(57)【要約】【課題】燃料電池の劣化や耐久性低下の抑制と、燃料電池の出力制御の最適化との両立を図る。【解決手段】負荷に接続された燃料電池の出力電力が目標電力となるように制御する電力制御モードと、当該燃料電池の出力電圧が目標電圧となるように制御する電圧制御モードとで、制御モードの切換が可能な燃料電池の出力制御装置であって、前記燃料電池の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った場合には、前記電圧制御モードでの制御を実施する。
2013065132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続された燃料電池の出力電力が目標電力となるように制御する電力制御モードと、当該燃料電池の出力電圧が目標電圧となるように制御する電圧制御モードとで、制御モードの切換が可能な燃料電池の出力制御装置であって、
前記燃料電池の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った場合には、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の目標電圧を前記低電圧閾値又は前記低電圧閾値に所定の予備値を加算した値に設定したうえで、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の出力電圧が所定の高電圧閾値を上回った場合には、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の目標電圧を前記高電圧閾値又は前記高電圧閾値に所定の予備値を減算した値に設定したうえで、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の出力電圧を昇圧して負荷側へと出力する昇圧コンバータに与えるＤｕｔｙ指令値を演算するＤｕｔｙ演算部を備え、
前記Ｄｕｔｙ演算部は、前記電力制御モードでの制御実施中は前記燃料電池の出力電力及び目標電力を用いて算出された第１のＤｕｔｙ指令値を出力し、前記電圧制御モードでの制御実施中は前記燃料電池の出力電圧及び目標電圧を用いて算出された第２のＤｕｔｙ指令値を出力するものである燃料電池の出力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記Ｄｕｔｙ演算部は、前記昇圧コンバータに与えるＤｕｔｙ指令値として、前記電力制御モードでの制御を実施する場合には前記第１のＤｕｔｙ指令値を選択し、前記電圧制御モードでの制御を実施する場合には前記第２のＤｕｔｙ指令値を選択する制御モード切換部を備える燃料電池の出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の出力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両に用いられる電源システムとして、例えば下記特許文献１に開示された技術が知られている。この電源システムにおいては、燃料電池の実際の出力電力測定値がＦＣ測定電力入力手段から偏差演算手段に出力され、指令電流演算手段がＦＣ要求電力指令値を燃料電池の出力電圧で除するなどして、燃料電池に対する要求電流指令値が導出される。【０００３】
また、下記特許文献２に開示の電源システムでは、負荷に対して並列に接続された燃料電池及びバッテリと、燃料電池と負荷との間に配置された第１のコンバータと、バッテリと負荷との間に配置された第２のコンバータとを備え、第１又は第２のコンバータによって燃料電池又はバッテリの出力電流が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２４６１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４５８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池システムにおいては、燃料電池やバッテリや補機を含む燃料電池システム全体の効率的なエネルギーマネージメントの実現、要求発電量の急変動（例えば、燃料電池車両においては急加速要求時）に対する応答性の向上、及びバッテリの保護等の観点から、燃料電池の出力電力を直接制御することが行われる。しかしながら、そのような観点から燃料電池の発電状態を要求電力と出力電力との偏差に基づいてフィードバック制御（電力制御モードでの制御）を実施した場合には、燃料電池が好ましくない出力電圧値にまで低下することがあり、それが原因で燃料電池の劣化や耐久性低下を招くことがある。【０００６】
例えば固体高分子型燃料電池は、水素イオンを選択的に輸送するための高分子電解質膜の両側面を多孔質材料から成る一対の電極によって挟持してなる膜−電極アッセンブリを有しており、一対の電極のそれぞれは、例えば白金系の金属触媒（以下、電極触媒）を担持するカーボン粉末を主成分とする触媒層と、通気性及び電子導電性を併せ持つガス拡散層とを有するものである。【０００７】
この種の燃料電池の運転中にその出力電圧が所定の電圧閾値よりも低下すると、電極触媒の劣化や耐久性低下を招いてしまう。このため、かかる電極触媒の劣化及び耐久性低下を防止する観点からは、出力電圧が前記所定の電圧閾値以上となるように燃料電池の発電状態を制御することも必要である。【０００８】
しかしながら、電力制御モードでの制御を実施している場合には、当該燃料電池の出力電圧が前記所定の電圧閾値よりも低下したからといっても、要求電力と出力電力との偏差を低減させる方向にしかフィードバック制御が行なわれないため、電極触媒の劣化及び耐久性低下の問題を回避することはできない。かかる電極触媒の劣化及び耐久性低下を防止するために、燃料電池の発電状態を要求電圧と出力電圧との偏差に基づいてフィードバック制御を実施する場合には、効率的なエネルギーマネージメントや応答性向上の実現が困難になり、バッテリの劣化及び耐久性低下も招来しかねない。【０００９】
本発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、燃料電池の劣化や耐久性低下の抑制と、燃料電池の出力制御の最適化との両立を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明は、負荷に接続された燃料電池の出力電力が目標電力となるように制御する電力制御モードと、当該燃料電池の出力電圧が目標電圧となるように制御する電圧制御モードとで、制御モードの切換が可能な燃料電池の出力制御装置において、前記燃料電池の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った場合には、前記電圧制御モードでの制御を実施する構成を採用したものである。【００１１】
この構成によれば、例えば燃料電池の通常運転時には、当該燃料電池の出力電力が目標電力となるような制御が実施されるので、効率的なエネルギーマネージメントや応答性の向上が図られる。また、かかる構成が負荷に対して燃料電池と並列に配置されたバッテリを備えた燃料電池システムに適用された場合には、バッテリの過放電及び過過充電が抑制され、バッテリの保護も図られる。【００１２】
そして、電力制御モードでの制御実施中に燃料電池内の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った場合には、それまでの電力主体の制御から当該燃料電池の出力電圧を目標電圧に合わせる電圧主体の制御に切り換わるので、出力電圧低下に起因する燃料電池の電極触媒の劣化や耐久性低下を回避することが可能になる。
なお、「所定の低電圧閾値」とは、燃料電池内の電極触媒の劣化や耐久性低下を来たさない電圧値であり、電極触媒の仕様等に応じて適宜設定される。【００１３】
上記構成において、前記燃料電池の目標電圧を前記低電圧閾値又は前記低電圧閾値に所定の予備値を加算した値に設定したうえで、前記電圧制御モードでの制御を実施するように構成されていてもよい。【００１４】
この構成によれば、燃料電池の出力電圧を低電圧閾値以上に引き上げるための制御が行なわれる。特に、燃料電池の目標電圧を低電圧閾値に所定の予備値を加算した値に設定した場合には、燃料電池の出力電圧が低電圧閾値を下回った状態から速やかに脱出することが可能となる。【００１５】
ところで、燃料電池の出力電圧は、上記のように低過ぎてもいけないが、高過ぎても燃料電池（より具体的には、燃料電池内の高分子電解質膜等が挙げられる。）の劣化や耐久性低下を招来してしまう。
そこで、かかる高電圧時に生じる問題を回避するために、以上の構成からなる出力制御装置は、前記燃料電池の出力電圧が所定の高電圧閾値を上回った場合に、前記電圧制御モードでの制御を実施するように構成されていてもよい。【００１６】
この構成において、前記燃料電池の目標電圧を前記高電圧閾値又は前記高電圧閾値に所定の予備値を減算した値に設定したうえで、前記電圧制御モードでの制御を実施するように構成されていてもよい。
この構成によれば、燃料電池の出力電力を高電圧閾値以下に引き下げるための制御が行なわれる。特に、燃料電池の目標電圧を高電圧閾値に所定の予備値を減算した値に設定した場合には、燃料電池の出力電圧が高電圧閾値を上回った状態から速やかに脱出することが可能となる。【００１７】
以上の構成においては、前記燃料電池の出力電圧を昇圧して負荷側へと出力する昇圧コンバータに与えるＤｕｔｙ指令値を演算するＤｕｔｙ演算部を備え、前記Ｄｕｔｙ演算部は、前記電力制御モードでの制御実施中は前記燃料電池の出力電力及び目標電力を用いて算出された第１のＤｕｔｙ指令値を出力し、前記電圧制御モードでの制御実施中は前記燃料電池の出力電圧及び目標電圧を用いて算出された第２のＤｕｔｙ指令値を出力するように構成されていてもよい。【００１８】
この構成において、前前記Ｄｕｔｙ演算部は、出力するＤｕｔｙ指令値として、前記電力制御モードでの制御を実施する場合には前記第１のＤｕｔｙ指令値を選択し、前記電圧制御モードでの制御を実施する場合には前記第２のＤｕｔｙ指令値を選択する制御モード切換部を備えるように構成されていてもよい。【００１９】
なお、上記構成では、燃料電池の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回ったこと或いは高電圧閾値を上回ったことを制御モード切換えの条件として規定しているが、燃料電池の出力電圧と出力電流及び出力電力との間には一定の相関関係が成立することに着目して、「所定の低電圧閾値」に対応する所定の高電流閾値あるいは所定の低電力閾値や、「所定の高電圧閾値」に対応する所定の低電流閾値あるいは所定の高電力閾値を基準にして、制御モードの切換えを実施することも可能である。【００２０】
すなわち、「燃料電池の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った場合」の代わりに、（１）前記燃料電池の出力電流が所定の高電流閾値を上回った場合としてもよいし、（２）前記燃料電池の出力電力が所定の低電力閾値を下回った場合としてもよい。また、「燃料電池の出力電圧が所定の高電圧閾値を上回った場合」の代わりに、（３）前記燃料電池の出力電流が所定の低電流閾値を下回った場合としてもよいし、（４）前記燃料電池の出力電力が所定の高電力閾値を上回った場合としてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、燃料電池の劣化や耐久性低下の抑制と、燃料電池の出力制御の最適化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る燃料電池の出力制御装置の一実施形態を概略的に示した構成図である。
【図２】図１のＤｕｔｙ演算部の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】燃料電池のＩＶ特性及びＩＰ特性の一例を示す図である。
【図４】図２のＤｕｔｙ演算部の一変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃料電池の出力制御装置を備えた燃料電池システムの実施形態について説明する。本実施形態では、この燃料電池システムを更に燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして用いた場合について説明する。
【００２４】
まず、図１を参照して、燃料電池システムの構成について説明する。
図１に示すように、燃料電池システム１は、反応ガスである酸化ガスと燃料ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池２を備えており、この燃料電池２の発電状態は制御部１１によって制御される。
【００２５】
燃料電池２は、例えば、高分子電解質形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、水素イオンを選択的に輸送するための高分子電解質膜の両側面を多孔質材料から成る一対の電極によって挟持してなる膜−電極アッセンブリ（以下、ＭＥＡ）と、このＭＥＡを両側から挟み込む一対のセパレータとを有する構造となっている。
【００２６】
また、一対の電極のそれぞれは、例えば白金系の金属触媒（以下、電極触媒）を担持するカーボン粉末を主成分とする触媒層と、通気性及び電子導電性を併せ持つガス拡散層とを有している。そして、この燃料電池２には、その出力端子電圧を検出するための電圧センサＳｖと、出力電流を検出するための電流センサＳｉが取り付けられている。
【００２７】
さらに、燃料電池２には、第１の昇圧コンバータ５が接続されている。この第１の昇圧コンバータ５は、直流の電圧変換器であり、燃料電池２から入力された直流電圧を調整してインバータ４側に出力する機能を有する。また、第１の昇圧コンバータ５には、インバータ４を介して駆動モータ（負荷）６が接続されていると共に、第２の昇圧コンバータ８を介して二次電池であるバッテリ９及び各種の補機１０が接続されている。
【００２８】
第２の昇圧コンバータ８は、直流の電圧変換器であり、バッテリ９から入力された直流電圧を調整してインバータ４側に出力する機能と、燃料電池２または駆動モータ６から入力された直流電圧を調整してバッテリ９に出力する機能と、を有する。このような第２の昇圧コンバータ８の機能により、バッテリ９の充放電が実現される。
【００２９】
バッテリ９は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、燃料電池２の出力電力のうち駆動モータ６を含む負荷全体で消費される電力等を指し引いた余剰電力を充電したり、駆動モータ６に対して補助的に電力を供給することが可能になっている。バッテリ９は、その残存容量であるＳＯＣ（State Of Charge）が極端に高い領域あるいは低い領域で使用され続けると、劣化や耐久性低下が進むおそれがある。
【００３０】
このため、本実施形態の燃料電池システム１では、燃料電池２の出力電力を主体に燃料電池２の発電状態を制御することを原則とし、後述する所定条件下においては、燃料電池２の出力電圧を主体に燃料電池２の発電状態を制御することとしている。
【００３１】
駆動モータ６は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム１が搭載される燃料電池車両の主動力源を構成する。駆動モータ６が接続されたインバータ４は、直流電流を三相交流に変換し、駆動モータ６に供給する。
【００３２】
制御部１１は、燃料電池車両に設けられた加速操作部材（アクセル等）の操作量等に基づいて、システム内の各種機器の動作を制御する上位の制御装置である。この制御部１１と第１の昇圧コンバータ５との間には、第１の昇圧コンバータに与えるＤｕｔｙ指令値を演算するためのＤｕｔｙ演算部２０が設けられている。つまり、本発明に係る燃料電池の出力制御装置は、本実施形態では、第１の昇圧コンバータ５と、制御部１１と、Ｄｕｔｙ演算部２０とを備えて構成されている。
【００３３】
次に、図２を参照しながら、図１に示すＤｕｔｙ演算部２０の一実施形態について詳細に説明する。この実施形態に係るＤｕｔｙ演算部２０においては、燃料電池２の電力制御モードでの制御に関連する第１の制御器１５と、燃料電池２の電圧制御モードでの制御に関連する第２の制御器１６とが互いに並列に接続されている。
【００３４】
第１の制御器２１は、フィードバック制御回路を構成するものであり、例えば上位の制御装置である制御部１１から出力された電力指令値Ｖ_refがプラス成分として、また、前記電流センサＳｉおよび電圧センサＳｖの各出力値から算出された電力現在値Ｐ_mesがマイナス成分として、それぞれ入力される。つまり、第１の制御器２１には、電力指令値Ｐ_refと電力現在値Ｐ_mesとの差分値である電力差分値ΔＰ、言い換えれば、燃料電池２への要求電力量に対する発電不足量が入力される。そして、第１の制御器２１は、この電力差分値ΔＰに基づいて第１の昇圧コンバータ５に対する第１のＤｕｔｙ指令値を出力する。
【００３５】
第２の制御器２２は、フィードバック制御回路を構成するものであり、例えば制御部１１から出力された電圧指令値Ｖ_refがプラス成分として、また、前記電圧センサＳｖの出力値から算出された電圧現在値Ｖ_mesがマイナス成分として、それぞれ入力される。つまり、第２の制御器２２には、電圧指令値Ｖ_refと電圧現在値Ｖ_mesとの差分値である電圧差分値ΔＶが入力され、この電圧差分値ΔＶに基づいて第１の昇圧コンバータ５に対する第２のＤｕｔｙ指令値が出力される。
【００３６】
第１の制御器２１と第２の制御器２２の後段（下流）には、スイッチ（制御モード切換部）２３が設けられている。このスイッチ２３は、第１の昇圧コンバータ５に対して与える最終的なＤｕｔｙ指令値を選択するためものであり、燃料電池２の発電状態を電力制御モードで制御することが好ましい時（例えば、通常運転時や急加速要求時）は、第１の制御器２１から出力される第１のＤｕｔｙ指令値を選択し、燃料電池２の発電状態を電圧制御モードで制御することが好ましい時（例えば、燃料電池２の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った時や、所定の高電圧閾値を上回った時）は、第２の制御器２２から出力される第２のＤｕｔｙ指令値を選択するように、例えば制御部１１からの切換指令に基づいて切換動作が制御される。
【００３７】
この実施形態においては、電力指令値Ｐ_refと電圧指令値Ｖ_refの両方の入力が受け付け可能であるだけでなく、そのどちらか一方の指令値に基づく燃料電池２の出力制御が可能である。従って、例えば通常運転時や急加速要求時には、燃料電池２の出力電力を目標値に制御するエネルギーマネージメントやバッテリ保護主体の制御モードを選択して実行することが可能になる一方で、例えば燃料電池２の劣化や耐久性低下を抑制する必要から、燃料電池２の出力電圧を所定の低電圧閾値以上及び所定の高電圧閾値以下に制御することが必要な時には、燃料電池２の出力電圧を直接目標値に制御する燃料電池２の劣化又は／及び耐久性低下を抑制するための制御モードを選択して実行することが可能になる。
【００３８】
図３は、燃料電池２の電流電圧特性（ＩＶ特性）を示すＩＶ曲線及び電流電力特性（ＩＰ特性）を示すＩＰ曲線の一例である。本実施形態では、この図３において、燃料電池２の出力電圧を、例えば当該燃料電池２の仕様等、ひいてはＩＶ特性やＩＰ特性に基づき予め定めることのできる所定の低電圧閾値Ｖｔｈ１以上、所定の高電圧閾値Ｖｔｈ２以下の範囲で出力制御する。
【００３９】
また、燃料電池２の出力電流については、例えば当該燃料電池２の仕様等、ひいてはＩＶ特性やＩＰ特性に基づき予め定めることのできる所定の低電流閾値Ｉｔｈ１以上、所定の高電流閾値Ｉｔｈ２以下の範囲で出力制御する。
【００４０】
さらに、燃料電池２の出力電力については、例えば、前記低電圧閾値Ｖｔｈ１と前記低電流閾値Ｉｔｈ１との積によって求めることのできる所定の低電力閾値Ｐｔｈ１以上、前記高電圧閾値Ｖｔｈ２と前記高電流閾値Ｉｔｈ２との積によって求めることのできる所定の高電力閾値Ｐｔｈ２以下の範囲で出力制御する。
【００４１】
これら低電圧閾値Ｖｔｈ１、高電圧閾値Ｖｔｈ２、低電流閾値Ｉｔｈ１、及び高電流閾値Ｉｔｈ２は、例えば、ＩＶ曲線上の動作点において出力電流あるいは出力電圧が急激に低下あるいは上昇する点、言い換えれば、出力電流あるいは出力電圧の変化率が相対的に大きい点、さらに言い換えれば、ＩＶ曲線に対する接線の傾きが垂直に近い所定の角度以上になる点に設定される。
【００４２】
本実施形態においては、燃料電池２の出力電圧が低電圧閾値Ｖｔｈ１以下になった場合には、たとえ電力制御モードが選択されている場合であっても、制御モードが電力制御モードから電圧制御モードに切り換えられることになる。この場合においては、燃料電池２の目標電圧を低電圧閾値Ｖｔｈ１又はこの低電圧閾値Ｖｔｈ１に所定の予備値を加算した値に設定したうえで、電圧制御モードでの制御を実施する。
【００４３】
これにより、燃料電池２の出力電圧が直接制御されるので、過度な燃料電池２の出力電圧低下を迅速、かつ、より確実に回避することができる。つまり、燃料電池２の出力電圧が低電圧閾値Ｖｔｈ１を下回った状態から速やかに脱出することが可能になる。
【００４４】
また、電力制御モードが選択されている場合において、燃料電池２の出力電流が高電流閾値Ｉｔｈ２以上になった場合や、燃料電池２の出力電力が低電力閾値Ｐｔｈ１以下になった場合にも、制御モードが電力制御モードから電圧制御モードに切り換えられることになる。つまり、燃料電池２の出力電圧と出力電流及び出力電力との間には一定の相関関係が成立することから、これらの場合においても、燃料電池２の出力電圧が前記所定の範囲から低電圧側に外れる傾向にある。
【００４５】
よって、かかる場合においても、燃料電池２の出力電圧を直接制御することにより、過度な燃料電池２の出力電圧低下を迅速、かつ、より確実に回避することができ、燃料電池２の出力電圧が低電圧閾値Ｖｔｈ１を下回った状態から速やかに脱出することが可能となる。
【００４６】
以上、燃料電池２の発電状態を電力制御モードで制御している場合における燃料電池２の出力電圧の下がり過ぎを防止する場合について説明したが、以下、燃料電池２の発電状態を電力制御モードで制御している場合における燃料電池２の出力電圧の上がり過ぎを防止する場合について説明する。
【００４７】
本実施形態において、燃料電池２の出力電圧が高電圧閾値Ｖｔｈ２以上になった場合には、たとえ電力制御モードが選択されている場合であっても、制御モードは電力制御モードから電圧制御モードに切り換えられることになる。この場合においては、燃料電池２の目標電圧を高電圧閾値Ｖｔｈ２又はこの高電圧閾値Ｖｔｈ２に所定の予備値を減算した値に設定したうえで、電圧制御モードでの制御を実施する。
【００４８】
これにより、燃料電池２の出力電圧が直接制御されるので、過度な燃料電池２の出力電圧上昇を迅速、かつ、より確実に回避することができる。つまり、燃料電池２の出力電圧が高電圧閾値Ｖｔｈ２を上回った状態から速やかに脱出することが可能になる。
【００４９】
また、電力制御モードが選択されている場合において、燃料電池２の出力電流が低電流閾値Ｉｔｈ１以下になった場合や、燃料電池２の出力電力が高電力閾値Ｐｔｈ２以上になった場合にも、制御モードが電力制御モードから電圧制御モードに切り換えられることになる。
【００５０】
つまり、上述の相関関係から明らかなように、これらの場合においても、燃料電池２の出力電圧が前記所定の範囲から高電圧側に外れる傾向にあるため、燃料電池２の出力電圧を直接制御することにより、過度な燃料電池２の出力電圧上昇を迅速、かつ、より確実に回避することができ、燃料電池２の出力電圧が高電圧閾値Ｖｔｈ２を上回った状態から速やかに脱出することが可能になる。
【００５１】
次に、図４を参照しながら、上記実施形態におけるＤｕｔｙ演算部２０（図２）の変形例について説明する。なお、以下の説明において、Ｄｕｔｙ演算部２０と同一の構成要素については、図２と同一の符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。
【００５２】
図４に示すように、本変形例に係るＤｕｔｙ演算部３０においては、燃料電池２の電力制御モードでの制御に関連する第１の制御器１５と、燃料電池２の電圧制御モードでの制御に関連する第２の制御器１６とが互いに並列に接続されている。第１の制御器２１と第２の制御器２２の後段（下流）には、スイッチ（制御切換部）２３が設けられている。ここまでの構成は、Ｄｕｔｙ演算部２０と同じである。
【００５３】
本変形例においては、スイッチ２３で選択された第１のＤｕｔｙ指令値又は第２のＤｕｔｙ指令値に、電流指令値Ｉ_ref及び電流現在値Ｉ_mesによるフィードバック指令値及びフィードフォワード指令値を加えることにより、第１の昇圧コンバータ５に最終的に与えるＤｕｔｙ指令値が算出される。
【００５４】
つまり、フィードフォワード制御回路を構成する第３の制御器３１には、スイッチ２３によって選択された第１のＤｕｔｙ指令値又は第２のＤｕｔｙ指令値がプラス成分として、また、例えば制御部１１から出力された電流指令値Ｉ_refがプラス成分として、それぞれ入力される。
【００５５】
また、フィードバック制御回路を構成する第４の制御器３２には、スイッチ２３によって選択された第１のＤｕｔｙ指令値又は第２のＤｕｔｙ指令値がプラス成分として、また、例えば制御部１１から出力された電流指令値Ｉ_refがプラス成分として、さらに、前記電流センサＳｉの出力値から算出された電流現在値Ｉ_mesがマイナス成分として、それぞれ入力される。
【００５６】
そして、これら第３の制御器３１からの出力値と第４の制御器３２からの出力値との加算値が第１の昇圧コンバータ５に最終的に与えられるＤｕｔｙ指令値となる。つまり、この変形例によれば、電力指令値Ｐ_ref、電圧指令値Ｖ_ref、電流指令値Ｉ_refの全ての入力が可能になり、よりきめ細かな制御が可能になる。
【００５７】
上述した実施形態においては、本発明に係る燃料電池の出力制御装置を燃料電池車両に搭載した場合について説明しているが、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）にも本発明に係る燃料電池の出力制御装置を適用することができる。また、本発明に係る燃料電池の出力制御装置、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することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、５…第１の昇圧コンバータ、６…駆動モータ（負荷）、９…バッテリ、１０…補機、１１…制御部、２０，３０…Ｄｕｔｙ演算部、２１…第１の制御器、２２…第２の制御器、２３…スイッチ（制御モード切換部）、３１…第３の制御器、３２…第４の制御器
【図１】
2013065132.tif 000003
【図２】
2013065132.tif 000004
【図３】
2013065132.tif 000005
【図４】
2013065132.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月19日(2014.12.19)
【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】
負荷に接続された燃料電池の出力電力が目標電力となるように制御する電力制御モードと、当該燃料電池の出力電圧が目標電圧となるように制御する電圧制御モードとで、制御モードの切換が可能な燃料電池の出力制御装置であって、
加速操作部材の操作量に基づいて、前記目標電力に関する指令値を出力する制御部を備え、
前記燃料電池の出力電圧が所定の低電圧閾値を下回った場合には、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の目標電圧を前記低電圧閾値又は前記低電圧閾値に所定の予備値を加算した値に設定したうえで、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の出力電圧が所定の高電圧閾値を上回った場合には、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の目標電圧を前記高電圧閾値又は前記高電圧閾値に所定の予備値を減算した値に設定したうえで、前記電圧制御モードでの制御を実施する燃料電池の出力制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記燃料電池の出力電圧を昇圧して負荷側へと出力する昇圧コンバータに与えるＤｕｔｙ指令値を演算するＤｕｔｙ演算部を備え、
前記Ｄｕｔｙ演算部は、前記電力制御モードでの制御実施中は前記燃料電池の出力電力及び目標電力を用いて算出された第１のＤｕｔｙ指令値を出力し、前記電圧制御モードでの制御実施中は前記燃料電池の出力電圧及び目標電圧を用いて算出された第２のＤｕｔｙ指令値を出力するものである燃料電池の出力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池の出力制御装置において、
前記Ｄｕｔｙ演算部は、前記昇圧コンバータに与えるＤｕｔｙ指令値として、前記電力制御モードでの制御を実施する場合には前記第１のＤｕｔｙ指令値を選択し、前記電圧制御モードでの制御を実施する場合には前記第２のＤｕｔｙ指令値を選択する制御モード切換部を備える燃料電池の出力制御装置。
【国際調査報告】
2013065132.tif 000007
2013065132.tif 000008
2013065132.tif 000009
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