(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、バッテリと負荷の間に接続され、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と、燃料電池用コンバータの出力電圧とバッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部と、バッテリの出力電圧よりもＤＣリンク電圧が高い状況において、バッテリ用コンバータによりＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制部と、を備えている。
2017026059.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と、
前記燃料電池用コンバータの出力電圧と前記バッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部と、
前記バッテリの出力電圧よりも前記ＤＣリンク電圧が高い状況において、前記バッテリ用コンバータにより前記ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制部と、
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、
前記バッテリ用コンバータは、複数の相から構成されており、
前記複数相のバッテリ用コンバータの各相は、昇圧用スイッチング素子と、降圧用スイッチング素子とを含み、
前記リプル抑制部は、１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子と、別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子とを含んで構成され、
前記リプル抑制部は、前記１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比と、前記別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子のオンデューティ比との合計が、前記各相における前記昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比及び前記降圧用スイッチング素子のオンデューティ比の合計よりも大きくなるように、前記１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子と、前記別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子の各デューティ比を設定する、
電力調整システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電力調整システムであって、
前記リプル抑制部は、前記１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比と、前記別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子のオンデューティ比との合計を１００％に設定する、
電力調整システム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の電力調整システムであって、
前記各相のバッテリ用コンバータでは、前記昇圧用スイッチング素子と前記降圧用スイッチング素子との間に無駄時間が設定される、
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、
前記リプル抑制部は、前記バッテリ用コンバータの通過電流の大きさが所定値未満のとき、前記ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させる、
電力調整システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５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、
前記リプル抑制部は、前記燃料電池の出力電流の大きさが所定値未満のとき、前記ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させる、
電力調整システム。
【請求項７】
請求項１に記載の電力調整システムであって、
前記燃料電池又は負荷を動作させるための補機類をさらに備え、
前記リプル抑制部は、前記バッテリ用コンバータの通過電流の大きさが所定値未満に留まらないように、前記補機類の消費電力及び前記燃料電池の発電電力の少なくとも一方を増減する、
電力調整システム。
【請求項８】
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、
前記バッテリと前記負荷の間に接続されるとともに、複数の相から構成され、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と、
前記燃料電池用コンバータの出力電圧と前記バッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部と、
を備え、
前記複数相のバッテリ用コンバータの各相は、昇圧用スイッチング素子と、降圧用スイッチング素子とを含み、
１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比と、別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子のオンデューティ比との合計は、前記各相における前記昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比及び前記降圧用スイッチング素子のオンデューティ比の合計よりも大きくなるように設定される、
電力調整システム。
【請求項９】
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と、
前記燃料電池用コンバータの出力電圧と前記バッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部と、
前記バッテリの出力電圧よりも前記ＤＣリンク電圧が高い状況において、前記燃料電池の発電電力及び前記負荷の要求電力に基づいて、前記バッテリ用コンバータにより前記ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制部と、
前記燃料電池を動作させるための補機類と、
を備え、
前記リプル抑制部は、前記バッテリ用コンバータの通過電流の大きさが所定値未満に留まらないように、前記補機類の消費電力又は前記燃料電池の発電電力の少なくとも一方を増減するように構成される、
電力調整システム。
【請求項１０】
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と、
を備える電力調整システムの制御方法であって、
前記バッテリ用コンバータは、複数の相から構成され、
前記制御方法は、
前記燃料電池用コンバータの出力電圧と前記バッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整するステップと、
１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比と、別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子のオンデューティ比との合計が、前記各相における前記昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比及び前記降圧用スイッチング素子のオンデューティ比の合計よりも大きくなるように、前記各相の昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子のオンデューティ比を設定するステップと、
を含む電力調整システムの制御方法。
【請求項１１】
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と、
前記燃料電池用コンバータの出力電圧と前記バッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部と、
前記燃料電池を動作させるための補機類と、
を備える電力調整システムの制御方法であって、
前記バッテリ用コンバータの通過電流の大きさを検出するステップと、
前記検出したバッテリ用コンバータの通過電流の大きさが所定値未満になるか否かを判定するステップと、
前記バッテリ用コンバータの通過電流の大きさが所定値未満になると判定した場合には、前記補機類の消費電力又は前記燃料電池の発電電力の少なくとも一方を増減するステップと、
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、ツインコンバータ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、通常、負荷に対して燃料電池と並列に高電圧のバッテリが設けられる。このバッテリは、負荷の要求に対して、蓄電電力を負荷に出力することにより、燃料電池で発電された電力を補助する。【０００４】
このような電力調整システムでは、負荷の要求電圧と、燃料電池の出力可能電圧と、バッテリの充電電圧とに基づいて、燃料電池と負荷の間やバッテリと負荷の間に各出力電圧を所定の要求電圧比で変換するコンバータが設けられることがある。【０００５】
ＪＰ５１４３６６５Ｂには、負荷に対して、燃料電池とバッテリが並列に設けられるとともに、燃料電池及びバッテリの出力側にそれぞれコンバータが設けられた電力システムが開示される。この電力システムは、燃料電池とバッテリの少なくとも一方の出力電流を他方のコンバータで制御するよう構成される。【０００６】
また、電力調整システムが車両に搭載される場合、車両の降坂時や減速時において、駆動モータが回生動作を行うと、回生電力が発生する。この回生電力は、バッテリの充電状態に基づいて、バッテリの充電に利用される。このように、バッテリ用のコンバータには、バッテリから負荷への電流の流れと、負荷からバッテリへの電流の流れが発生することとなる。
【発明の概要】
【０００７】
ところで、本出願の発明者は、このような２つのコンバータ（ツインコンバータ）を備える電力調整システムでは、バッテリ用コンバータを通過する電流（以下、「通過電流」という）が０Ａ近傍であって、燃料電池の出力電流が低電流領域の場合には、バッテリ用コンバータの制御性が悪化するという問題を見出した。
【０００８】
すなわち、このような状況下で、燃料電池用コンバータのスイッチング動作を開始すると、燃料電池用コンバータの出力電圧及びバッテリ用コンバータの出力電圧となるＤＣリンク電圧の制御性が悪く、ＤＣリンク電圧が制御量に対して行き過ぎてしまうという問題がある。
【０００９】
このＤＣリンク電圧は、インバータによる直流交流変換後には、車両の走行用モータ（駆動モータ）に印加する電圧となる。そのため、ＤＣリンク電圧の行き過ぎによりその制御性が悪化すると、後段の駆動モータにおいてトルク変動が発生してしまう。
【００１０】
このような課題は、以下のような原因により発生するものと想定される。すなわち、燃料電池の出力電圧がバッテリの出力電圧よりも大きくなる条件では、バッテリ用コンバータの降圧用及び昇圧用のスイッチング素子のスイッチが切り替わる際に制御遅れが発生してしまう。そして、このスイッチングの制御遅れにより、燃料電池の出力電流がバッテリ側に流れることができず、ＤＣリンク側の平滑コンデンサに充電されてしまい、ＤＣリンク電圧が行き過ぎてしまうためであると想定される。
【００１１】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、バッテリ用コンバータの制御遅れを解消して、ＤＣリンク電圧の制御の行き過ぎを解消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。
【００１２】
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、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、バッテリと負荷の間に接続され、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の出力電圧とバッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部と、バッテリの出力電圧よりもＤＣリンク電圧が高い状況において、バッテリ用コンバータによりＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制部と、をさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１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の燃料電池用コントローラの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態におけるバッテリ用のＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチング素子に出力すべきＰＷＭ信号の波形である。
【図４】図４は、本実施形態のＰＷＭ信号を生成するための三角波の波形である。
【図５】図５は、燃料電池用コントローラにより実行される本実施形態のリプル抑制処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１実施形態における燃料電池用の電力調整システムの変形例の全体構成を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態の変形例におけるバッテリ用のＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチング素子に出力すべきＰＷＭ信号の波形である。
【図８】図８は、本発明の第２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９】図９は、本実施形態における燃料電池用コントローラにより実行される第１リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態における燃料電池用コントローラにより実行される第２リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本実施形態における燃料電池用コントローラにより実行される第３リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施形態の変形例における燃料電池用コントローラにより実行される第１リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２実施形態の変形例における燃料電池用コントローラにより実行される第２リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第２実施形態の変形例における燃料電池用コントローラにより実行される第３リプル抑制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】
【００１４】
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。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池用の電力調整システム１００（以下、単に「電力調整システム１００」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１００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１００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１００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。
【００１６】
本実施形態の電力調整システム１００は、図１に示すように、燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１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（バッテリコンバータ）８とを備える。また、電力調整システム１００は、燃料電池スタック１を含む電力調整システム１００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１００は、負荷としての駆動モータ２と、燃料電池スタック１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。
【００１７】
燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック１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１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１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。
【００１８】
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。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の相数は、３相以上であってもよく、単相であってもよい。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣ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がそれぞれ含まれる。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１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、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１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。
【００２２】
燃料電池スタック１の出力端子間には、燃料電池スタック１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１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１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１の出力におけるリプル成分を低減させることができる。
【００２３】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子間には、ＤＣ／ＤＣ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、ＤＣ／ＤＣ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、ＤＣ／ＤＣ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。
【００２４】
さらに、ＤＣ／ＤＣ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。
【００２５】
燃料電池スタック１は、ＤＣ／ＤＣ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１００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１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１には、例えば数百枚の燃料電池が積層されている。
【００２６】
燃料電池スタック１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１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。
【００２７】
駆動モータ２は、本実施形態の電力調整システム１００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１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。
【００２８】
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１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。
【００２９】
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。
【００３０】
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１００の負荷である駆動モータ２に対して、燃料電池スタック１と並列に接続される。
【００３１】
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。
【００３２】
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、ＤＣ／ＤＣ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。
【００３３】
本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５とは異なり、ａ相コンバータ及びｂ相コンバータの２相からなるコンバータである。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の相数は、２相に限らず、負荷の要求電圧等を考慮して、３相以上であってもよい。
【００３４】
ａ相コンバータ及びｂ相コンバータには、２つのリアクトル８１ａ及び８１ｂがそれぞれ含まれる。なお、ａ相コンバータ及びｂ相コンバータは同様の構成を有する。そのため、以下では、ａ相コンバータを代表として、その構成を説明する。
【００３５】
ａ相コンバータは、図１に示すように、リアクトル８１ａと、降圧側のスイッチング素子８２ａと、整流ダイオード８３ａと、昇圧側のスイッチング素子８４ａと、還流ダイオード８５ａとを備える。スイッチング素子８２ａは、整流ダイオード８３ａと逆並列接続され、スイッチング素子８４ａは、還流ダイオード８５ａと逆並列接続されている。これらのスイッチング素子８２ａ、８４ａは、例えばＩＧＢＴで構成される。
【００３６】
リアクトル８１ａ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８２ａ及び整流ダイオード８３ａの一端と、スイッチング素子８４ａ及び還流ダイオード８５ａの一端とに接続される。スイッチング素子８２ａ及び整流ダイオード８３ａ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８４ａ及び還流ダイオード８５ａ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（ＤＣリンク電圧）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１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１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１の出力電流値及び出力電圧値と、各検出器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、ＤＣ／ＤＣ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】
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、ＤＣ／ＤＣ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、ＤＣ／ＤＣ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。
【００４２】
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１の出力電圧値（ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧値）と、電圧センサ６５により検出されたＤＣ／ＤＣ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、ＤＣ／ＤＣ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、ＤＣ／ＤＣ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。
【００４３】
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、ＤＣ／ＤＣ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。
【００４４】
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（ＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力電圧値）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８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂをスイッチング制御する。
【００４５】
図２は、図１に示す燃料電池用コントローラ１０の機能的構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態の燃料電池用コントローラ１０は、インピーダンス算出部１１と、リプル抑制部１２と、湿潤状態推定部１３と、電圧調整部１４とを含む。
【００４６】
インピーダンス算出部１１は、電流センサ６１により検出される燃料電池スタック１の出力電流の所定周波数の交流成分と、電圧センサ６２により検出される出力電圧の所定周波数の交流成分とに基づいて、燃料電池スタック１のインピーダンス（内部インピーダンス）を算出する。なお、「所定周波数」としては、例えば、１ｋＨｚである。
【００４７】
なお、インピーダンス算出部１１により燃料電池スタック１のインピーダンスを算出するためには、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング素子５１Ｕ、５３Ｕによるスイッチング動作により、所定周波数の交流信号を生成し、生成した交流信号を燃料電池スタック１に出力する。そして、その状態における燃料電池スタック１からの出力電流及び出力電圧を検出することにより、燃料電池スタック１の内部インピーダンスを測定することができる。
【００４８】
ここで、燃料電池スタック１の算出されたインピーダンスは、その燃料電池スタック１の出力電流及び出力電圧を検出した時点における燃料電池スタック１の湿潤度と相関関係がある。すなわち、燃料電池スタック１のインピーダンスが高いほど、燃料電池スタック１が過乾燥状態に近づくことになる。一方、燃料電池スタック１のインピーダンスが低いほど、過加湿状態に近づくことになる。
【００４９】
リプル抑制部１２は、所定の条件下において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御して、ＤＣリンク電圧のリプル成分（交流成分）による行き過ぎを抑制するものである。「所定の条件」とは、バッテリ２０の出力電圧よりもＤＣリンク電圧（この場合、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧）が高く、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流量が所定の電流値（所定値）よりも小さいことである。
【００５０】
ここで、「所定値」とは、電流センサ７１（又は電流センサ６１）の検出誤差、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング動作による電流変動幅、後述するリプル抑制処理の実行までに想定される電流変動幅等から実験やシミュレーションに基づいて決定される値である。
【００５１】
このような条件下では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を通過する電流は、その向きを頻繁に切り替えることとなる。燃料電池スタック１の出力電流が駆動モータ２に必要な電流量よりも大きい場合には、この出力電流の一部がＤＣ／ＤＣコンバータ８を介してバッテリ２０に流れ込む。
【００５２】
しかしながら、ＤＣリンク電圧となるＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧（すなわち、電圧センサ６５により検出される電圧）がＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧（すなわち、電圧センサ６９により検出される電圧）よりも低い場合には、その電流は、コンデンサ６４に充電されてしまう。このように余剰電流がコンデンサ６４に充電されてしまうと、ＤＣリンク電圧が跳ね上がり、行き過ぎてしまう。リプル抑制部１２は、このような状況下で、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７を介してＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御することにより、ＤＣリンク電圧の行き過ぎを抑制することができる。
【００５３】
図３は、本実施形態におけるバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の各スイッチング素子８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂに出力すべきＰＷＭ信号の波形である。なお、本例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８がバッテリ２０の出力電圧を２倍に昇圧する場合について説明する。
【００５４】
図３（ａ）は、スイッチング素子８２ａに出力されるＰＷＭ信号の波形であり、５０％のＯＮデューティ比の信号である。図３（ｂ）は、スイッチング素子８４ａに出力されるＰＷＭ信号の波形であり、４５％のＯＮデューティ比の信号である。また、図３（ｃ）は、スイッチング素子８２ｂに出力されるＰＷＭ信号の波形であり、４５％のＯＮデューティ比の信号である。図３（ｄ）は、スイッチング素子８４ｂに出力されるＰＷＭ信号の波形であり、５０％のＯＮデューティ比の信号である。
【００５５】
本実施形態では、リプル抑制部１２は、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７により、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の各相のコンバータの一方のスイッチング素子に５０％ＯＮデューティのＰＷＭ信号を出力させ、他方のスイッチング素子に４５％ＯＮデューティのＰＷＭ信号を出力させる。
【００５６】
通常、制御遅れによるＤＣ／ＤＣコンバータ８の短絡を防止するために、降圧用スイッチング素子８２ａ、８２ｂと、昇圧用スイッチング素子８４ａ、８４ｂとのＯＮデューティの合計を１００％とはせず、５％の無駄時間を設定している。この無駄時間の設定により、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の短絡は効果的に防止することができるものの、制御遅れが発生してしまう。そして、その制御遅れが発生している状況下で、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング制御を開始すると、ＤＣリンク電圧の制御性が大きく悪化することとなる。
【００５７】
そのため、本実施形態では、図３に示すように、４つのスイッチング素子８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂに図示のＰＷＭ信号を入力することにより、この制御遅れを効果的に抑制することができる。すなわち、リプル抑制部１２は、ａ相コンバータの降圧用スイッチング素子８２ａのＯＮデューティ比と、ｂ相コンバータの昇圧用スイッチング素子８４ｂのＯＮデューティ比との合計を１００％に設定する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、見かけ上１００％のデューティ比で制御されていることと同等となり、制御遅れを発生させることがない。したがって、上述のようなＤＣリンク電圧の制御性の悪化を効果的に抑制することができる。
【００５８】
リプル抑制部１２は、電流センサ７１により検出されるＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の大きさが所定値未満の場合には、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７に上述のＰＷＭ信号を生成させて、ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させる。この通過電流が所定値未満の状態は、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータ８の不感帯の状態となる。
【００５９】
一方、リプル抑制部１２は、電流センサ６１により検出される燃料電池スタック１の出力電流の大きさが所定値未満の場合には、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７に上述のＰＷＭ信号を生成させて、ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させてもよい。このように、燃料電池スタック１の出力電流が小さいときには、ＤＣリンク電圧のリプル成分が生成されやすいと考えられるので、このような状況においても後述するリプル抑制処理を実行してもよい。
【００６０】
ここで、図３に示すＰＷＭ信号の生成方法を簡単に説明する。無駄時間に相当する割合、例えば、５％の無駄時間であれば、一方のＰＷＭ信号のＯＮデューティを２．５％ずつ減らすこととなる。この信号を生成するために、三角波を用いることができる。
【００６１】
図４は、本実施形態のＰＷＭ信号を生成するための三角波の波形である。図４（ｅ）に示すように、１つの三角波を生成し、上方向に所定の高さだけ移動した同様の三角波を重ね合わせる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の要求電圧比に基づいて、ＰＷＭ指令値が決定され、その指令値で水平線を引き、各三角波の交点に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えたＰＷＭ信号を生成する。このように、特別なハードウェアを用いることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の指令用のＰＷＭ波形を簡単に生成することができる。
【００６２】
２つの生成されたＰＷＭ信号は、５０％ＯＮデューティ比の波形がａ相の降圧用スイッチング素子８２ａとｂ相の昇圧用スイッチング素子８４ｂに入力され、４５％ＯＮデューティ比の波形がａ相の昇圧用スイッチング素子８４ａとｂ相の降圧用スイッチング素子８２ｂに入力される。
【００６３】
図２に戻って、湿潤状態推定部１３は、インピーダンス算出部１１により算出された燃料電池スタック１の内部インピーダンスに基づいて、該燃料電池スタック１の湿潤状態を推定する。このように推定された燃料電池スタック１の湿潤状態は、燃料電池スタック１の動作、特に、アノードガスやカソードガスの供給圧力や供給流量を制御するために用いられる。なお、燃料電池スタック１の動作制御については、その動作状態に応じて、公知の制御方法により実行されればよい。そのため、本明細書では、燃料電池スタック１の制御方法については、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
推定された燃料電池スタック１の湿潤状態は、燃料電池スタック１の出力電圧の昇圧制御及びバッテリ２０の出力電圧のＤＣリンク制御（ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧をリンク（同期）させるための制御）のために、電圧調整部１４に出力される。
【００６５】
電圧調整部１４には、モータ回転数検出部２１及びモータトルク検出部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が入力される。電圧調整部１４は、駆動モータ２の各種データと、インピーダンス算出部１１により算出された燃料電池スタック１の内部インピーダンスと、湿潤状態推定部１３により推定された燃料電池スタック１の湿潤状態などに基づいて、燃料電池スタック１の駆動状態を示すＦＣ電圧指令値と、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側の電圧にリンクさせるためのＤＣリンク電圧指令値とを演算する。
【００６６】
そして、電圧調整部１４は、演算したＦＣ電圧指令値を燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４に出力するとともに、演算したＤＣリンク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。
【００６７】
具体的には、電圧調整部１４は、駆動モータ２のモータ下限電圧と、燃料電池スタック１の出力電圧（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧）とに基づいて、ＤＣリンク電圧指令値を駆動モータ２のモータ下限電圧と燃料電池スタック１の出力電圧のいずれにすべきかを決定する。そして、ＤＣリンク電圧指令値に基づいて、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の電圧比を設定するとともに、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用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧比を設定する。
【００６８】
また、電圧調整部１４は、モータ回転数検出部２１及びモータトルク検出部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に基づいて、駆動モータ２が動作可能な駆動インバータ３の供給電圧を算出している。
【００６９】
さらに、電圧調整部１４は、本実施形態では、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧とバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定電圧に調整するように構成される。
【００７０】
次に、本実施形態の電力調整システムの動作を説明する。図５は、燃料電池用コントローラ１０により実行される本実施形態のリプル抑制処理を示すフローチャートである。燃料電池用コントローラ１０は、所定の時間間隔でこのリプル抑制処理を実行すればよい。
【００７１】
このリプル抑制処理では、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を通過する通過電流を検出する（ステップＳ１０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、このリプル抑制処理を終了する。
【００７２】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ１０２及びＳ１０３の処理を繰り返す。
【００７３】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、図４に示すような方法により、リプル抑制用のＰＷＭ信号を生成し（ステップＳ１０４）、生成したＰＷＭ信号に基づいて、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を駆動制御する（ステップＳ１０５）。
【００７４】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の絶対値が所定値よりも大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１０６）。この通過電流の絶対値が所定値より大きくなったと判定するまで、燃料電池用コントローラ１０は、このステップＳ１０６で待機する。これにより、リプル電流が十分に抑制されるまで、ＤＣ／ＤＣコンバータ８によるリプル抑制用のＰＷＭ制御を実行する。
【００７５】
通過電流の絶対値が所定値よりも大きくなったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ１０６及びＳ１０７の処理を繰り返す。
【００７６】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を通常の駆動制御、すなわち、ＤＣリンク電圧に昇圧する制御を実行し、このリプル抑制処理を終了する。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態の電力調整システム１００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１（燃料電池）と、燃料電池スタック１と駆動インバータ３の間に接続され、燃料電池スタック１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１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１と並列に接続され、燃料電池スタック１とは異なる電力供給源である高圧バッテリ（二次電池）２０（バッテリ）と、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（バッテリ用コンバータ）と、を備えている。また、本実施形態の電力調整システム１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部１４と、バッテリ２０の出力電圧よりもＤＣリンク電圧が高い状況において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８によりＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制部１２と、をさらに備えている。本実施形態の電力調整システム１００は、上記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。
【００７８】
バッテリ２０の出力電圧よりもＤＣリンク電圧が高い状況、すなわち、バッテリ２０の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ８により昇圧している状況においては、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８によりＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるように構成した。これにより、そのような状況において、ＤＣリンク電圧のリプル成分が抑制されるので、駆動モータ２のトルク変動を抑制することができる。また、ＤＣリンク電圧が行き過ぎることを抑制することができるので、ＤＣリンク側（ＤＣ／ＤＣコンバータ５及びＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側）の電気部品の耐圧制限を緩和することができる。これにより、電力調整システム１００全体の製造コストを低減することができる。
【００７９】
本実施形態の電力調整システム１００では、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、複数の相（本実施形態では、２相）から構成されており、２相のバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の各相であるａ相及びｂ相は、それぞれ、昇圧用スイッチング素子８４ａ、８４ｂと、降圧用スイッチング素子８２ａ、８２ｂとを含む。そして、リプル抑制部１２は、１相のバッテリ用コンバータ（本実施形態では、ｂ相コンバータ）の昇圧用スイッチング素子８４ｂと、別の相のバッテリ用コンバータ（本実施形態では、ａ相コンバータ）の降圧用スイッチング素子８２ａとを含んで構成される。リプル抑制部１２は、ｂ相コンバータの昇圧用スイッチング素子８４ｂのオンデューティ比（本実施形態では、５０％）と、ａ相コンバータの降圧用スイッチング素子８２ａのオンデューティ比（本実施形態では、５０％）との合計（本実施形態では、１００％）が、各相における昇圧用スイッチング素子８４ａ又は８４ｂのオンデューティ比（本実施形態では、４５％又は５０％）及び降圧用スイッチング素子８２ａ又は８２ｂのオンデューティ比（本実施形態では、５０％又は４５％）の合計（本実施形態では、９５％）よりも大きくなるように、ｂ相コンバータの昇圧用スイッチング素子８４ｂと、ａ相コンバータの降圧用スイッチング素子８２ａの各デューティ比を設定するように構成される。ＰＷＭ信号のデューティ比をこのように設定することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧の切換時において、不感帯域を狭くすることができるので、ＤＣリンク電圧のリプル成分の生成を抑制することができる。したがって、駆動モータ２のトルク変動を抑制することができる。
【００８０】
本実施形態の電力調整システム１００では、リプル抑制部１２は、ｂ相コンバータの昇圧用スイッチング素子８４ｂのオンデューティ比（本実施形態では、５０％）と、ａ相コンバータの降圧用スイッチング素子８２ａのオンデューティ比（本実施形態では、５０％）との合計を１００％に設定するように構成される。各ＯＮデューティ比をこのように設定することにより、不感帯領域における制御を設定することなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧の切り換えを実行することができる。これにより、ＤＣリンク電圧のリプル成分の生成を大幅に抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態の電力調整システム１００では、ａ相コンバータ及びｂ相コンバータでは、昇圧用スイッチング素子８４ａ、８４ｂと、降圧用スイッチング素子８２ａ、８２ｂとの間に無駄時間（本実施形態では、ＯＮデューティ比の５％）が設定されるように構成される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧の切り換え時に、短絡することを効果的に防止することができる。また、図４に示すような方法で、ＰＷＭ信号を生成することにより、特別なハードウェアを用いることなく、簡単にＰＷＭ信号を生成することができる。
【００８２】
本実施形態の電力調整システム１００では、リプル抑制部１２は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の大きさ（絶対値）が所定値未満のとき、ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制処理を実行するように構成される。このような条件に基づいて、リプル抑制処理を実行することにより、より適切なタイミングでＤＣリンク電圧のリプル成分の発生を効果的に抑制することができる。また、この通過電流の大きさは、例えば、図１に示すように、２つのリアクトル８１ａ、８１ｂと、バッテリ２０との間に設けられた電流センサ７１により検出される。これにより、各リアクトル８１ａ、８１ｂ間の電流の配分ばらつきの影響を受けないので、ＤＣリンク側の電気部品の耐性要求が緩和され、電力調整システム１００全体の製造コストを低減することができる。
【００８３】
本実施形態の電力調整システム１００では、リプル抑制部１２は、燃料電池スタック１の出力電流の大きさが所定値未満のとき、ＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるように構成されてもよい。このような状況下でもＤＣリンク電圧のリプル成分の発生が懸念されるので、より適切なタイミングでＤＣリンク電圧のリプル成分の発生を効果的に抑制することができる。
【００８４】
上述の第１実施形態では、燃料電池スタック１用の３相からなるＤＣ／ＤＣコンバータ５と、バッテリ２０用の２相からなるＤＣ／ＤＣコンバータ８を用いた場合を一例として説明した。しかしながら、本発明はこのような構成に限らない。燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、３相以外の多相のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよく、単相のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、３相以上の複数の相からなるＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。この場合、上述のリプル抑制処理を実行するためには、３相以上の複数の相から適当に２つの相を選択して、そのうちの１相の昇圧用スイッチング素子８４ｘ（ｘはその相がｘ相を意味する）と、他相の降圧用スイッチング素子８２ｙ（ｙはその相がｙ相を意味する）とにより、リプル抑制部１２が構成されればよい。
【００８５】
また、別の態様における本実施形態の電力調整システム１００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１（燃料電池）と、燃料電池スタック１と駆動インバータ３の間に接続され、燃料電池スタック１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１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１と並列に接続され、燃料電池スタック１とは異なる電力供給源である高圧バッテリ（二次電池）２０（バッテリ）と、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（バッテリ用コンバータ）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部１４と、を備えている。また、本実施形態の電力調整システム１００は、ａ相とｂ相からなる複数相のＤＣ／ＤＣコンバータ８の各相は、昇圧用スイッチング素子８４ａ、８４ｂと、降圧用スイッチング素子８２ａ、８２ｂとを含み、ｂ相のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧用スイッチング素子８４ｂのオンデューティ比（５０％）と、ａ相のＤＣ／ＤＣコンバータの降圧用スイッチング素子８２ａのオンデューティ比（５０％）との合計（１００％）は、各相における昇圧用スイッチング素子８４ａ、８４ｂのオンデューティ比及び降圧用スイッチング素子８２ａ、８２ｂのオンデューティ比の合計（９５％）よりも大きくなるように設定される。このように構成することにより、不感帯領域における制御を設定することなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧の切り換えを実行することができる。これにより、ＤＣリンク電圧のリプル成分の生成を大幅に抑制することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態の電力調整システム１００の制御方法は、上記のような構成を備える電力調整システム１００を制御するための方法であって、燃料電池用コンバータの出力電圧とバッテリ用コンバータの出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、該バッテリ用コンバータの出力電圧を所定電圧に調整するステップと、１相のバッテリ用コンバータの昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比と、別の相のバッテリ用コンバータの降圧用スイッチング素子のオンデューティ比との合計が、各相における昇圧用スイッチング素子のオンデューティ比及び降圧用スイッチング素子のオンデューティ比の合計よりも大きくなるように、各相の昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子のオンデューティ比を設定するステップと、を含んでいる。このような電力調整システム１００の制御方法によれば、上述のような本実施形態の効果を奏することができる。
【００８７】
（第１実施形態の変形例）
以下、第１実施形態の変形例について、第１実施形態との相違点を主として説明する。本変形例では、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００８８】
上記第１実施形態では、昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子の両方を備えた２相（複数の相）のＤＣ／ＤＣコンバータにより、本発明のリプル抑制部が構成される場合について説明した。本変形例では、各相が昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子のいずれか一方を備えた２相のＤＣ／ＤＣコンバータにより、本発明のリプル抑制部が構成される場合について説明する。
【００８９】
図６は、第１実施形態における燃料電池スタック１用の電力調整システム１００の変形例の全体構成を示す図である。本変形例の電力調整システム１０１は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータの構成が第１実施形態とは異なる。
【００９０】
図６に示すように、本変形例におけるバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８’は、降圧用のａ相コンバータと、昇圧用のｂ相コンバータの２相からなるコンバータである。
【００９１】
ａ相コンバータは、リアクトル８１ａと、降圧側のスイッチング素子８２ａと、整流ダイオード８３ａとを備える。また、ｂ相コンバータは、リアクトル８１ｂと、昇圧側のスイッチング素子８４ｂと、還流ダイオード８５ｂとを備える。スイッチング素子８２ａは、整流ダイオード８３ａと逆並列接続され、スイッチング素子８４ｂは、還流ダイオード８５ｂと逆並列接続されている。
【００９２】
リアクトル８１ａ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８２ａ及び整流ダイオード８３ａの一端と、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。リアクトル８１ｂ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８２ａ及び整流ダイオード８３ａの他端と、駆動インバータ３の正極側の入力端子とに接続される。
【００９３】
次に、本変形例における電力調整システム１０１の動作を説明する。図７は、第１実施形態の変形例におけるバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８’の各スイッチング素子８２ａ、８４ｂに出力すべきＰＷＭ信号の波形である。なお、本変形例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８’がバッテリ２０の出力電圧を２倍に昇圧する場合について説明する。
【００９４】
図７（ａ）は、スイッチング素子８２ａに出力されるＰＷＭ信号の波形であり、図７（ｃ）は、スイッチング素子８２ｂに出力されるＰＷＭ信号の波形である。これら２つのＰＷＭ信号は、５０％のＯＮデューティ比の信号である。
【００９５】
本変形例では、このように、降圧用のａ相コンバータと、昇圧用のｂ相コンバータとを備えるＤＣ／ＤＣコンバータ８’において、各相のＯＮデューティの合計が１００％となるように設定される。本変形例では、このように構成したことにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９６】
また、本変形例では、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８’を各素子から構築する場合には、スイッチング素子とダイオードの数を減らすことができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８’の製造コストを低減することができる。
【００９７】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について、第１実施形態との相違点を主として説明する。本変形例では、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００９８】
上記第１実施形態では、複数の相から構成されるＤＣ／ＤＣコンバータを備え、所定の条件下において、１相の昇圧用スイッチング素子のＯＮデューティ比と、別の相の降圧用スイッチング素子のＯＮデューティ比との合計が１００％になるように設定することにより、ＤＣリンク電圧のリプル成分の発生を抑制していた。本実施形態では、所定の条件下において、補機類の消費電力及び燃料電池スタック１の発電電力の少なくとも一方を増減することにより、ＤＣリンク電圧のリプル成分の発生を抑制するものである。
【００９９】
図８は、本発明の第２実施形態における燃料電池スタック１用の電力調整システム１０２の全体構成を示す図である。図８に示すように、本実施形態の電力調整システム１０２は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８”が単相である点で、第１実施形態の電力調整システム１００とはその構成が異なる。
【０１００】
このＤＣ／ＤＣコンバータ８”は、図８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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
次に、図９及び図１０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１０２の動作を説明する。図９は、本実施形態における燃料電池用コントローラ１０により実行される第１リプル抑制処理を示すフローチャートである。図１０は、本実施形態における燃料電池用コントローラ１０により実行される第２リプル抑制処理を示すフローチャートである。本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０は、所定の時間間隔でこの第１及び第２リプル抑制処理を連続して実行すればよい。
【０１０３】
第１リプル抑制処理では、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を通過する通過電流を検出する（ステップＳ２０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第１リプル抑制処理を終了する。
【０１０４】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、予め設定されている調整補機がＯＦＦされているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、「調整補機」とは、本実施形態において、所定の条件下でそのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる補機であり、補機類３０の一部を構成する。「調整補機」は、例えば、本実施形態の電力調整システム１０２を搭載した車両のフロントガラスやリヤガラスの曇り止め用のヒータである。このように、調整補機は、燃料電池スタック１の制御に関係のないものである方が好ましい。
【０１０５】
調整補機がＯＮされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第１リプル抑制処理を終了する。一方、調整補機がＯＦＦされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ２０４で待機する。
【０１０６】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、その調整補機をＯＮにして（ステップＳ２０５）、この第１リプル抑制処理を終了する。なお、第１リプル抑制処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の状態が所定時間続くことをトリガとして、燃料電池用コントローラ１０は、調整補機をＯＮすることにより、積極的に補機類３０の消費電力を増加させている。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流量が増加するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流の向きが頻繁に切り替わることを防止することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０７】
燃料電池用コントローラ１０は、続いて、第２リプル抑制処理を実行する。第２リプル抑制処理では、第１リプル抑制処理とは反対の判定を行うことにより、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の場合に対処することができる。
【０１０８】
第２リプル抑制処理では、第１リプル抑制処理と同様に、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を通過する通過電流を検出する（ステップＳ３０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第２リプル抑制処理を終了する。
【０１０９】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、予め設定されている調整補機がＯＮされているか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
【０１１０】
調整補機がＯＦＦされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第２リプル抑制処理を終了する。一方、調整補機がＯＮされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０４）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ３０４で待機する。
【０１１１】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、その調整補機をＯＦＦにして（ステップＳ３０５）、この第２リプル抑制処理を終了する。なお、第２リプル抑制処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の状態が所定時間続くことをトリガとして、燃料電池用コントローラ１０は、調整補機をＯＦＦすることにより、積極的に補機類３０の消費電力を減少させている。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流量が増加するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流の向きが頻繁に切り替わることを防止することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１２】
ここで、燃料電池用コントローラ１０は、第１リプル抑制処理及び第２リプル抑制処理を実行する代わりに、それらを組み合わせた第３リプル抑制処理を実行してもよい。図１１は、本実施形態における燃料電池用コントローラ１０により実行される第３リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【０１１３】
この第３リプル抑制処理では、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を通過する通過電流を検出する（ステップＳ４０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第３リプル抑制処理を終了する。
【０１１４】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ４０３）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ４０２及びＳ４０３の処理を繰り返す。
【０１１５】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、調整補機がＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。調整補機がＯＦＦであると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、その調整補機をＯＮにして（ステップＳ４０５）、この第３リプル抑制処理を終了する。
【０１１６】
一方、調整補機がＯＮであると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、その調整補機をＯＦＦにして（ステップＳ４０６）、この第３リプル抑制処理を終了する。
【０１１７】
このように、第３リプル抑制処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の状態が所定時間続くことをトリガとして、燃料電池用コントローラ１０は、調整補機のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、積極的に補機類３０の消費電力を増加又は減少させている。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流量が減少又は増加するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流の向きが頻繁に切り替わることを防止することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態の電力調整システム１０２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１（燃料電池）と、燃料電池スタック１と駆動インバータ３の間に接続され、燃料電池スタック１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１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１と並列に接続され、燃料電池スタック１とは異なる電力供給源である高圧バッテリ（二次電池）２０（バッテリ）と、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”（バッテリ用コンバータ）と、を備えている。また、本実施形態の電力調整システム１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ８”の出力電圧とを同期させるＤＣリンク電圧を生成するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の出力電圧を所定電圧に調整する電圧調整部１４と、バッテリ２０の出力電圧よりもＤＣリンク電圧が高い状況において、燃料電池スタック１の発電電力及び駆動モータ２の要求電力に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”によりＤＣリンク電圧のリプル成分を抑制させるリプル抑制部１２と、をさらに備えている。そして、本実施形態の電力調整システム１０２は、リプル抑制部１２が、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流の大きさが所定値未満に留まらないように、補機類３０のうち調整補機の消費電力及び燃料電池スタック１の発電電力の少なくとも一方を増減するように構成される。本実施形態の電力調整システム１０２は、上記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。
【０１１９】
すなわち、本実施形態の電力調整システム１０２によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ８’の通過電流を監視するという簡単な構成により、上述の第１実施形態の効果を奏することができる。
【０１２０】
また、本実施形態の電力調整システム１０２の制御方法は、上記のような構成を備える電力調整システム１０２を制御するための方法であって、電流センサ８を用いてＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の大きさを検出するステップと、検出したＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の大きさが所定値未満になるか否かを判定するステップと、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の大きさが所定値未満になると判定した場合には、補機類３０の消費電力又は燃料電池スタック１の発電電力の少なくとも一方を増減するステップと、を含んでいる。このような電力調整システム１０２の制御方法によれば、上述のような本実施形態の効果を奏することができる。
【０１２１】
なお、本実施形態では、燃料電池スタック１用の３相からなるＤＣ／ＤＣコンバータ５と、バッテリ２０用の単相からなるＤＣ／ＤＣコンバータ８”を用いた場合を一例として説明した。しかしながら、本発明はこのような構成に限らない。燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、３相以外の多相のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよく、単相のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８”は、２相以上の多相のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【０１２２】
（第２実施形態の変形例）
以下、第２実施形態の変形例について、第２実施形態との相違点を主として説明する。なお、電力調整システム１０２の全体構成は前述した第２実施形態と同様であるので、本変形例では、図８を用いて説明する。
【０１２３】
上記第２実施形態では、第１〜第３リプル抑制処理において、所定の条件下では、調整補機のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を通過する通過電流を増減させていた。本変形例では、調整補機のＯＮ／ＯＦＦの代わりに、燃料電池スタック１の発電電力を増加させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を通過する通過電流を増加させるものである。
【０１２４】
図１２及び図１３のフローチャートを参照して、本変形例における電力調整システム１０２の動作を説明する。図１２は、第２実施形態の変形例における燃料電池用コントローラ１０により実行される第１リプル抑制処理を示すフローチャートである。図１３は、第２実施形態の変形例における燃料電池用コントローラ１０により実行される第２リプル抑制処理を示すフローチャートである。本変形例においても、第２実施形態と同様に、燃料電池用コントローラ１０は、所定の時間間隔でこの第１及び第２リプル抑制処理を連続して実行すればよい。
【０１２５】
第１リプル抑制処理では、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を通過する通過電流を検出する（ステップＳ５０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第１リプル抑制処理を終了する。
【０１２６】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、予め設定されている燃料電池スタック１の発電設定モードである発電ＵＰ機能がＯＦＦされているか否かを判定する（ステップＳ５０３）。ここで、「発電ＵＰ機能」とは、本実施形態において、所定の条件下で燃料電池スタック１の発電電力を増加させる機能である。燃料電池スタック１の発電電力を増加させることにより、余剰分の電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を介してバッテリ２０に蓄電される。
【０１２７】
発電ＵＰ機能がＯＮされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第１リプル抑制処理を終了する。一方、発電ＵＰ機能がＯＦＦされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５０４）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ５０４で待機する。
【０１２８】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能をＯＮにして（ステップＳ５０５）、この第１リプル抑制処理を終了する。なお、第１リプル抑制処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の状態が所定時間続くことをトリガとして、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能をＯＮすることにより、積極的にバッテリ２０を充電している。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流量が増加するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流の向きが頻繁に切り替わることを防止することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１２９】
燃料電池用コントローラ１０は、続いて、第２リプル抑制処理を実行する。第２リプル抑制処理では、第１リプル抑制処理とは反対の判定を行うことにより、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の場合に対処することができる。
【０１３０】
第２リプル抑制処理では、第１リプル抑制処理と同様に、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を通過する通過電流を検出する（ステップＳ６０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ６０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第２リプル抑制処理を終了する。
【０１３１】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、予め設定されている発電ＵＰ機能がＯＮされているか否かを判定する（ステップＳ６０３）。
【０１３２】
発電ＵＰ機能がＯＦＦされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第２リプル抑制処理を終了する。一方、発電ＵＰ機能がＯＮされていると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６０４）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ６０４で待機する。
【０１３３】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能をＯＦＦにして（ステップＳ６０５）、この第２リプル抑制処理を終了する。なお、第２リプル抑制処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の状態が所定時間続くことをトリガとして、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能をＯＦＦすることにより、積極的にバッテリ２０から放電している。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流量が増加するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流の向きが頻繁に切り替わることを防止することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３４】
次に、第２実施形態と同様に、燃料電池用コントローラ１０は、第１リプル抑制処理及び第２リプル抑制処理を実行する代わりに、それらを組み合わせた第３リプル抑制処理を実行してもよい。図１４は、第２実施形態の変形例における燃料電池用コントローラ１０により実行される第３リプル抑制処理を示すフローチャートである。
【０１３５】
この第３リプル抑制処理では、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”を通過する通過電流を検出する（ステップＳ７０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した通過電流の絶対値（いずれの方向に流れているかは問わない）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。通過電流の絶対値が所定値以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この第３リプル抑制処理を終了する。
【０１３６】
一方、通過電流の絶対値が所定値未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、この状態になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ７０３）。燃料電池用コントローラ１０は、所定時間になるまではステップＳ７０２及びＳ７０３の処理を繰り返す。
【０１３７】
そして、所定時間になったと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能がＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ７０４）。発電ＵＰ機能がＯＦＦであると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能をＯＮにして（ステップＳ７０５）、この第３リプル抑制処理を終了する。
【０１３８】
一方、発電ＵＰ機能がＯＮであると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、発電ＵＰ機能をＯＦＦにして（ステップＳ７０６）、この第３リプル抑制処理を終了する。
【０１３９】
このように、第３リプル抑制処理では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”の通過電流が所定値未満の状態が所定時間続くことをトリガとして、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１の発電ＵＰ機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、積極的にバッテリ２０を充放電させている。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流量が増加するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ８”のリアクトル８１を流れる電流の向きが頻繁に切り替わることを防止することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１４０】
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。
【０１４１】
上述の第１及び第２実施形態では、バッテリ２０の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ８、８’、８”により２．０倍に昇圧する場合、すなわち、各スイッチング素子のＯＮデューティ比が５０％の場合について説明した。しかしながら、１相の降圧用スイッチング素子のＯＮデューティ比と、別の相の昇圧用スイッチング素子のＯＮデューティ比との合計が１００％となるように制御する限り、本発明の効果を奏しつつ、負荷の要求電力に応じて、何倍にも昇圧することが可能である。
【０１４２】
また、上述の第１実施形態では、電力調整システム１００の燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の絶対値が所定値未満の場合に、リプル抑制用のＰＷＭ信号を生成する処理を行うことを説明した。しかしながら、本発明は、このような状況のみに限定されない。例えば、電力調整システム１００の通常運転状態においても、リプル抑制用のＰＷＭ信号を生成し、２相のＤＣ／ＤＣコンバータ８の各相を駆動するようにしてもよい。このように構成することにより、上述のような本発明の効果を十分に奏することができる。それに加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流の絶対値が大きくなった場合であっても、２相のコンバータの２つのリアクトルで通過電流を分担することができるので、単相の場合に比べて、リプル成分の発生を抑制することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2017026059.tif 000018
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