(57)【要約】      （修正有）【課題】コンバータが燃料電池の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止する。【解決手段】燃料電池システム１００において、燃料電池の出力電圧を測定する電圧センサ１１５と、前記出力電圧を昇圧するコンバータ１２０と、コンバータを制御する制御部１７０と、を備える。制御部は、間欠運転から通常運転に切り替わり、コンバータに燃料電池の出力電圧を昇圧させるとき、次の数式Ｉ2018010794.tif 000015で算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩ2018010794.tif 000016で算出されるデューティ比Ｄ２を超える場合、コンバータを、デューティ比Ｄ２によって制御する。【選択図】図１
2018010794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池が出力する電圧を測定する電圧センサと、
前記燃料電池から入力される入力電圧を昇圧するコンバータと、
前記コンバータを制御できる制御部と、
を備え、
前記制御部は、間欠運転から通常運転に切り替わってから前記コンバータに前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させるとき、
（ａ）次の数式Ｉ
【数１】
2018010794.tif 000011
で算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩ
【数２】
2018010794.tif 000012
で算出されるデューティ比Ｄ２を超える場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ２によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させ、
（ｂ）前記デューティ比Ｄ１が前記デューティ比Ｄ２以下である場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ１によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させる、燃料電池システム。
【請求項２】
反応ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池が出力する電圧を測定する電圧センサと、
前記燃料電池から入力される入力電圧を昇圧するコンバータと、
前記コンバータを制御できる制御部と、
を備え、
前記制御部は、間欠運転から通常運転に切り替わってから前記コンバータに前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させるとき、
（ａ）次の数式Ｉ
【数１】
2018010794.tif 000013
で算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩＩ
【数３】
2018010794.tif 000014
で算出されるデューティ比Ｄ３を超える場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ３によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させ、
（ｂ）前記デューティ比Ｄ１が前記デューティ比Ｄ３以下である場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ１によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させる、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】
燃料電池システムには、反応ガスを用いて発電する燃料電池と、燃料電池における電圧を測定する電圧センサと、燃料電池から入力される電圧を昇圧できるコンバータとを備えるものがある（特許文献１）。
（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２０９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池による発電を一時的に停止している間欠運転から、燃料電池による発電を実施する通常運転に切り替わると、コンバータは、燃料電池から出力される電圧を昇圧する。コンバータによる昇圧を行う際、発電を開始した燃料電池における実際の電圧をリアルタイムで正確に測定するのが難しいことおよび過渡応答に対する応答性向上のため、燃料電池から出力される電圧の推定値を用いて、コンバータにおけるデューティ比は算出されていた。そして、燃料電池における実際の電圧の値より推定値が小さかったとき、コンバータが燃料電池から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力する場合があった。このため、コンバータが燃料電池から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる技術が望まれていた。
【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】
（１）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、反応ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池が出力する電圧を測定する電圧センサと、前記燃料電池から入力される入力電圧を昇圧するコンバータと、前記コンバータを制御できる制御部と、を備え、前記制御部は、間欠運転から通常運転に切り替わってから前記コンバータに前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させるとき、（ａ）次の数式Ｉ
【数１】
2018010794.tif 000003
で算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩ
【数２】
2018010794.tif 000004
で算出されるデューティ比Ｄ２を超える場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ２によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させ、（ｂ）前記デューティ比Ｄ１が前記デューティ比Ｄ２以下である場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ１によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させる。このような態様において、デューティ比Ｄ２は、測定値Ｖｌを補正して上限値Ｖｈｕｌに昇圧するためのデューティ比を表している。そのため、デューティ比Ｄ２をデューティ比の上限として、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２を超えるときには、制御部は、コンバータにデューティ比Ｄ２を用いて燃料電池が出力する電圧を昇圧させることによって、コンバータが燃料電池から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる。
【０００７】
（２）本発明の他の形態によれば、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、反応ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池が出力する電圧を測定する電圧センサと、前記燃料電池から入力される入力電圧を昇圧するコンバータと、前記コンバータを制御できる制御部と、を備え、前記制御部は、間欠運転から通常運転に切り替わってから前記コンバータに前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させるとき、（ａ）次の数式Ｉ
【数１】
2018010794.tif 000005
で算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩＩ
【数３】
2018010794.tif 000006
で算出されるデューティ比Ｄ３を超える場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ３によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させ、（ｂ）前記デューティ比Ｄ１が前記デューティ比Ｄ３以下である場合、前記コンバータに、前記デューティ比Ｄ１によって、前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させる。このような態様において、デューティ比Ｄ３は、測定値Ｖｌを上限値Ｖｈｕｌに昇圧するためのデューティ比が補正された値を表している。そのため、デューティ比Ｄ３をデューティ比の上限として、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ３を超えるときには、制御部は、コンバータにデューティ比Ｄ３を用いて燃料電池が出力する電圧を昇圧させることによって、コンバータが燃料電池から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる。
【０００８】
本発明の形態は、燃料電池システムに限るものではなく、例えば、電力を動力源とする車両および船舶などに搭載される燃料電池システム、車両そのもの、船舶そのものなどの種々の形態に適用することも可能である。また、これらを実現するコンピュータプログラムなどの態様で実現することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料電池システムの電気的構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池システムの運転状態が間欠運転から通常運転に切り替わった際の測定値の変動を説明した説明図である。
【図３】燃料電池システムが実行する昇圧制御処理を示すフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の実施形態における燃料電池システム１００の電気的構成を示す説明図である。燃料電池システム１００は、駆動モーター２００で駆動する車両の電源として搭載されている。燃料電池システム１００は、燃料電池１１０と、電圧センサ１１５と、燃料電池コンバータ１２０と、二次電池１３０と、二次電池コンバータ１４０と、インバータ１５０ａと、インバータ１５０ｂと、エアコンプレッサ１６０と、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０と、ＦＣ−ＥＣＵ１８０とを備える。また、燃料電池システム１００は、直流導線Ｗ１と、直流導線Ｗ２と、直流導線Ｗ３と、直流導線Ｗ４と、直流導線Ｗ５と、交流導線Ｗ６と、交流導線Ｗ７とを備える。
【００１１】
燃料電池１１０は、水素ガスおよび酸素の供給を受けて、水素と酸素との電気化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１１０としては、固体高分子形燃料電池に限定されることはなく、種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。燃料電池１１０としては、固体高分子形燃料電池に代えて、例えば、固体酸化物型燃料電池が採用されてもよい。燃料電池１１０は、直流導線Ｗ１を介して、燃料電池コンバータ１２０と電気的に接続されている。
【００１２】
電圧センサ１１５は、直流導線Ｗ１に接続されており、燃料電池１１０が出力する電圧を測定する。電圧センサ１１５は、燃料電池１１０から出力される電圧の測定値Ｖｌを示す信号を、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０に出力する。
【００１３】
燃料電池コンバータ１２０は、昇圧型のコンバータ装置であり、燃料電池１１０から入力される入力電圧を目標の電圧まで昇圧する昇圧動作をおこなう。燃料電池コンバータ１２０は、直流導線Ｗ２を介してインバータ１５０ａおよびインバータ１５０ｂと電気的に接続されている。
【００１４】
電圧センサ１２５は、直流導線Ｗ２に接続されており、燃料電池コンバータ１２０が出力する電圧を測定する。電圧センサ１２５は、燃料電池コンバータ１２０の電圧の測定値を示す信号を、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０に出力する。
【００１５】
二次電池１３０は、燃料電池１１０とともに燃料電池システム１００の電力源として機能する。本実施形態では、二次電池１３０は、リチウムイオン電池によって構成される。他の実施形態では、二次電池１３０は、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池など他の種類の電池であってもよい。二次電池１３０は、直流導線Ｗ３を介して二次電池コンバータ１４０と電気的に接続されている。
【００１６】
二次電池コンバータ１４０は、昇圧型のコンバータ装置であり、燃料電池コンバータ１２０と同様な構成を有する。二次電池コンバータ１４０は、直流導線Ｗ４を介して、燃料電池コンバータ１２０とインバータ１５０ａとを接続する直流導線Ｗ２と電気的に接続されている。二次電池コンバータ１４０は、燃料電池コンバータ１２０と協働し、インバータ１５０ａの入力電圧である直流導線Ｗ２における電圧を調整し、二次電池１３０の充放電を制御する。
【００１７】
二次電池コンバータ１４０は、燃料電池コンバータ１２０からの出力電力が目標出力電力に対して不足する場合には、二次電池１３０に放電させる。一方、二次電池コンバータ１４０は、駆動モーター２００において回生電力が発生する場合には、当該回生電力を二次電池１３０に蓄電させる。なお、二次電池コンバータ１４０は、燃料電池コンバータ１２０とは異なる構成を有していてもよい。
【００１８】
インバータ１５０ａは、燃料電池１１０および二次電池１３０から直流導線Ｗ２を介して直流で供給される電力を三相交流の電力に変換する。インバータ１５０ａは、交流導線Ｗ６を介して駆動モーター２００と電気的に接続し、三相交流電力を駆動モーター２００に供給する。また、インバータ１５０ａは、駆動モーター２００において発生する回生電力を直流電力に変換して直流導線Ｗ２に出力する。
【００１９】
インバータ１５０ｂは、直流導線Ｗ５を介して直流導線Ｗ２と電気的に接続されている。インバータ１５０ｂは、燃料電池１１０および二次電池１３０から直流導線Ｗ２および直流導線Ｗ５を介して直流で供給される電力を三相交流の電力に変換する。インバータ１５０ｂは、交流導線Ｗ７を介してエアコンプレッサ１６０と電気的に接続し、三相交流電力をエアコンプレッサ１６０に供給する。
【００２０】
エアコンプレッサ１６０は、三相コイルを備える同期モーターによって構成されている。エアコンプレッサ１６０は、インバータ１５０ｂから供給される三相交流電力に応じて同期モーターを駆動させ、発電に使用される酸素を燃料電池１１０に供給する。エアコンプレッサ１６０は、燃料電池１１０から供給される電力および二次電池１３０から供給される電力のうちどちらを用いても稼動できる。エアコンプレッサ１６０は、ＦＣ−ＥＣＵ１８０からの指示に応じて、燃料電池１１０への酸素の供給を開始する。ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、ＰＭ−ＥＣＵ（図示しない）およびＭＧ−ＥＣＵ（図示しない）を介して、エアコンプレッサ１６０に指示を示す信号を送る。
【００２１】
駆動モーター２００は、インバータ１５０ａから供給される三相交流電力を回転動力に変換する電動機である。
【００２２】
ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０は、燃料電池コンバータ１２０の動作を制御する高電圧ユニット制御部である。ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０は、測定値Ｖｌを示す信号を電圧センサ１１５から受信する。ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０は、受信した測定値Ｖｌを示す信号を、ＦＣ−ＥＣＵ１８０に出力する。
【００２３】
ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、燃料電池システム１００に備えられた各種センサから出力される信号を受信するとともに、燃料電池システム１００の各部の動作を制御する制御部である。ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭを含むマイクロコンピュータから構成されている。ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、燃料電池システム１００の運転状態が、間欠運転から通常運転に切り替わった際、エアコンプレッサ１６０に燃料電池１１０への酸素の供給を開始するよう指示する。ここでいう間欠運転とは、燃料電池システム１００が稼動しているときに、燃料電池１１０による発電を一時的に停止している運転状態のことである。ここでいう通常運転とは、燃料電池システム１００が稼動しているときに、燃料電池１１０による発電を実施している運転状態のことである。
【００２４】
ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、燃料電池システム１００の運転状態が、間欠運転から通常運転に切り替わってから燃料電池コンバータ１２０に燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させるとき、次の数式Ｉで算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩで算出されるデューティ比Ｄ２を超える場合、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ２によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる。
【数１】
2018010794.tif 000007
【数２】
2018010794.tif 000008
【００２５】
また、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、間欠運転から通常運転に切り替わってから燃料電池コンバータ１２０に燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させるとき、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２以下である場合、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ１によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる。
【００２６】
デューティ比Ｄ１とは、燃料電池１１０から出力される電圧の推定値Ｖｌｔｒｇを、燃料電池コンバータ１２０から出力される出力電圧の値ＶＨまで昇圧するためのデューティ比のことである。
【００２７】
デューティ比Ｄ２とは、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌを補正して、上限値Ｖｈｕｌに昇圧するためのデューティ比のことである。
【００２８】
本実施形態では、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２以下であったとき、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０に信号Ｓａ１を出力する。信号Ｓａ１を受信したＦＤＣ−ＥＣＵ１７０が燃料電池コンバータ１２０に対して信号Ｓｂ１を出力することによって、燃料電池コンバータ１２０は、デューティ比Ｄ１によって、燃料電池１１０が出力する電圧の昇圧を開始する。
【００２９】
本実施形態では、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２を超えるとき、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０に信号Ｓａ２を出力する。信号Ｓａ２を受信したＦＤＣ−ＥＣＵ１７０が燃料電池コンバータ１２０に対して信号Ｓｂ２を出力することによって、燃料電池コンバータ１２０は、デューティ比Ｄ２によって、燃料電池１１０が出力する電圧の昇圧を開始する。
【００３０】
他の実施形態では、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、燃料電池コンバータ１２０に対して信号を直接出力することによって、燃料電池コンバータ１２０に、燃料電池１１０が出力する電圧の昇圧を開始させてもよい。
【００３１】
出力電圧の値ＶＨは、駆動モーター２００の稼動に要求される電圧の値に予め設定されている。推定値Ｖｌｔｒｇは、予め設定されている。上限値Ｖｈｕｌは、駆動モーター２００に故障を生じさせない電圧の値に予め設定されている。
【００３２】
補正量Ｖｌｍｒｇは、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌの誤差および燃料電池コンバータ１２０における誤差に基づいて、測定値Ｖｌを補正する数値である。
【００３３】
電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌの誤差とは、燃料電池における実際の電圧の値と測定値Ｖｌとの間における誤差のことである。この誤差には、（１）電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌと燃料電池における実際の電圧の値との間に生じる電圧センサ１１５における測定精度による誤差と、（２）電圧センサ１１５が測定した燃料電池１１０の電圧をデジタル信号に変換する際に生じる誤差と、（３）電圧センサ１１５が燃料電池１１０の電圧を測定してから測定値Ｖｌを示す信号をＦＤＣ−ＥＣＵ１７０およびＦＣ−ＥＣＵ１８０に出力して受信されるまでの間に生じる燃料電池１１０における実際の電圧との時間的なずれによる誤差と、が含まれている。
【００３４】
燃料電池コンバータ１２０における誤差とは、ＦＣ−ＥＣＵ１８０から燃料電池コンバータ１２０に信号Ｓａ１および信号Ｓａ２が出力される際に生じる誤差のことである。この誤差には、（１）ＦＣ−ＥＣＵ１８０から信号Ｓａ１および信号Ｓａ２が出力されて燃料電池コンバータ１２０に受信されるまでの間に生じる時間的なずれによる誤差と、（２）ＦＣ−ＥＣＵ１８０から燃料電池コンバータ１２０に出力される信号Ｓａ１および信号Ｓａ２が通る電線の製造ロット違いによって生じる誤差と、が含まれている。
【００３５】
本実施形態では、補正量Ｖｌｍｒｇは、実験によって求められた推定式に基づいて算出される。他の実施形態では、補正量Ｖｌｍｒｇは、予めＦＣ−ＥＣＵ１８０に格納されたマップ値によって算出されてもよい。
【００３６】
図２は、本実施形態における燃料電池システム１００の運転状態が間欠運転から通常運転に切り替わった際の測定値Ｖｌの変動を説明した説明図である。
【００３７】
図２のグラフＧ１およびグラフＧ２は、横軸に時間をとる。グラフＧ１の縦軸におけるＳ０は、燃料電池システム１００の運転状態が通常運転であることを示し、Ｓ１は、燃料電池システム１００の運転状態が間欠運転であることを示す。
【００３８】
グラフＧ２は、縦軸に電圧をとる。グラフＧ２における実線Ｖｌは、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌを示す。グラフＧ２は、間欠運転から通常運転に運転状態が切り替わってからの測定値Ｖｌの変化を示した説明図である。
【００３９】
グラフＧ２における一点鎖線Ｖｌｔｒｇは、燃料電池１１０から出力される電圧の推定値Ｖｌｔｒｇを示す。図２のタイミングｔ１より前における推定値Ｖｌｔｒｇは、測定値Ｖｌと重なっている。
【００４０】
図２のタイミングｔ０において、グラフＧ１のＳ１はＳ０に切り替わる。すなわち、燃料電池システム１００の運転状態が間欠運転から通常運転に切り替わる。このとき、エアコンプレッサ１６０は、ＦＣ−ＥＣＵ１８０からの指示によって、燃料電池１１０への酸素の供給を開始することから、燃料電池１１０は、発電を開始する。
【００４１】
図２のタイミングｔ０からタイミングｔ１の間において、燃料電池１１０の発電により、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌは緩やかに上昇する。
【００４２】
図２のタイミングｔ１以降において、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌは、タイミングｔ０からタイミングｔ１の間と比べて、大きく上昇する。
【００４３】
一方、タイミングｔ１以降において、推定値Ｖｌｔｒｇは、測定値Ｖｌと比べて、小さい上昇幅で上昇する。これは、燃料電池コンバータ１２０の出力する電圧を安定化させるため、燃料電池コンバータ１２０におけるデューティ比が急変しないように、推定値Ｖｌｔｒｇの上昇率が低めに設定されているからである。
【００４４】
例えば、図２のタイミングｔ３において、燃料電池１１０からから出力される電圧の推定値をデューティ比Ｄ１によって昇圧した場合における電圧の昇圧幅は、矢印Ｂ１で表される。このとき、測定値Ｖｌは推定値Ｖｌｔｒｇより大きいことから、燃料電池１１０から燃料電池コンバータ１２０に入力される実際の電圧も電圧の推定値Ｖｌｔｒｇより大きい可能性が高い。そのため、燃料電池コンバータ１２０に入力される実際の電圧が推定値Ｖｌｔｒｇより大きかった場合、燃料電池コンバータ１２０に入力される実際の電圧が矢印Ｂ１で表される昇圧幅の分だけ昇圧されることから、昇圧後の電圧は、出力電圧の値ＶＨを超える可能性が高い。場合によっては、上限値Ｖｈｕｌを超えることも起こりうる。
【００４５】
このような状態において、第１実施形態における燃料電池システム１００では、燃料電池コンバータ１２０における昇圧に用いられるデューティ比について、デューティ比Ｄ２を上限として設定している。図２のタイミングｔ３において、測定値Ｖｌをデューティ比Ｄ２によって昇圧した場合における電圧の昇圧幅は、矢印Ｂ２で表される。矢印Ｂ２の昇圧幅は、矢印Ｂ１の昇圧幅より小さい。すなわち、図２のタイミングｔ３においては、デューティ比Ｄ１は、デューティ比Ｄ２を超えている。よって、燃料電池システム１００は、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ２によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる。図２のタイミングｔ３における推定値Ｖｌｔｒｇがデューティ比Ｄ２によって昇圧されても上限値Ｖｈｕｌを超えないため、燃料電池コンバータ１２０が燃料電池１１０から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる。
【００４６】
また、例えば、図２のタイミングｔ２において、燃料電池１１０からから出力される電圧の推定値を、デューティ比Ｄ１によって昇圧した場合における電圧の昇圧幅は、矢印Ｂ３で表される。図２のタイミングｔ２において、測定値Ｖｌをデューティ比Ｄ２によって昇圧した場合における電圧の昇圧幅は、矢印Ｂ４で表される。矢印Ｂ４の昇圧幅は、矢印Ｂ３の昇圧幅より大きい。すなわち、図２のタイミングｔ２においては、デューティ比Ｄ１は、デューティ比Ｄ２以下である。よって、燃料電池システム１００は、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ１によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる。図２のタイミングｔ２においては、推定値Ｖｌｔｒｇがデューティ比Ｄ１によって昇圧されても上限値Ｖｈｕｌを超えない。
【００４７】
グラフＧ２における一点鎖線Ｖｌｔｒｇのように、燃料電池コンバータの出力する電圧を安定化させるため、燃料電池コンバータにおけるデューティ比が急変しないように推定値の上昇率は低めに設定されている従来の燃料電池システムでは、推定値と燃料電池から入力される実際の電圧との間に大きな乖離があった場合に、燃料電池から入力される実際の電圧を燃料電池コンバータが過剰に昇圧して出力してしまう虞があった。
【００４８】
そのような乖離を少なくするために、燃料電池から出力される電圧の推定値を変更することが考えられるが、間欠運転から通常運転に切り替わってからの燃料電池の出力電圧を推定することは技術的に難しいという事情がある。よって、燃料電池から出力される電圧の推定値の上昇率は低めに設定されている。
【００４９】
第１実施形態における燃料電池システム１００では、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させようとしたときにおけるデューティ比Ｄ１とデューティ比Ｄ２との大小関係に基づいて、燃料電池コンバータ１２０を制御している。そのため、燃料電池コンバータ１２０が燃料電池１１０から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる。
【００５０】
図３は、燃料電池システム１００が実行する昇圧制御処理を示すフローである。昇圧制御処理は、燃料電池システム１００の運転状態が間欠運転から通常運転に切り替わると、定期的に実行される。
【００５１】
昇圧制御処理が開始されると、ステップＳ１００において、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２を超えたか否か判定される（ステップＳ１００）。デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２を超えたと判定された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、燃料電池システム１００は、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ２によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる（ステップＳ１１０）。その後、図３の昇圧制御処理は終了される。
【００５２】
デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２以下であると判定された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、燃料電池システム１００は、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ１によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる（ステップＳ１２０）。その後、図３の昇圧制御処理は、終了される。
【００５３】
以上説明した実施形態によれば、デューティ比Ｄ２をデューティ比の上限として、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ２を超えるときには、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、燃料電池コンバータ１２０にデューティ比Ｄ２を用いて燃料電池が出力する電圧を昇圧させることによって、燃料電池コンバータ１２０が燃料電池１１０から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる。
【００５４】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態における燃料電池システム１００ａは、ＦＣ−ＥＣＵ１８０による燃料電池コンバータ１２０の制御が異なる点を除き、第１実施形態における燃料電池システム１００の構成と同じである。燃料電池システム１００ａにおけるＦＣ−ＥＣＵ１８０は、間欠運転から通常運転に切り替わってから燃料電池コンバータ１２０に燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させるとき、次の数式Ｉで算出されるデューティ比Ｄ１が、次の数式ＩＩＩで算出されるデューティ比Ｄ３を超える場合、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ３によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる。
【数１】
2018010794.tif 000009
【数３】
2018010794.tif 000010
【００５５】
また、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、間欠運転から通常運転に切り替わってから燃料電池コンバータ１２０に燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させるとき、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ３以下である場合、燃料電池コンバータ１２０に、デューティ比Ｄ３によって、燃料電池１１０が出力する電圧を昇圧させる。
【００５６】
デューティ比Ｄ３とは、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌを上限値Ｖｈｕｌに昇圧するためのデューティ比が補正された値のことである。なお、デューティ比Ｄ２では、測定値Ｖｌが補正量Ｖｌｍｒｇによって補正されていたが、デューティ比Ｄ３では、デューティ比が補正量αによって補正されている。
【００５７】
補正量αは、電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌの誤差および燃料電池コンバータ１２０における誤差に基づいて、デューティ比を補正する数値である。
【００５８】
第２実施形態では、デューティ比Ｄ３をデューティ比の上限として、デューティ比Ｄ１がデューティ比Ｄ３を超えるときには、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、燃料電池コンバータ１２０にデューティ比Ｄ３を用いて燃料電池が出力する電圧を昇圧させることによって、燃料電池コンバータ１２０が燃料電池１１０から入力される実際の電圧を過剰に昇圧して出力することを防止できる。
【００５９】
Ｃ．変形例：
本実施形態では、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０およびＦＣ−ＥＣＵ１８０は、それぞれ独立した制御部であったが、本発明はこれに限られない。例えば、独立したＦＤＣ−ＥＣＵ１７０およびＦＣ−ＥＣＵ１８０の代わりに備えられた別の制御部が、機能の一部としてＦＤＣ−ＥＣＵ１７０およびＦＣ−ＥＣＵ１８０の機能を備えていてもよい。また、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０およびＦＣ−ＥＣＵ１８０の機能は、１つの制御部が実行してもよいし、別々の制御部が実行してもよい。
【００６０】
本発明は、上述の実施形態や実施例、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。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１００…燃料電池システム
１００ａ…燃料電池システム
１１０…燃料電池
１１５…電圧センサ
１２０…燃料電池コンバータ
１２５…電圧センサ
１３０…二次電池
１４０…二次電池コンバータ
１５０ａ…インバータ
１５０ｂ…インバータ
１６０…エアコンプレッサ
１７０…ＦＤＣ−ＥＣＵ
１８０…ＦＣ−ＥＣＵ
２００…駆動モーター
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…矢印
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…デューティ比
【図１】
2018010794.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月19日(2017.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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