(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全な制限値より下にＤＣ電源の臨界パラメータの値を維持するようにＤＣ源の電源出力を変更する方法でＤＣ／ＤＣコンバータを動作することによって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させているＤＣ電源の臨界パラメータが安全な制限値を超過するのを防止する方法であって、
ＤＣ／ＤＣコンバータに取り付けられる負荷によって要求されている出力からのＤＣ源の電源出力の変更は、ＤＣ源の追加的臨界パラメータの値またはＤＣ／ＤＣコンバータの臨界パラメータの値の何れかにおける超過がないことを条件とすることを特徴とする方法。
【請求項２】
ＤＣ／ＤＣコンバータに取り付けられる負荷によって要求されている出力からのＤＣ源の電源出力の変更は、前記臨界パラメータの値が前記制限値を超過する可能性が高くなるような方法でＤＣ／ＤＣコンバータの負荷が変化する時のみ、生ずることをさらに特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
安全な制限値より下にＤＣ電源の臨界パラメータの値を維持するようにＤＣ源の電源出力を変更する方法でＤＣ／ＤＣコンバータを動作することによって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを作動させているＤＣ電源の臨界パラメータが安全な制限値を超過するのを防止する方法であって、
ＤＣ電源は、燃料電池発電プラントであり、
ＤＣ／ＤＣコンバータに取り付けられる負荷によって要求される出力からの電源出力の変更は、燃料電池スタック出力電流またはＤＣ／ＤＣコンバータ出力電流の何れかの値の対応する制限を超過しないことを条件とすることを特徴とする方法。
【請求項４】
ＤＣ電源の臨界パラメータは、前記燃料電池発電プラントの燃料電池スタックにおける電池電圧であることをさらに特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ＤＣ／ＤＣコンバータに取り付けられる負荷によって要求される出力からの電源出力の変更は、電源出力を増加することを含むことをさらに特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
制限値を備える臨界パラメータであって、該制限値が超過されるべきでない制限値である、臨界パラメータを有するＤＣ電源（１３）と、
前記ＤＣ電源の出力電力を変換してＤＣ／ＤＣコンバータの所望の出力を提供する制御方式によって電力変換が制御される、ＤＣ／ＤＣコンバータと
を含み、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方式は、
ａ）前記臨界パラメータの制限値が超過されたかどうかを判断し、そうである場合、
ｂ）前記臨界パラメータが前記制限値を超過する可能性を低くする方向でＤＣ／ＤＣコンバータの出力における第１の変化を生じさせる
ことを含み、
前記制御方式は、
ＤＣ／ＤＣコンバータの第２の臨界パラメータの値が第２の制限値を超過するかどうかを判断し、そうである場合、
前記第２の臨界パラメータが前記第２の制限値を超過する可能性を低くすることになるＤＣ／ＤＣコンバータの出力における第２の変化を、前記第１の変化に代えて生じさせるようにＤＣ／ＤＣコンバータの制御を変更すること
を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
前記制御方式は、
ＤＣ源の第３の臨界パラメータの値が第３の制限値を超過するかどうかを判断し、そうである場合、
前記第３の臨界パラメータが前記第３の制限値を超過する可能性を低くすることになるＤＣ／ＤＣコンバータの出力における第３の変化を、前記第１の変化または前記第２の変化に代えて生じさせるようにＤＣ／ＤＣコンバータの制御を変更すること
を含むことをさらに特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
制限値を備える臨界パラメータであって、該制限値が超過されるべきでない制限値である、臨界パラメータを有し、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０ａ）に電力を提供する、ＤＣ電源（１３）を制御する方法であって、電力変換は、前記ＤＣ電源の出力電力を変換してＤＣ／ＤＣコンバータの所望の出力を提供する制御方式によって制御され、
ａ）前記臨界パラメータの制限値が超過されたかどうかを判断し、そうである場合、
ｂ）前記臨界パラメータが前記制限値を超過する可能性を低くする方向でＤＣ／ＤＣコンバータの出力における第１の変化を生じさせ、
ＤＣ／ＤＣコンバータの第２の臨界パラメータの値が第２の制限値を超過するかどうか判断し、そうである場合、
前記第２の臨界パラメータが前記第２の制限値を超過する可能性を低くすることになるＤＣ／ＤＣコンバータの出力における第２の変化を、前記第１の変化に代えて生じさせるようにＤＣ／ＤＣコンバータの制御を変更する
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記制御方式は、
ＤＣ源の第３の臨界パラメータの値が第３の制限値を超過するかどうか判断し、そうである場合、
前記第３の臨界パラメータが前記第３の制限値を超過する可能性を低くすることになるＤＣ／ＤＣコンバータの出力における第３の変化を、前記第１の変化または前記第２の変化の何れかに代えて生じさせるようにＤＣ／ＤＣコンバータの制御を変更すること
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ制御方式は、ａ）臨界パラメータの値を制限値より下にするように、ｂ）一方で、電源またはコンバータのもう１つの臨界パラメータを制限値より下にしうる方法で、コンバータ出力を変更するために、燃料電池のようなＤＣ電源の出力電圧等の臨界パラメータに応答することを含む。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣ電力コンバータは、運用中のバスで現在使用される燃料電池／バッテリハイブリッド電力推進システム等の各種電力システムで使用される。ＤＣ／ＤＣ電力コンバータは、所望の出力電圧が、利用可能な入力電圧より高い場合にブーストタイプでもよく、或いは所望の出力電圧が、利用可能な入力電圧より低い場合にバックタイプでもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータはまた、双方向でもよく、両方向での電力フローを可能にし、或いは単向性でもよく、１方向のみでの電力フローを可能にする。
【０００３】
燃料電池スタックに関連付けられる典型的な従来のＤＣ／ＤＣコンバータは、システムによって制御され、それは通常デジタルであり、コンバータ入力電流（ＤＣ電源、例えば燃料電池スタックの出力電流）とコンバータ出力電流および電圧とを十分に制御する。しかし、従来の方式は、ＤＣ電源出力電圧の制約に対処することに有効ではなかった。燃料電池は、単調な電圧／電流性能曲線の関係を有する。低い出力電力では、各電池の電圧は、陰極および陽極触媒と炭素触媒担体との腐食を生ずるのに十分高くなりうる。この腐食は、燃料電池の性能における永続的な劣化を生ずる。
【０００４】
従来、高い電池電圧における触媒および担体腐食の結果としての、燃料電池性能の劣化を防止することは通常、補助的抵抗負荷等の電圧制限装置（ＶＬＤ）を使用して防止され、それは、パルス幅変調（ＰＷＮ）信号によって制御される電子スイッチを使用して可変負荷を回路に含むか回路から外すかを切り替えることによって有効に引き起こされる。
【０００５】
図１を参照すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、この場合単向性であり、ブーストコンバータであることが多く、負荷１６に電力を提供する燃料電池発電プラントシステム１５において、燃料電池スタック１３からライン１２上で電力を受けることが示される。負荷１６は、電気またはハイブリッド車両における電気モータを含んでよく、または電話交換、病院、若しくはピーク電力支援を要求する電力分配システム等の固定された燃料電池発電プラントによってサービスされる任意数の負荷を含んでよい。
【０００６】
図１において、抵抗補助負荷２９は、ＶＬＤコントローラ３４によって提供されるライン３２上のＰＷＭ信号によって制御される電子スイッチ３０を使用して回路に含むか回路から外すかを選択的に切り替えられる。ライン１２上の電池電圧が閾値、一般には臨界腐食閾値より低い数百ボルトを超過する時はいつでも、ＶＬＤコントローラは、スイッチ３０のデューティサイクルを増加し、平均抵抗を下げて電流および電源出力を増加する。ＶＬＤコントローラは、ライン１２上の燃料電池出力電圧が、比較的低い安全な電圧より下に減少する時はいつでも、その分だけデューティサイクルを減少することになる。補助的負荷２９は、安全な電池電圧を維持するのに要求される任意の電力量を消費する時、関与する装置の範囲内で受け入れなければならない熱を生成する。ＶＬＤコントローラは通常、ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラだけでなく燃料電池発電プラントコントローラからも分離および離間される。
【０００７】
ＤＣ／ＤＣコンバータのコントローラへの入力は、図１に示すように複数の信号ライン１９〜２１上に提供される。燃料電池スタック出力電流（ＤＣ／ＤＣコンバータ入力電流）に対する制限信号ＩｃｅｌＬＩＭは、ライン１９上である。コンバータ出力電流制限信号ＩｏｕｔＬＩＭは、ライン２０上である。所望のコンバータ出力電圧コマンドＶｏｕｔＣＭＮＤは、ライン２１上である。
【０００８】
図２を参照すると、図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のコントローラ１１に対する従来の制御方式は、エントリポイント３７を介して達し、第１の検査３８は、出力電圧がコマンド出力電圧ＶｏｕｔＣＭＮＤに等しいかまたは高いかを判断する。高くない場合、検査３８の否定結果が検査４０に達し、燃料電池出力電流Ｉｃｅｌが、対応する制限ＩｃｅｌＬＩＭを超過するかどうか判断する。本明細書で使用されるように、用語「超過」は、パラメータの値に関連して、値がその制限または閾値に対しあまり好ましくない側に達したことを意味する。高い場合、検査４０の肯定結果は、ステップ４２に達し、ＤＣ／ＤＣコンバータに対するデューティサイクル信号を減少させる。これら電流は、以後図４に関連して、本願の方式に関してより具体的に説明される。
【０００９】
燃料電池出力電流が、対応する制限を超過しない場合、検査４０の否定結果は、検査４３に達し、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電流Ｉｏｕｔが、関連する制限を超過するかどうか判断する。コンバータ出力電流がその制限を超過する場合、検査４３の肯定結果は、ステップ４２に達し、デューティサイクルを減分し、電力を低減する。しかし、燃料電池出力電流およびコンバータ出力電流の両方が制限内にある場合、検査４０および４３の否定結果は、ステップ４５に達し、デューティサイクルを増加する。即ち、出力電流が両方とも制限内にある場合で、電圧出力が、検査３８で示されるようにコマンド電圧出力より低い時、デューティサイクルがステップ４５で増加され、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を増加し、出力電力における増加を生じさせる。
【００１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧出力が出力電圧コマンドを超過する場合、検査３８の否定結果は、ステップ４２に達し、デューティサイクルを減少させる。これにより、出力電圧における減少および出力電力における減少が生じる。故に、ステップ４５は、電力を押し上げ (push)、一方で、ステップ４２は、電力を低減する（電力を押し上げない）。ステップ４２、４５の何れかの後、他のルーチンは、リターンポイント４８を介して戻る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
制限値を備える臨界パラメータを有するＤＣ電源から電力を受けるＤＣ／ＤＣコンバータのための制御方式は、コンバータ出力を調節することによって臨界パラメータを調整し、それにより他のパラメータの制限が超過されないという前提で、臨界パラメータの値に好ましく作用する方法で、電源によって伝えられる電力を変更する。
【００１２】
一例では、臨界パラメータは、燃料電池発電プラントの電池電圧であり、平均または代表的な電池電圧を示す電圧は、出力電力が増加されるべきかどうか判断するために利用され、それにより電池電圧を減少させる。
【００１３】
開示された実施形態では、パルス幅変調スイッチング回路およびＶＬＤコントローラを通常備える電圧制限装置を使用するのではなく、本願の制御方式は、他の制限が超過されないという前提で、燃料電池スタックの電圧が高くなりすぎるというイベントにおける動作のモードを変更し、電力出力を押し上げ（ブーストし）、それにより燃料電池電圧を低減するために、もう１つの入力として燃料電池電圧を備えるＤＣ／ＤＣコンバータのコントローラを利用する。
【００１４】
制御方式は、太陽電池等のＤＣ／ＤＣコンバータによる電力変換を採用する他のＤＣ源と共に使用されうる。一般的なケースでは、本願の制御方式は、ＤＣ／ＤＣコンバータに電力を提供するＤＣ源の臨界パラメータを順番に変更する方法で、制御方式内の命令がＤＣ／ＤＣコンバータの出力を調節するという任意の状況で利用されうる。
【００１５】
この制御方式は、ブーストタイプまたはバックタイプの何れかの、単向性または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと共に使用されうる。この制御方式は、負荷に提供される電流出力または電圧出力の何れかを制御するＤＣ／ＤＣコンバータと共に使用されうる。
【００１６】
他の変形は、添付図面に示されるように、例示的実施形態の以下の詳細な説明に照らしてより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、当業者に周知のＤＣ／ＤＣコンバータに電力供給し、ＰＷＭスイッチ電圧制限装置を利用する燃料電池スタックの単純化した概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１のＤＣ／ＤＣコンバータのための従来の制御方式の単純化した図である。
【図３】図３は、本願の制御方式を使用してＤＣ／ＤＣコンバータに電力供給する燃料電池スタックの単純化した概略ブロック図である。
【図４】図４は、図３の制御方式で検査される信号の単純化した概略図である。
【図５】図５は、図３のＤＣ／ＤＣコンバータのための本願の制御方式の単純化した図である。
【図６】図６は、車両の電気モータを含む図３の改善されたコンバータに対する負荷の単純化した概略ブロック図である。
【図７】図７は、電話交換を含む図３の改善されたコンバータに対する負荷の単純化した概略ブロック図である。
【図８】図８は、本願の様式を実装する状態機械の図である。
【図９】図９は、出力電圧を制御しないシステムにおける本願の様式を実装する状態機械の図である。
【図１０】図１０は、図８の各状態の単純化した概略図である。
【図１１】図１１は、図８の各状態の単純化した概略図である。
【図１２】図１２は、図８の各状態の単純化した概略図である。
【図１３】図１３は、本願の制御方式の単純化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書で提供される制御方式を採用するシステムは、図３に示される燃料電池発電プラントシステム１５ａ内にある。図３および図１間の顕著な違いは、電圧制限補助的負荷２９およびＶＬＤコントローラ３４が無いことである。重要な違いは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０ａがそのコントローラ１１ａへの追加的入力を有し、ライン５０上で燃料電池スタック出力制限信号ＶｃｅｌＬＩＭを含む。
【００１９】
図４は、図５の検査３８、４０、４３および５４で検査される、コントローラ１１ａに提供される信号Ｖｃｅｌ、Ｉｃｅｌ、ＶｏｕｔおよびＩｏｕｔを明確にするために示される。電池電圧は、ライン１２上にある。電池出力電流Ｉｃｅｌは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０ａに入ると、ライン１２の電流の大きさを決定するために、装置５７によって測定される。Ｖｏｕｔは、ライン１８上のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧であり、Ｉｏｕｔは、センサ５８によって示される、負荷に対してライン１８上に提供されている電流である。
【００２０】
図４のコントローラ１１ａの出力は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等の電子スイッチ６２に提供される、ライン６０上のデューティサイクル信号であり；一方的なＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、スイッチは、絶縁ゲート電界効果トランジスタまたは他の適切な電子スイッチを含みうる。これは、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける電圧制御の従来の方法である。示されるブーストコンバータにおいて、デューティサイクルを増加することで出力電圧および／または出力電流を増加し、従って負荷への電力を押し上げる一方、デューティサイクルを減少させることで出力電圧または電流を減少させ、従って負荷へ提供される電力を低減する。
【００２１】
図５において、本明細書の制御方式を有するＤＣ／ＤＣコンバータ１０ａのためのコントローラ１１ａは、エントリポイント５３を介して達せられる。第１の検査３８は、従来技術と同じであり、出力電圧が出力電圧コマンドより大きいかどうかを判断する。そうである場合、燃料電池電圧Ｖｃｅｌが燃料電池電圧制限ＶｃｅｌＬｉｍより大きいかどうかを判断する検査５４に達する。これは、単一の代表的な燃料セルの検査でもよく、ライン１２上の全出力電圧の検査でもよく、制限電圧閾値のＮ倍でもよく、ここでＮは、スタックにおける燃料電池の数である。または、それは、いくつかの代表的な電池の電圧の合計でもよく、その場合電池電圧制限信号は、制限電池電圧閾値のＮ倍を含み、ここでＮは、関連する代表的な電池の数である。
【００２２】
電池電圧が高すぎる場合、検査５４の肯定結果は、燃料電池の出力電流またはＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の何れがその対応する制限を超過するかどうかを判断するために、検査４０および４３に達することになる。両方の検査４０および４３が否定的である場合、その時デューティサイクルがステップ４５で増加され、プログラミングは、リターンポイント４８を介して他のルーチンに戻る。低い電池電圧へ電力を押し下げることでどの電流もその制限を超過することになる場合、検査４０または４３の何れかの結果は、図５のルーチンの次の経路で肯定的に変わる。これは、デューティサイクルを減分するためにステップ４２に達し、電流を低減することになる。
【００２３】
電池電圧が高いが電流の何れもその制限より上の場合、何れの検査４０または４３の肯定結果は、デューティサイクルが増加するのを防止し、先に説明した通りデューティサイクルを減少させることになるステップ４２に達する。
【００２４】
しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧がそのコマンド出力電圧を超過するときはいつでも、検査５４に達する検査３８の肯定結果は、電池電圧が検査５４でその対応する制限を超過しない限り、デューティサイクル４２における減少にならない。
【００２５】
故に、本願の制御方式に従って、コントローラ１１ａで１つの追加的制御因子を提供することにより、燃料電池が腐食するのを防止する機能が直ちに達成される一方で、図１の装置２９〜３４が回避される。
【００２６】
本願の制御方式下で動作するＤＣ／ＤＣコンバータに対する１つの考えられる負荷１６ａは、図６に示される車両駆動に対する一次電力である。図６の主要負荷は、全ての電気車両、または現在運用中のハイブリッドバス等のハイブリッド車両の電気モータ部分の何れかにありうる電気モータ６７である。モータ６７は、両面性（bilateral）のＤＣ／ＡＣインバータ７２から複数のライン６９にわたり３相電力を受信する。インバータが両面性なので、モータは、減速する時または下り坂を移動する時、ブレーキ装置として作用することができる。再生成モードにおいてモータによって生成される電力は、エネルギ格納システム７４へインバータ７２によって適用され、各々が大きな容量である複数のキャパシタを含み、適当な場合、ストレージバッテリを含みうる。エネルギ格納システム７４はまた、適切な場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、エネルギの格納またはリターンを制御するための装置とを含む。
【００２７】
エネルギ格納システム７４に追加して、またはその代わりの何れかにおいて、電力消費装置（ＰＤＤ）７５があってよく、図１で言及される電圧制限装置と基本的に同一である。電力消費装置７５により、モータをブレーキ装置のみとして、または十分に充電される時、エネルギ格納システムへのバックアップとして使用可能になる。しかし、ＰＤＤ７５は、周知の通りシステムのスタートアップ等のためにエネルギを提供できない。ＰＤＤは、エネルギ格納システムよりかなり安く、およびかなり軽量なので使用されることがあり、両方は、車両の用途において重要である。
【００２８】
本願の制御方式で動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１０ａに関し、図５におけるＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ１１ａの制御方式の検査がステップ４５でデューティサイクルを増加することにより電力を押し上げることになる場合、電力におけるそのような増加は、モータ６７において望ましくなく、その設計に依存して、インバータ７２は、電圧差を調節でき、エネルギ格納システム７４または電力消費装置７５は、追加的電力を吸収できる。
【００２９】
本願の制御方式下で動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１０ａに対するもう１つの考えられる負荷１６ｂは、図７に示される電話交換のためのバックアップ電力である。ここで、最終的負荷は、１２および３０ボルト間等の適度なＤＣ電圧で動作する電子装置７７である。電子装置に対する主要電力は、通常の電力系統８２から電力供給されるＡＣ／ＤＣコンバータ７９である。コンバータ７９は、３相の４４０ボルトＡＣ電力を後述する公称電圧でＤＣ電力に変換することになろう。ＡＣ／ＤＣコンバータ７９は、種々の数の電子装置７７の種々の電力使用量に適応するために、公称電圧で提供される電力量を調節することができる。
【００３０】
電力系統によって提供される電力における障害に適応するために、大規模エネルギ格納システム８４が提供される。このシステムは、比較的短期間に電子装置へ公称ＤＣ電圧を提供することができ、一度電力系統８２からの電力が回復すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ７９によって公称ＤＣ電圧で再充電されうる。
【００３１】
長期停電の間、図３の燃料電池発電プラント１５ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０ａを介して電子装置７７へライン１８上で電力を提供するよう開始されうる。そのような状況の下、エネルギ格納装置８４は、セル電圧制限より大きなセル電圧によって引き起こされる、燃料電池スタックによって生成される任意の余剰電力を仮定することができる。それは、デューティサイクルを増加することにより検査５４の結果として電力を押し上げるためにステップ４５に達する図５の制御方式の結果である。これは、ステップ４０および４３が否定的であることによって示される通り、電池電流およびコンバータ出力電流の何れも制限を越えない時のみ生じる。
【００３２】
図６および７の負荷１６ａおよび１６ｂは、単なる例示であり、腐食制限電圧より低く電池電圧を低減するように電力を押し下げることは、多種多様な負荷を妨げることなく可能であることを示す。負荷は、図６のように主要電力として、または図７のようにバックアップ電力として燃料電池発電プラントを使用していてもよい。負荷は、図６のように移動式であるか、または図７のように固定式でもよい。
【００３３】
本明細書の様式は、デジタルルーチンを用いて実装されうるものとして説明された。しかし、図８〜１２に示す通り、状態機械によって等、他の方法で実装されうる。
【００３４】
図８のライン５３ａによって示されるように、電力投入または任意の他のリセットがあるときはいつでも、状態機械８６は、燃料電池電流制限を受ける、図１０に示されるようにライン１８上のＤＣ／ＤＣコンバータ（１０ａ、図４）の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を調整する第１の状態８７に達する。ここで、コンバータの出力電圧Ｖｏｕｔは、合計ジャンクション８９において、ライン２１上の出力電圧コマンドＶｏｕｔＣＭＮＤと比較される。エラーは、ライン９２上にデューティサイクルの正しい、条件付き値を提供するために、比例／積分利得４２ａ／４５ａを介してライン９１に伝えられる。比例および積分利得４２ａ／４５ａは、図５におけるデューティサイクルを減分または増分するステップ４２および４５に等しい。ライン９２上の比例／積分利得の出力は、燃料電池電流制限段階４０ａを通過する（燃料電池電流が高すぎる場合、デューティサイクルの減分を確実にする図５の検査４０に等しい）。制限装置は通常、ライン５７上の燃料電池電流（Ｉｃｅｌ）がライン１９上の制限信号（ＩｃｅｌＬＩＭ）を超過するかどうか判断し、超過する場合、ライン９４上にデューティサイクル信号を提供するためにライン９２またはＩｃｅｌに関する類似ラインの、２つの出力のうち低いほうを選択する“未満（less-than）”回路と共に、比例／積分利得を介してライン９２に類似するラインにエラーを伝えるために合計ジャンクションを含んでよい。
【００３５】
図８において、状態機械は、状態８７のままであり、ここで２つのパラメータの何れかが変わらない限り、Ｖｏｕｔを調整する。燃料電池電圧Ｖｃｅｌがライン５４ａによって示されるようにその制限、ＶｃｅｌＬＩＭを超過する場合、状態機械８６は、状態９８に進み、図１１に示される通り、燃料電池の出力電圧を調整する。図１１の状態９８は、合計ジャンクション８９への入力における信号を除いて、図１０の状態８７と同じである。図１１において、燃料電池電圧（Ｖｃｅｌ）は、合計ジャンクション８９の正入力へのライン１２上に印加され、燃料電池制限電圧ＶｃｅｌＬＩＭは、合計ジャンクションの負入力へのライン５０上に印加される。
【００３６】
一度、電池電圧調整状態９８に入ると、燃料電池電圧がその制限より下の値に戻るまでその状態で維持する。次いで、ライン５４ｂによって示される通り、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧調整状態８７に戻る。従来のヒステリシスは、状態間の追跡（hunting）を防止するために条件５４ａおよび５４ｂ間に提供されうる。
【００３７】
状態機械がＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧を調整する状態８７以外に利点を有しうるもう１つの態様は、ライン４３ａによって示される通り、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がその制限を超過する場合である。次いで、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電流が図１２に示されるように調整される状態１００に達することになろう。図１２は、合計ジャンクション８９に供給される信号を除いて図１０および１１と同じである。状態１００では、ライン５８上のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流（Ｉｏｕｔ）は、ライン２０上のその制限ＩｏｕｔＬＩＭに対し合計ジャンクション８９において比較される。違いがあるとすれば、比例および積分利得４２ａ／４５ａを通過することは、前述の通り、燃料電池電流（Ｉｃｅｌ）が制限を超える場合に代替されうる、ライン９２上に一時的デューティサイクル信号を提供する。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧（Ｖｏｕｔ）または燃料電池電圧（Ｖｃｅｌ）の何れかが対応する制限を超過する場合、状態は各々、出力電圧が調整される状態８７に戻ってよいかまたは燃料電池電圧が調整される状態９８に戻ってよい。
【００３９】
状態機械に関する本明細書の様式の表現は、シチュエーションを変更するものではなく：本明細書の様式は、電力消費または格納等、いかなる電圧制限に対する必要性を除外しない。なぜなら前述の通り、燃料電池電圧をその制限より下に維持する必要がある時はいつでも、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電力を押し上げるからである（但し、ＤＣ／ＤＣコンバータが超過した出力電流を有する場合は除く）。
【００４０】
図９は、単純化した状態機械を示し、１つは、ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧に対する制御を必要としないシステムにおいて使用されうる。通常、状態１００ａは、その出力電流Ｉｏｕｔを調整するために、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することになる。しかし、燃料電池電圧が制限を超過する場合、図９の状態機械は、燃料電池電圧Ｖｃｅｌが調整される状態９８ａに進む。状態９８および９８ａにより、図８および９に示される状態機械は、燃料電池の出力電力が負荷を超過する時、電力を取り除く必要を回避することになる。なぜなら、ＤＣ／ＤＣコンバータは、燃料電池電圧が制限内のままであることを確実にするために電力を押し上げる（増加する）ことになるからである。図９の状態機械に相当しうるデジタルルーチンは、図１３に示される。図１３は、コンバータ出力電圧に対する制御がない−検査３８がないことを除いて、図５と同じである。
【００４１】
開示された実施形態の変更および変形が概念の意図から逸脱しないで成されうるので、添付の特許請求の範囲によって要求されるもの以外に、開示を制限することを意図しない。
【符号の説明】
【００４２】
１３  燃料電池スタック
１０ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ
１６  負荷
【図１】
0006030755.tif 000002
【図２】
0006030755.tif 000003
【図３】
0006030755.tif 000004
【図４】
0006030755.tif 000005
【図５】
0006030755.tif 000006
【図６】
0006030755.tif 000007
【図７】
0006030755.tif 000008
【図８】
0006030755.tif 000009
【図９】
0006030755.tif 000010
【図１０】
0006030755.tif 000011
【図１１】
0006030755.tif 000012
【図１２】
0006030755.tif 000013
【図１３】
0006030755.tif 000014