(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、該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、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。電力調整システムは、その起動時に、燃料電池用コンバータの入力側と出力側とを直結状態とするコンバータ直結部と、燃料電池の起動時に酸化剤ガスを供給することにより、燃料電池の出力電圧を所定電圧まで上昇させる燃料電池出力電圧上昇部とを備える。
2017026058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのコンバータを備える電力調整システムであって、
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、該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、
前記電力調整システムの起動時に、前記燃料電池用コンバータの入力側と出力側とを直結状態とするコンバータ直結部と、
前記燃料電池の起動時に酸化剤ガスを供給することにより、前記燃料電池の出力電圧を所定電圧まで上昇させる燃料電池出力電圧上昇部と、
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、
前記燃料電池出力電圧上昇部により前記燃料電池の出力電圧が前記所定電圧まで上昇する前に、前記燃料電池用コンバータの入力側電圧を前記所定電圧に調整するコンバータ入力電圧調整部をさらに備える、
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、
前記コンバータ入力電圧調整部は、前記バッテリ用コンバータと前記コンバータ直結部とにより、前記バッテリの蓄電電力を用いて、前記燃料電池用コンバータの入力側電圧を前記所定電圧に調整する、
電力調整システム。
【請求項４】
請求項２に記載の電力調整システムであって、
前記コンバータ入力電圧調整部は、前記コンバータ直結部の機能を停止し、前記バッテリ用コンバータと前記燃料電池用コンバータとにより、前記バッテリの蓄電電力を用いて、前記燃料電池用コンバータの入力側電圧を前記所定電圧に調整する、
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、
前記燃料電池の起動中における該燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、
前記燃料電池の起動後、前記電流センサにより検出した出力電流が所定値以上に増加したか否かを判定する出力電流判定部と、
をさらに備え、
前記出力電流判定部により前記出力電流が所定値以上に増加したと判定した場合には、前記出力電流が所定値未満の場合に比べて、前記バッテリ用コンバータの電圧制御ゲインを上げる、
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、
前記電力調整システムの起動時には、前記コンバータ直結部は、前記燃料電池用コンバータを前記直結状態とし、前記バッテリの蓄電電力を用いて、前記燃料電池用コンバータの入力側電圧及び出力側電圧を同時に前記所定電圧まで昇圧させる、
電力調整システム。
【請求項７】
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及び降圧するための複数のスイッチング素子を含み、
前記コンバータ直結部は、前記バッテリ用コンバータにより前記燃料電池用コンバータの出力側電圧を前記所定電圧に設定し、前記燃料電池用コンバータにより該燃料電池用コンバータの出力側電圧よりも入力側電圧を高い電圧値に設定することにより、該燃料電池用コンバータを前記直結状態とする、
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、
前記燃料電池用コンバータの入力側と出力側とを直結状態とするステップと、
前記燃料電池の起動時に酸化剤ガスを供給することにより、前記燃料電池の出力電圧を所定電圧まで上昇させるステップと、
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、負荷に対して燃料電池と並列に高圧バッテリ（以下、「バッテリ」という）が設けられる。燃料電池の出力電圧とバッテリの出力電圧とを同期（リンク）させるために、それぞれの出力側にその出力電圧を所定の要求電圧比で変換するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられるツインコンバータ方式が知られている。【０００４】
ツインコンバータ方式では、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とをＤＣリンク電圧に設定する制御が行われる。ここで、電力調整システム（燃料電池）の起動時には、ＤＣリンク電圧が所定値になるように、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータにより制御される。【０００５】
ＪＰ５４３４１９７Ｂには、バッテリ用の昇降圧コンバータを備える燃料電池システムの起動時の制御が開示される。この燃料電池システムでは、燃料電池の耐久性やバッテリの劣化を考慮して、開回路電圧よりも低い高電位回避電圧に燃料電池の出力電圧を制御している。
【発明の概要】
【０００６】
ところで、ツインコンバータ方式においても、同様の制御を行うことが考えられる。この場合、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ及び燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、燃料電池を起動して、システムに連結する前に、燃料電池の出力側の電圧を所定電圧（例えば、高電位回避電圧）になるように制御するように構成されればよい。
【０００７】
しかしながら、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側、すなわち、燃料電池の出力側を所定電圧に制御する場合には、燃料電池のシステムへの連結後、燃料電池の出力電流が増加するタイミングにおいて、ＤＣリンク電圧が設定された所定値をオーバーシュートすることがある。その場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力側の電圧を下げるために、入力側の電圧を下げるように動作する。
【０００８】
このような動作では、燃料電池の出力電流がハンチングする可能性がある。そして、ＤＣリンク電圧の上昇により、電力調整システムの電気部品の耐圧を超えて、その電気部品が損傷する可能性があるという問題がある。また、燃料電池の出力電流が過剰に出力されたり、ハンチングをしたりすることにより、燃料ガスの欠乏によってアノード電極が劣化してしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、電力調整システムの起動時に、燃料電池の出力側の電圧を所定電圧に設定することにより、ＤＣリンク電圧がオーバーシュートやアンダーシュートすることを抑制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。
【００１０】
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、該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、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。電力調整システムは、電力調整システムの起動時に、燃料電池用コンバータの入力側と出力側とを直結状態とするコンバータ直結部と、燃料電池の起動時に酸化剤ガスを供給することにより、燃料電池の出力電圧を所定電圧まで上昇させる燃料電池出力電圧上昇部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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、本発明の第１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及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるシステム起動処理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バッテリ接続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ＦＣＣ直結指令出力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バッテリコンバータ目標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燃料電池接続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コンバータ制御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ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるＦＣＣ電圧制御処理を示す制御ブロック図である。
【図１０】図１０は、燃料電池用コントローラにより実行されるバッテリ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ＢＣ電圧制御処理を示す制御ブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２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及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるシステム起動処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２実施形態における燃料電池用コントローラにより実行されるＦＣコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第２実施形態における燃料電池用コントローラにより実行されるバッテリコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第２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酸化剤ガス供給処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、第２実施形態におけるＦＣコンバータ制御処理及びバッテリコンバータ制御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】
【００１２】
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。
【００１３】
（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、少なくとも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。
【００１４】
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。
【００１５】
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又は降圧するための昇降圧コンバータである。
【００１６】
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の出力側から駆動インバータ３の入力側の方向に昇降圧する単相のコンバータから構成される。なお、本実施形態では、説明の容易性のために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が単相の場合を一例として説明するが、本発明はこのような構成に限らない。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、複数の層から構成された多相コンバータであってもよく、あるいは、駆動インバータ３の入力側から燃料電池スタック１の出力側の方向にも昇降圧可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、リアクトル５１と、降圧側のスイッチング素子５２と、整流ダイオード５３と、昇圧側のスイッチング素子５４と、還流ダイオード５５とを備える。スイッチング素子５２は、整流ダイオード５３と逆並列接続され、スイッチング素子５４は、還流ダイオード５５と逆並列接続されている。これらのスイッチング素子５２、５４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistors）で構成される。
【００１８】
リアクトル５１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５２及び整流ダイオード５３の一端と、スイッチング素子５４及び還流ダイオード５５の一端とに接続される。スイッチング素子５２及び整流ダイオード５３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５４及び還流ダイオード５５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。
【００１９】
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。本実施形態では、コンデンサ６３は、電力調整システム１００を搭載した車両の起動時に、バッテリ２０の蓄電電力を利用して充電されるものである。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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により発電した電気エネルギーのＤＣ／ＤＣコンバータ５への出力を断接することができる第１断接器４１が設けられる。この第１断接器４１は、燃料電池スタック１の正極側の電力線に設けられる第１正リレー４２と、燃料電池スタック１の負極側の電力線に設けられる第１負リレー４３とにより構成される。
【００２５】
後述する電力調整システム１００のシステム起動処理では、第１断接器４１は、燃料電池スタック１の出力電流が安定するまで、第１正リレー４２及び第１負リレー４３をＯＦＦすることにより、燃料電池スタック１と後段との接続を断つように構成される。そして、第１断接器４１は、燃料電池スタック１の出力電流が安定すると、第１正リレー４２及び第１負リレー４３をＯＮすることにより、燃料電池スタック１を後段に接続するように構成される。
【００２６】
燃料電池スタック１には、第１断接器４１とは別の電力線に、燃料電池スタック１の出力電流を検出する電流センサ７１と、所定の抵抗７２とが直列に設けられる。この電流センサ７１は、燃料電池の起動中（すなわち、第１断接器４１が後段との接続を断っている状態）において、燃料電池スタック１の出力電流を検出するものである。
【００２７】
本実施形態では、抵抗７２の抵抗値は、燃料電池スタック１からＤＣ／ＤＣコンバータ５側を見たときの合成抵抗の抵抗値に比べて、十分に大きくなるように構成される。これにより、第１断接器４１が燃料電池スタック１と後段とを接続している場合には、この抵抗７２にはほとんど電流が流れない。
【００２８】
なお、本実施形態では、抵抗７２の代わりに、開閉スイッチを設けてもよい。この開閉スイッチは、第１断接器４１と逆連動するように構成されればよい。すなわち、第１断接器４１が燃料電池スタック１と後段との接続を断っているときには、開閉スイッチが閉となり、第１断接器４１が燃料電池スタック１と後段とを接続しているとき、開閉スイッチが開となるように制御される。
【００２９】
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。
【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。
【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。
【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の出力端子間には、バッテリに蓄電された電気エネルギーのＤＣ／ＤＣコンバータ８への出力を断接することができる第２断接器４４が設けられる。この第２断接器４４は、バッテリ２０の正極側の電力線に設けられる第２正リレー４５と、バッテリ２０の負極側の電力線に設けられる第２負補助リレー４６及び補助抵抗４７並びに第２負リレー４８とにより構成される。
【００３５】
後述する電力調整システム１００のシステム起動処理では、第２断接器４４は、電力調整システム１００を搭載した車両のユーザがイグニッションキー（起動ボタン）をＯＮすると、第２正リレー４５及び第２負補助リレー４６をＯＮすることにより、補助抵抗４７を介してバッテリ２０と後段とを接続するように構成される。そして、第２断接器４４は、所定の条件が満たされると、第２負補助リレー４６をＯＦＦし、第２正リレー４５及び第２負リレー４８をＯＮすることにより、補助抵抗４７を介することなくバッテリ２０と後段とを接続するように構成される。
【００３６】
なお、本実施形態では、上記「所定の条件」として、例えば、電圧センサ６９により検出されるＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧が所定値以上になってから所定時間を経過したときである。このような状況では、ＤＣリンク電圧が安定しているので、バッテリ２０からの出力を絞る必要がない。
【００３７】
バッテリ２０用の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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、図示しないカソードコンプレッサ、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。具体的には、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からの指令に基づいて、所定の条件下で、降圧側のスイッチング素子５２を１００％のＯＮデューティにてＤＣ／ＤＣコンバータ５を作動させる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、直結状態となる。
【００４４】
ここで、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の「直結状態」とは、降圧側のスイッチング素子５２をＯＮにしたままの状態をいう。その代わりに、図示を省略するが、スイッチング素子５２及び整流ダイオード５３をバイパスする経路を設け、その経路上に開閉スイッチを設けてもよい。そして、「直結状態」とは、この開閉スイッチが閉になり、スイッチング素子５２及び整流ダイオード５３をバイパスしている状態も含む。
【００４５】
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からの指令値になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【００４６】
また、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、電力調整システム１００の通常運転時には、駆動モータ２からの電圧要求に基づいて、燃料電池スタック１の出力電圧を駆動インバータ３の入力電圧（ＤＣリンク電圧）に昇圧又は降圧するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。
【００４７】
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。
【００４８】
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からの指令値になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の各スイッチング素子をスイッチング制御する。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。
【００４９】
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、制御部１１と、出力電流判定部１２と、カソードガス制御部１３と、燃料電池出力電圧上昇部１４と、コンバータ直結部１５と、コンバータ入力電圧調整部１６とを含む。
【００５０】
制御部１１は、本実施形態の動作に必要な指令を各部に出力するものである。制御部１１は、電力調整システム１００の起動時には、まず、コンバータ入力電圧調整部１６と、コンバータ直結部１５とを制御する。そして、制御部１１は、適当なタイミングでカソードガス制御部１３と、燃料電池出力電圧上昇部１４とを制御する。
【００５１】
出力電流判定部１２は、燃料電池スタック１の起動後、電流センサ７１により検出した燃料電池スタック１の出力電流が所定値以上に増加したか否かを判定するものである。ここで、出力電流の「所定値」とは、本実施形態では、燃料電池スタック１から出力電流がわずかでも流れるときの値であり、例えば、電流センサ７１のセンシング能力（検知能力）の最小値である。そして、出力電流判定部１２は、判定結果を制御部１１に出力する。
【００５２】
カソードガス制御部１３は、制御部１１の指令に基づいて、図示しないカソード給排装置内のカソードガスコンプレッサを制御する。本実施形態では、電力調整システム１００の起動中に、燃料電池スタック１の起動を開始する際に、カソードコンプレッサの回転数等の供給指令をカソード給排装置に出力する。
【００５３】
燃料電池出力電圧上昇部１４は、カソードガス制御部１３の制御に基づいて、燃料電池スタック１の起動時に燃料電池スタック１に酸化剤ガスを供給することにより、燃料電池スタック１の出力電圧を所定電圧まで上昇させるものである。
【００５４】
ここで、本実施形態において、「所定電圧」とは、開回路電圧よりも低く、燃料電池スタック１の耐久性を担保するために、燃料電池スタック１からの発電が可能な予め定められた運転電圧を意味する。「所定電圧」としては、例えば、開回路電圧の９０％程度の電圧に設定される。
【００５５】
コンバータ直結部１５は、本実施形態では、電力調整システム１００の起動時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側と出力側とを直結状態にするものである。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態にすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５がない場合と同様の回路構成となる。したがって、図１に示すように、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力に対し、各コンデンサ７０、６４、６３が並列に接続されている状態となる。これにより、電力調整システム１００の起動時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧動作に基づいて、各コンデンサ７０、６４、６３が充電され、燃料電池スタック１を除く電力調整システム全体が所定電圧になるように制御される。
【００５６】
コンバータ入力電圧調整部１６は、燃料電池出力電圧上昇部１４により燃料電池スタック１の出力電圧が所定電圧まで上昇する前に、コンデンサ６３を充電することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整するものである。すなわち、本実施形態では、コンバータ入力電圧調整部１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧動作とコンバータ直結部１５によるＤＣ／ＤＣコンバータ５の直結動作とにより、バッテリ２０の蓄電電力を用いて、コンデンサ６３を充電して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整している。
【００５７】
なお、コンバータ入力電圧調整部１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が双方向昇降圧コンバータの場合には、コンバータ直結部１５の機能を停止して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が作動可能な状態にし、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧動作とＤＣ／ＤＣコンバータ５の逆方向への昇降圧動作とにより、バッテリ２０の蓄電電力を用いて、コンデンサ６３を充電して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整してもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、出力電流判定部１２により燃料電池スタック１の出力電流が所定値以上に増加したと判定した場合には、制御部１１は、前記出力電流が所定値未満の場合に比べて、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧制御ゲインを上げるように構成される。電流センサ７１により燃料電池スタック１の出力電流が検出されるということは、燃料電池スタック１の起動が開始されたことを意味する。そして、燃料電池スタック１が起動すると、燃料電池スタック１からの出力電流がＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して駆動インバータ３に十分に流れることとなる。そのため、ＤＣリンク電圧を設定しているＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧制御ゲインを上げて、制御スピードを高めたとしても、電力調整システム１００全体で対応することができる。
【００５９】
ここで、電力調整システム１００の起動時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧制御ゲインを下げている理由について簡単に説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧制御ゲインは、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸をゲイン（ｄＢ）としたボード線図で表すことができる。そして、燃料電池スタック１を電力調整システム１００から電気的に切り離しているとき、電力調整システム１００に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータ８のゲイン特性は、実機レベルの装置構成に基づいて、２つの共振点を有することが知られている。
【００６０】
図１を用いて説明すると、燃料電池スタック１を電力調整システム１００から電気的に切り離している場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ８のリアクトル８１と、２つのコンデンサ７０、６４とでＬＣ回路が構成される。このＬＣ回路の共振周波数は、１００Ｈｚオーダーで１つ目の共振点を有する。この共振点近傍では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８のインピーダンスが小さくなることにより、電圧制御ゲインが通常運転時と同じであれば、急激に大電流が流れてしまい、バッテリ２０を劣化させる可能性がある。
【００６１】
一方、電圧制御ゲインを必要以上に下げてしまうと、ＤＣリンク電圧における電圧制御の追従性が低下してしまう。したがって、燃料電池スタック１をＤＣ／ＤＣコンバータ５に接続していない状態では、電圧制御の追従性の向上と、共振点によるゲインピークの抑制とを両立するために、共振周波数帯の制御ゲインを予め低く設定している。
【００６２】
なお、従来の電力調整システムにおいて、燃料電池スタック１へ酸化剤ガス及び燃料ガスを供給している場合には、燃料電池スタック１から出力電流が流れているので、燃料電池スタック１の出力側にあるコンデンサ６３が充電され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧が上昇する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであった場合には、このような状況になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定値（目標電圧）に下げるために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は昇圧動作を行う。したがって、ＤＣリンク電圧を一層上昇させてしまうという問題があった。
【００６３】
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を直結状態にすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧動作をさせないので、このような問題が発生するのを十分に抑制することができる。
【００６４】
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１００の起動時における動作を説明する。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１００の起動時における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１００の制御方法は、システム起動時の全体的な動作の一部を構成するものである。
【００６５】
図３は、本発明の第１実施形態における電力調整システム１００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及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７により実行されるシステム起動処理を示すフローチャート（メイン処理フロー）である。
【００６６】
このフローチャートに係る制御は、本実施形態の電力調整システム１００の起動時に実行される。ここで、「電力調整システム１００の起動時」とは、燃料電池スタック１を含む電力調整システム１００の起動時だけでなく、車両の信号待ちなどの車両の停止時に実行されるアイドルストップからの復帰時も含まれる。なお、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。
【００６７】
まず、燃料電池用コントローラ１０は、電力調整システム１００においてバッテリ２０を接続するためのバッテリ接続処理を実行する（ステップＳ１）。次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結するためのＦＣコンバータ直結指令出力処理を実行する（ステップＳ２）。
【００６８】
次いで、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の目標電圧を演算するためのバッテリコンバータ目標電圧演算処理を実行するとともに（ステップＳ３）、燃料電池スタック１をＤＣ／ＤＣコンバータ５に接続するための燃料電池接続処理を実行する（ステップＳ４）。
【００６９】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態にするとともに、電力調整システム１００の起動後には通常運転モードにてＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御するためのＦＣコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ５）。次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電力調整システム１００の起動時又は起動後においてＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するためのバッテリコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ６）。
【００７０】
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及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、図３に示す本実施形態におけるシステム起動処理を終了する。
【００７１】
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。
【００７２】
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により実行されるバッテリ接続処理を示すフローチャートである。
【００７３】
このバッテリ接続処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、電力調整システム１００を搭載した車両の起動スイッチがＯＮされたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。なお、上述したように、起動スイッチではなく、イグニッションキーが用いられる車両においては、イグニッションキーがＯＮされたか否かを判定すればよい。
【００７４】
起動スイッチがＯＮされ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、バッテリ接続完了フラグをＯＦＦにして（ステップＳ１０８）、このバッテリ接続処理を終了して、メイン処理フローに戻る。一方、起動スイッチが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、断接器４４の第２正リレー４５及び第２負補助リレー４６をＯＮにする（ステップＳ１０２）。これにより、バッテリ２０は、補助抵抗４７を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ８に電気的に接続される。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力側電圧は、コンデンサ６８が充電されることにより、徐々に上昇することとなる。
【００７５】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電圧センサ６９を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を検出する（ステップＳ１０３）。
【００７６】
そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した出力電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。出力電圧が所定電圧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、バッテリ接続完了フラグをＯＦＦにして（ステップＳ１０８）、このバッテリ接続処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００７７】
一方、出力電圧が所定電圧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、最初に所定電圧以上になってからの時間が所定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。その時間が所定時間を経過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、その時間が所定時間となるまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を繰り返す。
【００７８】
その時間が所定時間を経過したと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、断接器４４の第２負補助リレー４６をＯＦＦにするとともに、第２負リレー４８をＯＮにする（ステップＳ１０６）。所定時間経過したことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力側電圧は、バッテリ２０の蓄電電圧となる。これにより、補助抵抗４７を介することなく、バッテリ２０の蓄電電力が後段に供給可能となるので、電圧制御の追従性を高めることができる。
【００７９】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ接続完了フラグをＯＮにして（ステップＳ１０７）、このバッテリ接続処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８０】
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ＦＣＣ直結指令出力処理を示すフローチャートである。
【００８１】
このＦＣＣ直結指令出力処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、バッテリ接続完了フラグに基づいて、バッテリ２０の後段への接続が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。バッテリ２０の接続が完了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、このＦＣＣ直結指令出力処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８２】
一方、バッテリ２０の接続が完了した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１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を検出する（ステップＳ２０２）。
【００８３】
そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した出力電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。出力電圧が所定電圧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ＦＣＣ直結指令出力処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８４】
一方、出力電圧が所定電圧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、最初に所定電圧以上になってからの時間が所定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。その時間が所定時間を経過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、その時間が所定時間となるまで、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理を繰り返す。
【００８５】
その時間が所定時間を経過したと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４にＦＣＣ直結指令を出力して（ステップＳ２０５）、このＦＣＣ直結指令出力処理を終了して、メイン処理フローに戻る。ここで、「ＦＣＣ直結指令」とは、上述のように、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態にさせるための指令である。燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、このＦＣＣ直結指令に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング素子５２に１００％ＯＮデューティのＰＷＭ信号を出力し、これにより、スイッチング素子５２は、常時ＯＮ状態となる。
【００８６】
図６は、図３のステップＳ３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により実行されるバッテリコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【００８７】
このバッテリコンバータ目標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、ＦＣＣ直結指令出力処理のステップＳ２０５において、ＦＣＣ直結指令が出力されたか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ＦＣＣ直結指令が出力され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、このバッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８８】
一方、ＦＣＣ直結指令が出力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、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の目標電圧（目標出力電圧）を所定電圧に設定し（ステップＳ３０２）、このバッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００８９】
図７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により実行される燃料電池接続処理を示すフローチャートである。
【００９０】
この燃料電池接続処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧を検出する（ステップＳ４０１）。ここで、ＦＣコンバータ直結指令出力処理において既に直結指令が出力されている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８及びリアクトル５１を介して、バッテリ２０の蓄電電力をコンデンサ６３に導入している。そのため、コンデンサ６３の両端子間電圧、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧は、上昇していることとなる。
【００９１】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、この入力電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。入力電圧が所定電圧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、この燃料電池接続処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【００９２】
一方、入力電圧が所定電圧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、第１断接器４１の第１正リレー４２及び第１負リレー４３をそれぞれＯＮにする（ステップＳ４０３）。これにより、燃料電池スタック１は、後段に電気的に接続され、コンデンサ６３を充電することとなる。なお、電力調整システム１００の起動時には、第１正リレー４２及び第１負リレー４３は、ＯＦＦされている状態であり、燃料電池スタック１は、後段とは電気的に切断された状態となっている。
【００９３】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、図示しないアノード給排装置及びカソード給排装置により、燃料電池スタック１への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を開始して（ステップＳ４０４）、この燃料電池接続処理を終了して、メイン処理フローに戻る。なお、燃料電池スタック１の発電制御は、負荷となる駆動モータ２の要求電力や燃料電池スタック１内の図示しない電解質膜の湿潤状態に基づいて、燃料電池用コントローラ１０により行われる。
【００９４】
図８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コンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【００９５】
このＦＣコンバータ制御処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、ＦＣＣ直結指令出力処理のステップＳ２０５において、ＦＣＣ直結指令が出力されたか否かを判定する（ステップＳ５０１）。
【００９６】
ＦＣＣ直結指令が出力されたと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング素子５２に対して、１００％ＯＮデューティ指令を出力するとともに（ステップＳ５０２）、スイッチング素子５４に対して、０％ＯＮデューティ指令を出力する（ステップＳ５０３）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、このＦＣ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。
【００９７】
一方、ＦＣＣ直結指令が出力された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１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を検出する（ステップＳ５０４）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、この出力電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。出力電圧が所定電圧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ＦＣ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。
【００９８】
一方、出力電圧が所定電圧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、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４にＦＣＣ電圧制御処理を実行させ（ステップＳ５０６）、このＦＣ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。
【００９９】
なお、本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０により図８に示すＦＣコンバータ制御処理を実行する場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような構成に限らない。例えば、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４が直接的にこのＦＣコンバータ制御処理を実行してもよい。
【０１００】
図９は、図８のステップＳ５０６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ＦＣＣ電圧制御処理を示す制御ブロック図である。図９に示すように、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、第１入力を第２入力で減算する減算器４Ａと、入力値をＰＩ制御するＰＩ制御器４Ｂと、第１入力を第２入力で除算する除算器４Ｃと、入力値を所定範囲内の値に制限する制限器４Ｄと、第１入力を第２入力で減算する減算器４Ｅとを備える。
【０１０１】
まず、減算器４Ａにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧すべき目標電圧から燃料電池スタック１の出力電圧を検出する電圧センサ６２により検出した制御電圧量を除算する。次いで、ＰＩ制御器４Ｂにより、減算器４Ａの出力値をＰＩ制御して、得られた値が除算器４Ｃに出力される。
【０１０２】
次いで、除算器４Ｃにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を検出する電圧センサ６５により検出したＦＣＣ出力電圧で、ＰＩ制御器４Ｂの出力値を除算して、その結果を制限器４Ｄに出力する。
【０１０３】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５により燃料電池スタック１の出力電圧が昇圧されている場合には、除算器４Ｃの出力値は１以下となる。一方、燃料電池スタック１の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧よりも大きい場合には、除算器４Ｃの出力値は１以上となる。本実施形態の制限器４Ｄは、０未満の値を０に制限するとともに、１より大きい値を１に制限するものである。制限器４Ｄは、得られた値を後段に出力する。
【０１０４】
最後に減算器４Ｅにより、１から制限器４Ｄの出力値が減算される。そして、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ＰＷＭ信号として減算器４Ｅの出力値（０〜１の値）をスイッチング素子５４に出力するとともに、ＰＷＭ信号として制限器４Ｄの出力値（０〜１の値であって、減算器４Ｅの出力値と加算すると１になる値）をスイッチング素子５２に出力する。
【０１０５】
本実施形態では、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、上記演算処理に基づいて、スイッチング素子５２、５４用のＰＷＭ信号を演算し、スイッチング制御する。なお、この演算処理を実行するために、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ハードウェア構成によるアナログ回路を備えていてもよく、その代わりに、図示しないメモリに格納されたソフトウェアプログラムを実行することにより、ＰＷＭ信号を演算してもよい。
【０１０６】
図１０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により実行されるバッテリコンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【０１０７】
このバッテリコンバータ制御処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、ＦＣＣ直結指令出力処理のステップＳ２０５において、ＦＣＣ直結指令が出力されたか否かを判定する（ステップＳ６０１）。
【０１０８】
ＦＣＣ直結指令が出力されたと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧を制御電圧量に設定する（ステップＳ６０２）。一方、ＦＣＣ直結指令が出力され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／ＤＣコンバータ５の出力電圧を制御電圧量に設定する（ステップＳ６０３）。
【０１０９】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ７１又は電流センサ６１を用いて、燃料電池スタック１の出力電流を検出する（ステップＳ６０４）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、検出した出力電流値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６０５）。なお、この「所定値」とは、上述のように、燃料電池スタック１から出力電流がわずかでも流れるときの値であり、例えば、電流センサ７１、６１のセンシング能力（検知能力）の最小値である。
【０１１０】
検出した出力電流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、後述する共振除去フィルタの機能をＯＦＦにする（ステップＳ６０６）。一方、検出した出力電流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、そのままステップＳ６０７に移行する。
【０１１１】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７にＢＣ電圧制御処理を実行させ（ステップＳ６０７）、このバッテリ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。
【０１１２】
なお、本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０により図１０に示すバッテリコンバータ制御処理を実行する場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような構成に限らない。例えば、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７が直接的にこのＦＣコンバータ制御処理を実行してもよい。
【０１１３】
図１１は、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ＢＣ電圧制御処理を示す制御ブロック図である。図１１に示すように、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、第１入力を第２入力で減算する減算器７Ａと、入力値をＰＩ制御するＰＩ制御器７Ｂと、第１入力を第２入力で除算する除算器７Ｃと、入力値を所定範囲内の値に制限する制限器７Ｄと、共振除去フィルタ７Ｅと、第１入力を第２入力で減算する減算器７Ｆとを備える。
【０１１４】
ここで、共振除去フィルタ７Ｅは、例えば、移動平均フィルタなどのローパスフィルタから構成される。共振除去フィルタ７Ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８のリアクトル８１及びコンデンサ６４、７０により構成される共振回路の共振周波数帯におけるゲイン特性を下げるための部材である。なお、本実施形態では、図１０のフローチャートで示すように、燃料電池スタック１の出力電流が所定値以上となると、共振除去フィルタの機能をＯＦＦにしている。
【０１１５】
まず、減算器７Ａにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧すべき目標電圧からステップＳ６０２又はＳ６０３において設定した制御電圧量であるＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力電圧又は出力電圧を除算する。次いで、ＰＩ制御器７Ｂにより、減算器７Ａの出力値をＰＩ制御して、得られた値が除算器７Ｃに出力される。
【０１１６】
次いで、除算器７Ｃにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を検出する電圧センサ６９により検出したバッテリＣ出力電圧で、ＰＩ制御器７Ｂの出力値を除算して、その結果を制限器７Ｄに出力する。
【０１１７】
制限器７Ｄは、０未満の値を０に制限するとともに、１より大きい値を１に制限し、得られた値を後段に出力する。共振除去フィルタ７Ｅは、制限器７Ｄの出力における高周波成分を除去する。
【０１１８】
最後に減算器７Ｆにより、１から共振除去フィルタ７Ｅの出力値が減算される。そして、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ＰＷＭ信号として減算器７Ｆの出力値（０〜１の値）をスイッチング素子８４に出力するとともに、ＰＷＭ信号として共振除去フィルタ７Ｅの出力値（０〜１の値であって、減算器７Ｆの出力値と加算すると１になる値）をスイッチング素子８２に出力する。
【０１１９】
本実施形態では、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、上記演算処理に基づいて、スイッチング素子８２、８４用のＰＷＭ信号を演算し、スイッチング制御する。なお、この演算処理を実行するために、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ハードウェア構成によるアナログ回路を備えていてもよく、その代わりに、図示しないメモリに格納されたソフトウェアプログラムを実行することにより、ＰＷＭ信号を演算してもよい。
【０１２０】
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、２つのコンバータを備える電力調整システムであって、負荷としての駆動モータ２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と駆動モータ２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バッテリ２０と、バッテリ２０と駆動モータ２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、を備える。また、本実施形態の電力調整システム１００は、電力調整システム１００の起動時に、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側と出力側とを直結状態とするコンバータ直結部１５と、燃料電池スタック１の起動時に酸化剤ガスを供給することにより、燃料電池スタック１の出力電圧を所定電圧まで上昇させる燃料電池出力電圧上昇部１４と、をさらに備えるように構成した。本実施形態の電力調整システム１００によれば、電力調整システム１００の起動時にＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態にすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧機能を発揮させない。そして、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して、ＤＣリンク電圧を調整する際に、直結したＤＣ／ＤＣコンバータ５を通過してコンデンサ６３を充電することにより、燃料電池スタック１の出力側における電圧をＤＣリンク電圧と同じ所定電圧にすることができる。その状態において、燃料電池スタック１の出力電圧をこの所定の電圧となるように上昇させていくので、電力調整システム１００の起動時に従来発生していたＤＣリンク電圧のオーバーシュートやその反動で起こるアンダーシュートを効果的に低減することができる。
【０１２１】
また、本実施形態の電力調整システム１００では、その起動時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態としているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック１の出力電圧の昇圧動作を行うことがない。したがって、仮にＤＣリンク電圧が所定電圧よりも高くなるか、あるいは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧が所定電圧よりも上昇したとしても、ＤＣ／ＤＣコンバータ５によるハンチング動作を防止することができる。これにより、燃料電池スタック１のアノードガス供給やカソードガス供給に悪影響を与えることがなく、出力電流がＤＣ／ＤＣコンバータ５の要求に応じて多く引き出されることがないので、燃料電池スタック１内の各電極や電解質膜を損傷することを効果的に抑制することができる。
【０１２２】
本実施形態の電力調整システム１００では、燃料電池出力電圧上昇部１４により燃料電池スタック１の出力電圧が所定電圧まで上昇する前に、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整するコンバータ入力電圧調整部１６をさらに備えるように構成される。これにより、電力調整システム１００の起動時に従来発生していたＤＣリンク電圧のオーバーシュートやその反動で起こるアンダーシュートをより効果的に低減することができる。
【０１２３】
本実施形態の電力調整システム１００では、コンバータ入力電圧調整部１６は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８とコンバータ直結部１５とにより、バッテリ２０の蓄電電力を用いて、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整するように構成される。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の制御量、すなわち、所定の要求電圧比に対応する出力側の電圧値をＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧（燃料電池スタック１の出力側電圧）と設定してもよい。これにより、燃料電池スタック１の高電位回避電圧を目標として制御することになるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を速く所定電圧になるように制御することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側電圧のオーバーシュート量をさらに抑制することができ、その結果、上述のように、燃料電池スタック１の劣化をより効果的に抑制することができる。
【０１２４】
本実施形態の電力調整システム１００では、コンバータ入力電圧調整部１６は、コンバータ直結部１５の機能を停止し、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８と燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５とにより、バッテリ２０の蓄電電力を用いて、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整するように構成されてもよい。特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が双方向昇降圧コンバータである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の直結状態ではなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧により速く調整することができる。
【０１２５】
本実施形態の電力調整システム１００では、燃料電池スタック１の起動中における燃料電池スタック１の出力電流を検出する電流センサ７１と、燃料電池スタック１の起動後、電流センサ７１により検出した出力電流が所定値以上に増加したか否かを判定する出力電流判定部１２と、をさらに備え、出力電流判定部１２により出力電流が所定値以上に増加したと判定した場合には、出力電流が所定値未満の場合に比べて、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧制御ゲインを上げるように構成した。このように構成することにより、燃料電池スタック１からＤＣ／ＤＣコンバータ５に電流の出力が開始されるタイミングを判断することができ、出力開始のタイミングで、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧制御ゲインを高く設定している。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側電圧のオーバーシュートを抑制しつつ、ＤＣリンク電圧の確立、応答性の制御スピードを高めることができる。
【０１２６】
本実施形態の電力調整システム１００では、電力調整システム１００の起動時には、コンバータ直結部１５は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態とし、バッテリ２０の蓄電電力を用いて、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧及び出力側電圧を同時に所定電圧まで昇圧させるように構成した。このように構成することにより、電力調整システム１００の起動時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側のコンデンサ６３及び出力側のコンデンサ６４を同時に充電することにより、入力側電圧及び出力側電圧を上昇させることができる。これにより、電力調整システム１００の起動時に所定電圧の確立を速めることができるので、燃料電池スタック１への酸化剤ガス及び燃料ガスの供給までの時間を短縮することができる。したがって、電力調整システム１００全体の起動時間を短縮することができる。
【０１２７】
（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。なお、電力調整システム１００の全体構成及び燃料電池用コントローラ１０の機能的構成は同様であるので、図１及び図２を用いて説明する。
【０１２８】
上記第１実施形態では、電力調整システム１００の起動時に、燃料電池スタック１の出力側電圧を所定電圧にするために、燃料電池用コントローラ１０により、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を制御するように構成していた。本実施形態では、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に対する特殊な制御モードを必要とすることなく、電力調整システム１００の起動時に、燃料電池スタック１の出力側電圧を所定電圧にするものである。
【０１２９】
図１２は、本発明の第２実施形態における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及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７により実行されるシステム起動処理を示すフローチャート（メイン処理フロー）である。第１実施形態と同じステップには同じステップ番号を付している。
【０１３０】
このフローチャートに係る制御は、本実施形態の電力調整システム１００の起動時に実行される。ここで、「電力調整システム１００の起動時」とは、第１実施形態の場合と同様に、燃料電池スタック１を含む電力調整システム１００の起動時だけでなく、車両の信号待ちなどの車両の停止時に実行されるアイドルストップからの復帰時も含まれる。なお、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。
【０１３１】
まず、燃料電池用コントローラ１０は、電力調整システム１００においてバッテリ２０を接続するためのバッテリ接続処理を実行する（ステップＳ１）。次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標電圧を演算するためのＦＣコンバータ目標電圧演算処理を実行する（ステップＳ７）。
【０１３２】
次いで、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の目標電圧を演算するためのバッテリコンバータ目標電圧演算処理を実行する（ステップＳ８）。次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電力調整システム１００の起動時における酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給処理を実行する（ステップＳ９）。
【０１３３】
次いで、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、電力調整システム１００の起動時又は起動後においてＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御するためのＦＣコンバータ制御処理を実行するとともに（ステップＳ１０）バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、電力調整システム１００の起動時又は起動後においてＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するためのバッテリコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ１１）。
【０１３４】
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及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、図１２に示す本実施形態におけるシステム起動処理を終了する。
【０１３５】
次に、図１２の各サブルーチンのうち第１実施形態と異なるものについて、フローチャートを参照してそれぞれ説明する。
【０１３６】
図１３は、第２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ＦＣコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。本実施形態では、電力調整システム１００の起動時に、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結することなく、通常の起動処理により、燃料電池スタック１の出力側電圧を所定電圧にするものである。
【０１３７】
このＦＣコンバータ目標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、電圧センサ６５を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を検出する（ステップＳ７０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、その出力電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。出力電圧が所定電圧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ＦＣコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１３８】
一方、出力電圧が所定電圧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、さらに、酸化剤ガスの供給時間が所定時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０３）。酸化剤ガスの供給時間が所定時間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ＦＣコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１３９】
一方、酸化剤ガスの供給時間が所定時間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、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標電圧（目標出力電圧）を所定電圧＋αに設定し（ステップＳ７０４）、このＦＣコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１４０】
ここで、マージンαについて簡単に説明する。ステップＳ７０４の判定ステップにおけるマージンαは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側の電圧センサ６５やＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側の電圧センサ６９の検出誤差や、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の制御応答性などを考慮して、実験等により予め決定されるものである。本実施形態では、マージンαは、例えば、１０Ｖである。
【０１４１】
図１４は、第２実施形態における燃料電池用コントローラ１０により実行されるバッテリコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【０１４２】
このバッテリコンバータ目標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、電圧センサ６７を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力側の電圧（入力電圧）を検出する（ステップＳ８０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、この入力電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ８０２）。
【０１４３】
入力電圧が所定電圧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、このバッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了する。一方、入力電圧が所定電圧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、酸化剤供給時間が所定時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ８０３）。
【０１４４】
酸化剤ガスの供給時間が所定時間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、燃料電池スタック１が起動したものと判断し、このバッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１４５】
一方、酸化剤ガスの供給時間が所定時間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、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の目標電圧（目標出力電圧）を所定電圧に設定し、このバッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了して、メイン処理フローに戻る。
【０１４６】
図１５は、第２実施形態における燃料電池用コントローラ１０により実行される酸化剤ガス供給処理を示すフローチャートである。
【０１４７】
この酸化剤ガス供給処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧を検出する（ステップＳ９０１）。そして、燃料電池用コントローラ１０は、その入力電圧が所定電圧以下であるか否かを判定する（ステップＳ９０２）。
【０１４８】
入力電圧が所定電圧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、この酸化剤ガス供給処理を終了して、メイン処理フローに戻る。一方、入力電圧が所定電圧以下である判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１内の酸化剤ガスが不足しているものと判断し、燃料電池スタック１に対して、酸化剤ガスを短時間供給し（ステップＳ９０３）、この酸化剤ガス供給処理を終了して、メイン処理フローに戻る。なお、本実施形態では、酸化剤ガスに着目して、各制御について説明しているが、電力調整システム１００では、必要に応じて、燃料ガス（アノードガス）の供給も行っている。
【０１４９】
図１６は、第２実施形態におけるＦＣＣ電圧制御処理及びＢＣ電圧制御処理を示すフローチャートである。図１６（ａ）は、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コンバータ制御処理を示すフローチャートである。
【０１５０】
本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、このＦＣコンバータ制御処理において、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４によるＦＣＣ電圧制御処理のみを実行する（ステップＳ５０６）。なお、このＦＣＣ電圧制御処理については、第１実施形態で説明した図９の処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１５１】
図１６（ｂ）は、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コンバータ制御処理を示すフローチャートである。ＦＣコンバータ制御処理と同様に、本実施形態では、このバッテリコンバータ制御処理において、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７によるＢＣ電圧制御処理のみを実行する（ステップＳ６０７）。なお、このＢＣ電圧制御処理については、第１実施形態で説明した図１１の処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１５２】
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、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５が、燃料電池スタック１の出力電圧を昇圧及び降圧するための複数のスイッチング素子５２、５４を含み、コンバータ直結部１５は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８によりこのＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側電圧を所定電圧に設定し、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５によりＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側電圧（電圧センサ６５により検出した電圧）よりも入力側電圧（電圧センサ６２により検出した電圧）を高い電圧値に設定することにより、燃料電池用コンバータを直結状態とするように構成した。本実施形態の電力調整システム１００によれば、このように構成しているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、降圧側のスイッチング素子５２のＯＮデューティが１００％となることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は直結状態となる。
【０１５３】
本実施形態では、電力調整システム１００をこのように構成することにより、第１実施形態とは異なり、特別な制御モードを必要とすることなく、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
上記実施形態では、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５及びバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８として、単相の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた場合について説明した。しかしながら、本発明はこのような構成に限らない。ＤＣ／ＤＣコンバータ５、８として、例えば、双方向の単相ＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよく、一方向又は双方向の多相ＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。燃料電池スタック１の起動に合わせて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側電圧を所定電圧に調整することにより、上述のような本発明の効果を奏することができる。
【０１５６】
また、上記第１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により所定の電圧に昇圧することにより、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側にあるコンデンサ６４を所定の電圧まで充電し（ステップＳ２０３）、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側電圧、すなわち、このコンデンサ６４の充電電圧が所定の電圧以上になってから所定時間経過後に(ステップＳ２０４)、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態とすることにより(ステップＳ３０１、Ｓ３０２)、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力側にあるコンデンサ６３を所定の電圧まで充電し(ステップＳ４０２)、電力調整システム１００に燃料電池スタック１を接続するとともに、燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池スタック１に供給していた。すなわち、第１実施形態では、電力調整システム１００の起動後であって、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧が所定の電圧になった後、燃料電池スタック１への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を開始して、燃料電池スタック１を起動していた。
【０１５７】
しかしながら、本発明は、このような起動のタイミングに限らない。例えば、電力調整システム１００の起動後、酸化剤ガスを燃料電池スタック１に供給するためのカソードコンプレッサが立ち上がることにより、燃料電池スタック１への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を開始して、電力調整システム１００の起動と概ね同時に、燃料電池スタック１を起動してもよい。この場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が直結状態となっていることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧動作を行わないので、上述したようなＤＣ／ＤＣコンバータ５によるハンチング動作を防止することができる。
【図１】
2017026058.tif 000003
【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】
2017026058.tif 000015
【図１４】
2017026058.tif 000016
【図１５】
2017026058.tif 000017
【図１６】
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【国際調査報告】
2017026058.tif 000019
2017026058.tif 000020