(57)【要約】  燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池ＦＣと、燃料電池ＦＣに接続されたモータＥＳ４とを備えると共に、燃料電池ＦＣとモータＥＳ４との間に接続され、燃料電池ＦＣの出力を調整してモータＥＳ４に出力するコンバータＥＳ１と、燃料電池ＦＣ及びコンバータＥＳ１を制御するコントローラＥＣと、を備え、コントローラＥＣは、コンバータＥＳ１に対して、要求電力又は燃料電池ＦＣの運転状態に基づく要求電圧を出力し、コンバータＥＳ１は、当該出力された要求電力を満たすようにモータＥＳ４に出力される供給電力の調整を実行する出力フィードバック制御と、当該出力された要求電圧を満たすようにモータＥＳ４に出力される出力電圧の調整を実行する電圧フィードバック制御とを選択的に実行する。
2011004493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池に接続された負荷とを備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池と前記負荷との間に接続され、前記燃料電池の出力を調整して前記負荷に出力するコンバータと、
前記燃料電池及び前記コンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記コンバータに対して、要求電力又は前記燃料電池の運転状態に基づく要求電圧を出力し、
前記コンバータは、当該出力された要求電力を満たすように前記負荷に出力される供給電力の調整を実行する出力フィードバック制御と、当該出力された要求電圧を満たすように前記負荷に出力される出力電圧の調整を実行する電圧フィードバック制御とを選択的に実行することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池とそれに接続された負荷とを備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池とそれに接続された負荷とを備える燃料電池システムとして、燃料電池の出力電圧を第１のＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧して負荷に出力するとともに、負荷に必要な電力が燃料電池の出力だけでは不足するときにその不足分を蓄電装置から第２のＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記負荷に出力し、燃料電池の出力電力が負荷の電力を超過するときには前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータおよび第２のＤＣ／ＤＣコンバータを介して燃料電池から蓄電装置に電力を供給して蓄電装置を充電するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
下記特許文献１に記載の燃料電池システムにおける制御装置は、負荷としてのモータの目標電力を算出し、その目標電力に応じてモータの目標電圧を算出し、燃料電池の目標出力電流を算出し、その目標出力電流を第１のＤＣ／ＤＣコンバータの目標電流としてフィードバック制御し、モータの目標電圧を第２のＤＣ／ＤＣコンバータの目標電圧としてフィードバック制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１８９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術は、目標電力に応じて目標電圧及び目標電流を算出してフィードバック制御を行うものであるから、燃料電池における電圧と電流との関係を推定するいわゆるＩ−Ｖ推定が必要になる。このＩ−Ｖ推定に基づいて、目標電圧や目標電流を算出することになるため、例えば、Ｉ−Ｖ推定の精度が低い場合には要求電力（指令パワー）と実際の供給出力（実パワー）との間に乖離が生じる恐れがある。具体的には、指令パワーに応じた目標電圧を目標電流をＩ−Ｖ推定に基づいて決定し、ＤＣ／ＤＣコンバータに対してその目標電圧を出力するように指示した場合、その目標電圧を出力することはできても、Ｉ−Ｖ推定の精度が低ければ対応する目標電流とは異なる電流が出力されることになり、結果として実パワーが指令パワーとは異なるものとなってしまう。そのため、Ｉ−Ｖ推定の精度を向上することが極めて重要なことになる。【０００６】
Ｉ−Ｖ推定の精度を向上させるためには、Ｉ−Ｖ推定の学習サイクルを高めるため、高速演算を繰り返し実行することが考えられる。しかしながら、そのような高速演算を実行しても、ノイズや燃料電池のコンデンサ成分を拾ってしまい、燃料電池の実際のＩ−Ｖ特性を正確に演算することが困難であることを本発明者らは見出したものである。【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、要求電力（指令パワー）と実際の供給電力（実パワー）との乖離を抑制することが可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に接続された負荷とを備える燃料電池システムであって、前記燃料電池と前記負荷との間に接続され、前記燃料電池の出力を調整して前記負荷に出力するコンバータと、前記燃料電池及び前記コンバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記コンバータに対して、要求電力又は前記燃料電池の運転状態に基づく要求電圧を出力し、前記コンバータは、当該出力された要求電力を満たすように前記負荷に出力される供給電力の調整を実行する出力フィードバック制御と、当該出力された要求電圧を満たすように前記負荷に出力される出力電圧の調整を実行する電圧フィードバック制御とを選択的に実行することを特徴とする。【０００９】
本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料電池及びコンバータを制御する制御部は、コンバータに対して要求電力又は燃料電池の運転状態に基づく要求電圧を出力するので、燃料電池の運転状態に合わせて要求電力又は要求電圧をコンバータに指示出力することができる。コンバータは、要求電力が出力された場合には、その要求電力を満たすように負荷に出力される供給電力の調整を実行する出力フィードバック制御を実行するので、Ｉ−Ｖ推定を介して目標電圧を算出することなく、直接的に要求電力と供給電力とを合わせこむように電圧を調整することで高速で精度の高い供給電力制御を行うことができる。また、本発明ではこの出力フィードバック制御と選択的に電圧フィードバック制御を実行するものとしている。電圧フィードバック制御は、要求電圧を満たすように負荷に出力される出力電圧の調整を実行するので、燃料電池の運転状態に応じた電圧調整を行うことができる。例えば、間欠運転中においては、燃料電池から意図的に電力を取り出さないものであるため、出力フィードバック制御では制御が発散してしまう恐れがあるけれども、本発明のように選択的に電圧フィードバック制御を実行することで、そのような運転状態にも対応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、要求電力（指令パワー）と実際の供給電力（実パワー）との乖離を抑制することが可能な燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムの出力制御についてのフローチャートである。
【図３】電力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【図４】電圧フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【図５】従来のフィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１３】
最初に、本発明の実施形態である燃料電池車両に搭載される燃料電池システムＦＣＳについて図１を参照しながら説明する。図１は燃料電池車両の車載電源システムとして機能する燃料電池システムＦＣＳのシステム構成を示す図である。燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載することができる。
【００１４】
燃料電池システムＦＣＳは、燃料電池ＦＣと、酸化ガス供給系ＡＳＳと、燃料ガス供給系ＦＳＳと、電力系ＥＳと、冷却系ＣＳと、コントローラＥＣとを備えている。燃料電池ＦＣは、反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）の供給を受けて発電するものである。酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガスとしての空気を燃料電池ＦＣに供給するための系である。燃料ガス供給系ＦＳＳは、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池ＦＣに供給するための系である。電力系ＥＳは、電力の充放電を制御するための系である。冷却系ＣＳは、燃料電池ＦＣを冷却するための系である。コントローラＥＣは、燃料電池システムＦＣＳ全体を統括制御するコントローラである。
【００１５】
燃料電池ＦＣは、多数のセル（アノード、カソード、及び電解質を備える単一の電池（発電体））を直列に積層してなる固体高分子電解質形のセルスタックとして構成されている。燃料電池ＦＣでは、通常の運転において、アノードにおいて（１）式の酸化反応が生じ、カソードにおいて（２）式の還元反応が生じる。燃料電池ＦＣ全体としては（３）式の起電反応が生じる。
【００１６】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-                      （１）
（１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ        （２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2→Ｈ2Ｏ                （３）
【００１７】
酸化ガス供給系ＡＳＳは、酸化ガス流路ＡＳ３と酸化オフガス流路ＡＳ４とを有している。酸化ガス流路ＡＳ３は、燃料電池ＦＣのカソードに供給される酸化ガスが流れる流路である。酸化オフガス流路ＡＳ４は、燃料電池ＦＣから排出される酸化オフガスが流れる流路である。
【００１８】
酸化ガス流路ＡＳ３には、エアコンプレッサＡＳ２と、加湿器ＡＳ５とが設けられている。エアコンプレッサＡＳ２は、フィルタＡＳ１を介して大気中から酸化ガスを取り込むためのコンプレッサである。加湿器ＡＳ５は、エアコンプレッサＡＳ２により加圧される酸化ガスを加湿するための加湿器である。
【００１９】
酸化オフガス流路ＡＳ４には、圧力センサＳ６と、背圧調整弁Ａ３と、加湿器ＡＳ５とが設けられている。背圧調整弁Ａ３は、酸化ガス供給圧を調整するための弁である。加湿器ＡＳ５は、酸化ガス（ドライガス）と酸化オフガス（ウェットガス）との間で水分交換するためのものとして設けられている。
【００２０】
燃料ガス供給系ＦＳＳは、燃料ガス供給源ＦＳ１と、燃料ガス流路ＦＳ３と、循環流路ＦＳ４と、循環ポンプＦＳ５と、排気排水流路ＦＳ６とを有している。燃料ガス流路ＦＳ３は、燃料ガス供給源ＦＳ１から燃料電池ＦＣのアノードに供給される燃料ガスが流れる流路である。循環流路ＦＳ４は、燃料電池ＦＣから排出される燃料オフガスを燃料ガス流路ＦＳ３に帰還させるための流路である。循環ポンプＦＳ５は、循環流路ＦＳ４内の燃料オフガスを燃料ガス流路ＦＳ３に圧送するポンプである。排気排水流路ＦＳ６は、循環流路ＦＳ４に分岐接続される流路である。
【００２１】
燃料ガス供給源ＦＳ１は、例えば、高圧水素タンクや水素吸蔵合金などで構成され、高圧（例えば、３５ＭＰａ〜７０ＭＰａ）の水素ガスを貯蔵するものである。遮断弁Ｈ１を開くと、燃料ガス供給源ＦＳ１から燃料ガス流路ＦＳ３に燃料ガスが流出する。燃料ガスは、レギュレータＨ２やインジェクタＦＳ２により、例えば、２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池ＦＣに供給される。
【００２２】
燃料ガス流路ＦＳ３には、遮断弁Ｈ１と、レギュレータＨ２と、インジェクタＦＳ２と、遮断弁Ｈ３と、圧力センサＳ４とが設けられている。遮断弁Ｈ１は、燃料ガス供給源ＦＳ１からの燃料ガスの供給を遮断又は許容するための弁である。レギュレータＨ２は、燃料ガスの圧力を調整するものである。インジェクタＦＳ２は、燃料電池ＦＣへの燃料ガス供給量を制御するものである。遮断弁Ｈ３は、燃料電池ＦＣへの燃料ガス供給を遮断するための弁である。
【００２３】
レギュレータＨ２は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置であり、例えば、一次圧を減圧する機械式の減圧弁などで構成される。機械式の減圧弁は、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする構成を有する。インジェクタＦＳ２の上流側にレギュレータＨ２を配置することにより、インジェクタＦＳ２の上流側圧力を効果的に低減させることができる。
【００２４】
インジェクタＦＳ２は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタＦＳ２は、燃料ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座と、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に格納保持され噴射孔を開閉する弁体とを備えている。
【００２５】
インジェクタＦＳ２の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、コントローラＥＣから出力される制御信号によってインジェクタＦＳ２のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御することが可能なように構成されている。インジェクタＦＳ２は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタＦＳ２のガス流路に設けられた弁体の開口面積（開度）及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側に供給されるガス流量（又は水素モル濃度）を調整する。
【００２６】
循環流路ＦＳ４には、遮断弁Ｈ４が設けられ、排気排水流路ＦＳ６が接続されている。排気排水流路ＦＳ６には、排気排水弁Ｈ５が設けられている。排気排水弁Ｈ５は、コントローラＥＣからの指令によって作動することにより、循環流路ＦＳ４内の不純物を含む燃料オフガスと水分とを外部に排出するための弁である。排気排水弁Ｈ５の開弁により、循環流路ＦＳ４内の燃料オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環系内を循環する燃料オフガス中の水素濃度を上げることができる。
【００２７】
排気排水弁Ｈ５を介して排出される燃料オフガスは、酸化オフガス流路ＡＳ４を流れる酸化オフガスと混合され、希釈器（図示せず）によって希釈される。循環ポンプＦＳ５は、循環系内の燃料オフガスをモータ駆動により燃料電池ＦＣに循環供給する。
【００２８】
電力系ＥＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１と、バッテリＥＳ２と、トラクションインバータＥＳ３と、トラクションモータＥＳ４と、補機類ＥＳ５とを備えている。燃料電池システムＦＣＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１とトラクションインバータＥＳ３とが並列に燃料電池ＦＣに接続するパラレルハイブリッドシステムとして構成されている。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１は、バッテリＥＳ２から供給される直流電圧を昇圧してトラクションインバータＥＳ３に出力する機能と、燃料電池ＦＣが発電した直流電力、又は回生制動によりトラクションモータＥＳ４が回収した回生電力を降圧してバッテリＥＳ２に充電する機能とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１のこれらの機能により、バッテリＥＳ２の充放電が制御される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１による電圧変換制御により、燃料電池ＦＣの運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）が制御される。燃料電池ＦＣには、電圧センサＳ１と電流センサＳ２とが取り付けられている。電圧センサＳ１は、燃料電池ＦＣの出力端子電圧を検出するためのセンサである。電流センサＳ２は、燃料電池ＦＣの出力電流を検出するためのセンサである。
【００３０】
バッテリＥＳ２は、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリＥＳ２としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。バッテリＥＳ２には、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）を検出するためのＳＯＣセンサＳ３が取り付けられている。
【００３１】
トラクションインバータＥＳ３は、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータである。トラクションインバータＥＳ３は、コントローラＥＣからの制御指令に従って、燃料電池ＦＣ又はバッテリＥＳ２から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、トラクションモータＥＳ４の回転トルクを制御する。トラクションモータＥＳ４は、例えば、三相交流モータであり、燃料電池車両の動力源を構成する。
【００３２】
補機類ＥＳ５は、燃料電池システムＦＣＳ内の各部に配置されている各モータ（例えば、ポンプ類などの動力源）、これらのモータを駆動するためのインバータ類、及び各種の車載補機類（例えば、エアコンプレッサ、インジェクタ、冷却水循環ポンプ、ラジエータなど）を総称するものである。
【００３３】
冷却系ＣＳは、ラジエータＣＳ１と、冷却液ポンプＣＳ２と、冷却液往路ＣＳ３と、冷却液復路ＣＳ４とを有している。ラジエータＣＳ１は、燃料電池ＦＣを冷却するための冷却液を放熱して冷却するものである。冷却液ポンプＣＳ２は、冷却液を燃料電池ＦＣとラジエータＣＳ１との間で循環させるためのポンプである。冷却液往路ＣＳ３は、ラジエータＣＳ１と燃料電池ＦＣとを繋ぐ流路であって、冷却液ポンプＣＳ２が設けられている。冷却液ポンプＣＳ２が駆動することで、冷却液はラジエータＣＳ１から燃料電池ＦＣへと冷却液往路ＣＳ３を通って流れる。冷却液復路ＣＳ４は、燃料電池ＦＣとラジエータＣＳ１とを繋ぐ流路であって、水温センサＳ５が設けられている。冷却液ポンプＣＳ２が駆動することで、燃料電池ＦＣを冷却した冷却液はラジエータＣＳ１へと還流する。
【００３４】
コントローラＥＣ（制御部）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インタフェースを備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システムＦＣＳの各部を制御するものである。例えば、コントローラＥＣは、イグニッションスイッチから出力される起動信号ＩＧを受信すると、燃料電池システムＦＣＳの運転を開始する。その後、コントローラＥＣは、アクセルセンサから出力されるアクセル開度信号ＡＣＣや、車速センサから出力される車速信号ＶＣなどを基に、燃料電池システムＦＣＳ全体の要求電力を求める。燃料電池システムＦＣＳ全体の要求電力は、車両走行電力と補機電力との合計値である。
【００３５】
ここで、補機電力には、車載補機類（加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、及び冷却水循環ポンプ等）で消費される電力、車両走行に必要な装置（変速機、車輪制御装置、操舵装置、及び懸架装置等）で消費される電力、乗員空間内に配設される装置（空調装置、照明器具、及びオーディオ等）で消費される電力などが含まれる。
【００３６】
そして、コントローラＥＣは、燃料電池ＦＣとバッテリＥＳ２とのそれぞれの出力電力の配分を決定する。コントローラＥＣは、燃料電池ＦＣの発電量が目標電力に一致するように、酸化ガス供給系ＡＳＳ及び燃料ガス供給系ＦＳＳを制御する。また、コントローラＥＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１に指示信号を出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１によるコンバータ制御を実行させ、燃料電池ＦＣの運転ポイント（出力端子電圧、出力電流）を制御する。更に、コントローラＥＣは、アクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、例えば、スイッチング指令として、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各交流電圧指令値をトラクションインバータＥＳ３に出力し、トラクションモータＥＳ４の出力トルク、及び回転数を制御する。更に、コントローラＥＣは、冷却系ＣＳを制御して燃料電池ＦＣが適切な温度になるように制御する。
【００３７】
続いて、コントローラＥＣとＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１による燃料電池ＦＣの運転ポイント制御について図２，図３，図４，図５を参照しながら説明する。図２は、コントローラＥＣとＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１による燃料電池ＦＣの運転ポイント制御を示すフローチャートである。図３は、電力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。図４は、電圧フィードバック制御を説明するためのブロック図である。図５は、従来のフィードバック制御を説明するためのブロック図である。
【００３８】
ステップＳ０１では、コントローラＥＣが、現在の運転モードが燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図した運転モードか否かを判断する。燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図した運転モードとは、通常の運転モードである。一方、燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図しない運転モードとは、間欠運転モード、始動・停止モード、氷点下始動モードといった運転モードの場合である。現在の運転モードが燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図した運転モードの場合にはステップＳ０２の処理に進み、現在の運転モードが燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図しない運転モードの場合にはステップＳ０３の処理に進む。
【００３９】
ステップＳ０２では、コントローラＥＣからＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１に対して、要求電力としてのＦＣ指令パワーが出力され、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１は電力フィードバック制御を実行する。図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１は、コントローラＥＣから出力されるＦＣ指令パワー２１と、燃料電池ＦＣのＦＣ発電電力２２との偏差によって、ＦＣ電力偏差２３（＝ＦＣ指令パワー２１−ＦＣ発電電力２２）を算出する。このＦＣ電力偏差２３にＰＩＤ補正２４（比例補正（Ｐ補正）、積分補正（Ｉ補正）、微分補正（Ｄ補正））を施し、制御量としてコンバータ指令電圧を出力する。
【００４０】
本実施形態では、このように要求電力としてのＦＣ指令パワー２１が出力され、そのＦＣ指令パワー２１とＦＣ発電電力２２との偏差に基づいて電力フィードバック制御を行っているので、Ｉ−Ｖ推定を行わずに高速で精度の高い電力コントロールを実現することができる。比較のため、従来のフィードバック制御について図５を参照しながら説明する。図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータは、コントローラから出力されるＦＣ指令パワー４１に基づいて、電力から電圧への変換をＩ−Ｖ推定に基づいて実行し、ＦＣ指令電圧４２を算出する。このＦＣ指令電圧４２とＦＣ実電圧４３との偏差によって、ＦＣ電圧偏差４４（＝ＦＣ指令電圧−ＦＣ実電圧）を算出する。このＦＣ電圧偏差４４にＰＩＤ補正４５を施し、制御量としてコンバータ指令電圧を出力する。従って、Ｉ−Ｖ推定の精度が低いと、ＦＣ指令パワー４１に適切に対応したＦＣ指令電圧４２を算出することができず、結果としてＦＣ指令パワー４１とＦＣ実発電パワーとが乖離してしまう。そのように乖離した入力に基づいてＦＣ電圧偏差４４を算出し、ＰＩＤ補正４５を施してコンバータ指令電圧を出力しても正確な制御を行うことはできない。また、Ｉ−Ｖ推定の精度が低ければ、演算速度を速めても結果は同じことになってしまい、パワー誤差を解消することはできないものである。これに対して本実施形態では、上述したようにそもそもＩ−Ｖ推定を必要としないので、精度の高い電力コントロールを実現することができる。
【００４１】
図２に戻り、ステップＳ０３では、コントローラＥＣからＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１に対して、燃料電池ＦＣの運転状態に基づく要求電圧としてのＦＣ指令電圧が出力され、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１は電圧フィードバック制御を実行する。上述したように、ステップＳ０３の処理は、燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図しない運転モード（間欠運転モード、始動・停止モード、氷点下始動モード等）の場合に行われるものである。この場合に電力フィードバック制御を行ってしまうと、例えば間欠運転モードの場合にはＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１で動作点電圧を変化させても、燃料電池ＦＣには燃料ガスが供給されないため発電量は増えず、ＰＩＤ制御中の積分項（Ｉ補正項）が発散してしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、燃料電池ＦＣから電力の取り出しを意図していない場合には、そもそも電力をきめ細かくコントロール必要が無いことに着目し、電圧フィードバック制御を実行することとしている。
【００４２】
より具体的には、図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＳ１は、コントローラＥＣから出力されるＦＣ指令電圧３１と、燃料電池ＦＣのＦＣ実電圧３２との偏差によって、ＦＣ電圧偏差３３（＝ＦＣ指令電圧３１−ＦＣ実電圧３２）を算出する。このＦＣ電圧偏差３３にＰＩＤ補正３４（比例補正（Ｐ補正）、積分補正（Ｉ補正）、微分補正（Ｄ補正））を施し、制御量としてコンバータ指令電圧を出力する。
【符号の説明】
【００４３】
ＦＣＳ：燃料電池システム
ＦＣ：燃料電池
ＡＳＳ：酸化ガス供給系
ＡＳ１：フィルタ
ＡＳ２：エアコンプレッサ
ＡＳ３：酸化ガス流路
ＡＳ４：酸化オフガス流路
ＡＳ５：加湿器
Ａ３：背圧調整弁
ＣＳ：冷却系
ＣＳ１：ラジエータ
ＣＳ２：冷却液ポンプ
ＣＳ３：冷却液往路
ＣＳ４：冷却液復路
ＦＳＳ：燃料ガス供給系
ＦＳ１：燃料ガス供給源
ＦＳ２：インジェクタ
ＦＳ３：燃料ガス流路
ＦＳ４：循環流路
ＦＳ５：循環ポンプ
ＦＳ６：排気排水流路
Ｈ１：遮断弁
Ｈ２：レギュレータ
Ｈ３：遮断弁
Ｈ４：遮断弁
Ｈ５：排気排水弁
ＥＳ：電力系
ＥＳ１：ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＥＳ２：バッテリ
ＥＳ３：トラクションインバータ
ＥＳ４：トラクションモータ
ＥＳ５：補機類
ＥＣ：コントローラ
Ｓ１：電圧センサ
Ｓ２：電流センサ
Ｓ３：ＳＯＣセンサ
Ｓ４，Ｓ６：圧力センサ
Ｓ５：水温センサ
ＡＣＣ：アクセル開度信号
ＩＧ：起動信号
ＶＣ：車速信号
【図１】
2011004493.tif 000003
【図２】
2011004493.tif 000004
【図３】
2011004493.tif 000005
【図４】
2011004493.tif 000006
【図５】
2011004493.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月9日(2011.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池に接続された負荷とを備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池と前記負荷との間に接続され、前記燃料電池の出力を調整して前記負荷に出力するコンバータと、
前記燃料電池及び前記コンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記コンバータに対して、要求電力又は前記燃料電池の運転状態に基づく要求電圧を出力し、
前記コンバータは、
当該出力された要求電力と前記燃料電池の発電電力との偏差に基づいて前記負荷に出力される供給電力の調整を実行する出力フィードバック制御と、
当該出力された要求電圧と前記燃料電池の実電圧との偏差に基づいて前記負荷に出力される出力電圧の調整を実行する電圧フィードバック制御と、
を選択的に実行するものであって、
前記燃料電池から電力の取り出しを意図する運転モードの場合には前記出力フィードバック制御を選択し、前記燃料電池から電力の取り出しを意図しない運転モードの場合には前記電圧フィードバック制御を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月14日(2012.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池に接続された負荷とを備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池と前記負荷との間に接続され、前記燃料電池の出力を調整して前記負荷に出力するコンバータと、
前記燃料電池及び前記コンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記コンバータに対して、要求電力又は前記燃料電池の運転状態に基づく要求電圧を出力し、
前記コンバータは、
当該出力された要求電力と前記燃料電池の発電電力との偏差に基づいて前記負荷に出力される供給電力の調整を実行する出力フィードバック制御と、
当該出力された要求電圧と前記燃料電池の実電圧との偏差に基づいて前記負荷に出力される出力電圧の調整を実行する電圧フィードバック制御と、
を選択的に実行するものであって、
前記燃料電池から電力の取り出しを意図する運転モードの場合には前記出力フィードバック制御を選択し、前記燃料電池から電力の取り出しを意図しない運転モードの場合には前記電圧フィードバック制御を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【国際調査報告】
2011004493.tif 000008
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