(57)【要約】【課題】燃料電池のインピーダンスを計測する際のドライバビリティの悪化を防止する。【解決手段】車両に搭載される燃料電池システムである。燃料電池システムは、前記車両を駆動するモータに電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池の出力に交流信号を重畳させて、前記燃料電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、前記モータを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記インピーダンスを計測する際に、前記燃料電池が出力する発電パワーの単位時間当たりの変動量に合わせて、前記モータのモータ損失を変動させる。【選択図】図２
2018106866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池システムであって、
前記車両を駆動するモータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の出力に交流信号を重畳させて、前記燃料電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
前記モータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記インピーダンスを計測する際に、前記燃料電池が出力する発電パワーの単位時間当たりの変動量に合わせて、前記モータのモータ損失を変動させる、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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムは、燃料電池の出力に交流電圧を重畳させて、燃料電池のインピーダンスを計測する構成を有している（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０９６０５９号公報
【特許文献２】特開２００９−０５９５５８号公報
【特許文献３】特開２００９−２３８６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された燃料電池システムでは、インピーダンス計測時に、燃料電池の出力に交流電圧が重畳され電力が変動するため、駆動モータのトルクが変動し、ドライバビリティが悪化する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、前記車両を駆動するモータに電力を供給する燃料電池と；前記燃料電池の出力に交流信号を重畳させて、前記燃料電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と；前記モータを制御する制御部と；を備える。前記制御部は、前記インピーダンスを計測する際に、前記燃料電池が出力する発電パワーの単位時間当たりの変動量に合わせて、前記モータのモータ損失を変動させる。
【０００７】
この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池のインピーダンスを計測する際に発生した電力の変動分が、モータでモータ損失として吸収される。このため、この形態の燃料電池によれば、燃料電池のインピーダンスを計測する際に、モータのトルク変動を抑制でき、ドライバビリティの悪化を防止できる。
【０００８】
本発明は、装置（システム）以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムを搭載する車両、燃料電池システムの制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的な記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池システムの電気系統を示す説明図である。
【図２】制御装置のＣＰＵによって実行されるモータ制御処理を示すフローチャートである。
【図３】式（２）の関係を模式的に示す説明図である。
【図４】モータ制御処理を概念的に示すグラフである。
【図５】実施形態の効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池システム１００の電気系統を示す説明図である。燃料電池システム１００は、車両に搭載される。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック（ＦＣスタック）１０と、燃料電池用昇圧コンバータ２０と、燃料電池用リレー回路３０と、インバータ４０と、エアコンプレッサＭＧ１と、駆動モータＭＧ２と、バッテリ（二次電池）５０と、バッテリ用リレー回路６０と、バッテリ用昇圧コンバータ７０と、制御装置８０と、を備える。
【００１１】
燃料電池スタック１０は、水素ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電するユニットであり、複数の単セルを積層して形成される。各単セルは、それぞれが単体でも発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極（カソード、アノード）を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体の両外側に配置されるセパレータと、を備える。燃料電池スタック１０は、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「燃料電池」に相当する。
【００１２】
バッテリ５０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などによって構成される。
【００１３】
エアコンプレッサＭＧ１は、燃料電池スタック１０に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス系統に設けられており、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック１０に供給する。エアコンプレッサＭＧ１は、三相コイルを備える同期モータを備える。同期モータは、電動機と発電機とが可逆な電動発電機である。
【００１４】
駆動モータＭＧ２は、三相交流電力を回転動力に変換する電動機であり、燃料電池システム１００が搭載された車両の車輪（図示せず）を駆動する。駆動モータＭＧ２は、電動機と発電機とが可逆な電動発電機である。駆動モータＭＧ２は、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「モータ」に相当する。
【００１５】
インバータ４０は、バッテリ５０や燃料電池スタック１０側から供給された直流の電力を、三相交流の電力に変換し、駆動モータＭＧ２、エアコンプレッサＭＧ１の同期モータに供給する。
【００１６】
燃料電池用昇圧コンバータ２０の一次側配線２０ａには、燃料電池スタック１０が接続されている。燃料電池用昇圧コンバータ２０の二次側配線２０ｂには、燃料電池用リレー回路３０を介してインバータ４０が接続されている。本明細書で、「一次側」とは、電力が供給される側、すなわち入力側である。「二次側」とは、電力を供給する側、すなわち出力側である。
【００１７】
燃料電池用昇圧コンバータ２０は、燃料電池スタック１０の電力を昇圧して、昇圧された電力をインバータ４０に供給する昇圧コンバータであり、コイル（「リアクトル」とも呼ぶ）Ｌａと、スイッチング素子Ｓａと、ダイオードＤａと、逆流防止用ダイオードＤＸと、コンデンサＣａと、を備える。具体的には、燃料電池スタック１０の正極側にリアクトルＬａの一端が接続され、リアクトルＬａの他端側に逆流防止用ダイオードＤＸのアノード端子が接続される。リアクトルＬａと逆流防止用ダイオードＤＸとの間の点２０ｃと燃料電池スタック１０の負極側との間にスイッチング素子Ｓａが接続される。スイッチング素子ＳａにはダイオードＤａが並列に接続される。逆流防止用ダイオードＤＸのカソード端子側と燃料電池スタック１０の負極側との間には、コンデンサＣａが接続される。逆流防止用ダイオードＤＸは、燃料電池用昇圧コンバータ２０の二次側配線２０ｂ側から一次側配線２０ａ側に電流が流れる（逆流する）ことを防止する。
【００１８】
燃料電池用リレー回路３０は、燃料電池用昇圧コンバータ２０の二次側配線２０ｂとインバータ４０との間に介在され、燃料電池用昇圧コンバータ２０とインバータ４０との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。燃料電池用リレー回路３０は、燃料電池用第１メインリレーＦＣＲＢと、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧと、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧと並列に接続されている燃料電池用プリチャージリレーＦＣＲＰと、燃料電池用プリチャージリレーＦＣＲＰと直列に接続されている制限抵抗Ｒと、とを有する。制限抵抗Ｒは、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧの溶着を抑制する。
【００１９】
バッテリ用昇圧コンバータ７０の一次側配線７０ａには、バッテリ用リレー回路６０を介してバッテリ５０が接続されている。バッテリ用昇圧コンバータ７０の二次側配線７０ｂには、インバータ４０が接続されている。具体的には、二次側配線７０ｂは、燃料電池用リレー回路３０とインバータ４０とを結ぶ配線に接続されている。この結果、バッテリ５０からバッテリ用昇圧コンバータ７０までの回路群は、燃料電池スタック１０から燃料電池用リレー回路３０までの回路群に対して並列に接続される。
【００２０】
バッテリ用リレー回路６０は、バッテリ５０とバッテリ用昇圧コンバータ７０の一次側配線７０ａとの間に介在され、バッテリ５０とバッテリ用昇圧コンバータ７０との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。バッテリ用リレー回路６０は、バッテリ用第１メインリレーＳＭＲＢと、バッテリ用第２メインリレーＳＭＲＧと、バッテリ用第２メインリレーＳＭＲＧと並列に接続されているバッテリ用プリチャージリレーＳＭＲＰと、バッテリ用プリチャージリレーＳＭＲＰと直列に接続されている制限抵抗Ｒと、を有する。制限抵抗Ｒは、バッテリ用第２メインリレーＳＭＲＧの溶着を抑制する。
【００２１】
バッテリ用昇圧コンバータ７０は、バッテリ５０の電力を昇圧して、昇圧された電力をインバータ４０に供給する昇圧コンバータであり、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、コイル（「リアクトル」とも呼ぶ）Ｌ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、を備える。バッテリ用昇圧コンバータ７０は、二次側配線７０ｂに供給された電力を降圧して、降圧された電力をバッテリ５０に供給することも可能な双方向のＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されてもよい。コンデンサＣ１，Ｃ２は、一次側配線７０ａの側と二次側配線７０ｂの側との双方に設けられている。
【００２２】
燃料電池スタック１０の出力端子には、燃料電池スタック１０が出力する電圧を測定する燃料電池用電圧センサ１２が設けられている。燃料電池用電圧センサ１２は、電圧の測定値（以下、「ＦＣ電圧」と呼ぶ）Ｖｆを示す信号を、制御装置８０に出力する。また、燃料電池スタック１０の出力端子には、燃料電池スタック１０が出力する電流を測定する燃料電池用電流センサ１４が設けられている。燃料電池用電流センサ１４は、電流の測定値（以下、「ＦＣ電流」と呼ぶ）Ａｆを示す信号を、制御装置８０に出力する。
【００２３】
燃料電池スタック１０には、インピーダンス計測部１６が接続されている。インピーダンス計測部１６は、燃料電池スタック１０のインピーダンスを交流法によって計測する。具体的には、インピーダンス計測部１６は、燃料電池スタック１０の出力に交流信号（電圧もしくは電流）を重畳させ、電圧と電流を同時に測定することによって得られた信号の比（電圧/ 電流）からインピーダンスを求める。インピーダンス計測部１６は、燃料電池スタック１０のインピーダンスＺを示す信号を、制御装置８０に出力する。
【００２４】
バッテリ５０の出力端子には、バッテリ５０が出力する電圧を測定するバッテリ用電圧センサ５２が設けられている。バッテリ用電圧センサ５２は、電圧の測定値（以下、「バッテリ電圧」と呼ぶ）Ｖｂを示す信号を、制御装置８０に出力する。
【００２５】
バッテリ５０には、ＳＯＣ計測部５４が接続されている。ＳＯＣ計測部５４は、バッテリ５０に接続されており、バッテリ５０のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）を計測し、制御装置８０に出力する。また、バッテリ５０には、バッテリ５０の温度を測定する温度センサ５６が設けられている。温度センサ５６は、温度の測定値（以下、「バッテリ温度」と呼ぶ）Ｔｂを、制御装置８０に出力する。
【００２６】
バッテリ用リレー回路６０とバッテリ用昇圧コンバータ７０とを結ぶ配線６５には、バッテリ５０から給電を受ける種々の負荷が接続されている。これら負荷は、高圧補機９０と、低圧補機９５とに分類される。これら負荷は、任意の消費電力（上限はある）を要求できる。
【００２７】
高圧補機９０は、駆動電圧が高い負荷であり、配線６５に接続された昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１によって電圧を３００Ｖ程度に上げた電力が供給される。具体的には、高圧補機９０としては、燃料ガスとしての水素を燃料電池スタック１０に循環させるための水素ポンプ９０ａ、燃料電池スタック１０内部に冷却水を循環させるための冷却ポンプ９０ｂ、燃料電池スタック１０内の水が凍結しないように加熱する水加熱ヒーター（図示せず）等を挙げることができる。これらは、燃料電池システム１００内に含まれる、燃料電池スタック１０に発電を実行させるために用いられる周辺機器であるが、高圧補機９０は、燃料電池システム１００内に含まれない装置であってもよい。具体的には、例えば、車両が備える空調装置（エアコン）９０ｃを挙げることができる。
【００２８】
低圧補機９５は、駆動電圧が低い負荷であり、配線６５に接続された降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６によって電圧を１２Ｖ程度に下げた電力が供給される。低圧補機９５としては、燃料電池スタック１０に燃料ガスや酸化ガスや冷却水を給排する流路に設けた流量調節バルブや、オフガス排出部等を挙げることができる。
【００２９】
燃料電池システム１００を搭載する車両には、車速を検出する車速センサ２００が設けられている。車速センサ２００は、車速Ｖを示す信号を制御装置８０に出力する。
【００３０】
制御装置８０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵと、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭと、各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ等を備える。
【００３１】
制御装置８０は、車両のスタートスイッチ（図示せず）の出力信号や、アクセルペダルポジションセンサ（図示せず）からのアクセル開度信号等を取得して、燃料電池用昇圧コンバータ２０、燃料電池用リレー回路３０、インバータ４０、バッテリ用リレー回路６０、およびバッテリ用昇圧コンバータ７０等を制御する。具体的には、制御装置８０は、燃料電池用昇圧コンバータ２０、燃料電池用リレー回路３０、バッテリ用リレー回路６０、およびバッテリ用昇圧コンバータ７０を制御することによって、燃料電池スタック１０およびバッテリ５０の出力電力を制御し、インバータ４０を制御することによって、エアコンプレッサＭＧ１の同期モータの出力トルク、および駆動モータＭＧ２の出力トルクを制御する。
【００３２】
また、制御装置８０は、インピーダンス計測部１６によって計測されたインピーダンスＺを取得して、インピーダンスＺに基づいて、電解質膜の乾燥度合いが乾燥状態なのか湿潤状態なのかを推定する。燃料電池スタック１０のインピーダンスＺは、燃料電池スタック１０の内部に存在する水分量に応じて変化する。このため、インピーダンスＺから電解質膜の乾燥度合いが乾燥状態なのか湿潤状態なのかを推定できる。この推定は、周知の手法によって行われる。
【００３３】
さらに、制御装置８０は、インピーダンス計測部１６によるインピーダンス計測の際のドライバビリティの悪化を改善するために、駆動モータＭＧ２のモータ損失を制御するモータ制御処理を行っている。このモータ制御処理については、後に詳述する。制御装置８０は、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「制御部」に相当する。
【００３４】
燃料電池システム１００は、さらに、燃料電池スタック１０に付帯するガス系統（水素ガス系統、空気系統）および冷媒系統を備えている。これらの系統に備えられる構成部品は、制御装置８０によって制御される。
【００３５】
Ｂ．モータ制御処理について：
図２は、制御装置８０のＣＰＵによって実行されるモータ制御処理を示すフローチャートである。モータ制御処理は、燃料電池システム１００の稼働時に所定時間毎に繰り返し実行される。処理が開始されると、制御装置８０のＣＰＵは、まず、インピーダンス計測部１６によってインピーダンスＺの計測が行われているタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、インピーダンスＺの計測が行われているタイミングでないと判定された場合、「リターン」に処理を進めて、このモータ制御処理を一旦終了する。
【００３６】
一方、ステップＳ１１０で、インピーダンスＺの計測が行われているタイミングであると判定された場合、ＣＰＵは、ステップＳ１２０に処理を進める。ステップＳ１２０では、ＣＰＵは、車速センサ２００から受信した車速Ｖを取得する。
【００３７】
次いで、ＣＰＵは、燃料電池用電圧センサ１２によって測定されたＦＣ電圧Ｖｆと、燃料電池用電流センサ１４によって検出されたＦＣ電流Ａｆとに基づいて、ＦＣ発電パワーＰｆｃを算出する（ステップＳ１３０）。ＦＣ発電パワーＰｆｃは、燃料電池スタック１０が出力する電力であり、ＦＣ電圧とＦＣ電流とから求められる測定値である。続いて、ＣＰＵは、前回、このモータ制御処理の実行時に得られたＦＣ発電パワーＰｆｃ（−１）と、今回の実行時に得られたＦＣ発電パワーＰｆｃ（０）との差分を求めて、この差分から単位時間当たりのＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃを算出する（ステップＳ１４０）。
【００３８】
続いて、ＣＰＵは、バッテリ５０に対して設定される放電許容量Ｗｏｕｔを算出する（ステップＳ１５０）。具体的には、ＣＰＵは、温度センサ５６によって測定されたバッテリ温度Ｔｂと、ＳＯＣ計測部５４によって測定されたＳＯＣとに基づいて、バッテリ５０の放電許容量Ｗｏｕｔを設定する。
【００３９】
続いて、ＣＰＵは、補機によって消費される電力量（以下、「補機損失量」と呼ぶ）Ｗａｃを算出する（ステップＳ１６０）。「補機」は、燃料電池システム１００によって供給される電力によって駆動される全ての電気機器が該当する。具体的には、高圧補機９０および低圧補機９５が該当する。ステップＳ１６０では、高圧補機９０および低圧補機９５の各機器に供給される電力の実測値、または指令値を取得し、これらを合算することによって、補機損失量Ｗａｃを求める。
【００４０】
続いて、ＣＰＵは、駆動モータＭＧ２へ供給する電力であるモータパワーＰｍｔを算出する（ステップＳ１７０）。具体的には、ＣＰＵは、駆動モータＭＧ２に備えられる回転数センサ（図示せず）によって測定された駆動モータＭＧ２の回転数に、インバータ４０に供給されるトルク指令値を乗算することによって、モータパワーＰｍｔを算出する。なお、ステップＳ１２０〜Ｓ１７０の処理の順番は、必ずしもこの順に限る必要はなく、適宜、変更可能である。
【００４１】
ステップＳ１７０の実行後、ＣＰＵは、ステップＳ１２０〜Ｓ１７０で得られた各値、すなわち、車速Ｖ、ＦＣ発電パワーＰｆｃ、ＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃ、バッテリ５０の放電許容量Ｗｏｕｔ、補機損失量Ｗａｃ、およびモータパワーＰｍｔを用いて、ドライバビリティが悪化する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ここで言うドライバビリティの悪化は、インピーダンスＺの計測に伴うものである。ドライバビリティが悪化する可能性の有無をどのように判定するかを、次に説明する。
【００４２】
Ｂ−１．ドライバビリティ悪化の可能性の判定：
まず、駆動モータＭＧ２に供給する電力についての許可値（以下、「モータパワー許可値」）ＸＰｍｔを、次式（１）に示す通り定義する。
【００４３】
［数１］
Ｐｆｃ ＋  Ｗｏｕｔ −  Ｗａｃ  ＝  ＸＰｍｔ  …  （１）
【００４４】
即ち、ＦＣ発電パワーＰｆｃとバッテリ５０の放電許容量Ｗｏｕｔとを足し合わせ、足し合わせた結果から補機損失量Ｗａｃを差し引いて得られた答えを、モータパワー許可値ＸＰｍｔと定義する。
【００４５】
ここで、駆動モータＭＧ２へ供給する電力であるモータパワーＰｍｔがモータパワー許可値ＸＰｍｔと等しくなるときを考えてみる。すなわち、モータパワー許可値ＸＰｍｔいっぱいまで、駆動モータＭＧ２へ供給する電力を大きくした場合を考えてみる。この場合に、式（１）は次式（２）に示すように変形できる。
【００４６】
［数２］
Ｐｆｃ ＋  Ｗｏｕｔ  ＝  Ｐｍｔ  ＋  Ｗａｃ  …  （２）
【００４７】
図３は、式（２）の関係を模式的に示す説明図である。図中の（ａ）には式（２）の左辺が模式的に示されており、図中の（ｂ）には式（２）の右辺が模式的に示されている。（ａ）に示すように、バッテリ５０の放電許容量Ｗｏｕｔは一定であるが、ＦＣ発電パワーＰｆｃは正弦波交流（サイン波）の形に変動する。この正弦波交流の部分が、インピーダンスＺを計測する際に燃料電池スタック１０の出力に重畳させた交流信号分である。
【００４８】
（ｂ）に示すように、補機損失量Ｗａｃは一定であると考えると、モータパワーＰｍｔに上記のＦＣ発電パワーＰｆｃの変動分が乗ることになる。このため、ドライバビリティが悪化する。
【００４９】
その上、モータパワーＰｍｔは、駆動モータＭＧ２の回転数と駆動モータＭＧ２のトルクとの積に比例することから、駆動モータＭＧ２の回転数が低いときほど、ドライバビリティの悪化が顕著となる。
【００５０】
以上のことから、ステップＳ１８０では、以下の第１条件と第２条件との両方を満たしたときに、ドライバビリティが悪化する可能性があると判定する。
【００５１】
＜第１条件＞
上述した式（２）を満たすこと。具体的には、ステップＳ１３０によって得られたＦＣ発電パワーＰｆｃと、ステップＳ１５０によって得られたバッテリ５０の放電許容量Ｗｏｕｔと、ステップＳ１６０によって得られた補機損失量Ｗａｃと、ステップＳ１７０によって得られたモータパワーＰｍｔとを式（２）に代入して、式（２）を満たすか否かを判定する。なお、式（２）を満たすか否かは、式（２）の左辺と右辺とが等しい場合はもちろん、各値の誤差を考慮して、式（２）の左辺と右辺とがある許容範囲内でほぼ等しい場合も式（２）を満たすものとして判定してもよい。
【００５２】
＜第２条件＞
駆動モータＭＧ２の回転数が低いとき（ただし、０ではない）。具体的には、車速Ｖが所定の閾値Ｖｍｉｎ以下であるとき。閾値Ｖｍｉｎは、以下のように求める。
【００５３】
単位時間当たりのＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃについてのインピーダンスＺの計測に伴う変動量をΔＰ［Ｗ］とし、このΔＰが全てモータパワーＰｍｔに寄与するとする。この場合に、次式（３）が成立する。
【００５４】
【数３】
2018106866.tif 000003
【００５５】
式（３）において、Ｎは駆動モータＭＧ２の回転数（単位は［ｒｐｍ］）であり、ΔＴは単位時間当たりの駆動モータＭＧ２のトルク変動量（単位は［Ｎｍ］）である。式（３）を変形すると式（４）となる。
【００５６】
【数４】
2018106866.tif 000004
【００５７】
トルク変動ΔＴ＞ΔＴｍａｘの時にドライバビリティが悪化するものとすると、式（５）の関係を導くことができる。式（５）を変形すると式（６）となる。ΔＴｍａｘは、予め定められた閾値である。
【００５８】
【数５】
2018106866.tif 000005
【数６】
2018106866.tif 000006
【００５９】
車両のタイヤ半径をＲ［ｍ］とし、減速比をＧとし、車速をＶ［ｋｍ／ｈ］とし、車速に換算すると、式（６）から次式（７）の関係を導くことができる。式（７）において、ΔＴｍａｘは適合による値である。式（７）を変形すると、式（８）となる。
【００６０】
【数７】
2018106866.tif 000007
【数８】
2018106866.tif 000008
【００６１】
したがって、車速の閾値Ｖｍｉｎは、次式（９）によって求めることができる。式（９）において、ΔＰには、ステップＳ１４０によって得られたＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃがそのまま用いられる。
【００６２】
【数９】
2018106866.tif 000009
【００６３】
まとめると、図２のステップＳ１８０では、式（２）を満たすことと、車速Ｖが閾値Ｖｍｉｎ以下であることの両方を満たす場合に、ドライバビリティが悪化する可能性があるものとして、肯定判定される。ＣＰＵは、ステップＳ１８０で肯定判定されると、ステップＳ１４０によって得られたＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃに合わせて、駆動モータＭＧ２のモータ損失を変動する処理を行う（ステップＳ１９０）。この処理について、次に詳しく説明する。
【００６４】
Ｂ−２．モータ損失の変動：
本実施形態では、インバータ４０を用いて駆動モータＭＧ２を制御している。インバータ４０へ供給された電力（モータパワー）は、インバータ損失と、モータ損失と、モータトルク分のパワーとに振り分けられる。インバータ損失とモータ損失は、最適な場合、比較的、少ない一定量である。このため、従来技術では、インピーダンス計測に伴うＦＣ発電パワーの変動分は、モータトルク分のパワーとして出力されることになる。
【００６５】
駆動モータＭＧ２は、３相交流モータであることから、ｄ軸電流とｑ軸電流とを操作することによって、発生するトルクを変えることができる。所定のモータトルクＴ［Ｎｍ］を発生させるためには、ｄ軸電流がＩｄ［Ａ］、ｑ軸電流がＩｑ［Ａ］だけ必要だとすると、Ｉｄ［Ａ］とＩｑ［Ａ］の組合せは１通りではなく、複数通りある。Ｉｄ［Ａ］とＩｑ［Ａ］の組合せによって、モータトルクのみでなく、モータ損失も調整できるためである。ステップＳ１９０では、ＣＰＵは、ステップＳ１４０によって得られたＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃに合わせて、駆動モータＭＧ２のモータ損失を変動させる制御を行う。
【００６６】
図４は、ステップＳ１９０の処理を概念的に示すグラフである。縦軸にはモータパワー［Ｗ］が示され、横軸には時間が示されている。インバータ損失は小さいことから、ここでは、インバータ損失は０として考える。図示するように、モータパワー［Ｗ］は、モータトルク分のパワー［Ｗ］とインバータ損失［Ｗ］とを合わせたものとなる。従来技術では、図中のＰ１からＰ２までの範囲の電力量がモータ損失として費やされる。
【００６７】
これに対して、本実施形態では、ステップＳ１９０で、ＦＣ発電パワー変動量ΔＰｆｃに合わせて、駆動モータＭＧ２のモータ損失を変動させることによって、モータ損失は、図中のハッチ部分Ｈ１に示すように変動する。この結果、モータトルク分のパワー（＝モータトルクＴ［Ｎｍ］×モータ回転数Ｎ［ｒｐｍ］×２π／６０）は、図中のハッチ部分Ｈ２に示すように、一定に保たれる。
【００６８】
図５は、本実施形態の効果を示す説明図である。図示するように、従来の通常制御によれば、燃料電池スタックのインピーダンスを計測する際に、モータトルクは大きく変動する。これに対して、本実施形態の燃料電池システム１００によれば、燃料電池スタック１０のインピーダンスＺを計測する際に、駆動モータＭＧ２のトルク変動を抑制でき、ドライバビリティの悪化を防止できる。
【００６９】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…燃料電池スタック
１２…燃料電池用電圧センサ
１４…燃料電池用電流センサ
１６…インピーダンス計測部
２０…燃料電池用昇圧コンバータ
２０ａ…一次側配線
２０ｂ…二次側配線
３０…燃料電池用リレー回路
４０…インバータ
５０…バッテリ
５２…バッテリ用電圧センサ
５４…ＳＯＣ計測部
５６…温度センサ
６０…バッテリ用リレー回路
６５…配線
７０…バッテリ用昇圧コンバータ
７０ａ…一次側配線
７０ｂ…二次側配線
８０…制御装置
９０…高圧補機
９０ａ…水素ポンプ
９０ｂ…冷却ポンプ
９０ｃ…空調装置（エアコン）
９１…昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
９５…低圧補機
９６…降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００…燃料電池システム
２００…車速センサ
Ｐｆｃ…ＦＣ発電パワー
ΔＰｆｃ…ＦＣ発電パワー変動量
Ｐｍｔ…モータパワー
Ｗａｃ…補機損失量
Ｗｏｕｔ…放電許容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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