(57)【要約】【課題】電流センサの誤差を低減する。【解決手段】燃料電池システム１００であって：燃料電池１の出力電圧を変換するコンバータ１５０と；燃料電池１からコンバータ１５０に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ着磁されている磁気コアＭＣ１を備える電流センサＣＳ１と；を備える。制御部１６０は、燃料電池システム１００の運転モードとして：電流センサＣＳ１が電流を測定する対象回路を流れる電流ＩＬ１の最大値ＩＬ１ｍａｘが、着磁の電流値よりも小さい第１運転モードＤＭ１と；対象回路を流れる電流ＩＬ２の最大値ＩＬ２ｍａｘが第１運転モードＤＭ１の電流ＩＬ１の最大値ＩＬ１ｍａｘよりも大きい第２運転モードＤＭ２とを備える。第１運転モードＤＭ１における電流センサＣＳ１の温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えた場合に、第２運転モードＤＭ２が実行され、その後、第１運転モードＤＭ１が実行される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を変換するコンバータと、
前記燃料電池から前記コンバータに流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサと、
前記電流センサの温度を取得する温度センサと、
前記燃料電池システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池システムの運転モードとして、
前記電流センサが電流を測定する対象回路を流れる電流の最大値が、前記磁化の電流値よりも小さい第１運転モードと、
前記対象回路を流れる電流の最大値が、前記第１運転モードにおいて前記対象回路を流れる電流の最大値よりも大きい第２運転モードと、を備え、
前記制御部は、前記第１運転モードにおける前記電流センサの温度の積算値が閾値を超えた場合に、あらかじめ定められた条件のもとで、前記第２運転モードを実行し、その後、前記第１運転モードを実行することができる、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記コンバータは、互いに並列に接続されている複数相の回路を備えており、
前記対象回路は、前記複数相の回路のうちの一つの回路と前記燃料電池とを接続する回路であり、
前記制御部は、前記第２運転モードにおいて、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記複数相の回路のうち、前記第１運転モードよりも少ない数の前記回路であって、前記電流センサの温度の前記積算値が前記閾値を超えた回路を含む回路を使用して、前記コンバータを駆動する、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記複数相の回路のうち、前記対象回路によって前記燃料電池と接続されている回路以外の回路について、前記燃料電池から前記各回路に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサを備えており、
前記制御部は、
前記第２運転モードにおいて、前記複数相の回路のうち最大数よりも少ない数の回路を使用する場合に、異なる回路を選択することができ、
前記複数の電流センサのうち、２以上の電流センサについて前記温度の積算値が閾値を超えている場合には、前記２以上の電流センサの前記回路から、前記温度の積算値が大きい順に優先的に選択された回路を含む、前記最大数よりも少ない数の回路を、前記第２運転モードにおいて使用する、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第２運転モードにおいて、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記第１運転モードよりも前記コンバータの出力電圧を大きく設定することにより、前記対象回路を流れる電流の最大値を前記第１運転モードよりも大きくする、燃料電池システム。
【請求項５】
燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を変換するコンバータと、
前記燃料電池から前記コンバータに流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサと、
前記電流センサの温度を測定する温度センサと、を備え、
前記制御方法は、
（ａ）前記電流センサが電流を測定する対象回路を流れる電流の最大値が、前記磁化の電流値よりも小さい第１運転モードを実行する工程と、
（ｂ）前記対象回路を流れる電流の最大値が、前記第１運転モードにおいて前記対象回路を流れる電流の最大値よりも大きい第２運転モードを実行する工程と、を備え、
前記工程（ａ）において、前記電流センサの温度の積算値が閾値を超えた場合に、あらかじめ定められた条件のもとで、前記工程（ｂ）を実行し、その後、前記工程（ａ）を実行する、燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記コンバータは、互いに並列に接続されている複数相の回路を備えており、
前記対象回路は、前記複数相の回路のうちの一つの回路と前記燃料電池とを接続する回路であり、
前記工程（ｂ）において、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記複数相の回路のうち、前記工程（ａ）よりも少ない数の前記回路であって、前記電流センサの温度の前記積算値が前記閾値を超えた回路を含む回路を使用して、前記コンバータを駆動する、制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムは、さらに、前記複数相の回路のうち、前記対象回路によって前記燃料電池と接続されている回路以外の回路について、前記燃料電池から前記各回路に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサを備えており、
前記工程（ｂ）は、前記複数相の回路のうち最大数よりも少ない数の回路を使用する場合に、前回の実行のときとは異なる回路を使用して実行され得る工程であり、
前記複数の電流センサのうち、２以上の電流センサについて前記温度の積算値が閾値を超えている場合には、前記２以上の電流センサの前記回路から、前記温度の積算値が大きい順に優先的に選択された回路を含む、前記最大数よりも少ない数の回路が、前記工程（ｂ）において使用される、制御方法。
【請求項８】
請求項５記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記工程（ａ）よりも前記コンバータの出力電圧を大きく設定することにより、前記対象回路を流れる電流の最大値を前記第１運転モードよりも大きくする工程である、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の出力電圧を昇圧するコンバータのリアクトルに流れる電流を測定するための電流センサを備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池システムにおいて、燃料電池の出力電圧を昇圧するコンバータのリアクトルに流れる電流を測定するための電流センサについて、以下のような技術が存在する。すなわち、ゼロ点からのオフセットを解消するために、たとえば、燃料電池システムの製造時や、燃料電池システムの起動時に、電流センサの原点学習が行われる。しかし、燃料電池システムを長時間、運転した場合には、電流センサのゼロ点からのオフセットが生じうる。
【０００３】
特許文献１の技術においては、燃料電池システムの起動時に加えて、その後にも、電流が０である運転条件が満たされるときに、原点学習が行われる。より具体的には、特許文献１の技術においては、コンバータのスイッチング素子が停止中であり、コンバータの出力電圧がコンバータの入力電圧よりも大きいときに、原点学習が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術によっても、ゼロ点からのオフセットが生じて、電流センサの誤差が十分に解消されない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【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：燃料電池と；前記燃料電池の出力電圧を変換するコンバータと；前記燃料電池から前記コンバータに流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサと；前記電流センサの温度を取得する温度センサと；前記燃料電池システムを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記燃料電池システムの運転モードとして：前記電流センサが電流を測定する対象回路を流れる電流の最大値が、前記磁化の電流値よりも小さい第１運転モードと；前記対象回路を流れる電流の最大値が、前記第１運転モードにおいて前記対象回路を流れる電流の最大値よりも大きい第２運転モードと、を備える。前記制御部は、前記第１運転モードにおける前記電流センサの温度の積算値が閾値を超えた場合に、あらかじめ定められた条件のもとで、前記第２運転モードを実行し、その後、前記第１運転モードを実行することができる。
このような態様においては、電流センサの磁気コアがあらかじめ磁化されているため、対象回路を流れる電流の最大値が磁化の電流値よりも小さい第１運転モードにおいて、測定電流による磁気コアの磁化の影響を排除して、正確な電流測定値を得ることができる。
また、上記態様においては、電流センサの温度の積算値が閾値を超えており、電流センサの測定値にずれが生じ得ると推定される場合に、第２運転モードが実行される。その結果、対象回路に第１運転モードにおける電流より大きい電流が流れ、電流センサの磁気コアが磁化される。よって、その後の第１モードにおいて、磁気コアの磁化の減少の影響を排除して、正確な電流測定値を得ることができる。
【０００７】
（２）上記形態の燃料電池システムであって、前記コンバータは、互いに並列に接続されている複数相の回路を備えており、前記対象回路は、前記複数相の回路のうちの一つの回路と前記燃料電池とを接続する回路であり、前記制御部は、前記第２運転モードにおいて、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記複数相の回路のうち、前記第１運転モードよりも少ない数の前記回路であって、前記電流センサの温度の前記積算値が前記閾値を超えた回路を含む回路を使用して、前記コンバータを駆動する、態様とすることもできる。
このような態様とすれば、第２運転モードにおいて、磁気コアの磁化のために燃料電池の要求電力を改変することなく、対象回路を流れる電流の最大値を第１運転モードよりも大きくして、磁気コアを磁化させることができる。
【０００８】
（３）上記形態の燃料電池システムであって、さらに、前記複数相の回路のうち、前記対象回路によって前記燃料電池と接続されている回路以外の回路について、前記燃料電池から前記各回路に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサを備えており、前記制御部は、前記第２運転モードにおいて、前記複数相の回路のうち最大数よりも少ない数の回路を使用する場合に、異なる回路を選択することができ、前記複数の電流センサのうち、２以上の電流センサについて前記温度の積算値が閾値を超えている場合には、前記２以上の電流センサの前記回路から、前記温度の積算値が大きい順に優先的に選択された回路を含む、前記最大数よりも少ない数の回路を、前記第２運転モードにおいて使用する、態様とすることもできる。
このような態様とすれば、第２運転モードを実行する際に、電流センサの測定値にずれが生じる可能性が高い電流センサについて、優先的に第２運転モードで使用して、磁化を行うことができる。
【０００９】
（４）上記形態の燃料電池システムであって、前記制御部は、前記第２運転モードにおいて、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記第１運転モードよりも前記コンバータの出力電圧を大きく設定することにより、前記対象回路を流れる電流の最大値を前記第１運転モードよりも大きくする、態様とすることもできる。
このような態様とすれば、磁気コアの磁化のために燃料電池の要求電力を改変することなく、対象回路を流れる電流の最大値を第１運転モードよりも大きくして、磁気コアを磁化させることができる。
【００１０】
（５）本発明の他の形態によれば、燃料電池システムの制御方法が提供される。前記燃料電池システムは：燃料電池と；前記燃料電池の出力電圧を変換するコンバータと；前記燃料電池から前記コンバータに流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサと；前記電流センサの温度を測定する温度センサと、を備える。この燃料電池システムの制御方法は：（ａ）前記電流センサが電流を測定する対象回路を流れる電流の最大値が、前記磁化の電流値よりも小さい第１運転モードを実行する工程と；（ｂ）前記対象回路を流れる電流の最大値が、前記第１運転モードにおいて前記対象回路を流れる電流の最大値よりも大きい第２運転モードを実行する工程と、を備える。前記工程（ａ）において、前記電流センサの温度の積算値が閾値を超えた場合に、あらかじめ定められた条件のもとで、前記工程（ｂ）を実行し、その後、前記工程（ａ）を実行する。
【００１１】
（６）上記形態の燃料電池システムの制御方法であって、前記コンバータは、互いに並列に接続されている複数相の回路を備えており、前記対象回路は、前記複数相の回路のうちの一つの回路と前記燃料電池とを接続する回路であり、前記工程（ｂ）において、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記複数相の回路のうち、前記工程（ａ）よりも少ない数の前記回路であって、前記電流センサの温度の前記積算値が前記閾値を超えた回路を含む回路を使用して、前記コンバータを駆動する、態様とすることもできる。
【００１２】
（７）上記形態の燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池システムは、さらに、前記複数相の回路のうち、前記対象回路によって前記燃料電池と接続されている回路以外の回路について、前記燃料電池から前記各回路に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサを備えており、前記工程（ｂ）は、前記複数相の回路のうち最大数よりも少ない数の回路を使用する場合に、前回の実行のときとは異なる回路を使用して実行され得る工程であり、前記複数の電流センサのうち、２以上の電流センサについて前記温度の積算値が閾値を超えている場合には、前記２以上の電流センサの前記回路から、前記温度の積算値が大きい順に優先的に選択された回路を含む、前記最大数よりも少ない数の回路が、前記工程（ｂ）において使用される、態様とすることもできる。
【００１３】
（８）上記形態の燃料電池システムの制御方法であって、前記工程（ｂ）は、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記工程（ａ）よりも前記コンバータの出力電圧を大きく設定することにより、前記対象回路を流れる電流の最大値を前記第１運転モードよりも大きくする工程である、態様とすることもできる。
【００１４】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車両１０を示す。
【図２】ＦＣコンバータ１５０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】ＦＣコンバータ１５０に含まれるＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、使用される回路の数に応じたＦＣコンバータ１５０の変換効率を示すグラフである。
【図４】ホール素子型の電流センサの磁気コアの固定的な磁化の程度と、電流の測定対象の回路に流れる電流の最大値と、の関係を示すグラフである。
【図５】電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の運用開始後に、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の磁化を行う処理のフローチャートである。
【図６】第１運転モードＤＭ１におけるリアクトルＬ１の電流ＩＬ１と、第２運転モードＤＭ２におけるリアクトルＬ１の電流ＩＬ２を示すグラフである。
【図７】図５のステップＳ１３０，Ｓ１４０に代わる第２実施形態における処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．燃料電池車両１０の構成：
図１は、第１実施形態の燃料電池システム１００を搭載した燃料電池車両１０（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）を示す。燃料電池車両１０は、燃料電池システム１００と、負荷１３０と、インバータ１４０と、制御部１６０と、センサ群１７０と、を備える。燃料電池車両１０は、主として燃料電池システム１００が供給する電力により駆動される。
【００１７】
燃料電池システム１００は、燃料電池１と、ＦＣコンバータ１５０と、二次電池１２０と、バッテリコンバータ１８０と、を備える。
【００１８】
燃料電池１は、燃料ガスとしての水素ガスと、酸化ガスとしての空気とを供給されて、発電を行い、外部に電力を供給する。燃料電池１は、複数の発電セルが積層されて構成されるセルスタックを備える高分子電解質型燃料電池である。図１において、燃料電池１を「ＦＣ１」と表記する。
【００１９】
ＦＣコンバータ１５０は、燃料電池１とインバータ１４０の間に配される。ＦＣコンバータ１５０は、燃料電池１の出力電力を受け取り、より高い電圧に変換して、インバータ１４０に供給する。ＦＣコンバータ１５０は、互いに並列に接続されているＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４によって構成された四相並列形コンバータである。ＦＣコンバータ１５０の詳細な構成および動作については、後に説明する。図１において、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４を、それぞれ「ＦＣ−ＣＮＶ−Ｕ１５１」、「ＦＣ−ＣＮＶ−Ｖ１５２」、「ＦＣ−ＣＮＶ−Ｗ１５３」、「ＦＣ−ＣＮＶ−Ｘ１５４」と表記する。
【００２０】
二次電池１２０は、電力を供給されてこれを蓄積し、また、電力を外部に供給することができる。二次電池１２０は、リチウムイオン電池である。図１において、二次電池１２０を「ＢＡＴ１２０」と表記する。
【００２１】
バッテリコンバータ１８０は、二次電池１２０とインバータ１４０の間に配される。バッテリコンバータ１８０は、二次電池１２０の出力電力を受け取り、昇圧または降圧して、インバータ１４０に供給する。また、バッテリコンバータ１８０は、インバータ１４０から出力電力を受け取り、昇圧または降圧して、二次電池１２０に供給する。ＦＣコンバータ１５０および燃料電池１と、バッテリコンバータ１８０および二次電池１２０とは、インバータ１４０に対して並列に接続されている。図１において、バッテリコンバータ１８０を「ＢＡＹ−ＣＮＶ１８０」と表記する。
【００２２】
負荷１３０は、燃料電池車両１０において、燃料電池１および二次電池１２０から電力を供給されて動作するすべての機器を表す。図１においては、負荷の例として、トラクションモータ１３１を示す。トラクションモータ１３１は、インバータ１４０から電力を供給されて回転力を出力する。トラクションモータ１３１の回転力は、ディファレンシャルギア１３２を介して、回転力をタイヤ１３３に伝達され、燃料電池車両１０を移動させる。
【００２３】
トラクションモータ１３１は、燃料電池車両１０が減速する際には、発電機として機能して、インバータ１４０に回生電力を供給する。回生電力は、インバータ１４０およびバッテリコンバータ１８０を介して、二次電池１２０に蓄えられる。
【００２４】
インバータ１４０は、燃料電池１または二次電池１２０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１３１に供給する。インバータ１４０は、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータである。図１において、インバータ１４０を「ＩＮＶ１４０」と表記する。
【００２５】
センサ群１７０は、燃料電池車両１０を構成する各機器に取り付けられたセンサを表す。センサ群１７０を構成するセンサから、たとえば、アクセル開度を表す信号、車速を表す信号、燃料電池１の出力電流を表す信号、燃料電池１の出力端子電圧を表す信号などが、制御部１６０に供給される。図１において、センサ群１７０を「ＳＳ１７０」と表記する。
【００２６】
制御部１６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えるコンピュータシステムである。制御部１６０は、燃料電池１、ＦＣコンバータ１５０、バッテリコンバータ１８０などの、燃料電池システム１００の各部を制御する。制御部１６０は、図１において、制御部１６０を「ＣＲＬ１６０」と表記する。
【００２７】
制御部１６０は、たとえば、センサ群１７０から供給される各種の信号に基づいて、負荷１３０の要求電力、すなわち、燃料電池システム１００が負荷１３０に供給すべき電力を計算する。制御部１６０は、燃料電池システム１００が供給すべき電力のうちの燃料電池１の出力電力と、燃料電池システム１００が供給すべき電力のうちの二次電池１２０の出力電力と、を決定する。制御部１６０は、燃料電池１と二次電池１２０がそれぞれ決定された電力を供給できるように、ＦＣコンバータ１５０およびバッテリコンバータ１８０を制御する。また、制御部１６０は、センサ群１７０に含まれるアクセル開度センサから得られるアクセル開度に応じた目標トルクが得られるように、インバータ１４０に指令値を出力し、トラクションモータ１３１の出力トルク、および回転数を制御する。
【００２８】
Ａ２．ＦＣコンバータの構成および動作：
図２は、ＦＣコンバータ１５０の詳細な構成を示すブロック図である。以下では、ＦＣコンバータ１５０が備えるＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の回路のうち、Ｕ相１５１を例に説明する。
【００２９】
Ｕ相１５１は、リアクトルＬ１と、整流用のダイオードＤ１と、スイッチング素子ＳＷ１と、を備えている。Ｕ相１５１には、温度センサＴＳ１と、電流センサＣＳ１とが取りつけられている。
【００３０】
リアクトルＬ１は、燃料電池１の電源ラインに接続されている。整流用のダイオードＤ１は、リアクトルＬ１に直列に接続されている。燃料電池１の電源ラインは、リアクトルＬ１および整流用のダイオードＤ１を経て、インバータ１４０に接続されている。一方、燃料電池１のアースラインは、インバータ１４０に接続されている。
【００３１】
スイッチング素子ＳＷ１は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を含むスイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ１のコレクタは、リアクトルＬ１とダイオードＤ１の間において、燃料電池１の電源ラインに接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタは、燃料電池１のアースラインに接続されている。
【００３２】
温度センサＴＳ１は、リアクトルＬ１の温度を検出し、検出された温度を表す信号を制御部１６０に送信する。電流センサＣＳ１は、リアクトルＬ１とダイオードＤ１の間を流れる電流を測定し、検出された電流値を表す信号を制御部１６０に送信する。言い替えれば、電流センサＣＳ１は、Ｕ相１５１の回路と燃料電池１を接続する回路を流れる電流を測定する。電流センサＣＳ１は、磁気コアＭＣ１を備えるホール素子型の電流センサである。電流センサＣＳ１の磁気コアＭＣ１は、あらかじめ磁化されている。
【００３３】
ＦＣコンバータ１５０が備えるＶ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路は、Ｕ相１５１と同様の構成を備える。図２において、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路が備えるリアクトルＬ２〜Ｌ４、ダイオードＤ２〜Ｄ４、スイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ４を示す。また、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路には、Ｕ相１５１と同様に、電流センサおよび温度センサが取りつけられている。図２において、Ｕ相１５１以外のＶ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路に取りつけられている電流センサＣＳ２〜ＣＳ４および温度センサＴＳ２〜ＴＳ４を示す。
【００３４】
電流センサＣＳ１〜ＣＳ４ならびに温度センサＴＳ１〜ＴＳ４は、センサ群１７０の一部である。電流センサＣＳ１〜ＣＳ４ならびに温度センサＴＳ１〜ＴＳ４がセンサ群１７０の一部であることを、図１において、センサ群１７０とＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４とをつなぐ線で示す。
【００３５】
ＦＣコンバータ１５０は、さらに、コンデンサＣ０を備える。コンデンサＣ０の一端は、互いに並列に接続されているＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路と、インバータ１４０と、の間において、燃料電池１の電源ラインに接続されている。コンデンサＣ０の他端は、燃料電池１のアースラインに接続されている。
【００３６】
たとえば、Ｕ相１５１において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＮされると、燃料電池１から、リアクトルＬ１を経て、スイッチング素子ＳＷ１へと電流が流れる。このときリアクトルＬ１が励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子ＳＷ１をＯＦＦされると、電源ラインにおいて、リアクトルＬ１に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が、燃料電池１の出力電圧に重畳される。そして、スイッチング素子ＳＷ１はＯＦＦされていることから、電流は、ダイオードＤ１を介してインバータ１４０に流れる。
【００３７】
制御部１６０（図１参照）は、スイッチング素子ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦのデューティー比を操作することにより、ＦＣコンバータ１５０における出力電圧を制御することができる。制御部１６０は、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４のスイッチング素子ＳＷ２〜ＳＷ４も、同様に制御することができる。
【００３８】
図３は、ＦＣコンバータ１５０に含まれるＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、使用される回路の数に応じたＦＣコンバータ１５０の変換効率を示すグラフである。図３の横軸は、燃料電池１の出力電流Ｉｆｃを表す。図３の縦軸は、ＦＣコンバータ１５０による電圧変換の変換効率を表す。技術の理解を容易にするため、使用される回路の数に応じたＦＣコンバータ１５０の変換効率を表すグラフのうち、効率が低い部分については、表示していない。図３から分かるように、燃料電池１の出力電流Ｉｆｃが少ないほど、ＦＣコンバータ１５０において使用される回路の数が少ない方が、電圧変換の効率が高くなることが分かる。
【００３９】
たとえば、燃料電池１の出力電流ＩｆｃがＩ３のときには、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の回路のうち３個の回路を使用することにより、他の数の回路を使用する場合よりも、高い効率による電圧変換を達成することができる。一方、燃料電池１の出力電流がＩ２（Ｉ２＜Ｉ３）のときには、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の回路のうち２個の回路を使用する方が、他の数の回路を使用する場合よりも、高い効率による電圧変換を達成することができる。
【００４０】
このため、制御部１６０は、ＦＣコンバータ１５０に含まれるＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、電圧変換のために駆動する回路の数を、燃料電池１の出力電流Ｉｆｃの大きさに応じて、変える。そのような処理を行うことにより、燃料電池１の出力電流Ｉｆｃが変動しても、高い効率で燃料電池１の出力電圧を変換することができる。
【００４１】
なお、最大数よりも少ない数の回路を電圧変換において使用する際に、使用される回路の優先順位は、固定されていてもよい。たとえば、１相の回路が使用される際には、必ずＵ相１５１が使用され、２相の回路が使用される際には、必ずＵ相１５１とＶ相１５２が使用され、３相の回路が使用される際には、必ずＵ相１５１とＶ相１５２とＷ相１５３とが使用されてもよい。一方、使用される回路の優先順位は、入れ替えられてもよい。たとえば、１相の回路で電圧変換を行う場合に使用される回路は、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の順に、変化してもよい。
【００４２】
Ａ３．電流センサの磁気コアの磁化について：
ホール素子型の電流センサＣＳ１〜ＣＳ４（図２参照）は、それぞれ、電流の測定対象の回路を囲むように配されるリング状の磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４を備えている。リング状の磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４は、その一部に、リングが不連続となっているギャップ部を備えている。ギャップ部には、ホール素子が配されている。電流の測定対象の回路に電流が流れると、その電流の周りに生じる磁界によって、リング状の磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の一部を構成するホール素子を磁束が通過し、ホ−ル電圧が表れる。ホ−ル電圧は、測定対象の回路に流れる電流の量に応じて変化する。このホ−ル電圧を増幅した電圧が、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の出力信号である。
【００４３】
磁気コアがまったく磁化されていない状態においては、測定対象の回路に流れる電流が０から増大するとともに、ホ−ル電圧の値は０から増大する。しかし、いったん磁気コアが電流による磁界にさらされると、測定対象の回路に流れる電流に流れる電流が０に戻っても、ホ−ル電圧が０に戻らない。磁界により、磁気コアが固定的に磁化されたためである。磁気コアが固定的に磁化される程度は、特定対象の回路に流れた電流の最大値によって決まる。
【００４４】
図４は、ホール素子型の電流センサ（図２のＣＳ１〜ＣＳ４参照）の磁気コアの固定的な磁化の程度と、電流の測定対象の回路に流れる電流の最大値と、の関係を示すグラフである。図４の横軸は、電流センサが電流を測定する対象の回路に流れる電流量の最大値Ｉｍａｘである。図４の縦軸は、電流センサが電流を測定する対象の回路に電流が流れた後、電流量が０になったときに残っている、磁気コアの磁化の程度を表す。図４の曲線は、Ｊ−Ｈ曲線に相当する。
【００４５】
たとえば、測定対象の回路に電流が流れ、その電流の最大値がＩｍａｘ１であった場合、磁気コアの磁化の程度はｍ１となる。また、測定対象の回路に電流が流れ、その電流の最大値がＩｍａｘ１より大きいＩｍａｘ２であった場合、磁気コアの磁化の程度はｍ１より大きいｍ２となる。一方、いったん、最大値がＩｍａｘ１である電流が回路に流れた後、電流値が０になり、その後、最大値がＩｍａｘ１より小さい電流が回路に流れても、磁気コアの磁化の程度はｍ１は、変化しない。
【００４６】
電流センサの磁気コアが磁化されていない状態で電流の測定を開始すると、測定対象の回路に流れる電流の最大値がそれまでの最大値よりも大きくなるたびに、磁気コアの磁化の程度が大きくなる。このため、電流に応じて発生するホ−ル電圧に基づいて、測定値としての電流値を決めても、そのうちの磁気コアの固定的な磁化（残留磁化）によって生じている値が不明となり、正確に電流値を決定することができない。
【００４７】
なお、測定対象の回路に、測定時の向きとは逆向きの電流を流すことにより、磁気コアの磁化の程度を減少させることができる。ただし、燃料電池１とインバータ１４０とを結ぶ電源ラインには、燃料電池１からインバータ１４０に向かう向きにしか電流は流れないため（図２のＤ１〜Ｄ４参照）、そのような処理を行うことはできない。また、仮にそのような処理を行うことができるとしても、磁気コアの磁化の程度は、測定対象の回路を流れる電流に対してヒステリシスを有するため（図４において破線で示すＨｍ参照）、逆向きの電流を流す直前の磁化の程度が不明である場合には、逆向きの電流を流しても、目的とする磁化の程度、すなわち０に、磁気コアの磁化の程度を減少させることはできない。
【００４８】
本実施形態においては、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４においては、その運用開始に先立って、測定対象である各回路において想定される最大電流値を超える電流値Ｉｍａｘ０の電流を、各回路に流し、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４をｍ０に磁化させておく。電流値Ｉｍａｘ０は、たとえば、リアクトルＬ１〜Ｌ４の仕様に定められている、リアクトルＬ１〜Ｌ４に流しうる最大の電流値とすることができる。この処理を本明細書において「着磁」とも呼ぶ。
【００４９】
そのような処理を行うことにより、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の運用時において、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の磁化の程度は、回路を流れる電流の最大値の変化によって変化しないこととなる。その結果、測定された電流値のうち、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の固定的な磁化によって生じている値は、一定となる。測定される電流値のうち磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の固定的な磁化によって生じている値を、あらかじめ測定しておけば、その値を電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の運用時の電流の測定値から引くことで、正しい電流値を得ることができる。測定値から引くべき電流量をあらかじめ測定しておき、その電流量を引いた値を測定値とするように電流センサを較正することを、「原点学習」という。
【００５０】
本実施形態においては、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４は、想定される最大電流値を超える電流値Ｉｍａｘ０の電流で、あらかじめ着磁されている。このため、電流センサの較正を行うことにより、効果的に電流センサの誤差を低減することができる。
【００５１】
しかし、何らかの理由により、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の固定的な磁化の程度が減少することがある。この現象を「減磁」とも呼ぶ。磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の固定的な磁化の程度が減少すると、測定値から引くべき電流量も変化する（より具体的には減少する）ため、電流センサの出力電圧から正しい電流値を得ることができなくなる。よって、電流値Ｉｍａｘ０の電流で磁化されていることを前提に原点学習の処理が定められている場合には、燃料電池システム１００の運用開始後のある時点、たとえば、電流が０になる時点で、原点学習を行っても、正しい較正を行うことができない。
【００５２】
また、減磁が生じた後、測定対象である回路に大電流が流れると、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の固定的な磁化の程度が再び増大する。このため、減磁が生じた後に原点学習を行っても、その後、正しい電流値を得ることができなくなる。
【００５３】
このため、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の運用開始に先立って、想定される最大電流値を超える電流値Ｉｍａｘ０の電流を流し、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４をｍ０に磁化させておくことに加えて、運用開始後も、同様の処理を行うことが好ましい。本開示技術の発明者らは、磁気コアの固定的な磁化の程度が減少する原因の一つが、電流センサの磁気コアが繰り返し高温になることであることを、見出した。
【００５４】
Ａ４．運用開始後の電流センサの磁気コアの磁化について：
図５は、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の運用開始後に、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の磁化を行う処理のフローチャートである。図５の処理は、燃料電池車両１０が製造工場を出荷された後、制御部１６０が、燃料電池システム１００の運転時に、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路について、繰り返し実行する（図１および図２参照）。以下では、Ｕ相１５１の場合を例に、技術内容を説明する。
【００５５】
図５のステップＳ１１０においては、制御部１６０は、電流センサＣＳ１の温度履歴を、ＲＡＭ、より具体的には不揮発性メモリに記録する。具体的には、制御部１６０は、一定時間（たとえば、１０秒）ごとに、電流センサＣＳ１がその電流を測定するリアクトルＬ１の温度を記録する。リアクトルＬ１の温度は、温度センサＴＳ１（図２参照）により得られる。
【００５６】
ステップＳ１２０においては、制御部１６０は、ＲＡＭに記録したリアクトルＬ１の温度の積算値が閾値を超えたか否かを判定する。具体的には、制御部１６０は、ＲＡＭに記録されている各時刻のリアクトルＬ１の温度の和が、あらかじめ定められた閾値ＩＴｔｈを超えたか否かを判定する。閾値ＩＴｔｈは、その量（より具体的には温度ならびに回数または時間）だけ、電流センサＣＳ１が繰り返し高温に曝されると、電流センサＣＳ１の測定値に許容値を超えるずれが発生する、と推定される合計値に、設定される。閾値ＩＴｔｈは、実験によりあらかじめ求めることができる。温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えている場合には、処理はステップＳ１３０に進む。温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えていない場合には、処理はステップＳ１５０に進む。
【００５７】
ステップＳ１３０においては、制御部１６０は、そのときの負荷１３０からの要求電力を負荷１３０に供給しつつ、電流値Ｉｍａｘ０以上の電流（以下、「所定電流」とも呼ぶ）を、Ｕ相１５１の電源ラインに流すことができる条件が満たされているか否かを判定する。より具体的には、前記条件の下位条件として、たとえば、燃料電池システム１００が供給すべき電力の値が、電圧の変換効率を最大化する数の回路を使用して電圧を変換した場合に（図３参照）、Ｕ相１５１の電源ラインに所定電流を流しうる値であるかが、判断される。条件が満たされている場合には、処理はステップＳ１４０に進む。条件が満たされていない場合には、処理はステップＳ１５０に進む。
【００５８】
ステップＳ１４０においては、制御部１６０は、Ｕ相１５１の電源ラインに所定電流を流す処理を実行する。この処理は、たとえば、約１秒間行われる。
【００５９】
ステップＳ１４０における燃料電池システム１００の運転モードを「第２運転モードＤＭ２」と呼ぶ。これに対して、ステップＳ１４０以外における燃料電池システム１００の運転モードを「第１運転モードＤＭ１」と呼ぶ。すなわち、制御部１６０は、燃料電池システム１００の運転モードとして、「第１運転モードＤＭ１」と「第２運転モードＤＭ２」とを有する。「第１運転モードＤＭ１」と「第２運転モードＤＭ２」の詳細については、後に説明する。
【００６０】
ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を行うことにより、電流センサＣＳ１の温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えており、電流センサＣＳ１の測定値にずれが生じ得ると推定される場合に、ステップＳ１３０の判定結果がＹｅｓであるという条件のもとで、第２運転モードが実行されることとなる。その結果、Ｕ相１５１の電源ラインに電流値Ｉｍａｘ０以上の電流が流れ、運用開始前の着磁の際と同様に、電流センサＣＳ１の磁気コアＭＣ１が磁化される。その結果、その後の燃料電池システム１００の運転において、電流センサＣＳ１の測定値のずれは一定となる。よって、その後の燃料電池システム１００の運転において、そのズレ量を補償しつつ電流センサＣＳ１の測定値を利用すれば、正確な電流測定値を得ることができる。すなわち、磁気コアＭＣ１の磁化の減少の影響を排除して、正確な電流測定値を得ることができる。
【００６１】
ステップＳ１５０においては、制御部１６０は、Ｕ相１５１の電源ラインに所定電流が流れたか否かを判定する。この判定は、燃料電池システム１００が供給すべき電力の値と、ＦＣコンバータ１５０のＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の運転状態と、に基づいて、実行することができる。この判定は、たとえば、電流センサＣＳ１によって測定される電流値が、閾値を超えたか否かにより、行うことができる。その際の電流の閾値は、磁気コアＭＣ１の減磁による電流値のズレの想定値を考慮して、ズレがない場合の理論値よりも高く設定される。ステップＳ１５０の判定結果が、Ｙｅｓである場合は、処理は、ステップＳ１６０に進む。ステップＳ１５０の判定結果が、Ｎｏである場合は、処理は、終了する。
【００６２】
ステップＳ１６０においては、制御部１６０は、電流センサＣＳ１の温度履歴を初期化する。より具体的には、制御部１６０は、ＲＡＭに記憶されたリアクトルＬ１の温度の測定値をすべて０にする。この処理を行うことにより、次回の図５のフローの実行時に、ステップＳ１２０において、ＲＡＭに記録したリアクトルＬ１の温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えたか否かを判定することにより、電流センサＣＳ１の測定値にずれが生じ得ると推定できるか否かを、判定することができる。
【００６３】
また、ステップＳ１６０においては、制御部１６０は、電流センサＣＳ１の原点学習を行う。より具体的には、制御部１６０は、Ｕ相１５１の電源ラインに流れる電流が０となるように燃料電池システム１００が制御されたときの電流センサＣＳ１の出力信号の値を、電流０を表す値として、ＲＡＭに記憶する。以降の処理においては、制御部１６０は、ＲＡＭに記憶されている電流０を表す信号値を参照して、電流センサＣＳ１による電流の測定値を処理する。ステップＳ１６０の後、処理は終了する。
【００６４】
制御部１６０は、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路について、図５の処理を繰り返し実行する。ステップＳ１４０の通電処理は、リアクトルの温度の積算値が閾値を超えた回路が１個だけのときには、その回路のみについて実施されることができる。また、リアクトルの温度の積算値が閾値を超えた回路が同時に２以上生じた場合には、２以上の回路について並行してステップＳ１４０の通電処理を行うことができる。
【００６５】
なお、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、ＦＣコンバータ１５０による昇圧に使用されない回路については（図３参照）、図５の処理のうち、ステップＳ１１０の処理のみが行われる。その後、その回路がＦＣコンバータ１５０による昇圧に使用されることとなった際には、その回路について、図５のフロー全体の処理が行われる。
【００６６】
Ａ５．第１運転モードと第２運転モード：
以下では、第１運転モードＤＭ１と第２運転モードＤＭ２（図５参照）を実現する制御方法について説明する。なお、以下では、Ｕ相１５１を例に、制御部１６０による制御の内容を説明する。Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４についての制御も、制御部１６０によって同様に行われる。
【００６７】
燃料電池システム１００の第１運転モードＤＭ１においては、電流測定の対象となる回路を流れる電流の最大値が、電流センサの磁気コアを着磁させる際の電流の値Ｉｍａｘ０（図４参照）よりも小さく設定される。一方、第２運転モードＤＭ２においては、電流測定の対象となる回路を流れる電流の最大値が、第１運転モードＤＭ１において電流測定の対象となる回路を流れる電流の最大値よりも大きく設定される。より具体的には、第２運転モードＤＭ２においては、電流測定の対象となる回路を流れる電流の最大値はＩｍａｘ０以上に設定される。
【００６８】
図６は、第１運転モードＤＭ１におけるリアクトルＬ１の電流ＩＬ１と、第２運転モードＤＭ２におけるリアクトルＬ１の電流ＩＬ２を示すグラフである。なお、負荷１３０の要求電力、すなわち、燃料電池システム１００が負荷１３０に供給すべき電力は、同一であるものとする。
【００６９】
第１運転モードＤＭ１において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＮであるとき、電流は、電源ラインのリアクトルＬ１から、スイッチング素子ＳＷ１を経て、アースラインに向かって流れる（図２参照）。この経路の抵抗は、実質的に０である。このとき、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１は、直線的に上昇する。リアクトルＬ１のインダクタンスをＬとすると、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１の傾きは、Ｖｆｃ／Ｌである。
【００７０】
第１運転モードＤＭ１において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦであるとき、電流は、電源ラインのリアクトルＬ１から、ダイオードＤ１を経て、インバータ１４０に向かって流れる（図２参照）。なお、スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦであることから、電源ラインとアースラインは分断されている。このとき、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１は、直線的に下降する。第１運転モードＤＭ１におけるインバータ１４０の入力側の電圧、すなわちＦＣコンバータ１５０の出力電圧をＶｓｂ１とすると、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１の傾きは、−（Ｖｓｂ１−Ｖｆｃ）／Ｌである。なお、ＦＣコンバータ１５０の出力電圧（第１運転モードＤＭ１においてＶｓｂ１）は、インバータ１４０に対してＦＣコンバータ１５０と並列に接続されるバッテリコンバータ１８０の出力電圧である。よって、ＦＣコンバータ１５０の出力電圧、すなわち、バッテリコンバータ１８０の出力電圧は、バッテリコンバータ１８０によって制御される。
【００７１】
第２運転モードＤＭ２において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＮであるとき、同様に、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２は、直線的に上昇する。リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２の傾きは、第１運転モードＤＭ１と同様に、Ｖｆｃ／Ｌである。
【００７２】
第２運転モードＤＭ２において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦであるとき、同様に、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２は、直線的に下降する。第２運転モードＤＭ２におけるインバータ１４０の入力側の電圧、すなわちＦＣコンバータ１５０の出力電圧をＶｓｂ２とすると、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２の傾きは、−（Ｖｓｂ２−Ｖｆｃ）／Ｌである。第２運転モードＤＭ２において、Ｖｓｂ２は、Ｖｓｂ１より大きく設定される。このため、第２運転モードＤＭ２において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦであるときの電流ＩＬ２の負の傾きは、第１運転モードＤＭ１において、スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦであるときの電流ＩＬ１の負の傾きよりも、大きい。
【００７３】
第２運転モードＤＭ２においては、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２の最大値ＩＬ２ｍａｘがＩｍａｘ０以上となるように、制御部１６０は、バッテリコンバータ１８０を介して、バッテリコンバータ１８０の出力電圧、すなわちＦＣコンバータ１５０の出力電圧を、制御する。すなわち、第２運転モードＤＭ２においては、ＦＣコンバータ１５０の出力電圧Ｖｓｂ２が、第１運転モードＤＭ１におけるＦＣコンバータ１５０の出力電圧Ｖｓｂ１よりも高い値に設定される。その結果、リアクトルＬ１に流れるＩｍａｘ０以上の電流によって、電流センサＣＳ１の磁気コアＭＣ１が、第１運転モードＤＭ１において変化しない程度に磁化される（図４参照）。
【００７４】
なお、第１運転モードＤＭ１および第２運転モードＤＭ２における電流のリプル（図６参照）の周波数は、数千〜数万Ｈｚである。このため、第２運転モードＤＭ２（すなわち、図５のステップＳ１４０）においては、磁化に十分な時間および頻度で、電流値Ｉｍａｘ０以上の電流が対象回路に流れる。
【００７５】
一方、第１運転モードＤＭ１においては、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１の最大値ＩＬ１ｍａｘがＩｍａｘ０より小さくなるように、制御部１６０およびバッテリコンバータ１８０によって、ＦＣコンバータ１５０の出力電圧が制御される。その結果、第１運転モードＤＭ１においては、リアクトルＬ１に流れる電流によって、電流センサＣＳ１の磁気コアＭＣ１の磁化の程度が変化することはない（図４参照）。
【００７６】
なお、第１運転モードＤＭ１におけるリアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１の平均値と、第２運転モードＤＭ２におけるリアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２の平均値とは、いずれも同じＩＬａである。その結果、燃料電池１からインバータ１４０に供給される電力は変わらない。制御部１６０は、そのような運転が行われるように、ＦＣコンバータ１５０およびバッテリコンバータ１８０を制御する。よって、負荷１３０の要求電力に対して、燃料電池システム１００が負荷１３０に供給すべき電力を、増加または減少させる必要はない。言い替えれば、負荷１３０の要求電力と等しい電力を、燃料電池システム１００および二次電池１２０から負荷１３０に、供給できる。その一方で、前述のように、第２運転モードＤＭ２においては、電流測定の対象回路を流れる電流の最大値ＩＬ２ｍａｘを、第１運転モードＤＭ１の電流の最大値ＩＬ１ｍａｘよりも大きくして、磁気コアＭＣ１を磁化させることができる。
【００７７】
なお、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、ある回路は、自身のリアクトルの温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えていないにもかかわらず、他の回路のリアクトルの温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えたことにより、図５のステップＳ１４０の処理（図６参照）が行われる場合がある。そのような回路についても、図５のステップＳ１４０の処理が行われた場合には、ステップＳ１５０以下の処理が実行される。
【００７８】
なお、本実施形態におけるＦＣコンバータ１５０を、単に「コンバータ」とも呼ぶ。  本実施形態における、ステップＳ１３０の判定結果がＹｅｓであるという条件を、第２運転モードを実行するための「あらかじめ定められた条件」とも呼ぶ。
【００７９】
Ｂ．第２実施形態：
第１実施形態においては、電圧の変換に使用される回路の数は、第１運転モードＤＭ１および第２運転モードＤＭ２のいずれにおいても、制御部１６０によって、変換効率が最も高くなるように、決定される（図３参照）。しかし、第２実施形態の第２運転モードＤＭ２においては、図３に示した原理とは異なる原理にしたがって、電圧変換に使用される回路の数が決定される。また、第２実施形態においては、所定電流による通電処理（図５のステップＳ１４０参照）の内容も、第１実施形態の処理とは異なる。第２実施形態の他の点は、第１実施形態と同じである。
【００８０】
図７は、図５のステップＳ１３０，Ｓ１４０に代わる第２実施形態における処理を示すフローチャートである。第２実施形態においては、図５のステップＳ１３０，Ｓ１４０に代えて、図７に示すステップＳ１３１，Ｓ１４１の処理が行われる。第２実施形態における、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の運用開始後の磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の磁化の処理の他の点は、図５の処理と同じである。
【００８１】
ステップＳ１３１において、制御部１６０はステップＳ１３２〜Ｓ１３８の処理を行う。ステップＳ１３２において、制御部１６０は、変換効率を最大化するように、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、使用されるべき回路の数を暫定的に決定する。
【００８２】
ステップＳ１３４において、制御部１６０は、使用されるべき回路において、電流の最大値は、着磁のための電流の値Ｉｍａｘ０以上に制御し得るか否かを判定する。
【００８３】
ステップＳ１３４における判定結果がＹｅｓの場合は、処理はステップＳ１４１に進む。ステップＳ１３４において、判定結果がＹｅｓである場合とは、「所定電流をＵ相１５１の電源ラインに流すことができる条件」が満たされている場合、すなわち、図５のＳ１３０における判定結果が「Ｙｅｓ」である場合に相当する。このため、ステップＳ１３４における判定結果がＹｅｓである場合を、図７のステップＳ１３１全体における判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、として把握することができる。
【００８４】
一方、ステップＳ１３４における判定結果がＮｏの場合は、処理はステップＳ１３６に進む。
【００８５】
ステップＳ１３６において、制御部１６０は、電圧変換において使用されるべき回路の数を１減らす。電圧変換において使用されるべき回路の数を減らすことにより、電圧変換において、使用される回路に流れる電流量を増やすことができる（Ｓ１３４参照）。
【００８６】
ステップＳ１３８において、制御部１６０は、使用されるべき回路の数が１以上であるか否かを判定する。使用されるべき回路の数が１以上である場合は、処理は、ステップＳ１３４に戻る。
【００８７】
ステップＳ１３８において、使用されるべき回路の数が１未満、すなわち０である場合は、処理は、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１３８において、使用されるべき回路の数が０である場合とは、「所定電流をＵ相１５１の電源ラインに流すことができる条件」が満たされていない場合、すなわち、図５のＳ１３０における判定結果が「Ｎｏ」である場合に相当する。このため、ステップＳ１３８における判定結果がＮｏである場合を、図７のステップＳ１３１全体における判定結果が「Ｎｏ」である場合、として把握することができる。
【００８８】
ステップＳ１４１においては、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路のうち、直前に実行されたステップＳ１３４までの処理で決定された数の回路を使用して、燃料電池１の出力電圧の変換が行われる。個々の回路の出力電圧の最大値は、着磁のための電流の値Ｉｍａｘ０以上に制御される（図６参照）。直前のＳ１３１の処理において、ステップＳ１３４における判定結果がＮｏであることが１回以上あった場合には、ステップＳ１４１においては、要求電力が同一である条件下での比較において、それまでの第１運転モードＤＭ１よりも少ない数の回路が使用されることとなる。そして、使用され得る最大数の回路よりも少ない数の回路が、電圧変換において使用される。
【００８９】
制御部１６０は、第１運転モードＤＭ１よりも少ない数の回路を使用して電圧変換を行う場合、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路の中から、使用する回路を選択することができる。その結果、制御部１６０は、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の４個の回路の中から、前回の第２運転モードＤＭ２において使用した回路とは異なる回路を選択することができる。第１運転モードＤＭ１よりも少ない数の回路を使用して電圧変換を行う場合に使用される回路の優先順位は、第２実施形態においては、固定されていない。制御部１６０は、ステップＳ１４１において使用される回路に、図５のステップＳ１２０において、リアクトルの温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えた当該回路が含まれるように、使用される回路を選択する。
【００９０】
図５および図７の処理は、制御部１６０によって、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の各回路について、実行される。リアクトルの温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えた回路（図５のＳ１２０参照）の数が、電圧変換において使用されるべき回路の数を超える場合には、制御部１６０は、リアクトルの温度の積算値ＩＴが大きいものから、優先的に、使用されるべき回路として選択する。以降の処理は、第１実施形態における処理（図５のＳ１５０以下の処理）と同様である。
【００９１】
ステップＳ１４１において、それまでの第１運転モードＤＭ１よりも少ない数の回路が使用される場合の燃料電池システム１００の運転が、「第２運転モードＤＭ２」である。ステップＳ１４１以外における燃料電池システム１００の運転モードは、「第１運転モードＤＭ１」である。
【００９２】
このように使用される回路の数を制限することにより、電圧変換に使用される各回路のリアクトルに、最大値が着磁のための電流の値Ｉｍａｘ０を超える電流が流れる。よって、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４の磁化のために燃料電池１に対する要求電力を改変することなく、第２運転モードＤＭ２において、対象回路を流れる電流の最大値を第１運転モードＤＭ１よりも大きくして、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４を磁化させることができる。
【００９３】
なお、第１実施形態においては、第２運転モードＤＭ２において、リアクトルを流れる電流の最大値が、第１運転モードＤＭ１においてリアクトルを流れる電流の最大値よりも大きくなるように、制御が行われる（図６参照）。すなわち、リアクトルを流れる電流の振幅が、第１運転モードＤＭ１においてリアクトルを流れる電流の最大値よりも大きくなるように、制御が行われる。
【００９４】
一方、第２実施形態の第２運転モードＤＭ２においては、リアクトルを流れる電流の平均値が、同条件下において第１運転モードＤＭ１においてリアクトルを流れる電流よりも大きくなるように、制御が行われる。すなわち、リアクトルを流れる電流全体が、同条件下において第１運転モードＤＭ１においてリアクトルを流れる電流よりも大きくなるように、制御が行われる。
【００９５】
なお、第２運転モードＤＭ２においては、電圧変換において使用されない回路については、スイッチング素子（図２のＳＷ１〜ＳＷ４参照）は、ステップＳ１４１において一貫してＯＦＦとされる。
【００９６】
Ｃ．他の実施形態：
Ｃ１．他の実施形態１：
（１）上記実施形態においては、電流センサＣＳ１は、リアクトルＬ１とダイオードＤ１の間を流れる電流を測定するセンサである。しかし、燃料電池システムに設けられる電流センサは、燃料電池１とリアクトルＬ１の間を流れる電流を測定するセンサなど、他の回路の電流を測定するセンサであってもよい。すなわち、電流センサは、燃料電池から、燃料電池の出力電圧を変換するコンバータに流れる電流を測定する電流センサとすることができる。
【００９７】
（２）上記実施形態においては、温度センサは、リアクトルＬ１の温度を検出するセンサである。しかし、温度センサは、他の態様とすることもできる。たとえば、温度センサは、コンバータのハウジングの温度を測定し、あらかじめ用意したハウジングの温度と電流センサの磁気コアの温度の相関データを参照して、電流センサの温度を取得できるセンサなど、他の部位の温度を検出するセンサとすることもできる。また、温度センサは、電流センサの磁気コアなど、電流センサの温度を直接測定するセンサとしてもよい。また、電流センサの測定値から電流センサの温度を推定するものであってもよい。すなわち、温度センサは、何らかの手法で電流センサの温度を取得することができるセンサであればよい。
【００９８】
（３）上記実施形態においては、電流センサＣＳ１〜ＣＳ４の磁気コアは、磁気コアＭＣ１〜ＭＣ４は、燃料電池システム１００の運転に先立って、あらかじめ着磁される。その際、各磁気コアは、飽和点まで磁化されてもよいし、より低い程度に磁化されてもよい。
【００９９】
（４）上記実施形態においては、ステップＳ１５０の判定結果がＹｅｓである場合に、電流センサの温度履歴が初期化される。しかし、ステップＳ１４０の通電処理が行われた後、ステップＳ１５０の判断を経ずに、電流センサの温度履歴が初期化されてもよい。また、ステップＳ１４０の通電処理によらず、何らかの理由で対象回路に所定電流が流れた場合にも、電流センサの温度履歴を初期化することとしてもよい。
（５）上記実施形態においては、二次電池１２０は、リチウムイオン電池である。しかし、燃料電池が発電した電力や、発電機としてのモータが発電した電力を蓄えることができる二次電池は、リチウムイオン電池のほか、ニッケル水素電池、鉛蓄電池など、他の二次電池とすることもできる。
【０１００】
Ｃ２．他の実施形態２：
上記実施形態においては、ＦＣコンバータ１５０は、互いに並列に接続されているＵ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４によって構成された四相並列形コンバータである。しかし、燃料電池の出力電圧を変換するコンバータは、１相、２相、３相、ならびに５相以上など、他の数の相を有するコンバータとすることもできる。
【０１０１】
Ｃ３．他の実施形態３：
（１）上記第２実施形態においては、リアクトルの温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えた回路（図５のＳ１２０参照）の数が、使用される回路の数を超える場合には、リアクトルの温度の積算値ＩＴが大きいものから、優先的に、使用される回路として選択される。しかし、リアクトルの温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えた回路のなかから、Ｕ相１５１、Ｖ相１５２、Ｗ相１５３、Ｘ相１５４の順に、優先的に、使用される回路として選択されてもよい。すなわち、燃料電池１に要求される電力に応じて、温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えた電流センサが設けられている回路のうち、第２運転モードＤＭ２を実行する１以上の回路が、決定されればよい。
【０１０２】
（２）上記実施形態においては、ＦＣコンバータ１５０の各相のリアクトルＬ１〜Ｌ４は、それぞれ温度センサＴＳ１〜ＴＳ４を取りつけられている。しかし、ＦＣコンバータが備える各相の回路の一部は、温度センサを備えない態様とすることもできる。すなわち、一つの温度センサが、２以上の相の回路を代表する一つの温度を取得する態様とすることもできる。そのような態様においては、たとえば、二つの相の回路の間の部位に、温度センサを配することができる。
【０１０３】
Ｃ４．他の実施形態４：
（１）上記第１実施形態においては、第２運転モードＤＭ２において、リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ２の最大値ＩＬ２ｍａｘがＩｍａｘ０以上となるように、制御部１６０およびバッテリコンバータ１８０によって、バッテリコンバータ１８０の出力電圧、すなわちＦＣコンバータ１５０の出力電圧が、制御される。しかし、第２運転モードにおいては、リアクトルに流れる電流の最大値は、Ｉｍａｘ０より小さい値に設定されてもよい。ただし、第２運転モードにおいては、リアクトルに流れる電流の最大値は、第１運転モードにおいてリアクトルに流れる電流の最大値よりも大きい値に設定されることが好ましい。
また、燃料電池システムは、二次電池と、前記二次電池の出力電圧を制御する第２コンバータであって、負荷に対して、燃料電池の出力電圧を変換する第１コンバータと並列に接続される第２コンバータを備え、第２コンバータによって、第１コンバータの出力電圧を制御することが好ましい。
【０１０４】
（２）上記第１実施形態の第２運転モードＤＭ２においては、ＦＣコンバータ１５０の出力電圧を第１運転モードＤＭ１よりも高く設定することにより、リアクトルに流れる電流の最大値を、第１運転モードにおいてリアクトルに流れる電流の最大値よりも大きい値（より具体的にはＩｍａｘ０以上の値）にする。このような態様は、単相のコンバータについて、電流センサの磁気コアを磁化する際に、特に有効である。
【０１０５】
Ｃ５．他の実施形態５：
上記第１実施形態においては、電流センサＣＳ１の温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えている場合に、ステップＳ１３０の判定結果がＹｅｓであるという条件のもとで、第２運転モードが実行される（図５参照）。また、上記第２実施形態においては、電流センサＣＳ１の温度の積算値ＩＴが閾値ＩＴｔｈを超えている場合に、ステップＳ１３１の判定結果がＹｅｓであるという条件のもとで、第２運転モードが実行される（図７参照）。しかし、電流センサの温度の積算値が閾値を超えている場合に、さらに第２運転モードを実行するための条件として付される条件は、他のさまざまな条件とすることができる。たとえば、地図情報をもとに、進行方向の所定距離の範囲内に信号機がないこと、を付加条件として含むこともできる。すなわち、第２運転モードを実行可能な状況であるという条件の下で、第２運転モードが実行されればよい。その際、負荷に供給する電力を、負荷の要求電力から変更せずに第２運転モードを実行可能である、という条件が満たされうことが好ましい。
【０１０６】
Ｃ６．他の実施形態６：
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、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又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】
【０１０７】
１…燃料電池
１０…燃料電池車両
１００…燃料電池システム
１２０…二次電池
１３０…負荷
１３１…トラクションモータ
１３２…ディファレンシャルギア
１３３…タイヤ
１４０…インバータ
１５０…ＦＣコンバータ
１５１…Ｕ相
１５２…Ｖ相
１５３…Ｗ相
１５４…Ｘ相
１６０…制御部
１７０…センサ群
１８０…バッテリコンバータ
Ｃ０…コンデンサ
ＣＳ１〜ＣＳ４…電流センサ
Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード
ＤＭ１…第１運転モード
ＤＭ２…第２運転モード
Ｈｍ…磁気コアの磁化のヒステリシス
ＩＬ１…第１運転モードにおいてリアクトルＬ１に流れる電流
ＩＬ２…第２運転モードにおいてリアクトルＬ１に流れる電流
Ｉｆｃ…燃料電池の出力電流
Ｉｍａｘ…測定対象の回路を流れる電流の最大値
Ｉｍａｘ１，Ｉｍａｘ２…測定対象の回路を流れる電流の最大値の例
Ｉｍａｘ０…磁気コアの着磁の際の電流値
Ｌ１〜Ｌ４…リアクトル
ＭＣ１〜ＭＣ４…磁気コア
ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチング素子
ＴＳ１〜ＴＳ４…温度センサ
Ｖｆｃ…燃料電池の出力電圧
Ｖｓｂ１…第１運転モードにおけるＦＣコンバータの出力電圧
Ｖｓｂ２…第２運転モードにおけるＦＣコンバータの出力電圧
ｍ…磁気コアの磁化の程度
ｍ０…磁気コアの着磁の際の磁化の程度
ｍ１，ｍ２…磁気コアの磁化の程度の例
【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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【図６】
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【図７】
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