(57)【要約】  本発明の電力調整システムは、負荷に接続される燃料電池と、燃料電池と負荷の間に接続され、該燃料電池の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池用コンバータと、負荷に対して燃料電池と並列に接続され、燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、燃料電池の正極と中間点の間、及び、該燃料電池の中間点と負極の間に交流電流を出力することにより、燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、燃料電池用コンバータをバイパスして燃料電池と負荷とを連結する電流バイパス経路と、電流バイパス経路上に設けられ、インピーダンス測定装置により燃料電池のインピーダンスを測定するときには、電流バイパス経路を電気的に遮断する電流遮断部と、を備えている。
2016185609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続される燃料電池と、
前記燃料電池と前記負荷の間に接続され、該燃料電池の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池用コンバータと、
前記負荷に対して前記燃料電池と並列に接続され、前記燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、
前記燃料電池の正極と中間点の間、及び、該燃料電池の前記中間点と負極の間に交流電流を出力することにより、前記燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、
前記燃料電池用コンバータをバイパスして前記燃料電池と前記負荷とを連結する電流バイパス経路と、
前記電流バイパス経路上に設けられ、前記インピーダンス測定装置により前記燃料電池のインピーダンスを測定するときには、前記電流バイパス経路を電気的に遮断する電流遮断部と、
を備える電力調整システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力調整システムであって、
前記インピーダンス測定装置により前記燃料電池のインピーダンスを測定するときには、燃料電池用コンバータは、前記燃料電池の出力電圧を昇圧させる、
電力調整システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電力調整システムであって、
前記電流遮断部は、燃料電池用コンバータにより前記燃料電池の出力電圧を昇圧している場合には、前記負荷から前記燃料電池への電流の流れを遮断する、
電力調整システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電力調整システムであって、
前記電流遮断部はダイオードから構成される、
電力調整システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電力調整システムであって、
前記バッテリと前記負荷の間に接続され、該バッテリの出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ用コンバータをさらに備え、
前記インピーダンス測定装置により前記燃料電池のインピーダンスを測定するときには、前記バッテリ用コンバータは、前記負荷側の電圧を前記燃料電池の出力電圧よりも高い電圧に設定する、
電力調整システム。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電力調整システムであって、
前記バッテリと前記負荷の間に接続され、該バッテリの出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ用コンバータをさらに備え、
前記インピーダンス測定装置により前記燃料電池のインピーダンスを測定するときには、前記バッテリ用コンバータは、該バッテリコンバータの目標電圧を前記燃料電池の出力電圧よりも高く設定する、
電力調整システム。
【請求項７】
負荷に接続される燃料電池と、
前記燃料電池と前記負荷の間に接続され、該燃料電池の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池用コンバータと、
前記負荷に対して前記燃料電池と並列に接続され、前記燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、
前記燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、
前記燃料電池用コンバータをバイパスして前記燃料電池と前記負荷とを連結する電流バイパス経路と、
前記電流バイパス経路上に設けられ、前記インピーダンス測定装置により前記燃料電池のインピーダンスを測定するときには、前記電流バイパス経路を電気的に遮断する電流遮断部と、を備える電力調整システムの制御方法であって、
前記燃料電池用コンバータにより、前記燃料電池の出力電圧を昇圧するステップと、
前記燃料電池の正極と中間点の間に交流電流を出力することにより、前記燃料電池の正極から中間点までの第１インピーダンスを測定するステップと、
前記燃料電池の前記中間点と負極の間に交流電流を出力することにより、前記燃料電池の中間点から負極までの第２インピーダンスを測定するステップと、
前記第１インピーダンス及び前記第２インピーダンスを加算することにより、前記燃料電池のインピーダンスを測定するステップと、
を含む電力調整システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と、燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、高電圧バッテリと、ＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電力調整システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を備える電力調整システムにおいて、燃料電池に接続された負荷の要求に応じて、燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（例えば、空気）とを燃料電池に供給することにより、燃料電池の出力電力を負荷に供給可能な電力調整システムが知られている。【０００３】
上記のような電力調整システムでは、燃料電池の動作状態を制御するために、例えば、インピーダンス測定装置やコントローラ等により交流電圧信号を出力しつつ燃料電池の出力電流及び出力電圧の交流成分を計測し、計測したこれらの交流成分を演算することにより、燃料電池の内部インピーダンスを推定している。【０００４】
ＷＯ２０１２／０７７４５０には、複数の発電要素が積層される積層電池の内部抵抗（内部インピーダンス）を測定する内部抵抗測定装置が開示されている。この内部抵抗測定装置では、積層電池の正極側の電位及び負極側の電位と、それらの中途部分の電位との各電位差に基づいて、積層電池の内部抵抗を測定している。【０００５】
しかしながら、ＷＯ２０１２／０７７４５０では、装置の負荷装置として、走行用モータなどを例示しているものの、具体的な構成については開示されていない。ここで、本出願人は、バッテリ（高電圧の二次電池）と、バッテリに対して電気的に並列に設けられた燃料電池と、を備える燃料電池システム（電力調整システム）を提案している。【０００６】
バッテリと燃料電池を並列に配置した電力調整システムでは、バッテリの出力と燃料電池の出力をリンク（同期）させるために、少なくともいずれかの出力側にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている。上述のような内部抵抗測定装置は、このような電力調整システム内の燃料電池のインピーダンスを測定するために利用することが考えられる。
【発明の概要】
【０００７】
上述のようなＤＣ／ＤＣコンバータを備える電力調整システムは、例えば、燃料電池を備える車両のモータを駆動するために用いられる。ＤＣ／ＤＣコンバータをバッテリ側に備える電力調整システムにおいて車両のモータ等に負荷変動があると、インバータ等から負荷変動に応じた信号が燃料電池に入力されることがある。そして、そのような信号が内部抵抗測定装置で用いる交流信号（交流電流信号）の周波数と近い場合、内部抵抗測定装置から燃料電池に供給される交流電流が負荷側にも流れてしまう可能性がある。
【０００８】
このような状況では、燃料電池のインピーダンスの測定精度が極端に低下してしまう。そして、測定したインピーダンスがずれていると、燃料電池の湿潤状態を推定することができず、燃料電池内が過乾燥になったり、フラッディング（過湿潤）を起こしたりして、燃料電池が発電不良になってしまう可能性があるという問題がある。
【０００９】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータを燃料電池側に設けた場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ自体のインピーダンスが高いため、負荷変動成分が燃料電池側に流れ込むことを抑制することができる。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータのインピーダンスが高いために、燃料電池の出力損失がＤＣ／ＤＣコンバータにより発生してしまい、このような損失のため、ＤＣ／ＤＣコンバータが発熱してしまうという問題もある。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、負荷変動が起こり得る負荷に対しても、燃料電池の出力損失を低減しつつ、燃料電池のインピーダンスを正確に測定することができる電力調整システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の一態様によれば、本発明の電力調整システムは、負荷に接続される燃料電池と、燃料電池と負荷の間に接続され、該燃料電池の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池用コンバータと、負荷に対して燃料電池と並列に接続され、燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、燃料電池の正極と中間点の間、及び、該燃料電池の中間点と負極の間に交流電流を出力することにより、燃料電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、を備える。また、本発明の電力調整システムは、燃料電池用コンバータをバイパスして燃料電池と負荷とを連結する電流バイパス経路と、電流バイパス経路上に設けられ、インピーダンス測定装置により燃料電池のインピーダンスを測定するときには、電流バイパス経路を電気的に遮断する電流遮断部と、をさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における燃料電池用の電力調整システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池スタック用のインピーダンス測定装置の回路図である。
【図３】図３は、本実施形態における燃料電池用コントローラ、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ及びインピーダンス測定装置の全体的な制御を示すフローチャートである。
【図４】図４は、燃料電池用コントローラにより実行されるＦＣ電流指令演算処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、燃料電池用コントローラにより実行される基準ＦＣ電圧指令演算処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、燃料電池用コントローラにより実行されるモータ下限電圧演算処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、燃料電池用コントローラにより実行されるＦＣ湿潤状態推定処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は、燃料電池用コントローラにより実行されるＦＣインピーダンス算出要求処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、燃料電池用コントローラにより実行されるＤＣリンク電圧指令演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるＦＣ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、インピーダンス測定装置により実行されるＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池用の電力調整システム１（以下、単に「電力調整システム１」という）の全体構成を示す図である。本発明の電力調整システム１は、強電バッテリを備え、燃料電池を駆動源とする車両に用いられるものである。この電力調整システム１は、図１に示すように、例えば、駆動モータ２で車両を駆動する電気自動車に搭載される。なお、この電力調整システム１は、燃料電池を駆動源とするものであれば、燃料電池車両（燃料電池を利用した電気自動車）以外の装置等の負荷にも適用することができる。
【００１５】
本実施形態の電力調整システム１は、図１に示すように、燃料電池スタック６と、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ（燃料電池コンバータ）５と、強電バッテリ２０（以下、単に「バッテリ２０」という）と、補機類３０と、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ（バッテリ用コンバータ）８とを備える。また、電力調整システム１は、燃料電池スタック６を含む電力調整システム１全体を制御する燃料電池用コントローラ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７とを備える。さらに、電力調整システム１は、負荷としての駆動モータ２と、燃料電池スタック６及びバッテリ２０から入力される直流電力を駆動モータ２への交流電力にスイッチング制御する駆動インバータ３とを備える。
【００１６】
さらに、本実施形態の電力調整システム１は、燃料電池スタック６を構成する燃料電池のインピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置２００を備える。インピーダンス測定装置２００の具体的な構成については後述する。
【００１７】
本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の正極側の出力端子と、燃料電池スタック６の正極側の出力端子との間に、燃料電池スタック６の出力電流がＤＣ／ＤＣコンバータ５をバイパスするための電流バイパス経路ＢＲを設けている。すなわち、この電流バイパス経路ＢＲは、駆動インバータ３を介して、燃料電池スタック６と負荷となる駆動モータ２とを連結させるものである。
【００１８】
また、電流バイパス経路ＢＲ上には、負荷となる駆動モータ２側から燃料電池スタック６への電流の流れを遮断する電流遮断部としてのダイオード１００が設けられる。ダイオード１００は、燃料電池スタック６から駆動インバータ３へ向かう方向が順方向となるように配置され、本発明の電流遮断部として機能する。そのため、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５が昇圧している場合には、このダイオード１００によりＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力から燃料電池スタック６へ電流が逆流することを防止することができる。
【００１９】
燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック６と駆動インバータ３（駆動モータ２）との間に設けられる。このＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック６の出力電圧を所定の要求電圧比で駆動インバータ３の入力電圧に変換するものである。本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック６の出力電圧を駆動モータ２の駆動電圧に適した電圧に昇圧するための昇圧コンバータである。
【００２０】
本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、３相のコンバータから構成される。このため、以下では、このＤＣ／ＤＣコンバータ５を多相コンバータ５という場合もある。なお、多相コンバータ５の相数は、３相以上であってもよい。
【００２１】
多相コンバータ５は、図１に示すように、Ｕ相コンバータと、Ｖ相コンバータと、Ｗ相コンバータの３つのコンバータから構成される。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相コンバータには、３つのリアクトル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗがそれぞれ接続される。なお、Ｕ相コンバータ、Ｖ相コンバータ及びＷ相コンバータは同様の構成を有する。そのため、以下では、Ｕ相コンバータを代表として、その構成を説明する。
【００２２】
Ｕ相コンバータは、リアクトル５Ｕと、降圧側のスイッチング素子５１Ｕと、整流ダイオード５２Ｕと、昇圧側のスイッチング素子５３Ｕと、還流ダイオード５４Ｕとを備える。スイッチング素子５１Ｕは、整流ダイオード５２Ｕと逆並列接続され、スイッチング素子５３Ｕは、還流ダイオード５４Ｕと逆並列接続されている。これらのスイッチング素子５１Ｕ、５４Ｕは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistors）で構成される。
【００２３】
リアクトル５Ｕは、その一端が電流センサ６１を介して燃料電池スタック６の正極側の出力端子に接続され、他端がスイッチング素子５１Ｕ及び整流ダイオード５２Ｕの一端と、スイッチング素子５３Ｕ及び還流ダイオード５４Ｕの一端とに接続される。スイッチング素子５１Ｕ及び整流ダイオード５２Ｕの他端は、ダイオード１００のカソード端子と、駆動インバータ３の正極側の入力端子とに接続される。また、スイッチング素子５３Ｕ及び還流ダイオード５４Ｕの他端は、燃料電池スタック６の負極側の出力端子と、駆動インバータ３の負極側の入力端子とに接続される。
【００２４】
燃料電池スタック６の出力端子間には、燃料電池スタック６の出力電圧を検出するための電圧センサ６２と、燃料電池スタック６の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ６３とが並列に接続される。コンデンサ６３は、燃料電池スタック６の出力電圧を平滑化するものであり、これにより、燃料電池スタック６の出力におけるリプル成分を低減させることができる。
【００２５】
また、多相コンバータ５の出力端子間には、多相コンバータ５の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ６４と、多相コンバータ５の出力電圧（駆動インバータ３の入力電圧）を検出するための電圧センサ６５とが並列に接続される。このコンデンサ６４により、多相コンバータ５の出力におけるリプル成分を低減させることができる。
【００２６】
さらに、多相コンバータ５の出力端子及びＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力端子の接続端子と、駆動インバータ３の入力端子との間には、駆動インバータ３の入力電圧を平滑化するためのコンデンサ６６が設けられる。
【００２７】
燃料電池スタック６は、多相コンバータ５及び駆動インバータ３を介して、電力調整システム１の負荷となる駆動モータ２に接続される。燃料電池スタック６は、図示しないカソードガス給排装置及びアノードガス給排装置からカソードガス（酸化剤ガス）及びアノードガス（燃料ガス）の供給を受けて、駆動モータ２などの電気負荷に応じて発電する積層電池である。燃料電池スタック６には、例えば数百枚の燃料電池が積層されている。
【００２８】
燃料電池スタック６には、アノードガスの給排気通路やカソードガスの給排気通路、各通路に設けられる調圧弁、冷却水循環通路や冷却水ポンプ、ラジエータ、燃料電池スタック６の冷却装置などの多くの装置が接続されている。しかしながら、これらは本発明の技術的特徴とは関係性が低いので、それらの図示を省略している。
【００２９】
駆動モータ２は、本実施形態の電力調整システム１が搭載される車両を駆動するものである。駆動インバータ３は、燃料電池スタック６やバッテリ２０から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を駆動モータ２に供給するものである。駆動モータ２は、駆動インバータ３により供給される交流電力により回転駆動し、その回転エネルギーを後段に供給する。なお、図示しないが、駆動モータ２は、ディファレンシャル及びシャフトを介して車両の駆動輪に連結されている。
【００３０】
車両の降坂時や減速時には、バッテリ２０の充電状態に応じて、駆動インバータ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して、駆動モータ２の回生電力がバッテリ２０に供給され、バッテリ２０が充電される。また、車両の力行時には、燃料電池スタック６の発電電力やバッテリ２０からの蓄電電力により、駆動モータ２が回転し、その回転エネルギーが図示しない車両の駆動輪に伝達される。
【００３１】
駆動モータ２の近傍には、駆動モータ２のモータ回転数を検出するモータ回転数検出部２１と、駆動モータ２のモータトルクを検出するモータトルク検出部２２とが設けられる。これらの検出部２１、２２により検出された駆動モータ２のモータ回転数及びモータトルクは、燃料電池用コントローラ１０に出力される。
【００３２】
バッテリ２０は、充放電可能な二次電池であり、例えば、３００Ｖ（ボルト）のリチウムイオンバッテリである。バッテリ２０は、補機類３０に接続され、補機類３０の電源を構成する。また、バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して、駆動インバータ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ５に接続される。すなわち、バッテリ２０は、電力調整システム１の負荷である駆動モータ２に対して、燃料電池スタック６と並列に接続される。
【００３３】
バッテリ２０の出力端子には、補機類３０と並列に、バッテリ２０の出力電圧を検出するための電圧センサ６７と、バッテリ２０の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ６８とが接続される。
【００３４】
バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、バッテリ２０と駆動インバータ３（駆動モータ２）との間に設けられる。このＤＣ／ＤＣコンバータ８は、バッテリ２０の出力電圧を所定の要求電圧比で駆動インバータ３の入力電圧に変換するものである。なお、後述するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧は、多相コンバータ５の出力電圧とリンク（同期）させるように制御される。
【００３５】
本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、燃料電池スタック６用の多相コンバータ５とは異なり、単相のコンバータである。このＤＣ／ＤＣコンバータ８は、図１に示すように、リアクトル８１と、降圧側のスイッチング素子８２と、整流ダイオード８３と、昇圧側のスイッチング素子８４と、還流ダイオード８５とを備える。スイッチング素子８２は、整流ダイオード８３と逆並列接続され、スイッチング素子８４は、還流ダイオード８５と逆並列接続されている。これらのスイッチング素子８２、８４は、例えばＩＧＢＴで構成される。
【００３６】
リアクトル８１は、その一端がバッテリ２０の正極側の出力端子に接続され、他端がスイッチング素子８２及び整流ダイオード８３の一端と、スイッチング素子８４及び還流ダイオード８５の一端とに接続される。スイッチング素子８２及び整流ダイオード８３の他端は、駆動インバータ３の正極側の入力端子に接続される。また、スイッチング素子８４及び還流ダイオード８５の他端は、バッテリ２０の負極側の出力端子と、駆動インバータ３の負極側の入力端子とに接続される。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力端子間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧（駆動インバータ３の入力電圧）を検出するための電圧センサ６９とが接続される。
【００３８】
補機類３０は、主に燃料電池スタック６に付属される部品であり、上述のようなカソードガス給排装置及びアノードガス給排装置や、図示しない空気コンプレッサ、冷却ポンプなどを含む。なお、補機類３０の各種部品が弱電機器である場合、バッテリ２０と対象となる補機類３０との間に図示しない降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを設ければよい。その代わりに、弱電機器用の図示しない弱電バッテリを設けてもよい。
【００３９】
燃料電池用コントローラ１０は、図示しないが、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。燃料電池用コントローラ１０には、電流センサ６１及び電圧センサ６２により検出された燃料電池スタック６の出力電流値及び出力電圧値が入力される。
【００４０】
また、燃料電池用コントローラ１０は、各センサ６１、６２から入力された燃料電池スタック６の出力電流値及び出力電圧値と、各検出部２１、２２から入力された駆動モータ２のモータ回転数及びモータトルクとに基づいて、多相コンバータ５及びＤＣ／ＤＣコンバータ８を作動させるための指令を燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４とバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７とにそれぞれ出力する。
【００４１】
さらに、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６の湿潤状態が所定の条件に達すると、インピーダンス測定装置２００に対して、燃料電池スタック６のインピーダンス算出要求を出力する。それに応じて、インピーダンス測定装置２００は、後述するように、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定し、その測定結果を燃料電池用コントローラ１０に出力する。
【００４２】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、燃料電池用コントローラ１０からの指令に基づいて、多相コンバータ５を制御するものである。燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０からの指令（ＦＣ電圧指令）に基づいて、多相コンバータ５の各相のスイッチング素子５１Ｕ〜５１Ｗ、５３Ｕ〜５３ＷをＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００４３】
具体的には、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４には、電圧センサ６２により検出された燃料電池スタック６の出力電圧値と、電圧センサ６５により検出された多相コンバータ５の出力電圧値とが入力される。燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、多相コンバータ５の電圧比（出力電圧／入力電圧）が燃料電池用コントローラ１０からの指令値（ＦＣ電圧指令値）になるように、多相コンバータ５の各スイッチング素子５１Ｕ〜５１Ｗ、５３Ｕ〜５３Ｗをスイッチング制御する。
【００４４】
バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、燃料電池用コントローラ１０からの指令に基づいて、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するものである。燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、駆動インバータ３への入力電圧が同じ電圧（ＤＣリンク電圧）になるように、多相コンバータ５による電圧比及びＤＣ／ＤＣコンバータ８による電圧比をそれぞれ制御する。
【００４５】
バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７には、電圧センサ６７により検出されたバッテリ２０の出力電圧値と、電圧センサ６９により検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧値とが入力される。バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧比（出力電圧／入力電圧）が燃料電池用コントローラ１０からの指令値（ＤＣリンク電圧指令値）になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の各スイッチング素子８２、８４をスイッチング制御する。
【００４６】
インピーダンス測定装置２００は、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するための装置である。インピーダンス測定装置２００は、燃料電池スタック６の正極と中間点の間と、燃料電池スタック６の中間点と負極の間とに交流電流を出力することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定する。
【００４７】
図２は、図１に示す燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置２００の回路図である。なお、図示の都合上、燃料電池スタック６とインピーダンス測定装置２００の配置は、図１とは図面上左右が逆になっている。また、実線により示される接続は、電気的な接続を意味し、破線（ダッシュ線）で示される接続は、電気信号の接続を意味する。
【００４８】
このインピーダンス測定装置２００は、燃料電池スタック６の正極端子（カソード極側端子）６Ｂと、負極端子（アノード極側端子）６Ａと、中途端子６Ｃとに接続されている。なお、中途端子６Ｃに接続された部分は図に示すようにアースされている。
【００４９】
図２に示すように、インピーダンス測定装置２００は、正極側電圧センサ２１０と、負極側電圧センサ２１２と、正極側電源部２１４と、負極側電源部２１６と、交流調整部２１８と、インピーダンス演算部２２０と、を備えている。
【００５０】
正極側電圧センサ２１０は、正極端子６Ｂと中途端子６Ｃとに接続され、中途端子６Ｃに対する正極端子６Ｂの正極側交流電位差Ｖ１を測定し、交流調整部２１８及びインピーダンス演算部２２０にその測定結果を出力する。負極側電圧センサ２１２は、中途端子６Ｃと負極端子６Ａとに接続され、中途端子６Ｃに対する負極端子６Ａの負極側交流電位差Ｖ２を測定し、交流調整部２１８及びインピーダンス演算部２２０にその測定結果を出力する。
【００５１】
正極側電源部２１４は、例えば、図示しないオペアンプによる電圧電流変換回路によって実現され、正極端子６Ｂと中途端子６Ｃからなる閉回路に交流電流Ｉ１が流れるように、交流調整部２１８により制御される。また、負極側電源部２１６は、例えば、オペアンプ(ＯＰアンプ)による電圧電流変換回路によって実現され、負極端子６Ａと中途端子６Ｃからなる閉回路に交流電流Ｉ２が流れるように、交流調整部２１８により制御される。
【００５２】
交流調整部２１８は、例えば、図示しないＰＩ制御回路によって実現され、上述のような交流電流Ｉ１、Ｉ２が各閉回路に流れるように、正極側電源部２１４及び負極側電源部２１６への指令信号を生成する。このように生成された指令信号に応じて正極側電源部２１４及び負極側電源部２１６の出力が増減されることにより、各端子間の交流電位差Ｖ１及びＶ２が共に所定のレベル（所定値）に制御される。これにより、交流電位差Ｖ１及びＶ２は等電位になる。
【００５３】
インピーダンス演算部２２０は、図示しないＡＤ変換器やマイコンチップ等のハードウェア、及びインピーダンスを算出するプログラム等のソフトウェア構成を含む。インピーダンス演算部２２０は、各部２１０、２１２、２１４、２１６から入力された交流電流（Ｉ１、Ｉ２）及び交流電圧（Ｖ１、Ｖ２）をＡＤ変換器によりデジタル数値信号に変換し、インピーダンス測定のための処理を行う。
【００５４】
具体的には、インピーダンス演算部２２０は、正極側交流電位差Ｖ１を交流電流Ｉ１で除算することにより、中途端子６Ｃから正極端子６Ｂまでの第１インピーダンスＺ１を算出する。また、インピーダンス演算部２２０は、負極側交流電位差Ｖ２を交流電流Ｉ２で除算することにより、中途端子６Ｃから負極端子６Ａまでの第２インピーダンスＺ２を演算する。さらに、インピーダンス演算部２２０は、第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２を加算することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスＺを演算する。
【００５５】
なお、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定する際には、燃料電池用コントローラ１０は、まず、多層コンバータ５に燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧させる。これにより、駆動インバータ３から燃料電池スタック６側を見た場合のインピーダンスが上昇し、負荷変動があってもインピーダンス測定に悪影響を与えない。また、多層コンバータ５の出力側が燃料電池スタック６の出力側よりも電圧が高くなったとしても、電流バイパス経路ＢＲ上のダイオード１００により、燃料電池スタック６への電流の逆流を防止することができる。
【００５６】
図２では、図示の都合上、正極端子６Ｂ及び負極端子６Ａを燃料電池スタック６の各出力端子に直接的に接続するように示している。しかしながら、本実施形態の電力調整システム１では、このような結線に限らず、正極端子６Ｂ及び負極端子６Ａは、燃料電池スタック６内に積層される複数の燃料電池の最も正極側の燃料電池の正極端子と、最も負極側の燃料電池の負極端子とに接続されてもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、インピーダンス演算部２２０は、マイコンチップ等のハードウェアが図示しないメモリに予め記憶されているプログラムを実行することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスを演算する構成としている。しかしながら、インピーダンス演算部２２０は、このような構成に限らない。例えば、インピーダンス演算部２２０は、アナログ演算ＩＣを用いたアナログ演算回路で実現されてもよい。アナログ演算回路を用いることにより、時間的に連続したインピーダンスの変化を出力することができる。
【００５８】
ここで、本実施形態では、交流電流及び交流電圧として、正弦波信号からなる交流信号を用いている。しかしながら、これらの交流信号は、正弦波信号に限らず、矩形波信号や三角波信号、鋸波信号などであってもよい。
【００５９】
次に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態における電力調整システム１の全体的な動作を説明する。なお、図３のフローチャートは、本実施形態の電力調整システム１の全体的な動作を示すものであるが、必要に応じて、追加のステップが含まれてもよい。また、本発明の電力調整システム１の制御方法は、全体的な動作の一部を構成するものである。
【００６０】
図３は、本実施形態における電力調整システム１の燃料電池用コントローラ１０、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７及びインピーダンス測定装置２００の全体的な制御を示すフローチャート（メイン処理フロー）である。
【００６１】
このフローチャートに係る制御は、少なくとも、駆動モータ２の動作状態や補機類３０の動作状態が変動するタイミングで実行される。しかしながら、この制御は、所定時間毎に実行されてもよい。また、各ステップは、矛盾が生じない範囲において、その順序が変更されてもよい。
【００６２】
まず、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６の電流指令値を決定するためのＦＣ電流指令演算処理を実行するとともに（ステップＳ１）、燃料電池スタック６の電圧指令値を決定するための基準ＦＣ電圧指令演算処理を実行する（ステップＳ２）。
【００６３】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１、Ｓ２により決定された燃料電池スタック６の電流指令値（後述するＦＣ電流指令値）及び電圧指令値に基づいて、補機類３０に含まれる各補機の各種動作指令値を決定し（ステップＳ３）、各補機に決定した指令値を出力する。
【００６４】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、駆動インバータ３の入力電圧となる駆動モータ２のモータ下限電圧を決定するためのモータ下限電圧演算処理を実行する（ステップＳ４）。
【００６５】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６の動作状態を制御するために、燃料電池スタック６の湿潤状態を推定するためのＦＣ湿潤状態推定処理を実行する（ステップＳ５）。
【００６６】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ５で実行したＦＣ湿潤状態推定処理により特定された燃料電池スタック６の湿潤状態に基づいて、燃料電池スタック６のインピーダンスを算出すべきか否かを判定するためのＦＣインピーダンス算出要求処理を実行する（ステップＳ６）。
【００６７】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣリンク電圧をどのような電圧値にするかを特定するためのＤＣリンク電圧指令処理を実行する（ステップＳ７）。燃料電池用コントローラ１０は、このように特定したＤＣリンク電圧に基づいて、ＦＣ電圧指令とＤＣリンク電圧指令とを燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４とバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７とにそれぞれ出力する。なお、ＤＣリンク電圧指令は、必要に応じて、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４にも出力される。
【００６８】
次いで、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、燃料電池スタック６の出力電圧（ＦＣ出力電圧）及びＤＣリンク電圧指令に基づいて、多相コンバータ５の昇圧・降圧を行うためのＦＣ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ８）。
【００６９】
次いで、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、燃料電池用コントローラ１０から入力されたＤＣリンク電圧指令に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇圧・降圧を行うためのバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ９）。
【００７０】
次いで、インピーダンス測定装置２００は、燃料電池用コントローラ１０からのＦＣインピーダンス算出要求指令に基づいて、燃料電池スタック６の内部インピーダンスを演算（算出）するためのＡＣブリッジ方式によるＦＣインピーダンス演算処理を実行する（ステップＳ１０）。
【００７１】
そして、燃料電池用コントローラ１０、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７、及びインピーダンス測定装置２００は、図３に示す本実施形態における全体的な制御フローを終了する。
【００７２】
次に、図３の各サブルーチンについて、フローチャートを参照してそれぞれ説明する。
【００７３】
図４は、図３のステップＳ１に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行されるＦＣ電流指令演算処理を示すフローチャートである。
【００７４】
このＦＣ電流指令演算処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、補機類３０の各補機において消費される消費電力を演算する（ステップＳ１０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ２０及び燃料電池スタック６に対する発電指令値と、ステップＳ１０１で演算された補機類３０の消費電力とに基づいて、目標燃料電池電力を算出する（ステップＳ１０２）。
【００７５】
なお、燃料電池スタック６に対する発電指令値は、燃料電池スタック６としてどれだけの発電電力を必要とするかを示すものである。燃料電池用コントローラ１０は、本実施形態の車両に搭乗しているドライバからのアクセルペダルの踏込み量、すなわち、アクセルペダル開度や、駆動モータ２の駆動状態等に基づいて、この発電指令値を決定する。
【００７６】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ６１により検出された燃料電池スタック６の出力電流値と、電圧センサ６２により検出された燃料電池スタック６の出力電圧値とに基づいて、現在の燃料電池スタック６の出力電力を算出する（ステップＳ１０３）。なお、燃料電池スタック６のこの出力電力は、燃料電池スタック６の出力電流値と出力電圧値を乗算することにより求められる。
【００７７】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１０２で算出した燃料電池スタック６の目標燃料電池電力と、ステップＳ１０３で算出された実際の燃料電池スタック６の出力電力とに基づいて、燃料電池スタック６の電力偏差を算出する（ステップＳ１０４）。この電力偏差は、目標燃料電池電力と、実際の出力電圧との差に基づいて求められる。
【００７８】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１０４で算出された燃料電池スタック６の電力偏差に基づいて、ＰＩ制御に基づく電力フィードバック制御を行う。燃料電池用コントローラ１０は、この電力フィードバック制御により、燃料電池スタック６の電流指令値（目標燃料電池電流値）を補正する（ステップＳ１０５）。
【００７９】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池用コントローラ１０に予め設定されている燃料電池スタック６の上限電流値と、ステップＳ１０５で得られた目標燃料電池電流値とに基づいて、燃料電池スタック６への電流指令値であるＦＣ電流指令値を決定する（ステップＳ１０６）。
【００８０】
具体的には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６の上限電流値と、目標燃料電池電流値とを比較し、小さい値の方をＦＣ電流指令値として決定する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、ＦＣ電流指令値を決定すると、このＦＣ電流指令演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８１】
なお、燃料電池スタック６の上限電流値とは、燃料電池スタック６が出力することができる電流値の上限値を意味し、必要に応じて、予め実験等で求められるものである。
【００８２】
燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１０６で決定されたＦＣ電流指令値に基づいて、燃料電池スタック６の出力電流がこのＦＣ電流指令値になるように、アノードガス及びカソードガスの流量や圧力等を制御する。これは、燃料電池スタック６の出力を制御するために、アノードガス及びカソードガスの流量等を制御するのであるが、これらのガスの流量等は、燃料電池スタック６の出力電流に基づいて制御されるためである。
【００８３】
図５は、図３のステップＳ２に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行される基準ＦＣ電圧指令演算処理を示すフローチャートである。
【００８４】
この基準ＦＣ電圧指令演算処理において、燃料電池用コントローラ１０は、ＦＣ電流指令演算処理のステップＳ１０６で決定したＦＣ電流指令値と、電流センサ６１により検出される燃料電池スタック６の出力電流値とに基づいて、電流偏差を算出する（ステップＳ２０１）。この電流偏差は、燃料電池スタック６のＦＣ電流指令値と実際の出力電流値との差に基づいて求められる。
【００８５】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ２０１で算出された電流偏差に基づいて、ＰＩ制御に基づく電流フィードバック制御を行う。この電流フィードバック制御により燃料電池スタック６の出力電流が変化するのに応じて、燃料電池用コントローラ１０は、図示しないメモリに予め記憶されているＩＶ特性曲線に基づいて、燃料電池スタック６の目標電圧値となる基準ＦＣ電圧指令値を演算する（ステップＳ２０２）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、この基準ＦＣ電圧指令演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８６】
なお、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６の出力電流がＦＣ電流指令値になるように制御するのではなく、ステップＳ２０２で決定された基準ＦＣ電圧指令値に基づいて、燃料電池スタック６の出力電圧値がこの基準ＦＣ電圧指令値になるように、アノードガス及びカソードガスの流量や圧力等を制御するように構成されてもよい。
【００８７】
図６は、図３のステップＳ４に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行されるモータ下限電圧演算処理を示すフローチャートである。
【００８８】
このモータ下限電圧演算処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、モータ回転数検出部２１により駆動モータ２のモータ回転数を検出するとともに（ステップＳ４０１）、モータトルク検出部２２により駆動モータ２のモータトルクを検出する（ステップＳ４０２）。
【００８９】
なお、駆動モータ２のモータ回転数が高くなれば高くなるほど、駆動モータ２には誘起電圧が発生する。そのため、駆動モータ２への供給電圧、すなわち、駆動インバータ３の出力電圧が誘起電圧以上に高くないならば、駆動モータ２を駆動させることができない。したがって、本モータ下限電圧演算処理では、最初に、駆動モータ２のモータ回転数を検出している。
【００９０】
また、図示を省略したが、駆動モータ２のモータトルクやその効率を検出するために、駆動モータ２に実際に入力される供給電流を検出する電流センサが設けられる。燃料電池用コントローラ１０は、検出された供給電流値に基づいて、駆動モータ２のモータトルクを検出してもよい。
【００９１】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池用コントローラ１０の図示しないメモリ等に予め記憶されているモータ回転数−モータトルクマップを参照し、ステップＳ４０１、Ｓ４０２において検出した駆動モータ２のモータ回転数及びモータトルクに基づいて、モータ下限電圧を決定する（ステップＳ４０３）。
【００９２】
なお、モータ回転数−モータトルクマップについては、図示を省略するが、例えば、実験データ等により予め求めておき、そのマップデータを燃料電池用コントローラ１０のメモリに記憶しておけばよい。
【００９３】
そして、燃料電池用コントローラ１０は、このようにモータ下限電圧を決定すると、このモータ下限電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００９４】
図７は、図３のステップＳ５に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行されるＦＣ湿潤状態推定処理を示すフローチャートである。
【００９５】
このＦＣ湿潤状態推定処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、電流センサ６１により検出された燃料電池スタック６の出力電流値と、電圧センサ６２により検出された燃料電池スタック６の出力電圧値とに基づいて、燃料電池スタック６のインピーダンスを算出することができるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。
【００９６】
例えば、燃料電池スタック６が燃料電池用コントローラ１０からＦＣ電流指令値やＦＣ電圧指令値を受け、各指令値になるように、その動作状態が過渡的な状態であるときには、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６のインピーダンスを算出することができないと判定すればよい。
【００９７】
また、大きなリプル電流が発生している等の理由により、インピーダンス測定装置２００の回路が飽和している場合についても、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６のインピーダンスを算出することができないと判定すればよい。
【００９８】
ステップＳ５０１において燃料電池スタック６のインピーダンスを算出することができると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６から発生した水分量をリセットする（ステップＳ５０２）。すなわち、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６から発生した水分量を０に設定する。
【００９９】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、図示しない温度センサにより燃料電池スタック６の温度を検出する（ステップＳ５０３）。
【０１００】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、インピーダンス測定装置２００により測定・演算した燃料電池スタック６のインピーダンスをインピーダンス測定装置２００から受け取る。なお、燃料電池用コントローラ１０は、インピーダンス測定装置２００が前回測定した燃料電池スタック６のインピーダンスをメモリに格納し、そのインピーダンスを読み出すようにしてもよい。
【０１０１】
具体的には、インピーダンス測定装置２００は、前述のように、交流調整部２１８により調整した交流電流と、正極側電圧センサ２１０及び負極側電圧センサ２１２により検出された交流電圧値とに基づいて、燃料電池スタック６のインピーダンスを算出する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、図示しないメモリ等に予め記憶されているインピーダンス−燃料電池温度マップを参照し、このように受け取った（読み出した）燃料電池スタック６のインピーダンスと、ステップＳ５０３で検出した燃料電池スタック６の温度とに基づいて、燃料電池スタック６の湿潤状態Ａを特定する（ステップＳ５０４）。
【０１０２】
なお、インピーダンス−燃料電池温度マップについては、図示を省略するが、例えば、実験データ等により予め求めておき、そのマップデータをメモリに記憶しておけばよい。
【０１０３】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、上記のように特定した燃料電池スタック６の湿潤状態Ａを燃料電池スタック６の湿潤状態に設定し（ステップＳ５０５）、このＦＣ湿潤状態推定処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１０４】
一方、ステップＳ５０１において燃料電池スタック６のインピーダンスを算出することができないと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６の湿潤状態Ａを前回特定したときから今までの間に発生した水分量を決定する（ステップＳ５０６）。
【０１０５】
燃料電池スタック６から発生した水分量と、燃料電池スタック６の出力電流の積算値とには、所定の関係がある。そのため、燃料電池用コントローラ１０は、図示しないメモリ等に予め記憶されている燃料電池出力電流−水分量テーブルを参照して、今回発生した水分量を決定している。
【０１０６】
ここで、燃料電池出力電流−水分量テーブルは、燃料電池スタック６の出力電流（積算値）と、その検出期間中に発生する水分量との関係を示すテーブルである。燃料電池スタック６の出力電流は、電流センサ６１により検出され、燃料電池用コントローラ１０に出力される。本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０は、例えば、前回のインピーダンス算出時からの出力電流値を積算し、図示しないメモリに記憶すればよい。これにより、燃料電池用コントローラ１０は、この出力電流積算値に基づいて、前回水分量を０に設定したとき（ステップＳ５０２）から燃料電池スタック６内にどれだけ水分量が発生したかを特定することができる。
【０１０７】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、前回設定した燃料電池スタック６の湿潤状態Ａを図示しないメモリから読み出すとともに、このメモリ等に予め記憶されている湿潤状態−水分量マップを参照する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、読み出した湿潤状態Ａと、ステップＳ５０６で決定した今回水分量とに基づいて、燃料電池スタック６の湿潤状態Ｂを特定（推定）する（ステップＳ５０７）。
【０１０８】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、上記のように特定した燃料電池スタック６の湿潤状態Ｂを燃料電池スタック６の湿潤状態に設定し（ステップＳ５０８）、このＦＣ湿潤状態推定処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１０９】
図８は、図３のステップＳ６に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行されるＦＣインピーダンス算出要求処理を示すフローチャートである。
【０１１０】
このＦＣインピーダンス算出要求処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、ＦＣ湿潤状態推定処理により特定された燃料電池スタック６の湿潤状態Ａ又はＢに基づいて、燃料電池スタック６が発電不良状態に到達したか否かを判定する（ステップＳ６０１）。
【０１１１】
具体的には、ＦＣ湿潤状態推定処理において設定された燃料電池スタック６の湿潤状態Ａ又はＢに基づいて、燃料電池スタック６が過乾燥な状態である場合や、逆に、燃料電池スタック６が過剰に濡れている状態である場合には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック６が発電不良状態に到達していると判定する。なお、燃料電池スタック６の発電不良状態とは、燃料電池スタック６の発電効率が低下している状態ということもできる。
【０１１２】
ステップＳ６０１において燃料電池スタック６が発電不良状態に到達していないと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、そのままこのＦＣインピーダンス算出要求処理を終了して、メイン処理フローに戻る。この場合、燃料電池用コントローラ１０は、ＦＣ湿潤状態推定処理のステップＳ５０６〜Ｓ５０８の処理を実行して、燃料電池スタック６の湿潤状態Ｂを推定すればよい。
【０１１３】
一方、ステップＳ６０１において燃料電池スタック６が発電不良状態に到達したと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、インピーダンス測定装置２００に対して、燃料電池スタック６のインピーダンスを算出するように要求する。すなわち、燃料電池用コントローラ１０は、インピーダンス測定装置２００にインピーダンス算出要求を出力し（ステップＳ６０２）、このＦＣインピーダンス算出要求処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１１４】
図９は、図３のステップＳ７に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行されるＤＣリンク電圧指令演算処理を示すフローチャートである。
【０１１５】
このＤＣリンク電圧指令演算処理において、燃料電池用コントローラ１０は、モータ下限電圧演算処理により決定された駆動モータ２のモータ下限電圧に所定のマージンαを加算した値と、基準ＦＣ電圧指令演算処理により演算された基準ＦＣ電圧指令値とを比較する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、モータ下限電圧＋マージンαが基準ＦＣ電圧指令値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７０１）。
【０１１６】
モータ下限電圧＋マージンαが基準ＦＣ電圧指令値よりも大きいと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣリンク電圧として、モータ下限電圧＋マージンαに更に所定のマージンβを加算した値をバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７に出力する（ステップＳ７０２）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、このＤＣリンク電圧指令演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１１７】
一方、ステップＳ７０１において、モータ下限電圧＋マージンαが基準ＦＣ電圧指令値よりも大きくないと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、ＦＣインピーダンス算出要求処理においてインピーダンス測定装置２００にインピーダンス算出要求を出力したか否かを判定する（ステップＳ７０３）。
【０１１８】
インピーダンス算出要求を出力したと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣリンク電圧として、基準ＦＣ電圧指令値＋マージンβをバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７に出力する（ステップＳ７０４）。
【０１１９】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ＦＣ電圧指令値として、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４に基準ＦＣ電圧指令値を出力し（ステップＳ７０５）、このＤＣリンク電圧指令演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１２０】
一方、ステップＳ７０３において、インピーダンス算出要求を出力していないと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣリンク電圧として、基準ＦＣ電圧指令値をバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７に出力する（ステップＳ７０６）。
【０１２１】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ＦＣ電圧指令値として、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４に基準ＦＣ電圧指令値＋マージンβを出力し（ステップＳ７０７）、このＤＣリンク電圧指令演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１２２】
ここで、各マージンα、βについて簡単に説明する。ステップＳ７０１の判定ステップ及びステップＳ７０２の出力値におけるマージンαは、モータ下限電圧演算処理のステップＳ４０３において演算したモータ下限電圧に対するマージンを意味する。
【０１２３】
このマージンαは、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定可能な下限電圧として、（モータ下限電圧）＞（ＤＣリンク電圧）とならないようにするためのものである。具体的には、このマージンαは、ＤＣリンク電圧の検出誤差、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の各スイッチング素子８２、８４のスイッチング動作により発生するリプル電圧成分の振幅などを考慮して、実験等により決定されるものである。検出誤差や電圧振幅のプラス成分とマイナス成分を考慮して、これらすべてを加算することにより、マージンαが決定されればよい。
【０１２４】
なお、モータ下限電圧は、駆動モータ２のトルク要求を満たすように、駆動モータ２の回転により発生する誘起電圧を加味して、設定されるものである。
【０１２５】
ステップＳ７０２、Ｓ７０４及びＳ７０７の出力値におけるマージンβは、燃料電池用コントローラ１０により出力されたＤＣリンク電圧指令値及びＦＣ電圧指令値に対するマージンを意味する。このマージンβは、インピーダンス算出要求の出力の有無に応じて、ＤＣリンク電圧指令値及びＦＣ電圧指令値を設定するためのものである。
【０１２６】
インピーダンス算出要求が出力されていない場合には、燃料電池スタック６の効率を最優先に考慮して、多相コンバータ５による昇圧を行うことなく、燃料電池スタック６の出力電圧をバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧に直結させている。
【０１２７】
一方、（燃料電池スタック６の出力電圧）＞（ＤＣリンク電圧）の状態になると、燃料電池スタック６が負荷となる駆動モータ２の負荷変動の影響を受けてしまい、インピーダンス測定装置２００は、燃料電池スタック６のインピーダンスを正確に測定することができなくなってしまう。そのため、インピーダンス算出要求が出力されている場合には、燃料電池スタック６の出力電圧よりもＤＣリンク電圧の方を高く設定するようにしている。
【０１２８】
具体的には、このマージンβは、燃料電池スタック６又は多相コンバータ５の出力電圧とＤＣリンク電圧との間の検出誤差、多相コンバータ５の各スイッチング素子５１Ｕ〜５１Ｗ、５３Ｕ〜５３ＷやＤＣ／ＤＣコンバータ８の各スイッチング素子８２、８４のスイッチング動作により発生するリプル電圧成分の振幅、多相コンバータ５に電流が流れることによる電圧降下などを考慮して、実験等により決定されるものである。検出誤差や電圧振幅のプラス成分とマイナス成分を考慮して、これらすべてを加算することにより、マージンβが決定されればよい。
【０１２９】
なお、ステップＳ７０１の判定から分かるように、インピーダンス算出要求の出力の有無に関係なく、このＤＣリンク電圧指令値は、モータ下限電圧＋αよりも高い値である。
【０１３０】
図１０は、図３のステップＳ８に対応するサブルーチンであり、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４により実行されるＦＣ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【０１３１】
このＦＣ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理において、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、電圧センサ６２、６５により、燃料電池スタック６の出力電圧と、多相コンバータ５の出力電圧、すなわち、ＤＣリンク電圧とを検出する（ステップＳ８０１）。
【０１３２】
そして、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、燃料電池用コントローラ１０から入力されたＦＣ電圧指令値と、検出した燃料電池スタック６の出力電圧値とに基づいて、燃料電池スタック６の出力電圧の電圧偏差を算出する（ステップＳ８０２）。この電圧偏差は、ＦＣ電圧指令値と燃料電池スタック６の検出した出力電圧値との差に基づいて求められる。
【０１３３】
次いで、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ステップＳ８０２で算出した燃料電池スタック６の電圧偏差に基づいて、燃料電池スタック６の出力電圧（すなわち、多相コンバータ５の入出力の電圧比）に対して、ＰＩ制御に基づく電圧フィードバック制御を行う（ステップＳ８０３）。
【０１３４】
次いで、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ＤＣリンク電圧と、フィードバック制御したＦＣ電圧指令値とに基づいて、昇圧スイッチ（下段）のＤＵＴＹ比を決定するとともに（ステップＳ８０４）、このように決定した昇圧スイッチ（下段）のＤＵＴＹ比と、無駄時間補正とに基づいて、降圧スイッチ（上段）のＤＵＴＹ比を決定する（ステップＳ８０５）。
【０１３５】
次いで、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ステップＳ８０４、Ｓ８０５で決定した昇圧ＤＵＴＹ比及び降圧ＤＵＴＹ比から、各スイッチング素子５１Ｕ〜５１Ｗ、５３Ｕ〜５３Ｗに出力すべきＰＷＭ信号に変換・生成する（ステップＳ８０６）。そして、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、これらのＰＷＭ信号を対応するスイッチング素子５１Ｕ〜５１Ｗ、５３Ｕ〜５３Ｗに出力して、このＦＣ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１３６】
図１１は、図３のステップＳ９に対応するサブルーチンであり、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７により実行されるバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【０１３７】
このバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理において、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、まず、電圧センサ６７、６９により、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧、すなわち、ＤＣリンク電圧と、バッテリ２０の出力電圧とを検出する（ステップＳ９０１）。
【０１３８】
そして、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ＤＣリンク電圧指令値と、検出したＤＣリンク電圧値とに基づいて、ＤＣリンク電圧の電圧偏差を算出する（ステップＳ９０２）。この電圧偏差は、ＤＣリンク電圧指令値と検出したＤＣリンク電圧値との差に基づいて求められる。
【０１３９】
次いで、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ステップＳ９０２で算出したＤＣリンク電圧の電圧偏差に基づいて、ＤＣリンク電圧（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の入出力の電圧比）に対して、ＰＩ制御に基づく電圧フィードバック制御を行う（ステップＳ９０３）。
【０１４０】
次いで、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、バッテリ２０の出力電圧と、フィードバック制御したＤＣリンク電圧指令値とに基づいて、昇圧スイッチ（下段）のＤＵＴＹ比を決定するとともに（ステップＳ９０４）、このように決定した昇圧スイッチ（下段）のＤＵＴＹ比と、無駄時間補正とに基づいて、降圧スイッチ（上段）のＤＵＴＹ比を決定する（ステップＳ９０５）。
【０１４１】
次いで、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ステップＳ９０４、Ｓ９０５で決定した昇圧ＤＵＴＹ比及び降圧ＤＵＴＹ比から、スイッチング素子８２、８４に出力すべきＰＷＭ信号に変換・生成する（ステップＳ９０６）。そして、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、このＰＷＭ信号をスイッチング素子８２、８４に出力して、このバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ制御処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１４２】
図１２は、図３のステップＳ１０に対応するサブルーチンであり、インピーダンス測定装置２００のインピーダンス演算部２２０により実行されるＡＣブリッジで（ＡＣブリッジ方式）のインピーダンス演算処理を示すフローチャートである。
【０１４３】
このＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理において、インピーダンス測定装置２００のインピーダンス演算部２２０は、まず、メイン処理フローのステップＳ６において燃料電池用コントローラ１０がインピーダンス算出要求を出力したか否かを判定する（ステップＳ１００１）。燃料電池用コントローラ１０がインピーダンス算出要求を出力していないと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、このＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１４４】
一方、燃料電池用コントローラ１０がインピーダンス算出要求を出力したと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、正極側交流電位差Ｖ１が所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１００２）。
【０１４５】
正極側交流電位差Ｖ１が所定値よりも大きいと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、正極側電源部２１４の出力を所定圧だけ下げるように正極側電源部２１４を制御する（ステップＳ１００３）。これにより、正極側電圧センサ２１０により検出される正極側交流電位差Ｖ１が下がる。
【０１４６】
一方、ステップＳ１００２において、正極側交流電位差Ｖ１が所定値以下であると判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、正極側交流電位差Ｖ１が所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１００４）。そして、正極側交流電位差Ｖ１が所定値よりも小さいと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、正極側電源部２１４の出力を所定圧だけ上げるように正極側電源部２１４を制御する（ステップＳ１００６）。これにより、正極側電圧センサ２１０により検出される正極側交流電位差Ｖ１が上がる。
【０１４７】
また、正極側交流電位差Ｖ１が所定値と一致していると判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、正極側電源部２１４の出力を維持するように正極側電源部２１４を制御する（ステップＳ１００５）。これにより、正極側電圧センサ２１０により検出される正極側交流電位差Ｖ１が維持される。
【０１４８】
次いで、インピーダンス演算部２２０は、負極側交流電位差Ｖ２が所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１００７）。負極側交流電位差Ｖ２が所定値よりも大きいと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、負極側電源部２１６の出力を所定圧だけ下げるように負極側電源部２１６を制御する（ステップＳ１００８）。これにより、負極側電圧センサ２１２により検出される負極側交流電位差Ｖ２が下がる。
【０１４９】
一方、ステップＳ１００７において、負極側交流電位差Ｖ２が所定値以下であると判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、負極側交流電位差Ｖ２が所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１００９）。そして、負極側交流電位差Ｖ２が所定値よりも小さいと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、負極側電源部２１６の出力を所定圧だけ上げるように負極側電源部２１６を制御する（ステップＳ１０１１）。これにより、負極側電圧センサ２１２により検出される負極側交流電位差Ｖ２が上がる。
【０１５０】
また、負極側交流電位差Ｖ２が所定値と一致していると判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、負極側電源部２１６の出力を維持するように負極側電源部２１６を制御する（ステップＳ１０１０）。これにより、負極側電圧センサ２１２により検出される負極側交流電位差Ｖ２が維持される。
【０１５１】
次いで、インピーダンス演算部２２０は、正極側交流電位差Ｖ１及び負極交流電位差Ｖ２が所定値であるか否かを判定する（ステップＳ１０１２）。正極側交流電位差Ｖ１及び負極交流電位差Ｖ２の少なくとも一方が所定値ではないと判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、ステップＳ１００２に戻り、これまでの処理を繰り返す。
【０１５２】
一方、正極側交流電位差Ｖ１及び負極交流電位差Ｖ２が所定値であると判定した場合には、インピーダンス演算部２２０は、各交流電位差Ｖ１、Ｖ２及び各交流電流値Ｉ１、Ｉ２に基づいて、正極側インピーダンスＺ１（＝Ｖ１／Ｉ１）と、負極側インピーダンスＺ２（＝Ｖ２／Ｉ２）とを演算し、これらを加算することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスＺ＝（Ｚ１＋Ｚ２）を演算する（ステップＳ１０１３）。
【０１５３】
そして、インピーダンス演算部２２０は、演算した燃料電池スタック６のインピーダンスＺを燃料電池用コントローラ１０に出力し、このＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。なお、燃料電池用コントローラ１０は、このように受け取った燃料電池スタック６のインピーダンスＺを図示しないメモリに格納する。
【０１５４】
以上説明したように、本実施形態の電力調整システム１は、負荷となる駆動モータ２（駆動インバータ３を含む）に接続される燃料電池スタック６（燃料電池）と、燃料電池スタック６と駆動インバータ３の間に接続され、燃料電池スタック６の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５（燃料電池用コンバータ）と、駆動モータ２に対して燃料電池スタック６と並列に接続され、燃料電池スタック６とは異なる電力供給源である強電バッテリ２０（バッテリ）と、燃料電池スタック６の正極と中間点の間、及び、燃料電池スタック６の中間点と負極の間に交流電流を出力することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置２００と、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５をバイパスして燃料電池スタック６と駆動モータ２（駆動インバータ３）とを連結する電流バイパス経路ＢＲと、電流バイパス経路ＢＲ上に設けられ、インピーダンス測定装置２００により燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するときには、電流バイパス経路ＢＲを電気的に遮断する電流遮断部（ダイオード１００）と、を備えている。本実施形態の電力調整システム１は、このような構成を備えているので、以下のような作用・効果を奏する。
【０１５５】
燃料電池スタック６のインピーダンスを測定する際（以下、「インピーダンス測定時」という）には、電流遮断部によって電流バイパス経路ＢＲを電気的に遮断しているため、インピーダンス測定時に電流バイパス経路ＢＲに流れる電流が低減する。そのため、駆動モータ２側から見たＤＣ／ＤＣコンバータ５のインピーダンスを上昇させ、駆動モータ２や駆動インバータ３等から発生する通常のノイズを低減することができる。
【０１５６】
一方、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定していない場合（以下、「インピーダンス非測定時」という）には、燃料電池スタック６の出力電流の一部（装置構成によっては、ほとんどの出力電流）は、電流バイパス経路ＢＲを流れる。そのため、電力調整システム１全体としてのインピーダンスを低減することができる。
【０１５７】
本実施形態の電力調整システム１は、このような作用があるので、インピーダンス測定装置２００を用いて燃料電池スタック６のインピーダンスを精度良く測定することができるとともに、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定する必要がない場合には、燃料電池スタック６の発電効率を向上させることができる。
【０１５８】
本実施形態の電力調整システム１では、インピーダンス測定装置２００により燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するときには、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧させるように構成される。このように構成することにより、燃料電池スタック６のインピーダンス測定時には、駆動モータ２側から見たＤＣ／ＤＣコンバータ５のインピーダンスをさらに上昇させ、駆動モータ２や駆動インバータ３等から発生する通常のノイズをさらに低減することができる。したがって、上述のようなインピーダンス測定装置２００のインピーダンス測定精度を確保しつつ、燃料電池スタック６の発電効率を向上させることができる。
【０１５９】
また、本実施形態の電力調整システム１では、電流遮断部（ダイオード１００）は、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５により燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧している場合には、駆動インバータ３から燃料電池スタック６への電流の流れを遮断するように構成される。このように構成することにより、燃料電池スタック６のインピーダンス測定時には、駆動モータ２側から見たＤＣ／ＤＣコンバータ５のインピーダンスを上昇させ、駆動モータ２や駆動インバータ３等から発生する通常のノイズを低減することができる。また、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定していないときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ５により燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧しないので、電流バイパス経路ＢＲを流れる電流量を増加させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のインピーダンスを低減することができる。これにより、インピーダンス測定装置２００のインピーダンス測定精度を確保しつつ、燃料電池スタック６の発電効率を向上させることができる。
【０１６０】
また、本実施形態の電力調整システム１では、電流遮断部はダイオード１００から構成されればよい。これにより、スイッチング素子などの能動素子を用いることなく、安価な受動素子のみで電流遮断を実現可能となる。
【０１６１】
また、本実施形態の電力調整システム１では、バッテリ２０と駆動インバータ３の間に接続され、バッテリ２０の出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８をさらに備え、インピーダンス測定装置２００により燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するときには、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、駆動インバータ３の入力電圧（ＤＣリンク電圧）を燃料電池スタック６の出力電圧よりも所定圧（マージン）βだけ高い電圧に設定するように構成される。燃料電池スタック６のインピーダンス測定時に、ＤＣリンク電圧を高く設定することにより、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧動作を行うことができる。これにより、燃料電池スタック６の出力電流を変化させることなく、燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧させることができる。すなわち、燃料電池スタック６のインピーダンス測定時に、燃料電池スタック６の出力電流を低下させなくてもよいので、燃料電池スタック６の発電効率を高めることができる。また、このように構成することにより、簡単な制御により、インピーダンス測定装置２００のインピーダンス測定精度を確保しつつ、燃料電池スタック６の発電効率を向上させることができる。
【０１６２】
本実施形態の電力調整システム１では、バッテリ２０と駆動インバータ３の間に接続され、バッテリ２０の出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８をさらに備え、インピーダンス測定装置２００により燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するときには、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、駆動インバータ３の入力電圧（ＤＣリンク電圧）を燃料電池スタック６の出力電圧よりも所定圧（マージン）βだけ高く設定するように構成される。これにより、電力調整システム１の簡単な制御により、燃料電池スタック６の出力電流を変化させることなく、燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧させることができる。この場合、駆動インバータ３の入力電圧（ＤＣリンク電圧）を高く設定する代わりに、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の目標電圧（昇圧比）を高く設定してもよい。これにより、上記の効果に加えて、簡単な制御により、インピーダンス測定装置２００のインピーダンス測定精度を確保しつつ、燃料電池スタック６の発電効率を向上させることができる。
【０１６３】
本実施形態の電力調整システム１の制御方法は、負荷となる駆動モータ２（駆動インバータ３を含む）に接続される燃料電池スタック６（燃料電池）と、燃料電池スタック６と駆動インバータ３の間に接続され、燃料電池スタック６の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５（燃料電池用コンバータ）と、駆動モータ２に対して燃料電池スタック６と並列に接続され、燃料電池スタック６とは異なる電力供給源である強電バッテリ２０（バッテリ）と、燃料電池スタック６の正極と中間点の間、及び、燃料電池スタック６の中間点と負極の間に交流電流を出力することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置２００と、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５をバイパスして燃料電池スタック６と駆動モータ２（駆動インバータ３）とを連結する電流バイパス経路ＢＲと、電流バイパス経路ＢＲ上に設けられ、インピーダンス測定装置２００により燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するときには、電流バイパス経路ＢＲを電気的に遮断する電流遮断部（ダイオード１００）と、を備える電力調整システム１において、燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータ５により、燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧し、交流調整部２１８により、燃料電池スタック６の正極端子６Ｂと中途端子６Ｃの間に交流電流を出力することにより、燃料電池スタック６の正極端子６Ｂから中途端子６Ｃまでの第１インピーダンスＺ１を測定し、交流調整部２１８により、燃料電池スタック６の中途端子６Ｃと負極端子６Ａの間に交流電流を出力することにより、燃料電池スタック６の中途端子６Ｃから負極端子６Ａまでの第２インピーダンスＺ２を測定し、第１インピーダンスＺ１及び第２インピーダンスＺ２を加算することにより、燃料電池スタック６のインピーダンスＺを測定するように構成される。電力調整システム１の制御方法をこのように制御することにより、上述の効果を奏することができる。
【０１６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１６５】
上述の実施形態では、インピーダンス測定装置２００は、その内部にインピーダンス演算部２２０を備え、燃料電池スタック６のインピーダンスを演算するように構成されていた。しかしながら、本発明は、このような構成に限らない。例えば、図１２のＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理のステップＳ１０１２で交流電位差Ｖ１及びＶ２が所定値になったとき、この交流電位差Ｖ１、Ｖ２と、交流電流Ｉ１、Ｉ２とを燃料電池用コントローラ１０に出力し、燃料電池用コントローラ１０が燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するように構成されてもよい。
【０１６６】
上述の実施形態では、電力調整システム１は、燃料電池スタック６の湿潤状態が発電不良状態に到達したと場合に（ＦＣインピーダンス算出要求処理のステップＳ６０１で「Ｙｅｓ」）、燃料電池用コントローラ１０がインピーダンス算出要求をインピーダンス測定装置２００に出力し、それに応じて、インピーダンス測定装置２００が燃料電池スタック６のインピーダンスを測定するように構成されていた。しかしながら、本発明は、このような構成に限らない。インピーダンス測定装置２００は、インピーダンス算出要求の有無に関係なく、所定時間間隔で燃料電池スタック６のインピーダンスを測定してもよく、あるいは、燃料電池スタック６のインピーダンスを常時測定してもよい。燃料電池スタック６のインピーダンスを常時測定する場合、インピーダンス演算部２２０は、上述のように、アナログ演算ＩＣを用いたアナログ演算回路で実現されればよい。
【０１６７】
また、上述の実施形態では、ＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理のステップＳ１０１２において、インピーダンス測定装置２００は、正極側交流電位差Ｖ１と負極側交流電位差Ｖ２の両方が所定値になるまでステップＳ１００２からの処理を繰り返すように構成していた。しかしながら、本発明は、このような構成に限らない。正極側交流電位差Ｖ１と負極側交流電位差Ｖ２のいずれかが所定値になっていないと判定した場合、インピーダンス測定装置２００は、このＡＣブリッジでのインピーダンス演算処理を終了して、メイン処理フローに戻り、次回のメイン処理フローの実行時に、同様の処理を行うように構成してもよい。
【０１６８】
上述の実施形態では、インピーダンス測定装置２００により燃料電池スタック６のインピーダンスを測定していない場合には、燃料電池用コントローラ１０は、多相コンバータ５による昇圧を行わず、電流バイパス経路ＢＲを流れる電流量を増やすように構成されていた。しかしながら、本発明は、このような構成に限らない。駆動モータ２の負荷要求に応じて、必要があれば、インピーダンス非測定時においても、多相コンバータ５による昇圧を行ってもよい。
【０１６９】
上述の実施形態では、燃料電池スタック６の出力電圧を昇圧させるためのＤＣ／ＤＣコンバータとして多相コンバータ５を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限らない。燃料電池スタック６用のＤＣ／ＤＣコンバータとしてＤＣ／ＤＣコンバータ８のような単相のコンバータが用いられてもよい。
【０１７０】
また、それとは逆に、バッテリ２０の出力電圧を昇圧させるためのＤＣ／ＤＣコンバータ８が多相コンバータから構成されてもよい。
【図１】
2016185609.tif 000003
【図２】
2016185609.tif 000004
【図３】
2016185609.tif 000005
【図４】
2016185609.tif 000006
【図５】
2016185609.tif 000007
【図６】
2016185609.tif 000008
【図７】
2016185609.tif 000009
【図８】
2016185609.tif 000010
【図９】
2016185609.tif 000011
【図１０】
2016185609.tif 000012
【図１１】
2016185609.tif 000013
【図１２】
2016185609.tif 000014
【国際調査報告】
2016185609.tif 000015
2016185609.tif 000016
2016185609.tif 000017