(57)【要約】【課題】フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいてコンバータの動作を制御する燃料電池システムにおいて、負荷急増（急減）時におけるコンバータの応答性の低下を抑制する。【解決手段】燃料電池２と負荷装置５との間に設けられたコンバータ１０と、フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいてコンバータ１０の動作を制御する制御手段７と、を備える燃料電池システム１であって、制御手段７は、負荷装置５からの要求電力が所定の閾値を超える運転領域において、コンバータ１０に関する物理量の指令値を用いてフィードフォワード項を算出する。
2013021476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と負荷装置との間に設けられたコンバータと、フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいて前記コンバータの動作を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記負荷装置からの要求電力が所定の閾値を超える運転領域において、前記コンバータに関する物理量の指令値を用いて前記フィードフォワード項を算出するものである、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記コンバータの入口電圧指令値及び前記コンバータの出口電圧指令値に基づいて前記フィードフォワード項を算出するものである、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記コンバータの入口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｌとし、前記コンバータの出口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｈとした場合に、以下の式
ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＲＥＦ＿Ｈ
に基づいて前記フィードフォワード項ＤＦＦを算出するものである、
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記コンバータの入口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｌとし、前記コンバータの出口電圧実測値をＶＭＥＳ＿Ｈとした場合に、以下の式
ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＭＥＳ＿Ｈ
に基づいて前記フィードフォワード項ＤＦＦを算出するものである、
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃料電池の電流電圧特性と、前記コンバータの入口電流指令値と、に基づいて前記コンバータの入口電圧指令値を算出するものである、
請求項２から４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記燃料電池の電流電圧特性と、前記燃料電池の電流電力特性と、前記燃料電池の電力指令値と、に基づいて前記コンバータの入口電圧指令値を算出するものである、
請求項２から４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記燃料電池の電流電圧特性と、前記コンバータの損失特性と、前記コンバータの出口電流指令値と、に基づいて前記コンバータの入口電圧指令値を算出するものである、
請求項２から４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記フィードフォワード項の算出に用いられる前記指令値の位相特性を補正するものである、
請求項１から７の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記制御手段は、算出した前記フィードフォワード項の位相特性を補正するものである、
請求項１から７の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記負荷装置からの要求電力が所定の閾値以下となる運転領域において、以下の式
【数１】
2013021476.tif 000005
に基づいて前記フィードフォワード項ＤＦＦを算出する（Ｌ：前記コンバータ内のリアクトルのインダクタンス、ｆ：前記コンバータの動作周波数、ＶＭＥＳ＿Ｈ：前記コンバータの出口電圧実測値、ＶＭＥＳ＿Ｌ：前記コンバータの入口電圧実測値、ＩＲＥＦ：前記コンバータの入口電流指令値）ものである、
請求項１から９の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、反応ガス（燃料ガス及び酸化ガス）の供給を受けて発電を行う燃料電池を蓄電池等の二次電池とともに搭載して構成したハイブリッド電力供給装置が提案されている。例えば、近年においては、主電源部（燃料電池）と、補助電源部（バッテリ）と、主電源部の出力電圧を所定の直流電圧に調整して出力する電圧調整部（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）と、を備えるハイブリッド電力供給装置が提案されている（特許文献１参照）。このような装置の電圧調整部は、主電源部の動作パラメータに応じて、フィードフォワード駆動モード及びフィードバック駆動モードの何れか一方で動作するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されたような従来のハイブリッド電力供給装置においては、燃料電池の出力電流や出力電圧等を測定し、これら実測値を用いてフィードフォワード駆動モード信号を生成している。このように実測値を用いてコンバータ制御用のフィードフォワード信号を生成すると、負荷（要求電力）が急増又は急減した場合にコンバータの応答性が低下し、この結果、要求電力に対する燃料電池の出力電力の応答性が急激に低下するという問題が発生し得る。【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいてコンバータの動作を制御する燃料電池システムにおいて、負荷急増（急減）時におけるコンバータの応答性の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と負荷装置との間に設けられたコンバータと、フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいてコンバータの動作を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、制御手段は、負荷装置からの要求電力が所定の閾値を超える運転領域において、コンバータに関する物理量の指令値を用いてフィードフォワード項を算出するものである。【０００７】
かかる構成を採用すると、高負荷領域（負荷装置からの要求電力が所定の閾値を超える運転領域）において、コンバータに関する物理量の指令値（例えば入力電圧指令値や電流指令値）を用いてコンバータのデューティ指令値に含まれるフィードフォワード項を算出することができる。従って、実測値に基づいてフィードフォワード項を算出する場合と比較すると、高負荷領域におけるコンバータの応答性を高めることができる。この結果、デューティ指令値に含まれるフィードバック項の負荷を低減させることができるので、高負荷領域におけるコンバータ制御の安定性を確保することができる。また、燃料電池の出力電力を要求電力に対して逸早く応答させることができるので、バッテリの過放電の可能性を低下させることができる。【０００８】
本発明に係る燃料電池システムにおいて、コンバータの入口電圧指令値及びコンバータの出口電圧指令値に基づいてフィードフォワード項を算出する制御手段を採用することができる。【０００９】
例えば、コンバータの入口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｌとし、コンバータの出口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｈとした場合に、「ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＲＥＦ＿Ｈ」なる式に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出する制御手段を採用することができる。また、コンバータの出口電圧実測値をＶＭＥＳ＿Ｈとした場合に、「ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＭＥＳ＿Ｈ」なる式に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出する制御手段を採用してもよい。【００１０】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、燃料電池の電流電圧特性と、コンバータの入口電流指令値と、に基づいてコンバータの入口電圧指令値を算出する制御手段を採用することもできる。また、燃料電池の電流電圧特性と、燃料電池の電流電力特性と、燃料電池の電力指令値と、に基づいてコンバータの入口電圧指令値を算出する制御手段を採用することもできる。さらに、燃料電池の電流電圧特性と、コンバータの損失特性と、コンバータの出口電流指令値と、に基づいてコンバータの入口電圧指令値を算出する制御手段を採用してもよい。【００１１】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、フィードフォワード項の算出に用いられる指令値の位相特性を補正する制御手段を採用してもよい。また、算出したフィードフォワード項の位相特性を補正する制御手段を採用することもできる。【００１２】
かかる構成を採用すると、フィードフォワード項の算出に用いられる指令値の位相特性や、算出したフィードフォワード項の位相特性を補正することができるので、応答性をより一層高めることができる。【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、負荷装置からの要求電力が所定の閾値以下となる運転領域において、以下の式【００１４】
【数１】
2013021476.tif 000003
に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出する制御手段を採用することができる。この式において、Ｌはコンバータ内のリアクトルのインダクタンスであり、ｆはコンバータの動作周波数であり、ＶＭＥＳ＿Ｈはコンバータの出口電圧実測値であり、ＶＭＥＳ＿Ｌはコンバータの入口電圧実測値であり、ＩＲＥＦはコンバータの入口電流指令値である。【００１５】
コンバータの応答性は、高負荷領域（負荷装置からの要求電力が所定の閾値を超える運転領域）と低負荷領域（負荷装置からの要求電力が所定の閾値以下となる運転領域）で大きく異なることが知られているが、かかる構成を採用すると、低負荷領域におけるコンバータの応答性を考慮してフィードフォワード項を正確に算出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいてコンバータの動作を制御する燃料電池システムにおいて、負荷急増（急減）時におけるコンバータの応答性の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池システムのＦＣコンバータ制御を説明するためのブロック図である。
【図３】従来のＦＣコンバータ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】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について説明する。本実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池車両に搭載された発電システムである。
【００１９】
燃料電池システム１は、図１に示すように、燃料電池２やバッテリ３で発生させた電力を、インバータ４を介してトラクションモータ５に供給することにより、トラクションモータ５を回転駆動するものである。燃料電池システム１は、燃料電池２とインバータ４との間に設けられたＦＣコンバータ１０、バッテリ３とインバータ４との間に設けられたバッテリコンバータ６、システム全体を統合制御するコントローラ７等を備えている。
【００２０】
燃料電池２は、複数の単電池を直列に積層して構成した固体高分子電解質型セルスタックである。燃料電池２においては、アノード電極において以下の（１）式の酸化反応が生じ、カソード電極において以下の（２）式の還元反応が生じ、燃料電池２全体としては以下の（３）式の起電反応が生じる。
【００２１】
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−  ・・・（１）
（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ  ・・・（３）
【００２２】
燃料電池２を構成する単電池は、高分子電解質膜をアノード電極及びカソード電極の二つの電極で挟み込んで構成した膜・電極接合体（ＭＥＡ）を、燃料ガス及び酸化ガスを供給するためのセパレータで挟み込んだ構造を有している。燃料電池２には、燃料ガスをアノード電極に供給する系統、酸化ガスをカソード電極に供給する系統、冷却液をセパレータ内に供給する系統が設けられており、コントローラ７からの制御信号に応じて燃料ガスの供給量や酸化ガスの供給量が制御されることにより、所望の電力を発生させることができるようになっている。
【００２３】
ＦＣコンバータ１０は、燃料電池２の出力電圧を制御する機能を果たす。本実施形態におけるＦＣコンバータ１０は、図１に示すように、Ｕ相コンバータ１１、Ｖ相コンバータ１２、Ｗ相コンバータ１３、Ｘ相コンバータ１４の４相を並列に接続した多相コンバータである。ＦＣコンバータ１０は、トラクションモータ５等の負荷装置の負荷（要求電力）に応じて、１相（例えばＵ相）のみを使用する１相駆動、２相（例えばＵ相とＶ相）を使用する２相駆動、３相（例えばＵ相とＶ相とＷ相）を使用する３相駆動、全ての駆動相を使用する４相駆動、といった駆動相の切替を行うことができるようになっている。
【００２４】
ＦＣコンバータ１０は、燃料電池２の出力電圧を目標出力に応じた電圧となるように制御する。なお、ＦＣコンバータ１０の入力電圧及び入力電流（燃料電池２の出力電圧及び出力電流）と、ＦＣコンバータ１０の出力電圧及び出力電流と、については、図示していない電圧センサ及び電流センサにより検出することができるようになっている。
【００２５】
ＦＣコンバータ１０の各駆動相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相）に用いられるスイッチング素子の種類としては、例えば、接合ショットキーダイオード、ｐ−ｉ−ｎ／ショットキー複合ダイオード、ＭＯＳ障壁ショットキーダイオード等のダイオード類、バイポーラ接合型トランジスタ（ＢＪＴ）やダーリントンといった電流制御型トランジスタ、通常サイリスタやＧＴＯ（Gate Turn Off）サイリスタ等のサイリスタ類、ＭＯＳ電界効果（ＦＥＴ）トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）、注入促進型絶縁ゲートトランジスタ（ＩＥＧＴ）等の電圧制御型トランジスタ、等を挙げることができる。これらの中では、サイリスタ類及び電圧制御型トランジスタが好ましい。
【００２６】
バッテリ３は、トラクションモータ５に対して燃料電池２と並列に接続されており、余剰電力や回生制動時の回生エネルギを蓄える機能を有するとともに、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ものである。バッテリ３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を採用することができる。
【００２７】
バッテリコンバータ６は、インバータ４の入力電圧を制御する機能を果たすものであり、例えばＦＣコンバータ１０と同様の回路構成を有するものを採用することができる。バッテリコンバータ６としては、昇圧型のコンバータを採用してもよいが、これに代えて昇圧動作及び降圧動作が可能な昇降圧型のコンバータを採用してもよく、インバータ４の入力電圧の制御が可能なあらゆる構成を採用することができる。
【００２８】
インバータ４は、例えばパルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータを採用することができ、コントローラ７からの制御指令に従って、燃料電池２やバッテリ３から供給される直流電力を三相交流電力に変換して、トラクションモータ５の回転トルクを制御する。
【００２９】
トラクションモータ５は、燃料電池車両の動力となる回転トルクを発生させるものであり、減速時には回生電力を発生させるようにも構成されている。トラクションモータ５の回転トルクは、減速装置８によって所定の回転数に減速させられた上で、シャフト８ａを介してタイヤ９に伝達される。なお、本実施形態においては、燃料電池２から供給される電力を受けて作動する全ての機器（トラクションモータ５及び減速装置８を含む）を負荷装置と総称することとする。
【００３０】
コントローラ７は、燃料電池システム１を統合制御するためのコンピュータシステムであり、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有している。コントローラ７は、各種センサから供給される信号（例えば、アクセル開度を表す信号、車速を表す信号、燃料電池２の出力電流や出力電圧を表す信号等）の入力を受けて、負荷装置の負荷（要求電力）を算出する。
【００３１】
負荷装置の負荷は、例えば車両走行電力と補機電力との合計値である。補機電力には、車載補機類（エアコンプレッサ、水素ポンプ、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、懸架装置等）で消費される電力、乗員空間内に配置される装置（空調装置、照明器具、オーディオ等）で消費される電力、等が含まれる。
【００３２】
そして、コントローラ７は、燃料電池２とバッテリ３との各々の出力電力の配分を決定し、発電指令値を算出する。コントローラ７は、燃料電池２及びバッテリ３に対する要求電力を算出すると、これらの要求電力が得られるようにＦＣコンバータ１０及びバッテリコンバータ６の動作を制御する。すなわち、コントローラ７は、本発明における制御手段として機能するものである。
【００３３】
ここで、図２等を用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１のコントローラ７の機能についてさらに詳細に説明する。
【００３４】
従来のＦＣコンバータ制御用のコントローラは、図３に示すように、ＦＣコンバータに関する物理量の指令値（電圧指令値ＶＲＥＦや電流指令値ＩＲＥＦ）に対する実測値（電圧実測値ＶＭＥＳや電流実測値ＩＭＥＳ）の偏差に基づいて、デューティ指令値に含まれるフィードバック項ＤＦＢを算出するとともに、ＦＣコンバータに関する物理量の実測値（電圧実測値ＶＭＥＳや電流実測値ＩＭＥＳ）を用いてフィードフォワード項を算出する。そして、算出したフィードバック項ＤＦＢ及びフィードフォワード項ＤＦＦを加算してデューティ指令値Ｄを算出し、このデューティ指令値Ｄに基づいてＦＣコンバータ１０の動作を制御していた。
【００３５】
これに対し、本実施形態におけるコントローラ７は、図２に示すように、ＦＣコンバータ１０に関する物理量の指令値（電圧指令値ＶＲＥＦや電流指令値ＩＲＥＦ）を用いて、デューティ指令値に含まれるフィードフォワード項ＤＦＦを算出することとしている。コントローラ７は、このフィードフォワード項ＤＦＦを、別途算出したフィードバック項ＤＦＢに加算することにより、デューティ指令値Ｄを算出し、このデューティ指令値Ｄに基づいてＦＤコンバータ１０の動作を制御するものである。
【００３６】
本実施形態におけるコントローラ７は、負荷装置の負荷（要求電力）に応じてフィードフォワード項ＤＦＦの算出方法を切り替えている。以下、高負荷領域と低負荷領域の各々におけるフィードフォワード項ＤＦＦの算出方法について説明する。
【００３７】
＜高負荷領域＞
最初に、高負荷領域（要求電力が所定の閾値を超える運転領域）におけるフィードフォワード項ＤＦＦの算出方法について説明する。
【００３８】
コントローラ７は、負荷装置の負荷（要求電力）を監視し、負荷が所定の閾値を超えるものと判断した場合に、高負荷領域用のフィードフォワード項ＤＦＦを算出するための切替信号ＳＳを送出する。そして、コントローラ７は、ＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｌとし、ＦＣコンバータ１０の出口電圧指令値をＶＲＥＦ＿Ｈとした場合に、「ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＲＥＦ＿Ｈ」なる式に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出する。なお、図２においては、ＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌや出口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｈを入力とし、フィードフォワード項ＤＦＦを出力とするファンクションブロックを「ＧＦＦ＿Ｈ」で表している。
【００３９】
この際、本実施形態におけるコントローラ７は、燃料電池２の電流電圧特性（ＩＶ特性）と、ＦＣコンバータ１０の入口電流指令値ＩＲＥＦと、に基づいてＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌを算出している。なお、燃料電池２の電流電圧特性と、燃料電池２の電流電力特性と、燃料電池２の電力指令値ＰＲＥＦと、に基づいてＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌを算出することもできる。また、燃料電池２の電流電圧特性と、ＦＣコンバータ１０の損失特性と、ＦＣコンバータ１０の出口電流指令値と、に基づいてＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌを算出してもよい。
【００４０】
また、本実施形態におけるコントローラ７は、高負荷領域におけるフィードフォワード項ＤＦＦの算出に用いられる指令値（入口電流指令値ＩＲＥＦ、入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌ、出口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｈ）の位相特性を、図２に実線で示した伝達関数ＧＣＲを用いて補正している。なお、各種指令値の位相特性を補正することに代えて、算出したフィードフォワード項ＤＦＦの位相特性を、図２に破線で示した伝達関数ＧＣＲを用いて補正することもできる。指令値やフィードフォワード項の位相特性を補正するための伝達関数ＧＣＲとしては、二次系の伝達関数を採用することができる。
【００４１】
＜低負荷領域＞
次に、低負荷領域（要求電力が所定の閾値以下となる運転領域）におけるフィードフォワード項ＤＦＦの算出方法について説明する。
【００４２】
コントローラ７は、負荷装置の負荷（要求電力）を監視し、負荷が所定の閾値以下であると判断した場合に、低負荷領域用のフィードフォワード項ＤＦＦを算出するための切替信号ＳＳを送出する。そして、コントローラ７は、以下の式
【００４３】
【数２】
2013021476.tif 000004
に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出する。
【００４４】
この式において、ＬはＦＣコンバータ１０内のリアクトルのインダクタンスであり、ｆはＦＣコンバータ１０の動作周波数であり、ＶＭＥＳ＿ＨはＦＣコンバータ１０の出口電圧実測値であり、ＶＭＥＳ＿ＬはＦＣコンバータ１０の入口電圧実測値であり、ＩＲＥＦはＦＣコンバータ１０の入口電流指令値である。なお、図２においては、ＦＣコンバータ１０の入口電流指令値ＩＲＥＦ＿Ｌ等を入力とし、フィードフォワード項ＤＦＦを出力とするファンクションブロックを「ＧＦＦ＿Ｌ」で表している。
【００４５】
また、コントローラ７は、低負荷領域におけるフィードフォワード項ＤＦＦの算出に用いられる電流指令値ＩＲＥＦの位相特性を、図２に実線で示した伝達関数ＧＣＲを用いて補正している。なお、電流指令値ＩＲＥＦの位相特性を補正することに代えて、算出したフィードフォワード項ＤＦＦの位相特性を、図２に破線で示した伝達関数ＧＣＲを用いて補正することもできる。指令値やフィードフォワード項の位相特性を補正するための伝達関数ＧＣＲとしては、二次系の伝達関数を採用することができる。
【００４６】
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、高負荷領域において、ＦＣコンバータ１０に関する物理量の指令値（電圧指令値ＶＲＥＦや電流指令値ＩＲＥＦ）を用いて、コンバータ制御用のデューティ指令値Ｄに含まれるフィードフォワード項ＤＦＦを算出することができる。従って、実測値に基づいてフィードフォワード項を算出する場合と比較すると、高負荷領域におけるＦＣコンバータ１０の応答性を高めることができる。この結果、デューティ指令値Ｄに含まれるフィードバック項ＤＦＢの負荷を低減させることができるので、高負荷領域におけるコンバータ制御の安定性を確保することができる。また、燃料電池２の出力電力を要求電力に対して逸早く応答させることができるので、バッテリ３の過放電の可能性を低下させることができる。
【００４７】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、低負荷領域において、高負荷領域と異なる算出方法でフィードフォワード項ＤＦＦを算出している。このため、高負荷領域と異なる低負荷領域のＦＣコンバータ１０の応答性を考慮して、フィードフォワード項ＤＦＦを正確に算出することができる。
【００４８】
また、以上説明した実施形態に係る燃料電池システム１においては、フィードフォワード項ＤＦＦの算出に用いられる指令値（電流指令値ＩＲＥＦや電圧指令値ＶＲＥＦ）の位相特性を補正しているので、応答性をより一層高めることができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、高負荷領域で「ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＲＥＦ＿Ｈ」なる式に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出した例について説明したが、フィードフォワード項ＤＦＦの算出方法はこれに限られるものではない。例えば、ＦＣコンバータ１０の出口電圧実測値をＶＭＥＳ＿Ｈとした場合に、「ＤＦＦ＝１−ＶＲＥＦ＿Ｌ／ＶＭＥＳ＿Ｈ」に基づいてフィードフォワード項ＤＦＦを算出することもできる。
【００５０】
上記式を採用した場合においても、燃料電池２の電流電圧特性（ＩＶ特性）と、ＦＣコンバータ１０の入口電流指令値ＩＲＥＦと、に基づいてＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌを算出することができる。また、燃料電池２の電流電圧特性と、燃料電池２の電流電力特性と、燃料電池２の電力指令値ＰＲＥＦと、に基づいてＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌを算出したり、燃料電池２の電流電圧特性と、ＦＣコンバータ１０の損失特性と、ＦＣコンバータ１０の出口電流指令値と、に基づいてＦＣコンバータ１０の入口電圧指令値ＶＲＥＦ＿Ｌを算出したりすることもできる。
【００５１】
また、以上の実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。さらには、携帯型の燃料電池システムにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、５…トラクションモータ（負荷装置）、７…コントローラ（制御手段）、１０…ＦＣコンバータ。
【図１】
2013021476.tif 000006
【図２】
2013021476.tif 000007
【図３】
2013021476.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月22日(2012.6.22)
【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】
燃料電池と負荷装置との間に設けられたコンバータと、フィードフォワード項を含むデューティ指令値に基づいて前記コンバータの動作を制御する制御手段と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記負荷装置からの要求電力が所定の閾値を超える運転領域において、前記コンバータに関する物理量の指令値を用いて前記フィードフォワード項を算出するものであり、
前記制御手段は、前記コンバータの入口電圧指令値及び前記コンバータの出口電圧指令値に基づいて前記フィードフォワード項を算出するものである、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記コンバータの入口電圧指令値をＶREF_Lとし、前記コンバータの出口電圧指令値をＶREF_Hとした場合に、以下の式
ＤFF＝１−ＶREF_L／ＶREF_H
に基づいて前記フィードフォワード項ＤFFを算出するものである、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記コンバータの入口電圧指令値をＶREF_Lとし、前記コンバータの出口電圧実測値をＶMES_Hとした場合に、以下の式
ＤFF＝１−ＶREF_L／ＶMES_H
に基づいて前記フィードフォワード項ＤFFを算出するものである、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記燃料電池の電流電圧特性と、前記コンバータの入口電流指令値と、に基づいて前記コンバータの入口電圧指令値を算出するものである、
請求項１から３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記燃料電池の電流電圧特性と、前記燃料電池の電流電力特性と、前記燃料電池の電力指令値と、に基づいて前記コンバータの入口電圧指令値を算出するものである、
請求項１から３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記燃料電池の電流電圧特性と、前記コンバータの損失特性と、前記コンバータの出口電流指令値と、に基づいて前記コンバータの入口電圧指令値を算出するものである、
請求項１から３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記フィードフォワード項の算出に用いられる前記指令値の位相特性を補正するものである、
請求項１から６の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記制御手段は、算出した前記フィードフォワード項の位相特性を補正するものである、
請求項１から６の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記制御手段は、前記負荷装置からの要求電力が所定の閾値以下となる運転領域において、以下の式
【数１】
2013021476.tif 000009
に基づいて前記フィードフォワード項ＤFFを算出する（Ｌ：前記コンバータ内のリアクトルのインダクタンス、ｆ：前記コンバータの動作周波数、ＶMES_H：前記コンバータの出口電圧実測値、ＶMES_L：前記コンバータの入口電圧実測値、ＩREF：前記コンバータの入口電流指令値）ものである、
請求項１から８の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【国際調査報告】
2013021476.tif 000010
2013021476.tif 000011