(57)【要約】  車両の走行モータに電力を供給するメインバッテリと、少なくともメインバッテリに電力を供給する燃料電池と、メインバッテリと燃料電池を接続するメインラインと、メインラインに配置され燃料電池の出力電圧を調節する充電部及び変圧部を備えた第１電圧変換器と、メインラインにおいて充電部と燃料電池との間に設けられるリレーと、車両又は燃料電池の補機に電力を供給する補機電力供給ラインに接続されたサブバッテリと、を有する車両用電源システムを提供する。この車両用電源システムは、メインラインにおいてリレーと充電部の間に接続され、サブバッテリから充電部に供給する電力を調節する第２電圧変換器を有する。
2019035172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行モータに電力を供給するメインバッテリと、
少なくとも前記メインバッテリに電力を供給する燃料電池と、
前記メインバッテリと前記燃料電池を接続するメインラインと、
前記メインラインに配置され前記燃料電池の出力電圧を調節する充電部及び変圧部を備えた第１電圧変換器と、
前記メインラインにおいて前記充電部と前記燃料電池との間に設けられるリレーと、
前記車両又は前記燃料電池の補機に電力を供給する補機電力供給ラインに接続されたサブバッテリと、を有する車両用電源システムであって、
前記メインラインにおいて前記リレーと前記充電部の間に接続され、前記サブバッテリから前記充電部に供給する電力を調節する第２電圧変換器を有する、
車両用電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池の出力電圧を取得する燃料電池出力電圧取得部と、
取得された前記燃料電池の出力電圧に基づいて、前記リレーの開閉制御、及び前記第２電圧変換器の制御を実行するコントローラと、をさらに有する、
車両用電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池が起動するか否かを判定し、
該燃料電池が起動すると判断すると、前記第２電圧変換器を制御して前記サブバッテリから前記充電部への充電を行い、
前記充電部への充電の後に前記リレーを閉塞する、
車両用電源システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記充電部の電圧と前記燃料電池の出力電圧の差が所定の閾値電圧差以下となるように、前記第２電圧変換器を制御して前記充電部への充電を行う、
車両用電源システム。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記充電部の電圧が前記燃料電池の出力電圧以下となるように、前記第２電圧変換器を制御して前記充電部への充電を行う、
車両用電源システム。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池の起動時に該燃料電池の発電が許可されているか否かを判定し、
該燃料電池の発電が許可されていると判断すると、前記第２電圧変換器を制御して前記充電部への充電を行い、
前記充電部への充電の後に前記リレーを閉塞する、
車両用電源システム。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池の発電が許可されているか否かの判定を、前記燃料電池の出力電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かに基づいて行い、
前記燃料電池の出力電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記燃料電池の発電が許可されていると判断する、
車両用電源システム。
【請求項８】
請求項６に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池の温度を取得する燃料電池温度取得部をさらに有し、
前記コントローラは、
前記燃料電池の発電が許可されているか否かの判定を、取得された前記燃料電池の温度が所定の第１閾値温度以上であるか否かに基づいて行い、
前記燃料電池の温度が前記第１閾値温度以上である場合に、前記燃料電池の発電が許可されていると判断する、
車両用電源システム。
【請求項９】
請求項３〜８の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記リレーを閉塞すると、前記第２電圧変換器を停止する、
車両用電源システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記第２電圧変換器の停止の後、前記燃料電池の発電停止要求があるか否かを判定し、
前記燃料電池の発電停止要求があると判断すると、前記燃料電池の発電を停止させ、
前記リレーが閉塞された状態のまま前記第２電圧変換器を再作動させ、
該再作動させた前記第２電圧変換器を制御して、前記サブバッテリから前記燃料電池に所定電圧を印加する燃料電池保護処理を実行する、
車両用電源システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の車両用電源システムであって、
前記メインバッテリの充電量を取得する充電量取得部をさらに有し、
前記コントローラは、
前記第２電圧変換器の停止の後、前記燃料電池の発電停止要求があるか否かを判定し、
前記燃料電池の発電停止要求があると判断すると、前記燃料電池の発電を停止させ、
取得した前記メインバッテリの充電量が所定の第１充電量閾値を越えるか否かを判定し、
前記メインバッテリの充電量が前記第１充電量閾値を越えると判定すると、前記リレーが閉塞された状態のまま前記第２電圧変換器を再作動させ、
該再作動させた前記第２電圧変換器を制御して、前記サブバッテリから前記燃料電池に所定電圧を印加する燃料電池保護処理を実行する、
車両用電源システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池に対する再度の発電要求があった場合に、該燃料電池への燃料供給が開始されると、前記燃料電池保護処理を終了する、
車両用電源システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池の温度を取得する燃料電池温度取得部をさらに有し、
前記コントローラは、
取得された前記燃料電池の温度が第２閾値温度以下であると判断すると、前記燃料電池保護処理を終了する、
車両用電源システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の車両用電源システムであって、
前記第２閾値温度は、前記燃料電池のアノード極内の酸化劣化が発生する温度に設定される、
車両用電源システム。
【請求項１５】
請求項１２〜１４の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記第２電圧変換器は、放電回路を含み、
前記コントローラは、
前記燃料電池保護処理が終了すると、前記リレーを閉塞状態としつつ、前記第１電圧変換器の前記充電部に充電された電力を前記放電回路により放電させ、
前記充電部の電力を放電すると、前記リレーを開放して前記第２電圧変換器を停止する、
車両用電源システム。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記第２電圧変換器は、前記第１電圧変換器に一体に構成される、
車両用電源システム。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記第１電圧変換器の前記変圧部は、トランスにより構成される、
車両用電源システム。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池は、最大出力電圧が６０Ｖ未満となるように構成される、
車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に、燃料電池を搭載した車両に用いられる車両用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を搭載した車両用の電源システムは、車両の走行モータに電力を供給するメインバッテリと、車両や燃料電池の補機類に電力を供給するサブバッテリと、有している。メインバッテリと燃料電池の間を接続するメインラインには、電圧変換器としてのＤＣＤＣコンバータが設けられる。このＤＣＤＣコンバータは、燃料電池の電圧を昇圧制御してメインバッテリが配置されている強電系に供給する。【０００３】
このような車両用電源システムでは、ＤＣＤＣコンバータと燃料電池の間にリレーが設けられている。このリレーは、燃料電池の起動時などにおいて閉塞され、燃料電池からＤＣＤＣコンバータを介してメインバッテリに電力が供給可能な状態となる。【０００４】
ここで、上記リレーの閉塞時においては、メインバッテリ側の強電系と燃料電池との間の電圧差に起因して突入電流が発生する可能性がある。このような突入電流を抑制する技術が知られている。ＪＰ２００８−８４６２８Ａには、リレー閉塞時に、燃料電池とメインバッテリの間の電圧差をＤＣＤＣコンバータにより制御して、突入電流を抑制することが開示されている。
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、燃料電池とメインバッテリの間のＤＣＤＣコンバータは、高い出力を要求されるため大型に構成され、これを構成する素子や配線等の部品点数も多い。したがって、突入電流の抑制にあたりＤＣＤＣコンバータを作動させて電位差を調節するようにした場合、ＤＣＤＣコンバータの回路を構成する多数の素子や配線に流れる電流を調整する必要があり、電力ロスが大きくなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力ロスを抑制しつつ、突入電流の発生も抑制することのできる車両用電源システムを提供することにある。
【０００７】
本発明のある態様によれば、車両の走行モータに電力を供給するメインバッテリと、少なくともメインバッテリに電力を供給する燃料電池と、メインバッテリと燃料電池を接続するメインラインと、メインラインに配置され燃料電池の出力電圧を昇圧する充電部及び変圧部を備えた第１電圧変換器と、メインラインにおいて充電部と燃料電池との間に設けられるリレーと、車両又は燃料電池の補機に電力を供給する補機電力供給ラインに接続されたサブバッテリと、を有する車両用電源システムが提供される。さらに、この車両用電源システムは、メインラインにおいてリレーと充電部の間に接続され、サブバッテリから充電部に供給する電力を調節する第２電圧変換器を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態による車両用電源システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、第２実施形態による車両用電源システムの構成を示す図である。
【図３】図３は、第３実施形態による車両用電源システムの構成を示す図である。
【図４】図４は、第４実施形態による起動時リレー閉塞制御の流れを説明するフローチャートである。
【図５】図５は、第４実施形態の変形例による起動時リレー閉塞制御の流れを説明するフローチャートである。
【図６】図６は、第５実施形態による起動時リレー閉塞制御の流れを説明するフローチャートである。
【図７】図７は、第５実施形態による発電許可判定の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図８は、第６実施形態による車両用電源システムの構成を示す図である。
【図９】図９は、第６実施形態による発電許可判定の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、第７実施形態によるＳＯＦＣ停止関連制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、第８実施形態による車両用電源システムの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第８実施形態によるＳＯＦＣ停止関連制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、第８実施形態によるＥＡＰ処理関連制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１４】図１４は、第９実施形態による車両用電源システムの構成を示す図である。
【図１５】図１５は、第９実施形態によるＥＡＰ終了後制御の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる車両用電源システムの概略構成を説明する図である。
【００１１】
図示のように、車両用電源システム１００は、車両の走行モータ２００に電力を供給するメインバッテリ１０と、メインバッテリ１０に電力を供給する燃料電池としてのＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池：solid oxide fuel cell）１２と、メインバッテリ１０とＳＯＦＣ１２を接続するメインライン１４と、メインライン１４に配置されＳＯＦＣ１２の出力電圧を変圧する第１電圧変換器としてのＦＣコンバータ１６と、メインライン１４においてＦＣコンバータ１６とＳＯＦＣ１２との間に設けられるリレーとしてのＦＣ接続リレー１８と、車両又はＳＯＦＣ１２の補機類４００に電力を供給する補機電力供給ライン３００に接続されたサブバッテリ２２と、を有する。
【００１２】
走行モータ２００は、三相交流モータで構成されており、メインバッテリ１０やＳＯＦＣ１２からの電力供給を受け、車両用電源システム１００が搭載される車両の駆動力を生成する。なお、走行モータ２００は、例えば回生ブレーキの作動状態などの走行状態に応じて発電機として機能し、メインバッテリ１０に回生電力を供給する。
【００１３】
また、走行モータ２００には、メインバッテリ１０及びＳＯＦＣ１２から供給される直流電力を交流電力に変換する一方で、当該走行モータ２００で発電した交流の回生電力を直流電力に変換するモータインバータ２００ａが設けられている。
【００１４】
メインバッテリ１０は、例えば、リチウムイオンバッテリー等の二次電池で構成される。また、メインバッテリ１０は、図示しない外部充電装置からの電力やＳＯＦＣ１２の発電電力の供給を受けて充電する一方で、充電されている電力を走行モータ２００からの要求に基づき、当該走行モータ２００に供給する。
【００１５】
ＳＯＦＣ１２は、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、アノード（燃料極）とカソード（空気極）により挟み込んで得られるセルを積層して構成される。ＳＯＦＣ１２は、燃料極に燃料ガス（水素）の供給を受けるとともに、空気極に酸化ガス（酸素）の供給を受けることで発電する。なお、本実施形態におけるＳＯＦＣ１２は、例えばメインバッテリ１０の充電電力が走行要求に対して不足している場合に発電を行い、電力供給ラインであるメインライン１４により当該発電電力をＦＣコンバータ１６を介してメインバッテリ１０に供給する。
【００１６】
ＦＣコンバータ１６は、ＳＯＦＣ１２の発電電力を変圧（昇圧）してメインバッテリ１０や走行モータ２００に供給するＤＣＤＣコンバータである。ＦＣコンバータ１６は、ＦＣ接続リレー１８の側（ＳＯＦＣ１２側）において充電部としての入力側コンデンサ１６ａと、入力側コンデンサ１６ａが充電された状態で、ＳＯＦＣ１２からメインバッテリ１０に供給する電力を昇圧するためのコイル又はトランス等の回路素子で構成された変圧回路１６ｂを有している。
【００１７】
ＦＣ接続リレー１８は、例えばノーマルオープンリレーで構成されており、メインバッテリ１０からＳＯＦＣ１２の発電電力の要求などに応じて、コントローラ９０により開閉制御される。
【００１８】
サブバッテリ２２は、補機電力供給ライン３００を介して、車両の電装部品又はＳＯＦＣ１２の空気ブロア等の補機類４００に電力を供給するバッテリである。
【００１９】
ここで、本実施形態の車両用電源システム１００は、サブバッテリ２２に蓄えられている電力をＦＣコンバータ１６の入力側コンデンサ１６ａに供給できるように構成されている。具体的には、サブバッテリ２２は、サブライン２４を介して、メインライン１４におけるＦＣ接続リレー１８とＦＣコンバータ１６（より詳細には入力側コンデンサ１６ａ）との間に並列接続されている。
【００２０】
さらに、サブライン２４には、サブバッテリ２２から入力側コンデンサ１６ａに供給する電力を制御する第２電圧変換器としてのサブコンバータ２６が配置されている。サブコンバータ２６は、コントローラ９０からの指令に基づき、サブバッテリ２２から電力を取り出して入力側コンデンサ１６ａに充電する機能を有するＤＣＤＣコンバータである。
【００２１】
さらに、車両用電源システム１００は、ＦＣ接続リレー１８の開閉を制御するコントローラ９０を備えている。コントローラ９０は、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）を備えたコンピュータ、特にマイクロコンピュータで構成される。そして、コントローラ９０は、本実施形態及び後述する各実施形態の処理の少なくとも何れか一つの処理が実行できるようにプログラムされている。なお、コントローラ９０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態の各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていても良い。
【００２２】
本実施形態において、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２の出力電圧を検出する燃料電池出力電圧取得部としてのＦＣ電圧センサ３０からＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを取得する。そして、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに基づいて、ＦＣ接続リレー１８の開閉制御、及びサブコンバータ２６の制御を実行する。
【００２３】
以上説明した車両用電源システム１００において、例えば、メインバッテリ１０の充電電力が不足しておらず、ＳＯＦＣ１２を停止させている場合には、ＦＣ接続リレー１８が開放状態に維持されている。
【００２４】
一方で、例えばメインバッテリ１０の充電電力が不足してＳＯＦＣ１２による補助的な電力供給が要求される場合には、ＦＣ接続リレー１８が閉塞されてＳＯＦＣ１２の発電電力がメインバッテリ１０に供給される。
【００２５】
このとき、ＳＯＦＣ１２の出力電圧と入力側コンデンサ１６ａの電圧との差が大きいと、当該リレーの閉塞操作時に、突入電流が発生する恐れがある。
【００２６】
したがって、本実施形態において、コントローラ９０は、好ましくはＦＣ接続リレー１８を開放した状態で、入力側コンデンサ１６ａを所定電圧まで充電するようにサブコンバータ２６を制御する。以下では、この入力側コンデンサ１６ａの電圧を単に「入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃ」とも記載する。
【００２７】
このように、入力側コンデンサ１６ａを所定電圧まで充電することで、例えば、ＳＯＦＣ１２の起動時などにおいて、ＳＯＦＣ１２の開放電圧（OCV：Open circuit voltage）と入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃとの差が比較的小さい状態でＦＣ接続リレー１８を閉塞することができ、突入電流の発生を抑制することができる。
【００２８】
特に、本実施形態では、サブコンバータ２６を用いて入力側コンデンサ１６ａの充電を行う。したがって、メインバッテリ１０を含む強電系への電力制御が想定される大型のＦＣコンバータ１６によって、ＳＯＦＣ１２の出力電圧とメインバッテリ１０の電圧の差を調節する場合と比べて電力ロスを抑制しつつ当該電圧の差を解消することができる。
【００２９】
なお、ＳＯＦＣ１２の開放電圧と入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃとの差を解消すべく入力側コンデンサ１６ａに充電を行う方法として、ＦＣ接続リレー１８にいわゆるプレチャージリレーを設けて、当該プレチャージリレーを閉塞してＳＯＦＣ１２と入力側コンデンサ１６ａとの間の電位差を解消することが考えられる。しかしながら、この場合、ＳＯＦＣ１２の発電準備が完了しておらず、その出力が安定しない状態（ＳＯＦＣ１２のＩＶ特性が過渡的な状態）において、プレチャージリレーを介して、ＳＯＦＣ１２と入力側コンデンサ１６ａが通電可能な状態となる。
【００３０】
したがって、ＳＯＦＣ１２の出力が安定しない状態でＳＯＦＣ１２から入力側コンデンサ１６ａへの充電が行われることとなるため、ＳＯＦＣ１２と入力側コンデンサ１６ａの電位差変動が生じやすくなり、当該電位差変動を解消するための制御が複雑となる。
【００３１】
これに対して、本実施形態の構成であれば、ＦＣ接続リレー１８を開放してＳＯＦＣ１２と入力側コンデンサ１６ａとの導通が切断された状態で、サブコンバータ２６による入力側コンデンサ１６ａへの充電（プレチャージ）が可能である。したがって、ＳＯＦＣ１２の出力が安定するまで入力側コンデンサ１６ａとの通電を遮断した状態とすることができるので、上記電位差変動を解消するための制御を行うことなく入力側コンデンサ１６ａへの充電を実行することができる。すなわち、当該充電に係る制御を簡素化することができる。
【００３２】
以上説明した第１実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３３】
本実施形態の車両用電源システム１００は、車両の走行モータ２００に電力を供給するメインバッテリ１０と、少なくともメインバッテリ１０に電力を供給する燃料電池としてのＳＯＦＣ１２と、メインバッテリ１０とＳＯＦＣ１２を接続するメインライン１４と、メインライン１４に配置されＳＯＦＣ１２の出力電圧を調節する充電部としての入力側コンデンサ１６ａ及び変圧部としての変圧回路１６ｂを備えた第１電圧変換器としてのＦＣコンバータ１６と、メインライン１４においてＦＣコンバータ１６とＳＯＦＣ１２との間に設けられるリレーとしてのＦＣ接続リレー１８と、車両又はＳＯＦＣ１２の補機類４００に電力を供給する補機電力供給ライン３００に接続されたサブバッテリ２２と、を有する。
【００３４】
さらに、車両用電源システム１００は、メインライン１４においてＦＣ接続リレー１８と入力側コンデンサ１６ａの間に接続され、サブバッテリ２２から入力側コンデンサ１６ａに供給する電力を調節する第２電圧変換器としてのサブコンバータ２６を有する。
【００３５】
これにより、サブコンバータ２６を用いてサブバッテリ２２から入力側コンデンサ１６ａへの充電を行うことができる。特に、サブコンバータ２６は入力側コンデンサ１６ａへの充電を行うことを主な用途とするため、素子数や配線等が多く複雑に構成された大型（大出力）のＦＣコンバータ１６よりも小型に構成できる。したがって、大型のＦＣコンバータ１６を用いてＳＯＦＣ１２の出力電圧とメインバッテリ１０の電圧の差を調節する場合と比べて、電力ロスを抑制しつつＳＯＦＣ１２の出力電圧とメインバッテリ１０の電圧の差を解消することができる。
【００３６】
特に、ＦＣコンバータ１６を用いてＳＯＦＣ１２の出力電圧とメインバッテリ１０の電圧の差を調節する場合には、ＦＣコンバータ１６が双方向コンバータとして構成されるので、そもそも大型のＦＣコンバータ１６が当該双方向化によってより複雑且つ大型化していた。これに対して、本実施形態の構成であれば、ＦＣコンバータ１６を、ＳＯＦＣ１２からメインバッテリ１０の方向に向かって昇圧する一方向コンバータとして構成することができるので、ＦＣコンバータ１６の構成も簡素化される。結果として、車両用電源システム１００全体の構成をより好適に簡素化しつつ、ＳＯＦＣ１２の出力電圧とメインバッテリ１０の電圧の差の解消を実現することができる。
【００３７】
また、本実施形態の車両用電源システム１００は、ＳＯＦＣ１２の出力電圧を取得する燃料電池出力電圧取得部としてのＦＣ電圧センサ３０と、取得されたＳＯＦＣ１２の出力電圧であるＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに基づいて、ＦＣ接続リレー１８の開閉制御、及びサブコンバータ２６の制御を実行するコントローラ９０と、をさらに有する。
【００３８】
これにより、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに応じて、ＳＯＦＣ１２の開放電圧とメインバッテリ１０の電圧との差に起因する突入電流を抑制し得るタイミングで、好適にＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。したがって、ＳＯＦＣ１２の起動時などのシーンにおいて、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄと入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃとの差が比較的小さくなるタイミングでＦＣ接続リレー１８を閉塞することができるので、突入電流の発生を好適に抑制することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに基づいて、ＦＣ接続リレー１８の開閉制御、及びサブコンバータ２６の制御を実行する例を説明した。しかしながら、ＳＯＦＣ１２の出力電圧とメインバッテリ１０の電圧の差を解消する観点からＦＣ接続リレー１８の開閉制御、及びサブコンバータ２６の制御が実行可能であるならば、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに代えて、又はこれとともに他の任意の制御パラメータを用いてＦＣ接続リレー１８の開閉制御、及びサブコンバータ２６の制御を実行するようにしても良い。
【００４０】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
図２は、第２実施形態における車両用電源システム１００の構成を示す図である。なお、図面の簡略化のため、ＦＣコンバータ１６の変圧回路１６ｂは省略している。
【００４２】
図示のように、本実施形態では、サブコンバータ２６がＦＣコンバータ１６に一体に組み込まれている。より詳細には、サブコンバータ２６は、第１実施形態と同様にサブバッテリ２２と入力側コンデンサ１６ａの間のメインライン１４に接続されつつも、ＦＣコンバータ１６に統合される。これにより、ＦＣコンバータ１６とサブコンバータ２６内に含まれる制御基板や電源基板等に用いる回路素子や配線を共有することができ、システム構成をより簡素化することができる。
【００４３】
特に、既に説明したように、サブコンバータ２６は、補機類４００への電力供給及び入力側コンデンサ１６ａへの充電を主目的としているので、想定される制御電力がＦＣコンバータ１６と比べて小さくなる。したがって、ＦＣコンバータ１６と比べて回路構成が簡素であり、部品点数も少ない。したがって、サブコンバータ２６をＦＣコンバータ１６へ組み込んだとしても、既存のＦＣコンバータ１６の構成を複雑化させることなく、第１実施形態で説明した入力側コンデンサ１６ａへの充電制御を実現することができる。
【００４４】
以上説明した第２実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【００４５】
本実施形態の車両用電源システム１００では、サブコンバータ２６は、ＦＣコンバータ１６に一体に構成される。これにより、ＦＣコンバータ１６とサブコンバータ２６内に含まれる制御基板や電源基板等に用いる回路素子や配線を共有することができ、システム構成をより簡素化することができる。結果として、車両用電源システム１００の小型化に資することとなる。
【００４６】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態又は第２実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
図３は、本実施形態における車両用電源システム１００の構成を示す図である。図示のように、本実施形態では、ＦＣコンバータ１６は、ＳＯＦＣ１２とメインバッテリ１０の間に、変圧回路１６ｂとしてのトランス４０を備えている。したがって、トランス４０によってＳＯＦＣ１２の出力電圧が昇圧され、メインバッテリ１０に供給されることとなる。より詳細には、トランス４０は、メインライン１４において、入力側コンデンサ１６ａよりも二次側（メインバッテリ１０側）に配置されている。
【００４８】
また、本実施形態のＳＯＦＣ１２は、最大出力電圧が６０Ｖ未満となるように構成されている。より具体的には、例えば、最大出力電圧が６０Ｖ未満となるようにＳＯＦＣ１２を構成する単位セルの積層数が調節される。
【００４９】
本実施形態によれば、ＳＯＦＣ１２の最大出力電圧が６０Ｖ未満に構成されることによって、当該ＳＯＦＣ１２を車両の安全性の観点から定められる高電圧安全要求の対象部品から外すことができる。
【００５０】
より詳細には、衝突時に比較的大きく損傷することが想定される車両の前方領域や後方領域（以下、単に「衝突領域」とも記載する）においては、安全上の観点から電圧が６０Ｖを越える高電圧電気部品を設置しないことが要求される。しかしながら、本実施形態のＳＯＦＣ１２の最大出力電圧は６０Ｖ未満であるため、このような高電圧電気部品に該当しなくなる。したがって、本来であれば設置が想定されない車両の前方領域や後方領域においてもＳＯＦＣ１２を設置することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、ＦＣコンバータ１６のトランス４０を、高電圧電気部品に該当しないＳＯＦＣ１２と、高電圧電気部品に該当するメインバッテリ１０の間に介在させている。したがって、ＳＯＦＣ１２とメインバッテリ１０が直接的に配線されていないので、実質上、ＳＯＦＣ１２が高電圧電気部品のメインバッテリ１０から電気的に独立することとなる。
【００５２】
すなわち、ＳＯＦＣ１２と高電圧電気部品の直接的な電気接続が遮断されることとなるので、より確実にＳＯＦＣ１２をメインバッテリ１０を含む高電圧系から独立させることができる。これにより、高電圧安全要求を満たしつつ、衝突領域を含めた車両の任意の領域にＳＯＦＣ１２を設置することができるので、車両のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００５３】
以上説明した第３実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５４】
本実施形態の車両用電源システム１００では、ＦＣコンバータ１６の変圧部（変圧回路１６ｂ）は、トランス４０により構成される。
【００５５】
これにより、ＳＯＦＣ１２と高電圧電気部品のメインバッテリ１０との間の直接的な電気接続を遮断することができるので、ＳＯＦＣ１２を高電圧系から独立させることができる。
【００５６】
そして、本実施形態では、ＳＯＦＣ１２は、最大出力電圧が６０Ｖ未満となるように構成されている。これにより、ＳＯＦＣ１２を車両の安全性の観点から定められる高電圧安全要求の対象部品から外すことができる。
【００５７】
したがって、上述のように、ＦＣコンバータ１６においてＳＯＦＣ１２とメインバッテリ１０の間に変圧部としてのトランス４０を介在させ且つ、ＳＯＦＣ１２の最大出力電圧を６０Ｖ未満に構成することによって、ＳＯＦＣ１２を非高電圧電気部品としつつ高電圧電気部品であるメインバッテリ１０との直接的な電気接続を遮断することができる。したがって、高電圧安全要求を満たしつつ、衝突領域を含めた車両の任意の領域にＳＯＦＣ１２を設置することができるので、車両のレイアウトの自由度を向上させることができる。特に、車両前方や車両後方等の他の高電圧電気部品を含む他の部品の配置数が少ない領域にＳＯＦＣ１２を設置することで、作動温度が高いＳＯＦＣ１２をできるだけ他の部品から分離することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、サブコンバータ２６が一体に組み込まれた構成のＦＣコンバータ１６にトランス４０を設ける例を示した。しかしながら、第１実施形態における図１で説明したＦＣコンバータ１６とサブコンバータ２６が分離された構成において、ＦＣコンバータ１６にトランス４０を設けるようにしても良い。
【００５９】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について説明する。なお、第１〜第３実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、第１〜第３実施形態で説明した構成の車両用電源システム１００において、ＳＯＦＣ１２の起動のシーンで実行されるＦＣ接続リレー１８を閉塞制御（以下、「起動時リレー閉塞制御」とも記載する）の一態様を説明する。
【００６０】
図４は、本実施形態における起動時リレー閉塞制御の流れを説明するフローチャートである。
【００６１】
図示のように、ステップＳ１１０において、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２が起動するか否かを判定する。より詳細には、コントローラ９０は、メインバッテリ１０の充電残量（ＳＯＣ）が所定値を下回った場合などにおいてＳＯＦＣ１２への発電要求を検出した際に、ＳＯＦＣ１２が起動すると判断する。そして、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２が起動すると判断した場合には、ステップＳ１２０の処理を行う。
【００６２】
ステップＳ１２０において、コントローラ９０は、ＦＣ接続リレー１８の開放状態でＦＣコンバータ１６の入力側コンデンサ１６ａを充電する。具体的には、コントローラ９０は、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに近づくように、サブコンバータ２６を制御して入力側コンデンサ１６ａへ充電を行う。すなわち、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃをＳＯＦＣ１２の開放電圧に近づけて、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃとＳＯＦＣ１２の開放電圧の間の電圧差を抑制する。
【００６３】
ステップＳ１３０において、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄと入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃの差の絶対値（以下、「ＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜とも記載する」）が、所定の閾値電圧差ΔＶｔｈ以下であるか否かを判定する。そして、コントローラ９０は、ＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜が閾値電圧差ΔＶｔｈ以下であると判定すると、ステップＳ１４０の処理を行う。
【００６４】
そして、ステップＳ１４０において、コントローラ９０は、ＦＣ接続リレー１８を閉塞する。
【００６５】
以上説明したステップＳ１２０〜ステップＳ１４０の処理によれば、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃとＳＯＦＣ１２の開放電圧の間の電圧差を比較的小さくした状態でＦＣ接続リレー１８が閉塞されることとなる。したがって、ＦＣ接続リレー１８の閉塞時における突入電流の発生を抑制することができる。
【００６６】
以上説明した第４実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【００６７】
本実施形態の車両用電源システム１００では、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２が起動するか否かを判定し（図４のステップＳ１１０）、ＳＯＦＣ１２が起動すると判断すると、サブコンバータ２６を制御してサブバッテリ２２から入力側コンデンサ１６ａへの充電を行う（図４のステップＳ１２０）。そして、コントローラ９０は、入力側コンデンサ１６ａへの充電の後にＦＣ接続リレー１８を閉塞する（図４のステップＳ１４０）。
【００６８】
これによれば、ＳＯＦＣ１２の起動時に、ＦＣ接続リレー１８が開放された状態で入力側コンデンサ１６ａへ充電を行い、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃをＳＯＦＣ１２の開放電圧に近づけることができる。したがって、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃとＳＯＦＣ１２の開放電圧の間の電圧差を減少させ、当該電圧差が減少した状態でＦＣ接続リレー１８を閉塞することができるので、当該ＦＣ接続リレー１８の閉塞時における突入電流の発生をより確実に抑制することができる。
【００６９】
特に、本実施形態の車両用電源システム１００では、コントローラ９０は、入力側コンデンサ１６ａの電圧である入力側コンデンサ電圧ＶｉｃとＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄの差としてのＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜が閾値電圧差ΔＶｔｈ以下となるように、入力側コンデンサ１６ａへの充電を行う（図４のステップＳ１２０及びステップＳ１３０）。
【００７０】
これにより、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃとＳＯＦＣ１２の開放電圧の間の電圧差をより確実に減少させることができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、コントローラ９０が、ＳＯＦＣ１２が起動すると判断するにあたり、ＳＯＦＣ１２への発電要求があることを検出して入力側コンデンサ１６ａへ充電を行う例を説明した。しかしながら、例えば、メインバッテリ１０のＳＯＣを監視して、ＳＯＦＣ１２の起動が必要となるという予測を検知して、当該予測が検知されたら、実際にＳＯＦＣ１２の起動処理に入る前（発電要求の検出の前）に入力側コンデンサ１６ａへ充電を行うようにしても良い。
【００７２】
次に、本実施形態の変形例について説明する。本変形例では、上記ステップＳ１２０及びステップＳ１３０にかかる入力側コンデンサ１６ａへの充電制御の他の態様を説明する。
【００７３】
図５は、本変形例における起動時リレー閉塞制御の流れを説明するフローチャートである。なお、図５においては、図４で説明した処理と同様の処理について同じステップ番号を付している。
【００７４】
本変形例では、コントローラ９０は、図４と同様にステップＳ１１０及びステップＳ１２０の処理を経て、ステップＳ１３０においてＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜が閾値電圧差ΔＶｔｈ以下であると判断すると、ステップＳ１３１の判断処理を行う。
【００７５】
ステップＳ１３１において、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄから入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃを減じて得られるＦＣ−コンデンサ電圧差ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃが０以上であるか否かを判定する。すなわち、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃ以上であるか否かを判定する。
【００７６】
そして、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃ以上であると判定すると、ステップＳ１４０においてＦＣ接続リレー１８を閉塞する。
【００７７】
一方、コントローラ９０は、上記ステップＳ１３１でＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃ未満であると判定すると、ステップＳ１３２において入力側コンデンサ１６ａに充電された電力を放電する。具体的に、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を制御して、入力側コンデンサ１６ａから図示しないサブコンバータ２６に内蔵された又はサブコンバータ２６とは別に構成された放電回路に充電電力を放電する。
【００７８】
本変形例によれば、ＳＯＦＣ１２の出力電圧が入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃよりも高い状態でＦＣ接続リレー１８が閉塞されることとなるので、当該閉塞時に流れる電流をＳＯＦＣ１２から入力側コンデンサ１６ａの向きにすることができる。したがって、ＦＣ接続リレー１８の閉塞時に入力側コンデンサ１６ａからＳＯＦＣ１２に電流が流れ込むことを抑制することができる。
【００７９】
なお、ステップＳ１２０で説明した充電の開始時点において、入力側コンデンサ１６ａの電圧はＳＯＦＣ１２の出力電圧と比べて低いと考えられる。したがって、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０で説明したＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜を閾値電圧差ΔＶｔｈ以下とする充電制御の下においては、サブコンバータ２６は基本的に入力側コンデンサ１６ａに電力を供給する状態（入力側コンデンサ１６ａからサブコンバータ２６の向きに電力は供給されない）となる。すなわち、基本的には、上記充電制御中は入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄより低いと考えられる。しかしながら、ＳＯＦＣ１２の短時間の停止の後の再起動時等のシーンにおいて入力側コンデンサ１６ａが既にある程度充電されている状態で、起動時リレー閉塞制御が開始されることも考えられる。
【００８０】
また、例えばオーバーシュートやハンチングなどの要因によって、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを超える事態も発生し得る。特に、ＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜≦閾値電圧差ΔＶｔｈの範囲内において、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを超えた状態で制御値が静定することも想定される。
【００８１】
これに対して、本変形例の構成であれば、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを超えた場合に、入力側コンデンサ１６ａを放電する制御、すなわち、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃをＳＯＦＣ１２の出力電圧以下とする制御を行うことで、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを超えた状態でＦＣ接続リレー１８を閉塞することをより確実に抑制できる。結果として、ＦＣ接続リレー１８の閉塞時におけるＳＯＦＣ１２への電流の流入をより確実に防止することができる。
【００８２】
以上説明した第４実施形態の変形例にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８３】
本変形例の車両用電源システム１００では、コントローラ９０は、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄ以下となるように、サブコンバータ２６を制御して入力側コンデンサ１６ａへの充電を行う（図５のステップＳ１３１及びステップＳ１３２）。
【００８４】
これにより、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを超えた状態でＦＣ接続リレー１８を閉塞することがより確実に抑制され、ＦＣ接続リレー１８の閉塞時におけるＳＯＦＣ１２への電流の流入をより確実に防止することができる。結果として、ＳＯＦＣ１２に電流が流れ込むことによって引き起こされるＳＯＦＣ１２の構成部品への悪影響をより確実に防ぐことができる。
【００８５】
なお、本変形例では、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃをＳＯＦＣ１２の出力電圧以下とする制御の一例として、入力側コンデンサ１６ａを放電する制御を説明した。しかしながら、これ以外の入力側コンデンサ電圧ＶｉｃをＳＯＦＣ１２の出力電圧以下とする制御を採用しても良い。例えば、入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃの目標値を、ＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜を閾値電圧差ΔＶｔｈ以下となる範囲でＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに対して所定のマージン分低く設定することで、入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＳＯＦＣ１２の出力電圧以下に維持されるようにしても良い。
【００８６】
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について説明する。なお、第１〜第４実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に、本実施形態では、上記起動時リレー閉塞制御に関し、第４実施形態とは別の態様を説明する。
【００８７】
また、本実施形態については、説明の簡略化の観点から、図４に示す第４実施形態の起動時リレー閉塞制御をベースとすることを前提に説明するが、第５実施形態〜第９実施形態のいずれの実施形態においても、図５に示す第４実施形態の変形例にかかる起動時リレー閉塞制御をベースとしても良い。
【００８８】
図６は、本実施形態における起動時リレー閉塞制御の流れを説明するフローチャートである。
【００８９】
図示のように、ステップＳ２１０において、コントローラ９０は、第４実施形態と同様に、ＳＯＦＣ１２が起動するか否かを判定する。そして、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２が起動すると判断した場合には、ステップＳ２２０の処理を行う。
【００９０】
ステップＳ２２０において、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されているか否かを判断する発電許可判定を行う。具体的に、ＳＯＦＣ１２の起動処理においては、当該ＳＯＦＣ１２を図示しない起動燃焼器等で加熱する暖機処理が行われ、ＳＯＦＣ１２の温度が徐々に上昇して、所定の作動温度（例えば、７００℃〜９００℃）に近づいていく。ＳＯＦＣ１２はこのような適切な作動温度に到達することで、要求される発電特性で動作する。
【００９１】
したがって、本実施形態では、暖機処理が完了した状態であれば、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されている状態と判断する。一方で、ＳＯＦＣ１２の暖機処理が完了しておらず、ＳＯＦＣ１２が上記好適な作動温度に到達していない場合には、ＳＯＦＣ１２が要求される発電特性に到達していない可能性があるので、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されていないと判断される。
【００９２】
なお、ＦＣ接続リレー１８が開放されており、ＳＯＦＣ１２から実質的に電流の取り出しが行われていない場合には、ＳＯＦＣ１２の発電特性はＳＯＦＣ１２の開放電圧の大きさに相関する。すなわち、ＳＯＦＣ１２の開放電圧が大きいほど、ＳＯＦＣ１２の発電特性が高い。したがって、本実施形態では、ＦＣ接続リレー１８が開放されている状態において、ＳＯＦＣ１２の開放電圧としてのＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに基づいて、ＳＯＦＣ１２の発電許可の判定を行う。以下、具体的な発電許可判定の内容について説明する。
【００９３】
図７は、本実施形態におけるＳＯＦＣ１２の発電が許可されているかどうかの判定の処理を示すフローチャートである。
【００９４】
図示のように、ステップＳ２２１においてコントローラ９０は、ＦＣ電圧センサ３０からＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄを取得する。
【００９５】
そして、ステップＳ２２２において、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１に到達したか否か、すなわちＶｆｃ_ｄ≧Ｖｔｈ１となっているか否かを判定する。ここで、閾値電圧Ｖｔｈ１は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが、通常要求されるＳＯＦＣ１２の発電特性を発揮できると判断する（暖機処理が終了したと判断する）ための基準として好適に設定される。
【００９６】
そして、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１以上であると判断すると、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されていると判断し、ステップＳ２３０に進む。
【００９７】
図６に戻り、コントローラ９０は、第４実施形態にかかる図５のステップＳ１２０、ステップＳ１３０、及びステップＳ１４０の処理と同様にステップＳ２３０、ステップＳ２４０、及びステップＳ２５０の処理を経て、ＦＣ接続リレー１８を閉塞する。
【００９８】
したがって、本実施形態によれば、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されて発電特性が安定した状態でＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。すなわち、ＳＯＦＣ１２からの取り出し電流に対して出力電圧の変化が比較的小さい領域においてＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。
【００９９】
これにより、例えば、ＳＯＦＣ１２の出力電圧が入力側コンデンサ電圧Ｖｉｃ以上となっている状態でＦＣ接続リレー１８を閉塞した場合において、ＳＯＦＣ１２から入力側コンデンサ１６ａに電流が流れることでＳＯＦＣ１２の出力電圧が大きく低下し、それによってさらに入力側コンデンサ電圧ＶｉｃがＳＯＦＣ１２の出力電圧を越えて逆向きに電流が流れる状態（電圧のハンチング）を抑制することができる。
【０１００】
以上説明した第５実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１０１】
本実施形態の車両用電源システム１００では、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２の起動時にＳＯＦＣ１２の発電が許可されているか否かを判定し（図６のステップＳ２２０）、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されていると判断すると、サブコンバータ２６を制御して入力側コンデンサ１６ａへの充電を行い（図６のステップＳ２３０）、入力側コンデンサ１６ａへの充電の後にＦＣ接続リレー１８を閉塞する（図６のステップＳ２５０）。特に、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されている否かの判定を、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１以上である否かに基づいて行い（図７のステップＳ２２２）、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１以上である場合に、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されていると判断する（図７のステップＳ２２３）。
【０１０２】
これにより、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されて発電特性が安定した状態をより確実に検知して、その安定したタイミングでＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。すなわち、ＳＯＦＣ１２からの取り出し電流に対して出力電圧の変化が比較的小さい領域においてＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。これにより、ＦＣ接続リレー１８の閉塞後において、メインバッテリ１０への供給等のためにＳＯＦＣ１２から電流を取り出す際に、ＳＯＦＣ１２の出力電圧の変動に起因する上記電圧のハンチングを抑制することができる。
【０１０３】
なお、本実施形態にかかるＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに基づく発電許可判定であれば、例えば、ＳＯＦＣ１２の温度自体は好適な作動温度に達しているものの、ＳＯＦＣ１２の燃料と空気の供給バランス（ストイキ比）が適切ではない等の他の種々の要因に基づいてＳＯＦＣ１２の発電が安定していない状況においてもＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１に到達しないので、この場合も発電が許可されないこととなる。
【０１０４】
すなわち、ＳＯＦＣ１２の温度が作動温度に達していないという状況以外の他の要因により発電が安定しない場合でも、ＦＣ接続リレー１８は閉塞されないこととなる。したがって、これらの他の要因でＳＯＦＣ１２の発電が安定せずに上述の電圧のハンチングが懸念される場合をより確実に検出して、ＦＣ接続リレー１８を閉塞しないようにすることができる。結果として、より確実にＦＣ接続リレー１８の閉塞時の突入電流の発生を抑制することができる。
【０１０５】
なお、上記実施形態においては、コントローラ９０は、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに基づいてＳＯＦＣ１２の発電が許可されているかどうかを判定している。しかしながら、例えば、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２に比較的小さい所定の負荷を与え、当該負荷によるＳＯＦＣ１２の出力電流の変化、及び負荷を与える前後のＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄの変化に基づいてＳＯＦＣ１２の発電特性を推定し、推定した発電特性が所定の発電特性閾値に到達した場合に発電が許可されていると判断するようにしても良い。
【０１０６】
（第６実施形態）
以下、第６実施形態について説明する。なお、第１〜第５実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、ＦＣ接続リレー１８の閉塞制御におけるＳＯＦＣ１２の発電許可判定を、第５実施形態のＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄに代えてＳＯＦＣ１２の温度（スタック温度Ｔｓ）に基づいて行う。
【０１０７】
図８は、本実施形態における車両用電源システム１００の構成を示す図である。図示のように、この車両用電源システム１００には、第３実施形態で説明したシステム構成（図３参照）を基本としつつ、ＳＯＦＣ１２にその温度を検出するためのスタック温度センサ３２が設けられている。そして、このスタック温度センサ３２で検出されるスタック温度検出値Ｔｓ_ｄは、適宜、コントローラ９０に送信される。
【０１０８】
なお、本実施形態における起動時リレー閉塞制御の流れは、第５実施形態にかかる図６で示した流れと同様であるので、第５実施形態と相違する発電許可判定の部分のみを説明する。
【０１０９】
図９は、本実施形態におけるＳＯＦＣ１２の発電が許可されているかどうかの判定の処理を示すフローチャートである。
【０１１０】
図示のように、ステップＳ２２１´においてコントローラ９０は、スタック温度センサ３２からスタック温度検出値Ｔｓ_ｄを取得する。
【０１１１】
そして、ステップＳ２２２´において、コントローラ９０は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第１閾値温度Ｔｔｈ１に到達したか否か、すなわちＴｓ_ｄ≧Ｔｔｈ１となっているか否かを判定する。ここで、第１閾値温度Ｔｔｈ１は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが通常要求されるＳＯＦＣ１２の発電特性が得られる温度であるか否かという観点から定められる。
【０１１２】
そして、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第１閾値温度Ｔｔｈ１以上であると判定すると、ステップＳ２２３´においてコントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されていると判断し、第５実施形態にかかる図６のステップＳ２３０、ステップＳ２４０、及びステップＳ２５０の処理を経て、ＦＣ接続リレー１８を閉塞する。
【０１１３】
したがって、本実施形態によれば、スタック温度Ｔｓが所定の作動温度に到達したことをより確実に検知して、ＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。なお、ＳＯＦＣ１２の起動時においては、概ね、暖機処理の進行に伴うスタック温度Ｔｓの上昇が、ＳＯＦＣ１２の発電特性の向上に相関している。したがって、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄに基づいてＳＯＦＣ１２の発電が許可されているか否かを判定することで、ＳＯＦＣ１２の発電特性が要求される特性となったときを好適に検知して、ＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。
【０１１４】
以上説明した第６実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１１５】
本実施形態の車両用電源システム１００では、ＳＯＦＣ１２の温度としてのスタック温度検出値Ｔｓ_ｄを取得する燃料電池温度取得部であるスタック温度センサ３２をさらに有する。そして、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されている否かの判定を、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第１閾値温度Ｔｔｈ１以上であるか否かに基づいて行い（図９のステップＳ２２２´）、第１閾値温度Ｔｔｈ１以上である場合にＳＯＦＣ１２の発電が許可されていると判断する（図９のステップＳ２２３´）。
【０１１６】
これにより、暖機処理の進行に伴うＳＯＦＣ１２の発電特性の上昇をより確実に検知して、ＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。すなわち、ＳＯＦＣ１２からの取り出し電流に対して出力電圧の変化が比較的小さいタイミングでより確実に、ＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。これにより、ＦＣ接続リレー１８の閉塞後において、メインバッテリ１０への供給等のためにＳＯＦＣ１２から電流を取り出す際に、ＳＯＦＣ１２の出力電圧の変動に起因する上述の電圧のハンチングをより好適に抑制することができる。
【０１１７】
特に、本実施形態にかかる発電許可判定が行われるＳＯＦＣ１２の起動シーンにおいては、事実上、スタック温度ＴｓがＳＯＦＣ１２の発電特性を表すパラメータとみなすことができるので、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄをパラメータとすることで高精度にＳＯＦＣ１２の発電特性を把握し、適切なタイミングでＦＣ接続リレー１８を閉塞することができる。結果として、より確実にＦＣ接続リレー１８の閉塞時の突入電流の発生を抑制することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、第３実施形態で説明したシステム構成（図３参照）を基本としつつ、ＳＯＦＣ１２にその温度を検出するスタック温度センサ３２が設けて、ＦＣ接続リレー１８の閉塞制御及び当該閉塞制御における発電許可判定を行う例を説明した。しかしながら、これに限られず、第１実施形態で説明したシステム構成（図１参照）及び第２実施形態で説明したシステム構成（図２参照）を基本としつつ、ＳＯＦＣ１２にその温度を検出するスタック温度センサ３２が設けて、ＦＣ接続リレー１８の閉塞制御及び当該閉塞制御における発電許可判定を行うようにしても良い。
【０１１９】
また、スタック温度Ｔｓ（スタック温度検出値Ｔｓ_ｄ）に加えて、ＳＯＦＣ１２の出力電圧（ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄ）を用いて、発電許可判定を行うようにしても良い。例えば、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄ及びＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄの双方が、それぞれ、第１閾値温度Ｔｔｈ１及び閾値電圧Ｖｔｈ１以上となった場合に、ＳＯＦＣ１２の発電が許可されていると判断するようにしても良い。
【０１２０】
すなわち、既に説明したように、ＳＯＦＣ１２の起動シーンにおいては、通常、スタック温度ＴｓがＳＯＦＣ１２の発電特性を表すパラメータとなり得る。しかしながら、例えば暖機処理そのものは正常に行われているもの、ＳＯＦＣ１２に供給される燃料及び空気のストイキ比が適切でない等の理由でスタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第１閾値温度Ｔｔｈ１以上であるにもかかわらず、所望の発電特性が得られない場合が想定される。この場合、実際には発電特性が低くＳＯＦＣ１２の準備が十分ではないので、発電が許可されていないと判断されることが好ましい。
【０１２１】
これに対して、上述のようにスタック温度検出値Ｔｓ_ｄ及びＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄの双方に基づいて、ＳＯＦＣ１２の発電許可判定をすることで、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第１閾値温度Ｔｔｈ１以上であっても、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１以上とならないので、上述の所望の発電特性が得られていない状態をより確実に検知して発電が許可されていないと判断することができる。
【０１２２】
一方で、例えばＳＯＦＣ１２を構成する単位セルの個体差等の要因により、ＳＯＦＣ１２の開放電圧が想定以上に高くなり、ＳＯＦＣ１２が所望の発電特性に達していないにもかかわらず、ＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄが閾値電圧Ｖｔｈ１以上となる場合が想定される。この場合には、実際には暖機処理が完了していないため、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄは第１閾値温度Ｔｔｈ１以上とならず、発電が許可されていないと判断することができる。
【０１２３】
したがって、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄ及びＦＣ出力電圧検出値Ｖｆｃ_ｄの双方に基づいて、ＳＯＦＣ１２の発電許可判定をすることで、突入電流の発生をより確実に抑制し得るタイミングで、ＦＣ接続リレー１８の閉塞することができる。
【０１２４】
（第７実施形態）
以下、第７実施形態について説明する。なお、第１〜第６実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に、本第７実施形態、後述の第８〜第９実施形態では、第４〜第６実施形態で説明した起動時リレー閉塞制御（図４〜図６参照）によってＦＣ接続リレー１８が閉塞された後の制御の各態様を説明する。
【０１２５】
特に、本実施形態では、ＦＣ接続リレー１８の閉塞後、ＳＯＦＣ１２の作動中に所定の発電停止要求が発せられた場合に、当該発電停止要求に従いＳＯＦＣ１２を停止させる際の車両用電源システム１００の制御（以下では、「ＳＯＦＣ停止関連制御」とも記載する）の一態様を説明する。
【０１２６】
図１０は、本実施形態におけるＳＯＦＣ停止関連制御の流れを示すフローチャートである。
【０１２７】
図示のように、ステップＳ１４０（図４参照）又はステップＳ２５０（図６参照）でＦＣ接続リレー１８が閉塞されると、コントローラ９０は、ステップＳ３１０以降のＳＯＦＣ停止関連制御を実行する。
【０１２８】
ステップＳ３１０において、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を停止する。例えば、コントローラ９０は、ＦＣ接続リレー１８の閉塞とほぼ同時に（当該閉塞をトリガとして）、サブコンバータ２６を停止させる。
【０１２９】
サブコンバータ２６は、ＳＯＦＣ１２の起動時における入力側コンデンサ１６ａへの充電制御に用いられるものであり、基本的にＳＯＦＣ１２の作動中は稼動させる必要性が低い。したがって、本実施形態のように、ＦＣ接続リレー１８の閉塞に併せて、速やかにサブコンバータ２６を停止させることによって、サブコンバータ２６を無用に作動させ続けることによる電力消費を抑制することができる。
【０１３０】
ステップＳ３２０において、コントローラ９０は、上述のようにサブコンバータ２６を停止させた後、ＳＯＦＣ１２の発電停止要求があるか否かを判定する。具体的に、コントローラ９０は、例えば、図示しない所定のＳＯＦＣ停止操作スイッチの操作を検知することで、発電停止要求があると判断する。
【０１３１】
ステップＳ３３０において、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２を停止させる。具体的に、コントローラ９０は、例えば、ＳＯＦＣ１２を発電させるための燃料系や空気系のアクチュエータを備えたＳＯＦＣシステムを停止させる指令を発する。この指令にしたがい、ＳＯＦＣ１２への燃料供給が停止され、ＳＯＦＣ１２の冷却処理を含む停止シーケンスが実行される。
【０１３２】
そして、ステップＳ３４０において、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を再作動させる。これは、ＳＯＦＣ１２の停止時におけるアノード極触媒の酸化劣化を抑制するため行われる後述のＥＡＰ（Electric Anode Protection）処理に関し、当該ＥＡＰ処理の印加電圧の制御をサブコンバータ２６により行うためである。
【０１３３】
ステップＳ３５０において、コントローラ９０は、燃料電池保護処理としてのＥＡＰ処理を実行する。ここで、ＥＡＰ処理とは、ＳＯＦＣ１２の停止時などの当該ＳＯＦＣ１２のアノード極が酸化雰囲気になり得るシーンにおいて、ＳＯＦＣ１２の発電により得られる電圧と逆向きの電圧である所望の大きさの保護電圧がＳＯＦＣ１２に印加されるように、ＳＯＦＣ１２に所定の大きさの電流（以下、「ＥＡＰ電流」とも記載する）を供給する処理である。
【０１３４】
特に、本実施形態では、ＥＡＰ処理用の電源としてサブバッテリ２２が用いられ、サブコンバータ２６によりＥＡＰ電流が調節される。すなわち、本実施形態においては、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を制御してサブバッテリ２２から取り出す電力を調節し、ＥＡＰ電流を所望の大きさに制御する。
【０１３５】
なお、本実施形態では、ＥＡＰ処理が実行されるときには、ＦＣ接続リレー１８が閉塞されている状態であるため、サブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２へのＥＡＰ電流を供給することが可能となっている。
【０１３６】
また、本実施形態のサブコンバータ２６は、第４実施形態等で説明したＳＯＦＣ１２の起動時における入力側コンデンサ１６ａへの充電に加えて、上記ＥＡＰ処理の実行に用いるため、ＦＣコンバータ１６よりは小さい出力としつつも、入力側コンデンサ１６ａへの充電制御のみを行う場合に比べて若干出力を大きく構成することが望ましい。
【０１３７】
次に、ステップＳ３６０において、コントローラ９０は、スタック温度センサ３２で得られるスタック温度検出値Ｔｓ_ｄが、所定の第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定する。
【０１３８】
ここで、アノード極内の触媒が酸化する反応（より詳細には、酸化ニッケルが生成される反応）は、酸化劣化点（例えば４００℃〜５００℃の間の温度）を下回ると発生しなくなることが知られている。すなわち、酸化劣化点は、アノード極の酸化劣化が発生する温度の下限である。したがって、ＳＯＦＣ１２の停止シーケンスに含まれる冷却処理によってＳＯＦＣ１２の温度が低下していくことで、当該温度を下回れば、ＥＡＰ処理を停止することができる。このため、本実施形態では、ＥＡＰ処理を停止するか否かの判定として、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定している。
【０１３９】
したがって、第２閾値温度Ｔｔｈ２としては、上記酸化劣化点又はその近傍の温度に設定することが好ましい。
【０１４０】
そして、コントローラ９０は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であると判定すると、ステップＳ３７０においてＥＡＰ処理を終了する。具体的に、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を制御してＥＡＰ電流を０に設定する。
【０１４１】
なお、ＥＡＰ処理を終了した後は、コントローラ９０は、適宜、ＦＣ接続リレー１８の開放及びサブコンバータ２６の再停止を行う。
【０１４２】
以上説明した第７実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１４３】
本実施形態の車両用電源システム１００では、コントローラ９０は、ＦＣ接続リレー１８を閉塞すると、サブコンバータ２６を停止する（図１０のステップＳ３１０）。
【０１４４】
したがって、ＦＣ接続リレー１８の閉塞に併せて、速やかにサブコンバータ２６を停止させることができ、サブコンバータ２６を無用に作動させ続けることによる電力消費を抑制することができる。
【０１４５】
また、コントローラ９０は、サブコンバータ２６の停止（図１０のステップＳ３１０）の後、ＳＯＦＣ１２の発電停止要求があるか否かを判定し（図１０のステップＳ３２０）、ＳＯＦＣ１２の発電停止要求があると判断すると、ＳＯＦＣ１２の発電を停止させ（図１０のステップＳ３３０）、ＦＣ接続リレー１８が閉塞された状態のままサブコンバータ２６を再作動させ（図１０のステップＳ３４０）、該再作動させたサブコンバータ２６を制御して、サブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２に所定電圧を印加する燃料電池保護処理としてのＥＡＰ処理を実行する（図１０のステップＳ３５０）。
【０１４６】
これにより、ＥＡＰ処理が実行されるときには、ＦＣ接続リレー１８が閉塞されている状態であるため、サブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２へのＥＡＰ電流の供給が可能となっている。そして、サブコンバータ２６を用いてサブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２へのＥＡＰ電流を供給するようにしたことで、ＥＡＰ処理を行うための他のコンバータやバッテリを設けることなく、ＥＡＰ処理を実行することができる。
【０１４７】
すなわち、第４実施形態等で説明した入力側コンデンサ１６ａへの充電を行うためのサブコンバータ２６を用いて、ＥＡＰ処理も実行することができるので、既存のシステム構成を簡素化しつつ、起動時リレー閉塞制御及び停止時等のＥＡＰ処理の双方を実現することができる。特に、ＦＣコンバータ１６を双方向化してこれによりＥＡＰ処理を実行していた既存のシステムと比較すると、よりシステム構成を簡素化することができる。
【０１４８】
さらに、サブコンバータ２６を用いてＥＡＰ処理を実行することで、ＳＯＦＣ１２の停止時等のアノード極内が酸化雰囲気になる懸念のあるシーンにおいて、当該酸化雰囲気を解消するためのアノード極内への燃料ガス供給（燃料ガスパージ）を不要とすることができる。したがって、既存のシステム構成の簡素化を実現しつつも、燃料消費量の抑制を図ることができ、結果として車両の航続距離の拡大に寄与することができる。
【０１４９】
さらに、本実施形態の車両用電源システム１００は、ＳＯＦＣ１２の温度であるスタック温度検出値Ｔｓ_ｄを取得する燃料電池の温度取得部としてのスタック温度センサ３２（図８参照）を有する。そして、コントローラ９０は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であると判断すると、ＥＡＰ処理を終了する（図１０のステップＳ３６０及びステップＳ３７０）。
【０１５０】
これにより、アノード極内の触媒酸化が発生し難くなる程度にスタック温度Ｔｓが低下したら、速やかにＥＡＰ処理を終了することができる。したがって、ＥＡＰ処理の消費電力を抑制することができる。
【０１５１】
特に、第２閾値温度Ｔｔｈ２は、ＳＯＦＣ１２のアノード極内の酸化劣化が発生する温度としての酸化劣化点に設定される。これにより、スタック温度Ｔｓが、理論的にアノード極内の触媒酸化が発生しなくなる酸化劣化点を下回るタイミングで、ＥＡＰ処理を終了することができる。すなわち、ＥＡＰ処理をより適切なタイミングで終了させることができるので、ＥＡＰ処理の消費電力を抑制でき、ＥＡＰ処理による酸化劣化を抑制する効果をより確実に発揮させることができる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、ＳＯＦＣ１２の作動中においてサブコンバータ２６を停止するようにしている（図１０のステップＳ３１０参照）。しかしながら、ＳＯＦＣ１２の作動中にサブコンバータ２６を稼動させ続けても良い。また、その場合のＳＯＦＣ停止関連制御は、本実施形態で説明した図１０のＳＯＦＣ停止関連制御に対して、ステップＳ３１０の処理（サブコンバータ２６の停止）及びステップＳ３４０の処理（サブコンバータ２６の再作動）が除かれる以外は同様である。
【０１５３】
（第８実施形態）
以下、第８実施形態について説明する。なお、第１〜第７実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、特に、第７実施形態で説明したＳＯＦＣ停止関連制御とは別の態様のＳＯＦＣ停止関連制御を説明する。
【０１５４】
図１１は、本実施形態における車両用電源システム１００の構成を示す図である。図示のように、この車両用電源システム１００には、第３実施形態で説明したシステム構成（図３参照）を基本としつつ、メインバッテリ１０にその充電量（ＳＯＣ）を検出するためのＳＯＣセンサ３４が設けられている。
【０１５５】
ＳＯＣセンサ３４は、例えば、メインバッテリ１０の電圧及び充放電電流を検出し、当該電圧と電流の積算値等から、メインバッテリ１０の充電量を演算する。そして、このＳＯＣセンサ３４で検出される充電量検出値（以下、「充電量検出値ＳＯＣ_ｄ」と記載する）は、適宜、コントローラ９０に送信される。
【０１５６】
図１２は、本実施形態におけるＳＯＦＣ停止関連制御の流れを示すフローチャートである。
【０１５７】
図示のように、ステップＳ１４０（図４参照）又はステップＳ２５０（図６参照）でＦＣ接続リレー１８が閉塞されると、コントローラ９０は、ステップＳ４１０以降の処理を実行する。なお、図に示すステップＳ４１０〜ステップＳ４３０までの各処理は、第７実施形態のステップＳ３１０〜ステップＳ３３０の各処理とそれぞれ同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１５８】
上記ステップＳ４３０でＳＯＦＣ１２の発電が停止されると、ステップＳ４４０において、コントローラ９０は、ＳＯＣセンサ３４で得られる充電量検出値ＳＯＣ_ｄが、所定の第１充電量閾値αｔｈ１を越えるか否かを判定する。
【０１５９】
ここで、第１充電量閾値αｔｈ１とは、ＳＯＦＣ１２を停止しても、所定時間の間、車両の走行等に要求される電力が不足しない程度にメインバッテリ１０に十分な電力が充電されているか否かという観点から定められる閾値である。すなわち、メインバッテリ１０に上記所定時間の間、走行できる程度の電力が充電されているならば、ＳＯＦＣ１２への再度の発電要求が発せられるまでの時間が長くなると考えられるため、ＳＯＦＣ１２の発電停止状態が長く続くと予測される。一方で、メインバッテリ１０の電力が所定時間の車両の走行で要求される電力に対して不足している場合には、ＳＯＦＣ１２への再度の発電要求が発せられるまでの時間が短くなると考えられる。
【０１６０】
したがって、本実施形態では、メインバッテリ１０の電力が所定時間の車両の走行で要求される電力に対して不足しているか否かに応じて、後のＥＡＰ処理を実行するか否かを判断するようにした。
【０１６１】
より詳細に説明すると、メインバッテリ１０の電力が所定時間の車両走行に要求される電力に対して十分である場合には、ＳＯＦＣ１２の発電停止状態が長く続くと予測されるため、ＳＯＦＣ１２への燃料供給の停止時間も長くなる。これにより、アノード極内の燃料ガス分圧の低下が進行してアノード極内がより酸化雰囲気になり易くなる。したがって、この場合には、アノード極触媒の酸化劣化を抑制するためにＥＡＰ処理を実行する必要性が高いので、ＥＡＰ処理を実行する（ステップＳ４４０の「Ｙｅｓ」以降）。
【０１６２】
一方で、メインバッテリ１０の電力が所定時間の車両の走行で要求される電力に対して不足している場合には、ＳＯＦＣ１２の発電停止状態が相対的に短くなると予測されるため、ＳＯＦＣ１２への燃料供給の停止時間も相対的に短くなる。これにより、アノード極内の燃料ガス分圧の低下があまり進行しない状態で再度の発電要求が出される可能性がある。したがって、この場合には、アノード極触媒の酸化劣化をもたらすほどアノード極内の燃料ガス分圧の低下が進行する可能性が低いため、消費電力を抑制する観点からＥＡＰ処理を実行しないようにする（ステップＳ４４０の「Ｎｏ」以降）。
【０１６３】
したがって、コントローラ９０は、コントローラ９０は、充電量検出値ＳＯＣ_ｄが第１充電量閾値αｔｈ１以下であると判定した場合、本ＳＯＦＣ停止関連制御を終了する。一方で、コントローラ９０は、充電量検出値ＳＯＣ_ｄが第１充電量閾値αｔｈ１を越えると判定すると、ステップＳ４５０の処理を実行する。
【０１６４】
ステップＳ４５０において、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を再作動させる。そして、コントローラ９０は、その後のステップＳ４６０においてＥＡＰ処理関連制御を実行する。
【０１６５】
図１３は、ＥＡＰ処理関連制御の詳細を示すフローチャートである。
【０１６６】
図示のように、ステップＳ４６１において、コントローラ９０は、ＥＡＰ処理を開始する。
【０１６７】
次に、ステップＳ４６２において、コントローラ９０は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが、第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定する。ここで、コントローラ９０は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であると判定すると、第７実施形態と同様、ＥＡＰ処理を終了する（ステップＳ４６５）。
【０１６８】
一方、コントローラ９０は、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが、第２閾値温度Ｔｔｈ２を超えていると判定すると、ステップＳ４６３の判断処理を実行する。
【０１６９】
ステップＳ４６３において、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２に対する再度の発電要求があるか否かを判定する。そして、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２に対する再度の発電要求があると判定すると、ステップＳ４６４の判断処理を実行する。
【０１７０】
ステップＳ４６４において、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２への燃料供給が開始されたか否かを判定する。すなわち、コントローラ９０は、上記再度の発電要求に基づいてＳＯＦＣ１２の起動処理が行われている段階で、ＳＯＦＣ１２への燃料供給が開始されたか否かを判定する。
【０１７１】
そして、コントローラ９０は、燃料供給が開始されたと判定すると、ステップＳ４６５に進み、ＥＡＰ処理を終了する。すなわち、ＳＯＦＣ１２への燃料供給が開始された場合には、当該燃料供給によりアノード極内の酸化雰囲気が解消され、アノード極触媒の酸化劣化が実質的に生じない状態となるため、ＥＡＰ処理を終了させる。
【０１７２】
なお、本実施形態においては、図１３から理解されるように、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下となっていない前提（ステップＳ４６２の「Ｎｏ」）において、上記ステップＳ４６３における再度の発電要求があるか否かの判断、及び上記ステップＳ４６４におけるＳＯＦＣ１２への燃料供給が開始されているか否かの判断において、少なくとも何れかが否定的である場合には、ＥＡＰ処理は継続されることとなる。
【０１７３】
すなわち、本実施形態によれば、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下となっていない場合であっても、再度のＳＯＦＣ１２の起動要求に基づいて燃料供給が開始された場合に、ＥＡＰ処理を停止させるので、無用にＥＡＰ処理を継続させることによる電力消費を抑制することができる。
【０１７４】
以上説明した第８実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１７５】
本実施形態の車両用電源システム１００では、メインバッテリ１０の充電量を取得する充電量取得部としてのＳＯＣセンサ３４（図１１）をさらに有する。そして、コントローラ９０は、サブコンバータ２６の停止（図１２のステップＳ４１０）の後、ＳＯＦＣ１２の発電停止要求があるか否かを判定し（図１２のステップＳ４２０）、ＳＯＦＣ１２の発電停止要求があると判断すると、ＳＯＦＣ１２の発電を停止させ（図１２のステップＳ４３０）、メインバッテリ１０の充電量取得値としての充電量検出値ＳＯＣ_ｄが所定の第１充電量閾値αｔｈ１を越えるか否かを判定し（図１２のステップＳ４４０）、充電量検出値ＳＯＣ_ｄが第１充電量閾値αｔｈ１を越えると判定されると、ＦＣ接続リレー１８が閉塞された状態のままサブコンバータ２６を再作動させ（図１２のステップＳ４５０）、該再作動させたサブコンバータ２６を制御してサブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２に所定電圧を印加するＥＡＰ処理を実行する（図１２のステップＳ４６０）。
【０１７６】
これにより、ＥＡＰ処理が実行されるときには、ＦＣ接続リレー１８が閉塞されている状態であるため、サブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２へのＥＡＰ電流を供給することが可能となっている。そして、サブコンバータ２６を用いてサブバッテリ２２からＳＯＦＣ１２へのＥＡＰ電流を供給するようにしたことで、ＥＡＰ処理を行うための他のコンバータやバッテリを設けることなく、ＥＡＰ処理を実行することができる。
【０１７７】
また、本実施形態では、メインバッテリ１０の充電量検出値ＳＯＣ_ｄが第１充電量閾値αｔｈ１を越えると、ＥＡＰ処理を実行するためにサブコンバータ２６を再作動させるようにしている。すなわち、メインバッテリ１０の電力が上記所定時間の車両走行等に要求される電力に対して十分である場合にＥＡＰ処理を実行するようにしている。
【０１７８】
これにより、例えば、上記所定時間にＳＯＦＣ１２を再起動が要求されると考えられるほどメインバッテリ１０のＳＯＣが低い場合には、ＳＯＦＣ１２の停止時間が短くアノード極触媒の酸化劣化をもたらす程度にアノード極内の燃料ガス分圧の低下が進行しない可能性が高い。したがって、本実施形態では、この状況を好適に判断してＥＡＰ処理を実行しないようにすることができる。したがって、ＥＡＰ処理を極力実行しないようにして、消費電力を削減することができる。
【０１７９】
なお、例えば、本実施形態におけるステップＳ４３０に従いＳＯＦＣ１２を停止させた後において車両の走行時間を設定又は予測し、この設定又は予測された車両の走行時間に基づいて、ＳＯＦＣ１２の停止中に車両で要求される消費電力の予測値を演算し、この消費電力の予測値に基づいて、ＥＡＰ処理を行うか否かの判断基準である第１充電量閾値αｔｈ１を決めるようにしても良い。
【０１８０】
さらに、本実施形態の車両用電源システム１００では、コントローラ９０は、ＳＯＦＣ１２に対する再度の発電要求があった場合に（図１３のステップＳ４６３の「Ｙｅｓ」）、ＳＯＦＣ１２への燃料供給が開始されると（図１３のステップＳ４６４の「Ｙｅｓ」）、ＥＡＰ処理を終了する（図１３のステップＳ４６５）。
【０１８１】
これにより、再度のＳＯＦＣ１２の発電要求に基づいて燃料供給が開始された場合に、ＥＡＰ処理を停止させるので、無用にＥＡＰ処理を継続させることによる電力消費を抑制することができる。特に、本実施形態のように、スタック温度検出値Ｔｓ_ｄが第２閾値温度Ｔｔｈ２以下となっていない場合であっても、ＳＯＦＣ１２の発電要求に従い燃料供給が開始されてアノード極内の酸化雰囲気が解消される状態で、ＥＡＰ処理を停止させるので、無用にＥＡＰ処理を継続させることによる電力消費を抑制することができる。
【０１８２】
（第９実施形態）
以下、第９実施形態について説明する。なお、第１〜第８実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、図１０のステップＳ３７０又は図１２のステップＳ４９０で説明したＥＡＰ処理を終了した後のＥＡＰ終了後制御について説明する。
【０１８３】
図１４は、本実施形態における車両用電源システム１００の構成を示す図である。図示のように、この車両用電源システム１００には、第２実施形態で説明したシステム構成（図２参照）にスタック温度センサ３２及びＳＯＣセンサ３４を設け、且つＳＯＦＣ１２の出力が６０Ｖ以上である構成を基本としつつ、サブコンバータ２６に放電回路２６ａが組み込まれている。この放電回路２６ａは、コントローラ９０からの指令に応じて入力側コンデンサ１６ａの充電電力を放電させる。
【０１８４】
図１５は、本実施形態のＥＡＰ終了後制御の流れを示すフローチャートである。
【０１８５】
図示のように、ステップＳ３７０（図１０参照）又はステップＳ４９０（図１２参照）でＦＣ接続リレー１８が閉塞されると、コントローラ９０は、ステップＳ５１０以降のＥＡＰ終了後制御を実行する。
【０１８６】
ステップＳ５１０において、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を制御して放電回路２６ａにより、入力側コンデンサ１６ａの充電電力を放電させる。これにより、ＦＣコンバータ１６の入力側電圧をより確実に低下させることができる。
【０１８７】
特に、本実施形態では、ＳＯＦＣ１２の出力が６０Ｖ以上であるため、安全上の要求から、車両やＳＯＦＣ１２の停止時において、ＦＣコンバータ１６の入力側電圧を速やかに低下させることが望ましい。したがって、本実施形態において、放電回路２６ａにより、入力側コンデンサ１６ａの充電電力を放電させるようにしたことで、上記安全上の要求をより好適に満たすことができる。
【０１８８】
入力側コンデンサ１６ａの放電が終了すると、ステップＳ５２０において、コントローラ９０は、ＦＣ接続リレー１８を開放する。
【０１８９】
そして、ステップＳ５３０において、コントローラ９０は、サブコンバータ２６を再度停止する。
【０１９０】
以上説明した第９実施形態にかかる車両用電源システム１００によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１９１】
本実施形態の車両用電源システム１００では、サブコンバータ２６は、放電回路２６ａを含む（図１４参照）。そして、コントローラ９０は、ＥＡＰ処理が終了すると、ＦＣ接続リレー１８を閉塞状態としつつ、ＦＣコンバータ１６の入力側コンデンサ１６ａに充電された電力をサブコンバータ２６の放電回路２６ａにより放電させ（図１５のステップＳ５１０）、入力側コンデンサ１６ａの電力を放電すると、ＦＣ接続リレー１８を開放して（図１５のステップＳ５２０）、サブコンバータ２６を停止する（図１５のステップＳ５３０）。
【０１９２】
これにより、ＦＣコンバータ１６の入力側電圧をより確実に低下させることができる。特に、本実施形態では、入力側コンデンサ１６ａを放電する放電回路２６ａをＦＣコンバータ１６と比較して小型に構成可能なサブコンバータ２６に設けている。したがって、例えば、大型のＦＣコンバータ１６を双方向コンバータとして、ＦＣコンバータ１６で入力側コンデンサ１６ａを放電する場合と比べて、コンバータの動作による消費電力を削減することができるとともに、回路構成も簡素化することができる。
【０１９３】
なお、本実施形態では、図２に示す車両用電源システム１００の構成をベースとしてサブコンバータ２６に放電回路２６ａを組み込む例を説明した。しかしながら、これに限られず、図１、図３、図８、及び図１１に示す何れかの車両用電源システム１００の構成をベースとしてサブコンバータ２６に放電回路２６ａを組み込むようにしても良い。
【０１９４】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各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各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１９５】
例えば、図１〜図３、図８、図１１、及び図１４に示した車両用電源システム１００の構成は本発明を実現し得る具体的態様の例に過ぎず、必ずしもこれらの構成に限定されるものではない。すなわち、車両用電源システム１００の構成は、本発明の主題の範囲内において適宜変更が可能である。
【０１９６】
また、上記各実施形態においては、サブコンバータ２６の充電部が入力側コンデンサ１６ａにより構成されている例を説明した。しかしながら、充電部は、ＳＯＦＣ１２の出力電圧に応じてサブコンバータ２６の入力側電圧を調節し得るものであれば、コンデンサ以外に当業者が想定し得る他の任意の回路素子又は回路構成によって構成しても良い。
【０１９７】
さらに、上記各実施形態の車両用電源システム１００では、燃料電池としてＳＯＦＣ１２が配置されている例を説明した。しかしながら、ＳＯＦＣ１２以外の固体高分子型等の燃料電池セル、燃料電池スタック、又は燃料電池セルを積層した積層燃料電池が設けられる車両用電源システムにおいても、適宜、本発明を適用することができる。
【０１９８】
さらに、上記各実施形態は、適宜組み合わせ可能である。具体的に、第１〜第３実施形態で説明した車両用電源システム１００のシステム構成、第４〜第６実施形態で説明した起動時リレー閉塞制御、第７及び第８実施形態で説明したＳＯＦＣ停止関連制御、並びに第９実施形態で説明したＥＡＰ終了後制御については、適宜、相互に組み合わせることが可能である。
【０１９９】
また、第５及び第６実施形態の起動時リレー閉塞制御（図６参照）では、第４実施形態の起動時リレー閉塞制御にしたがい、ＦＣ−コンデンサ電圧差絶対値｜ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃ｜が閾値電圧差ΔＶｔｈ以下であるときにＦＣ接続リレー１８を閉塞する例を説明している。しかしながら、第５及び第６実施形態の起動時リレー閉塞制御に対しても、第４実施形態の変形例で説明した起動時リレー閉塞制御におけるＦＣ−コンデンサ電圧差ΔＶｆｃ_ｄ−ｉｃが０以上であるか否かに基づくＦＣ接続リレー１８の閉塞判断を適用するようにしても良い。
【図１】
2019035172.tif 000003
【図２】
2019035172.tif 000004
【図３】
2019035172.tif 000005
【図４】
2019035172.tif 000006
【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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【図１５】
2019035172.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月10日(2018.8.10)
【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】
車両の走行モータに電力を供給するメインバッテリと、
少なくとも前記メインバッテリに電力を供給する燃料電池と、
前記メインバッテリと前記燃料電池を接続するメインラインと、
前記メインラインに配置され前記燃料電池の出力電圧を昇圧する充電部及び変圧部を備えた第１電圧変換器と、
前記メインラインにおいて前記充電部と前記燃料電池との間に設けられるリレーと、
前記車両又は前記燃料電池の補機に電力を供給する補機電力供給ラインに接続されたサブバッテリと、を有し、
前記燃料電池及び前記リレーが前記第１電圧変換器に対して入力側に配置され、
前記走行モータ及び前記メインバッテリが前記第１電圧変換器に対して出力側に配置された、車両用電源システムであって、
前記メインラインにおいて前記リレーと前記第１電圧変換器の入力側の前記充電部の間に接続され、前記サブバッテリから前記充電部に供給する電力を調節する第２電圧変換器を有する、
車両用電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池の出力電圧を取得する燃料電池出力電圧取得部と、
取得された前記燃料電池の出力電圧に基づいて、前記リレーの開閉制御、及び前記第２電圧変換器の制御を実行するコントローラと、をさらに有する、
車両用電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池が起動するか否かを判定し、
該燃料電池が起動すると判断すると、前記第２電圧変換器を制御して前記サブバッテリから前記充電部への充電を行い、
前記充電部への充電の後に前記リレーを閉塞する、
車両用電源システム。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記充電部の電圧と前記燃料電池の出力電圧の差が所定の閾値電圧差以下となるように、前記第２電圧変換器を制御して前記充電部への充電を行う、
車両用電源システム。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記充電部の電圧が前記燃料電池の出力電圧以下となるように、前記第２電圧変換器を制御して前記充電部への充電を行う、
車両用電源システム。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池の起動時に該燃料電池の発電が許可されているか否かを判定し、
該燃料電池の発電が許可されていると判断すると、前記第２電圧変換器を制御して前記充電部への充電を行い、
前記充電部への充電の後に前記リレーを閉塞する、
車両用電源システム。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池の発電が許可されているか否かの判定を、前記燃料電池の出力電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かに基づいて行い、
前記燃料電池の出力電圧が前記閾値電圧以上である場合に、前記燃料電池の発電が許可されていると判断する、
車両用電源システム。
【請求項８】
請求項６に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池の温度を取得する燃料電池温度取得部をさらに有し、
前記コントローラは、
前記燃料電池の発電が許可されているか否かの判定を、取得された前記燃料電池の温度が所定の第１閾値温度以上であるか否かに基づいて行い、
前記燃料電池の温度が前記第１閾値温度以上である場合に、前記燃料電池の発電が許可されていると判断する、
車両用電源システム。
【請求項９】
請求項３〜８の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記リレーを閉塞すると、前記第２電圧変換器を停止する、
車両用電源システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記第２電圧変換器の停止の後、前記燃料電池の発電停止要求があるか否かを判定し、
前記燃料電池の発電停止要求があると判断すると、前記燃料電池の発電を停止させ、
前記リレーが閉塞された状態のまま前記第２電圧変換器を再作動させ、
該再作動させた前記第２電圧変換器を制御して、前記サブバッテリから前記燃料電池に所定電圧を印加する燃料電池保護処理を実行する、
車両用電源システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の車両用電源システムであって、
前記メインバッテリの充電量を取得する充電量取得部をさらに有し、
前記コントローラは、
前記第２電圧変換器の停止の後、前記燃料電池の発電停止要求があるか否かを判定し、
前記燃料電池の発電停止要求があると判断すると、前記燃料電池の発電を停止させ、
取得した前記メインバッテリの充電量が所定の第１充電量閾値を越えるか否かを判定し、
前記メインバッテリの充電量が前記第１充電量閾値を越えると判定すると、前記リレーが閉塞された状態のまま前記第２電圧変換器を再作動させ、
該再作動させた前記第２電圧変換器を制御して、前記サブバッテリから前記燃料電池に所定電圧を印加する燃料電池保護処理を実行する、
車両用電源システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車両用電源システムであって、
前記コントローラは、
前記燃料電池に対する再度の発電要求があった場合に、該燃料電池への燃料供給が開始されると、前記燃料電池保護処理を終了する、
車両用電源システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池の温度を取得する燃料電池温度取得部をさらに有し、
前記コントローラは、
取得された前記燃料電池の温度が第２閾値温度以下であると判断すると、前記燃料電池保護処理を終了する、
車両用電源システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の車両用電源システムであって、
前記第２閾値温度は、前記燃料電池のアノード極内の酸化劣化が発生する温度に設定される、
車両用電源システム。
【請求項１５】
請求項１２〜１４の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記第２電圧変換器は、放電回路を含み、
前記コントローラは、
前記燃料電池保護処理が終了すると、前記リレーを閉塞状態としつつ、前記第１電圧変換器の前記充電部に充電された電力を前記放電回路により放電させ、
前記充電部の電力を放電すると、前記リレーを開放して前記第２電圧変換器を停止する、
車両用電源システム。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記第２電圧変換器は、前記第１電圧変換器に一体に構成される、
車両用電源システム。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記第１電圧変換器の前記変圧部は、トランスにより構成される、
車両用電源システム。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか１項に記載の車両用電源システムであって、
前記燃料電池は、最大出力電圧が６０Ｖ未満となるように構成される、
車両用電源システム。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月6日(2020.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８２】
（第９実施形態）
以下、第９実施形態について説明する。なお、第１〜第８実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、図１０のステップＳ３５０又は図１２のステップＳ４６０で説明したＥＡＰ処理を終了した後のＥＡＰ終了後制御について説明する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８５】
図示のように、ステップＳ３７０（図１０参照）又はステップＳ４６５（図１２参照）でＥＡＰ処理を終了すると、コントローラ９０は、ステップＳ５１０以降のＥＡＰ終了後制御を実行する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2019035172.tif 000018
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2019035172.tif 000019
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2019035172.tif 000020
【国際調査報告】
2019035172.tif 000021
2019035172.tif 000022
2019035172.tif 000023
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