＵ２４の構成例として図２の回路を示し、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の構成例として図３の回路を示した。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータとしての機能の観点からすれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の構成はこれに限らない。例えば、図２の回路の代わりに、特開２００９−１６５２４４号公報の図２に示される構成の昇圧コンバータ（及びそのための制御）を用いることも可能である。
【０１３５】
［４−３．ＦＣシステム１２の制御］
上記実施形態では、目標電圧マップ１５０の領域を主として４つに分けたが、その他の特徴（例えば、第４領域Ａ４をＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化させる点）に着目すれば、これに限らない。例えば、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４のうちいずれか２つ又は３つのみを用いてもよい。例えば、第１・第２・第４領域Ａ１、Ａ２、Ａ４のみの組合せ、第１・第３・第４領域Ａ１、Ａ３、Ａ４のみの組合せ、第１・第４領域Ａ１、Ａ４のみの組合せ又は第２・第４領域Ａ２、Ａ４のみの組合せも可能である。或いは、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４に加え、その他の領域を設定することも可能である。
【０１３６】
上記実施形態では、目標電圧マップ１５０の第４領域Ａ４をＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化させた（図７のＳ２４）。しかしながら、その他の特徴（例えば、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４に区分する点）に着目すれば、第４領域Ａ４は固定としてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１０…燃料電池車両                      １２…燃料電池システム（電力システム）
１４…モータ                            １６…インバータ
２４…昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
２６…昇降圧コンバータ                  ３０…ＥＣＵ（制御装置）
５０…燃料電池スタック（燃料電池）      １７０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｅｍｏｔ…モータの電力効率              Ｌｆｃｖｃｕ…昇圧コンバータの電力損失
Ｌｍｏｔ…モータの電力損失              Ｎｍｏｔ…モータ回転数
Ｐｍｏｔ…モータ出力（モータの負荷）    ＴＨｎｍｏｔ…モータ回転数閾値
ＴＨｐｍｏｔ２…第２モータ出力閾値（負荷閾値）
ＴＨｔｍｏｔ…トルク閾値                Ｔｍｏｔ＿ｒｅｑ…要求モータトルク
Ｖｆｃ…ＦＣ電圧（燃料電池の出力電圧）
Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ…目標入力端電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧）
Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ…要求モータ電圧
【図１】
2014166103.tif 000003
【図２】
2014166103.tif 000004
【図３】
2014166103.tif 000005
【図４】
2014166103.tif 000006
【図５】
2014166103.tif 000007
【図６】
2014166103.tif 000008
【図７】
2014166103.tif 000009
【図８】
2014166103.tif 000010
【図９】
2014166103.tif 000011
【図１０】
2014166103.tif 000012
【図１１】
2014166103.tif 000013
【図１２】
2014166103.tif 000014
【図１３】
2014166103.tif 000015
【図１４】
2014166103.tif 000016
【図１５】
2014166103.tif 000017