(57)【要約】【課題】電力調整システムのコンバータを利用して燃料電池のインピーダンス測定を可能にしつつ、コンバータの利用に伴うバッテリへのノイズを低減する。【解決手段】電力調整システム１は、駆動部６に電力を供給する燃料電池２とバッテリ３と、バッテリ３に接続される補機５と、燃料電池２の電圧とバッテリ３の電圧とのうち、少なくともバッテリ側の電圧を調整するコンバータ４と、を含む。電力調整システム１は、コンバータ４を制御して燃料電池２のインピーダンスを測定するために所定の交流信号を燃料電池２側の電圧に重畳する交流制御部７２０と、コンバータ４の制御状態に基づいて、交流信号によってバッテリ３側の電圧に生じる変動信号を相殺するように補機５の操作量を制御する負荷制御部７４０と、を含む。【選択図】図２
2015088238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力で駆動する駆動部と、
前記駆動部に電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、
前記バッテリに接続される補機と、
前記燃料電池の電圧と前記バッテリの電圧とのうち、少なくともバッテリ側の電圧を調整するコンバータと、
前記コンバータを制御して前記燃料電池のインピーダンスを測定するために所定の交流信号を前記燃料電池側の電圧に重畳する交流制御部と、
前記コンバータの制御状態に基づいて、交流信号によって前記バッテリ側の電圧に生じる変動信号を相殺するように前記補機の操作量を制御する負荷制御部と、
を含む燃料電池の電力調整システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力調整システムにおいて、
前記負荷制御部は、前記交流制御部により設定される交流信号の周波数と振幅とに基づいて前記操作量を算出し、
前記補機は、前記算出された操作量に応じて駆動する、
燃料電池の電力調整システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電力調整システムにおいて、
前記補機は、
前記燃料電池にカソードガスを供給するコンプレッサと、
前記バッテリと前記コンバータとの間に並列に接続され、前記コンプレッサに供給される電力を前記操作量に応じて調整する補機インバータと、を含む、
燃料電池の電力調整システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載の電力調整システムにおいて、
前記補機は、前記操作量に応じて発熱して前記燃料電池の冷却水を温めるヒータである、
燃料電池の電力調整システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電力調整システムにおいて、
前記補機は、
前記バッテリと前記コンバータの間に並列に接続され、前記コンバータから入力される電圧の下限値を操作可能な降圧コンバータと、
前記降圧コンバータから出力される電力を充電する弱電バッテリと、を含み、
前記負荷制御部は、前記バッテリ側の変動信号の電圧レベルに前記降圧コンバータで降圧される入力電圧の下限値を操作して前記弱電バッテリに交流信号を充電する、
燃料電池の電力調整システム。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の電力調整システムにおいて、
前記駆動部は、
前記車両を駆動する駆動モータと、
前記燃料電池と前記コンバータとの間に並列に接続され、前記駆動モータへの電力をスイッチング制御する駆動インバータと、を含み、
前記変動信号は、前記スイッチング制御に起因するリップルノイズを含み、
前記負荷制御部は、前記駆動インバータを操作して前記リップルノイズの信号を前記駆動モータのステータコイルに通電する、
燃料電池の電力調整システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電力調整システムにおいて、
前記補機は、
前記燃料電池にカソードガスを供給する補機モータと、
前記バッテリと前記コンバータとの間に並列に接続され、前記補機モータに電力を出力する補機インバータと、を含み、
前記負荷制御部は、前記補機インバータを操作して前記補機モータのステータコイルに前記変動信号を通電する、
燃料電池の電力調整システム。
【請求項８】
請求項１に記載の電力調整システムにおいて、
前記バッテリの正極端子に接続され、電流又は電圧を検出する検出器をさらに含み、
前記負荷制御部は、前記検出器により検出される検出信号の周波数と振幅とに基づいて前記操作量を制御する、
燃料電池の電力調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池又はバッテリから負荷に供給される電力を調整する電力調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給源として燃料電池と２次バッテリとを備えたシステムが知られている。燃料電池の電圧は、燃料電池に接続される負荷の大きさに応じて変化し、バッテリの電圧は、充電状態ＳＯＣに応じて変化する。
【０００３】
このようなシステムでは、２つの電力供給源を協調させて負荷に電力を供給するために、２つの電力供給源の電圧の違いを調整して、それぞれから供給される電力を制御している。
【０００４】
特許文献１では、上記要求を実現するために、バッテリと燃料電池との間に双方向昇降圧回路であるコンバータを接続し、この回路に設けられた４つのスイッチング素子を制御して２つの電力供給源の電圧を調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５９３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在開発中の燃料電池システムでは、燃料電池のインピーダンスを測定して燃料電池の湿潤度を推定し、その湿潤度に応じてシステムの運転状態を制御する。
【０００７】
燃料電池のインピーダンスを測定する手法のひとつとして、電力調整システムで使用される双方向昇降圧回路を利用し、バッテリを電源とした交流信号を燃料電池の電圧に重畳してインピーダンスを測定することが考えられる。
【０００８】
具体的には、双方向昇降圧回路から燃料電池に交流信号を供給することにより、燃料電池の正極と負極の端子間に生じる電圧と、正極端子に流れる電流とを検出し、これらの検出値に基づいて燃料電池のインピーダンスが測定される。
【０００９】
しかしながら、双方向昇降圧回路によって燃料電池側に交流信号を供給しようとすると、双方向昇圧回路のバッテリ側にも交流信号と同じような電圧変動が生じてしまう。双方向昇降圧回路によってバッテリへ供給される交流信号は、バッテリにとってみれば変動ノイズでしかない。
【００１０】
多数の電池セルが直列に接続されたバッテリでは、双方向昇降圧回路から変動ノイズが入力されると、これによる電圧変動が電池セルのそれぞれに不均一に伝わり、局所的に電圧変動が電池セルの許容値を超え、その電池セルの性能が低下する可能性がある。
【００１１】
このように、双方向昇降圧回路のようなコンバータを利用して交流信号を燃料電池の電圧に重畳しようとすると、コンバータからバッテリ側に生じてしまう変動ノイズによって、バッテリの性能が劣化するおそれがある。
【００１２】
本発明は、コンバータを利用して燃料電池のインピーダンス測定を可能にしつつ、コンバータの利用に伴うバッテリへの変動ノイズを低減する燃料電池の電力調整システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【００１４】
この発明による電力調整システムのひとつの態様は、電力で駆動する駆動部と、上記駆動部に電力を供給する燃料電池と、上記燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、上記バッテリに接続される補機と、を含む。そして上記燃料電池の電圧と上記バッテリの電圧とのうち、少なくともバッテリ側の電圧を調整するコンバータと、を含む。さらにこの態様は、上記コンバータを制御して上記燃料電池のインピーダンスを測定するために所定の交流信号を上記燃料電池側の電圧に重畳する交流制御部と、上記コンバータの制御状態に基づいて、交流信号によって上記バッテリ側の電圧に生じる変動信号を相殺するように上記補機の操作量を制御する負荷制御部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この態様によれば、燃料電池とバッテリとの間に接続されるコンバータを制御して、燃料電池側の電圧に所定の交流信号を重畳すると共に、コンバータの制御状態に基づいて、バッテリ側の電圧に生じる交流成分を相殺するように負荷の操作量を制御する。
【００１６】
これにより、コンバータで生成した交流信号によって燃料電池のインピーダンスを測定している間に、コンバータのバッテリ側電圧に生じる交流成分が相殺されるように負荷で消費されるので、バッテリの端子に生じる変動ノイズを低減することができる。
【００１７】
したがって、電力調整システムのコンバータを利用して燃料電池のインピーダンス測定を可能にしつつ、コンバータの利用に伴うバッテリへのノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における電力調整システムを示す構成図である。
【図２】図２は、コントローラの機能構成を示す図である。
【図３】図３は、ＰＭ回路のバッテリ側電圧を交流信号に応じて制御する例を示す概念図ある。
【図４】図４は、コントローラによる負荷制御方法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】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、添付図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態における電力調整システム１の構成を示す構成図である。
【００２１】
電力調整システム１は、２つの電力供給源を備え、これらの電力供給源を協調させて負荷に電力を供給する電源システムである。電力調整システム１は、例えば、駆動モータ６１で車両を駆動する電気自動車に搭載される。
【００２２】
電力調整システム１は、燃料電池スタック２と、強電バッテリ３と、ＰＭ（Power Management）回路４と、補機類５と、駆動部６と、コントローラ７と、を備える。補機類５は、補機モータ５１と、補機インバータ５２と、弱電バッテリ５３と、降圧コンバータ５４と、ヒータ電源回路５５と、を備える。駆動部６は、駆動モータ６１と、駆動インバータ６２と、を備える。
【００２３】
また電力調整システム１は、スタック遮断器２１と、逆流防止ダイオード２２と、バッテリ遮断器３１と、電流センサ８１と、電圧センサ８２と、ガス給排装置２００と、スタック冷却装置２３０と、を備える。
【００２４】
燃料電池スタック２は、接続ライン２０によって駆動部６と接続される。また、燃料電池スタック２は、ＰＭ回路４を介して補機類５と接続される。燃料電池スタック２は、補機モータ５１及び駆動モータ６１の電源である。燃料電池スタック２は、補機モータ５１及び駆動モータ６１などの負荷に応じて発電する。燃料電池スタック２は、複数枚の電池セルの燃料電池を積層したものである。
【００２５】
燃料電池は、電解質膜とアノード電極（燃料極）とカソード電極（酸化剤極）とを有し、電解質膜はアノード電極とカソード電極とで挟まれる。この燃料電池は、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）と、カソード電極に酸素を含有するカソードガス（酸化剤ガス）とが外部から供給されることによって発電する。アノード電極及びカソード電極の両電極において進行する電極反応は以下の通りである。
【００２６】
アノード電極  ：    ２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ-                 …(１)
カソード電極  ：    ４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ         …(２)
この電極反応（１）及び（２）によって燃料電池は１ボルト程度の起電力を生じる。
【００２７】
燃料電池を自動車の動力源として使用する場合には、アクセルペダルの踏込み量が大きくなるほど、駆動モータ６１を駆動するのに必要な電力が大きくなるため、数百枚の燃料電池を積層させる必要がある。
【００２８】
燃料電池スタック２に積層された燃料電池のそれぞれは、互いに直列に接続されているため、各燃料電池に生じるセル電圧の総和が、燃料電池スタック２の出力電圧となる。燃料電池スタック２は、スタック遮断器２１を介して駆動インバータ６２及びＰＭ回路４の電圧端子４ａのそれぞれに接続される。
【００２９】
スタック遮断器２１は、燃料電池スタック２を駆動インバータ６２及びＰＭ回路４から機械的に遮断する接点式の切替器である。スタック遮断器２１によって、緊急停止時などに燃料電池スタック２が駆動インバータ６２及びＰＭ回路４から完全に切り離される。スタック遮断器２１は、コントローラ７によって制御される。
【００３０】
スタック遮断器２１は、コントローラ７の指令に従って、燃料電池スタック２の起動時に燃料電池スタック２を、駆動インバータ６２及びＰＭ回路４に接続する。具体的にはスタック遮断器２１は、燃料電池スタック２の正極端子（＋）と逆流防止ダイオード２２のアノード端子とを接続するとともに、燃料電池スタック２の負極端子（−）とＰＭ回路４の負極側の電圧端子４ａとを接続する。
【００３１】
逆流防止ダイオード２２は、燃料電池スタック２の正極端子とＰＭ回路４の正極側の電圧端子４ａとを接続する接続ライン２０に設けられる。逆流防止ダイオード２２のカソード端子は、ＰＭ回路４の正極側の電圧端子４ａと駆動インバータ６２の正極端子とにそれぞれ接続される。
【００３２】
逆流防止ダイオード２２によって、例えば強電バッテリ３から駆動モータ６１に電力が供給されるときにＰＭ回路４を介して燃料電池スタック２に逆流する電流が阻止される。また駆動モータ６１で生成される回生電力が強電バッテリ３に供給されるときに駆動インバータ６２から燃料電池スタック２に逆流する電流も阻止される。
【００３３】
強電バッテリ３は、接続ライン３０によって補機類５と接続される。また、強電バッテリ３は、ＰＭ回路４を介して駆動部６と接続される。
【００３４】
強電バッテリ３は、補機類５の電源である。強電バッテリ３は、複数の電池セルが積層された積層電池であり、例えば３００Ｖ（ボルト）のリチウムイオンバッテリである。強電バッテリ３によって、例えば駆動モータ６１で生成される回生電力が蓄えられる。強電バッテリ３は、バッテリ遮断器３１を介して補機インバータ５２及びＰＭ回路４の電圧端子４ｂのそれぞれに接続される。
【００３５】
バッテリ遮断器３１は、燃料電池スタック２の運転を停止するときに、強電バッテリ３を補機インバータ５２及びＰＭ回路４から機械的に遮断する接点式の切替器である。バッテリ遮断器３１は、コントローラ７によって制御される。
【００３６】
バッテリ遮断器３１は、コントローラ７の指令に従って、燃料電池スタック２の起動時に強電バッテリ３を補機インバータ５２及びＰＭ回路４の電圧端子４ｂのそれぞれに接続する。具体的にはバッテリ遮断器３１は、強電バッテリ３の正極端子（＋）とＰＭ回路４の正極側の電圧端子４ｂとを接続するとともに、強電バッテリ３の負極端子（−）とＰＭ回路４の負極側の電圧端子４ｂとを接続する。
【００３７】
ＰＭ回路４は、燃料電池スタック２側の電圧と強電バッテリ３側の電圧とのうち少なくとも一方を昇圧又は降圧するコンバータである。本実施形態ではＰＭ回路４として、双方向昇降圧回路が用いられる。なお、ＰＭ回路４は３相構造の多相コンバータであるが、ここでは、便宜上、１相の構成のみ示している。
【００３８】
ＰＭ回路４は、リアクトル４１と、スタック側キャパシタ４２と、バッテリ側キャパシタ４３と、スイッチング素子４４ａ〜４４ｄと、ダイオード４５ａ〜４５ｄと、を備える。
【００３９】
スイッチング素子４４ａ〜４４ｄには、それぞれダイオード４５ａ〜４５ｄが並列に接続されている。ダイオード４５ａ〜４５ｄについては、スイッチング素子４４ａ〜４４ｄを流れる電流の向きに対してダイオード４５ａ〜４５ｄの順方向が逆向きとなるように配置される。
【００４０】
スイッチング素子４４ａ〜４４ｄは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistors）で構成される。スイッチング素子４４ａ〜４４ｄは、コントローラ７によってスイッチング制御される。スイッチング制御によってスタック側キャパシタ４２の電圧、及び、バッテリ側キャパシタ４３の電圧の少なくとも一方が昇圧又は降圧される。
【００４１】
ここでは一例として、強電バッテリ３から駆動部６への放電時のスイッチング素子４４ａ〜４４ｄの制御ついて簡単に説明する。
【００４２】
まず、スイッチング素子４４ａ〜４４ｄのそれぞれが非導通（オフ）状態のときに、スイッチング素子４４ｂとスイッチング素子４４ｃとが、共に導通（オン）状態に制御される。これにより、ＰＭ回路４内を流れる電流経路が、スイッチング素子４４ｃからリアクトル４１を介してスイッチング素子４４ｂへ電流が流れる経路に設定され、バッテリ側キャパシタ４３からリアクトル４１に励磁電流が供給される。すなわち、バッテリ側キャパシタ４３からリアクトル４１に励磁エネルギーが蓄えられる。
【００４３】
この状態でスイッチング素子４４ｂが非導通状態に制御されることにより、リアクトル４１を流れる励磁電流によってスイッチング素子４４ｃ及びダイオード４５ａが共に導通する。これにより、ＰＭ回路４内を流れる電流経路が、スイッチング素子４４ｃからリアクトル４１を介してダイオード４５ａへ電流が流れる経路に切り替えられ、リアクトル４１を流れる励磁電流がスタック側キャパシタ４２に供給される。すなわち、リアクトル４１に蓄えられた励磁エネルギーがスタック側キャパシタ４２に放出される。
【００４４】
このようにして強電バッテリ３の電力が、スタック側キャパシタ４２を介して駆動部６へ供給される。すなわち、ＰＭ回路４によって、強電バッテリ３側の電圧が下降し、燃料電池スタック２側の電圧が上昇する。
【００４５】
次に燃料電池スタック２から強電バッテリ３への充電時のスイッチング素子４４ａ〜４４ｄの制御ついて簡単に説明する。
【００４６】
まず、スイッチング素子４４ａ〜４４ｄのそれぞれがオフ状態のときに、スイッチング素子４４ａとスイッチング素子４４ｄとが共にオン状態に制御される。これにより、ＰＭ回路４内を流れる電流経路が、スイッチング素子４４ａからリアクトル４１を介してスイッチング素子４４ｄへ電流が流れる経路に設定され、スタック側キャパシタ４２からリアクトル４１に励磁電流が供給される。すなわち、スタック側キャパシタ４２からリアクトル４１に励磁エネルギーが蓄えられる。
【００４７】
この状態でスイッチング素子４４ｄがオフ状態に制御されることにより、リアクトル４１を流れる励磁電流によってスイッチング素子４４ａ及びダイオード４５ｃが共に導通する。これにより、ＰＭ回路４内を流れる電流経路が、スイッチング素子４４ａからリアクトル４１を介してダイオード４５ｃへ電流が流れる経路に切り替えられ、リアクトル４１を流れる励磁電流がバッテリ側キャパシタ４３に供給される。すなわち、リアクトル４１に蓄えられた励磁エネルギーがバッテリ側キャパシタ４３に放出される。
【００４８】
このようにして燃料電池スタック２の電力がスタック側キャパシタ４２を介して強電バッテリ３へ供給される。すなわち、ＰＭ回路４によって、燃料電池スタック２側の電圧が下降し、強電バッテリ３側の電圧が上昇する。
【００４９】
スイッチング素子４４ａ〜４４ｄの制御端子には、コントローラ７によってスイッチング制御を実行するためのＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation）が供給される。ＰＷＭ信号のデューティー比を変更することによって、リアクトル４１を流れる電流を増減させることが可能となる。
【００５０】
補機類５は、燃料電池スタック２に付属する部品である。補機類５は、接続ライン３０によって強電バッテリ３に接続される。さらに補機類５は、ＰＭ回路４を介して燃料電池スタック２から供給される電力で駆動する。すなわち補機類５は、燃料電池スタック２及び強電バッテリ３の負荷である。
【００５１】
補機モータ５１は、３相交流モータであり、例えば永久磁石同期モータで構成される。本実施形態では補機モータ５１は、燃料電池スタック２にカソードガスを供給するコンプレッサ２１２を駆動する。
【００５２】
補機インバータ５２は、ＰＭ回路４の電圧端子４ｂとバッテリ遮断器３１との間に並列に接続される。補機インバータ５２は、コントローラ７によって制御される。
【００５３】
補機インバータ５２は、コントローラ７の指令に従って、補機モータ５１のステータコイルと接続ライン３０との間を接続（通電）する。補機インバータ５２は、ＰＭ回路４によって燃料電池スタック２から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧を補機モータ５１に供給する。
【００５４】
補機インバータ５２は、制御部５２ａを備える。補機インバータ５２には複数のスイッチング素子が設けられており、制御部５２ａは、スイッチング素子のそれぞれにＰＷＭ信号を供給して直流電圧をスイッチング制御する。補機インバータ５２は、補機モータ５１の停止時に補機モータ５１のステータコイルを接続ライン３０から遮断する。
【００５５】
弱電バッテリ５３は、燃料電池スタック２に供給されるアノードガス及びカソードガスの圧力を制御する制御部品やコントローラ７などに電力を供給する電源である。弱電バッテリ５３は、強電バッテリ３よりも電圧が低い１４Ｖの２次バッテリである。弱電バッテリ５３によって、例えば調圧弁２１４、２２３や、パージ弁２２５などに電圧が供給される。
【００５６】
降圧コンバータ５４は、強電バッテリ３とＰＭ回路４の電圧端子４ｂとの間に並列に接続される。降圧コンバータ５４の入力端子は、強電バッテリ３とＰＭ回路４の電圧端子４ｂとを接続する接続ライン３０に接続され、降圧コンバータ５４の出力端子は、弱電バッテリ５３に接続される。降圧コンバータ５４は、バッテリ側キャパシタ４３に生じる電圧を弱電バッテリ５３の電圧レベルまで降圧する。降圧コンバータ５４は、コントローラ７によって制御される。
【００５７】
ヒータ電源回路５５は、燃料電池スタック２を暖機するときに冷却水を温めるヒータ２３６に電力を供給する回路である。ヒータ電源回路５５は、コントローラ７によってヒータ２３６に対する供給電力を制御する。
【００５８】
駆動部６は、燃料電池スタック２から供給される電力で車両を駆動する。すなわち駆動部６は、接続ライン２０によって燃料電池スタック２に接続される負荷である。さらに駆動部６は、ＰＭ回路４を介して強電バッテリ３と接続される負荷である。
【００５９】
駆動モータ６１は、３相交流モータであり、例えば永久磁石同期モータで構成される。駆動モータ６１では、ステータに等間隔で設けられた各ティースの側面にステータコイルが巻かれている。Ｗ相の交流電流が流れるステータコイルと、Ｕ相の交流電流が流れるステータコイルと、Ｖ相の交流電流が流れるステータコイルとが、ひとつの組として円周方向に順に並べて配置される。三相の交流電流によって、回転子（ローター）の永久磁石を引き寄せるステータコイルが回転方向に向かって順次切り替えられるため、ローターが回転する。
【００６０】
駆動インバータ６２は、燃料電池スタック２とＰＭ回路４の電圧端子４ａとの間に並列に接続される。駆動インバータ６２は、コントローラ７によって制御される。
【００６１】
駆動インバータ６２は、コントローラ７の制御に従って駆動モータ６１のステータコイルと接続ライン２０との間を接続（通電）する。駆動インバータ６２は、ＰＭ回路４によって燃料電池スタック２から供給される電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧を駆動モータ６１に供給する。
【００６２】
具体的には駆動インバータ６２は、複数のスイッチング素子と制御部とを備える。制御部は、スイッチング素子のそれぞれにＰＷＭ信号を供給して直流電圧をスイッチング制御する。これにより３相交流が生成される。駆動インバータ６２は、駆動モータ６１の停止時に、駆動モータ６１のステータコイルを接続ライン２０から遮断する。
【００６３】
ガス給排装置２００は、燃料電池スタック２にアノードガス及びカソードガスを供給すると共に、燃料電池スタック２から排出されるアノードオフガスを、カソードオフガスで希釈して大気に排出する装置である。
【００６４】
ガス給排装置２００は、カソードガス供給通路２１１と、コンプレッサ２１２と、排出通路２１３と、調圧弁２１４と、アノードガス供給通路２２１と、高圧タンク２２２と、調圧弁２２３と、排出通路２２４と、パージ弁２２５と、を備える。
【００６５】
カソードガス供給通路２１１は、燃料電池スタック２に供給されるカソードガスが流れる通路である。カソードガス供給通路２１１は、一端が外気と連通し、他端が燃料電池スタック２のカソードガス入口孔に接続される。
【００６６】
コンプレッサ２１２は、カソードガス供給通路２１１に設けられる。コンプレッサ２１２は、カソードガスとしての空気（外気）をカソードガス供給通路２１１に取り込み、その空気を燃料電池スタック２に供給する。
【００６７】
排出通路２１３は、燃料電池スタック２から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。排出通路２１３の一端は燃料電池スタック２のカソードガス出口孔に接続され、他端は開口端となっている。排出通路２１３には、調圧弁２１４が設けられている。
【００６８】
アノードガス供給通路２２１は、高圧タンク２２２からアノードガスを燃料電池スタック２に供給するための通路である。アノードガス供給通路２２１の一端は高圧タンク２２２に接続され、他端が燃料電池スタック２のアノードガス入口孔に接続される。高圧タンク２２２にはアノードガスが高圧状態に保って貯蔵されている。
【００６９】
調圧弁２２３は、アノードガス供給通路２２１に設けられる。調圧弁２２３は、高圧タンク２２２から排出されたアノードガスを所望の圧力に調節して燃料電池スタック２に供給する。調圧弁２２３は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁である。調圧弁２２３の開度はコントローラ７によって制御される。
【００７０】
排出通路２２４は、燃料電池スタック２から排出されるアノードオフガスが流れる通路である。排出通路２２４の一端は燃料電池スタック２のアノードガス出口孔に接続され、他端がカソードガスの排出通路２１３と合流する。
【００７１】
排出通路２２４には、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガスと、燃料電池スタック２内のカソードガス流路からアノードガス流路にクロスリークしてきた不純ガスと、の混合ガス（以下「アノードオフガス」という。）が排出される。不純物ガスは、空気に含まれる窒素や、発電に伴う水蒸気などである。
【００７２】
パージ弁２２５よりも上流の排出通路２２４にはバッファタンクが形成され、燃料電池スタック２から流れてきたアノードオフガスがバッファタンクで一旦蓄えられる。そしてアノードオフガス中の水蒸気の一部は、バッファタンクで凝縮して液水となり、アノードオフガスから分離される。
【００７３】
パージ弁２２５は、排出通路２２４に設けられる。パージ弁２２５は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁である。パージ弁２２５の開度は、コントローラ７によって制御される。パージ弁２２５の開度を調節することで、バッファタンクから排出されるアノードオフガスの流量を調節し、バッファタンクのアノードガス濃度を一定以下に保つことができる。
【００７４】
このようにガス給排装置２００は、アノードガス及びカソードガスを燃料電池スタック２に供給して燃料電池スタック２を発電させる。
【００７５】
スタック冷却装置２３０は、冷却水によって燃料電池スタック２を冷却し、燃料電池スタック２を発電に適した温度に保つ装置である。スタック冷却装置２３０は、冷却水循環通路２３１と、ラジエータ２３２と、バイパス通路２３３と、三方弁２３４と、循環ポンプ２３５と、ヒータ２３６と、を備える。
【００７６】
冷却水循環通路２３１は、燃料電池スタック２を冷却するための冷却水が循環する通路である。
【００７７】
ラジエータ２３２は、冷却水循環通路２３１に設けられる。ラジエータ２３２は、燃料電池スタック２から排出された冷却水を冷却する。
【００７８】
バイパス通路２３３は、ラジエータ２３２をバイパスさせて冷却水を循環させることができるように、一端が冷却水循環通路２３１に接続され、他端が三方弁２３４に接続される。
【００７９】
三方弁２３４は、ラジエータ２３２よりも下流側の冷却水循環通路２３１に設けられる。三方弁２３４は、冷却水の温度に応じて冷却水の循環経路を切り替える。
【００８０】
具体的には、三方弁２３４では、冷却水の温度が相対的に高いときは、燃料電池スタック２から排出された冷却水が、ラジエータ２３２を介して再び燃料電池スタック２に供給されるように冷却水の循環経路が切り替えられる。逆に、冷却水の温度が相対的に低いときは、燃料電池スタック２から排出された冷却水が、ラジエータ２３２を介さずにバイパス通路２３３を流れて再び燃料電池スタック２に供給されるように冷却水の循環経路が切り替えられる。
【００８１】
循環ポンプ２３５は、三方弁２３４よりも下流側の冷却水循環通路２３１に設けられて、冷却水を循環させる。循環ポンプ２３５は、強電バッテリ３から供給される電力で駆動する。
【００８２】
ヒータ２３６は、バイパス通路２３３に設けられる。ヒータ２３６は、燃料電池スタック２の暖機時に通電されて冷却水の温度を上昇させる。
【００８３】
このようにスタック冷却装置２３０によって、燃料電池スタック２の発電に伴う発熱によって温度が高くなり過ぎないように、発電に適した温度に維持される。
【００８４】
電流センサ８１は、燃料電池スタック２の正極端子（＋）とスタック遮断器２１との間の接続ライン２０に設けられる。電流センサ８１は、燃料電池スタック２から取り出される電流の値を検出する。電流センサ８１で検出された電流値は、コントローラ７に供給される。
【００８５】
電圧センサ８２は、燃料電池スタック２の正極端子（＋）と負極端子（−）との間に設けられる。電圧センサ８２は、燃料電池スタック２の出力電圧の値を検出する。電圧センサ８２で検出された電圧値は、コントローラ７に供給される。
【００８６】
コントローラ７は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００８７】
コントローラ７には、電圧センサ８２及び電流センサ８１の他に、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ７１などが入力される。
【００８８】
コントローラ７は、燃料電池スタック２に接続される補機モータ５１や、駆動モータ６１などの負荷に応じて、燃料電池スタック２から取り出す電流の目標値（以下「目標電流」という。）を演算する。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど、駆動モータ６１の駆動に必要な要求電力が大きくなるので、コントローラ７は、大きな値の目標電流を算出する。
【００８９】
コントローラ７は、目標電流に基づいてアノードガス圧力及びカソードガス圧力の目標値を演算し、その演算結果に基づいてガス給排装置２００を制御する。これと共にコントローラ７は、燃料電池スタック２の基準特性を示すＩＶマップを参照して目標電流に対応する目標電圧を特定し、スタック側キャパシタ４２の電圧が目標電圧となるようにＰＷＭ信号を生成してスイッチング素子４４ａ〜４４ｄに供給させる。このようにして燃料電池スタック２の運転が実施される。
【００９０】
また、コントローラ７は、燃料電池スタック２の湿潤度が、予め定められた目標値となるように、燃料電池スタック２から取り出す目標電流や、燃料電池スタック２に供給されるカソードガスの流量を制御する。
【００９１】
燃料電池スタック２では、電解質膜が乾燥し過ぎると電解質膜が劣化して発電効率が悪くなり、逆に電解質膜が湿り過ぎると凝縮水によって電解質膜に目詰まり（いわゆるフラッディング）が起こる。したがって、燃料電池スタック２の発電性能を維持するには、電解質膜を良好な湿潤状態に維持する必要がある。
【００９２】
そのため、コントローラ７は、燃料電池スタック２の湿潤度と相関性の高い燃料電池スタック２のインピーダンスを測定する。燃料電池スタック２のインピーダンスが高いほど、燃料電池スタック２が過乾燥状態に近づき、インピーダンスが低いほど、過加湿状態に近づくことになる。
【００９３】
したがってコントローラ７は、燃料電池スタック２のインピーダンスが目標値よりも高い場合には、発電に伴う生成水の発生量を多くするために、目標電流を、例えば駆動モータ６１の駆動に必要な電流値よりも高く設定する。
【００９４】
一方、コントローラ７は、燃料電池スタック２のインピーダンスが目標値よりも低い場合には、電解質膜の水蒸気を外に持ち出す量を多くするために、カソードガスの流量を、例えば発電に必要な供給量よりも高く設定する。
【００９５】
このようにコントローラ７は、燃料電池スタック２の運転中に、燃料電池スタック２のインピーダンス、いわゆる内部抵抗を測定して、燃料電池スタック２を良好な湿潤状態に維持する湿潤制御を実行する。
【００９６】
具体的には、コントローラ７は、ＰＭ回路４のスイッチング素子４４ａ〜４４ｄのそれぞれをオンオフ制御することにより、燃料電池スタック２の正極端子（＋）に所定周波数の交流信号を供給する。そしてコントローラ７は、電圧センサ８２で検出された電圧の振幅と、電流センサ８１で検出された電流の振幅と、に基づいて燃料電池スタック２のインピーダンスを算出し、算出されたインピーダンスに応じて、燃料電池スタック２の運転状態を制御する。
【００９７】
しかしながら、バッテリ遮断器３１が接続状態のときにＰＭ回路４で強電バッテリ３の電圧をスイッチング制御して、スタック側キャパシタ４２で交流電圧を生成しようとすると、バッテリ側キャパシタ４３の電圧にも交流信号と同様の変動信号が生じてしまう。強電バッテリ３にとってみれば、ＰＭ回路４によって生成される変動信号は変動ノイズでしかない。
【００９８】
交流信号の生成に伴いＰＭ回路４の電圧端子４ｂから強電バッテリ３に変動ノイズが入力されると、この変動ノイズによる電圧変動は電池セルのそれぞれに不均一に伝わるため、局所的に電圧変動が大きくなる場合がある。この場合には、局所的に電圧変動が電池セルの許容値を超える可能性がある。
【００９９】
このように燃料電池スタック２のインピーダンスを測定するためにＰＭ回路４を利用して交流信号を燃料電池スタック２の電圧に重畳しようとすると、バッテリ側の電圧端子４ｂに生じてしまう変動ノイズによって、強電バッテリ３の性能が劣化するおそれがある。
【０１００】
そこで本実施形態では、ＰＭ回路４を利用して燃料電池スタック２のインピーダンスの測定を可能にしつつ、インピーダンス測定時に生じるＰＭ回路４から強電バッテリ３への変動ノイズを低減する。
【０１０１】
図２は、本実施形態のコントローラ７の機能構成を示すブロック図である。
【０１０２】
コントローラ７は、目標電流演算部７１０と、交流制御部７２０と、負荷制御部７４０と、インピーダンス演算部７３０と、を備える。交流制御部７２０は、目標電圧決定部７２１と、交流信号パラメータ保持部７２２と、重畳信号生成部７２３と、電圧指令信号生成部７２４と、を備える。
【０１０３】
目標電流演算部７１０は、燃料電池スタック２に対する要求電力に基づいて目標電流を演算する。要求電力は、駆動モータ６１の駆動に必要な電力である。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど、要求電力は大きくなる。目標電流演算部７１０は、目標電流を目標電圧決定部７２１に出力する。
【０１０４】
交流制御部７２０は、ＰＭ回路４を制御して、燃料電池スタック２のインピーダンスを測定するための所定周波数の交流信号を燃料電池スタック２の電圧に重畳する。具体的には交流制御部７２０は、所定周波数の交流信号をスタック側キャパシタ４２の電圧に重畳するためのＰＷＭ信号がスイッチング素子４４ａ〜４４ｄに供給されるようにＰＭ回路４に指令信号を供給する。
【０１０５】
目標電圧決定部７２１は、目標電流演算部７１０から目標電流を受け付けると、燃料電池スタック２のＩＶマップを参照して目標電圧を算出する。目標電圧決定部７２１は、その目標電圧を電圧指令信号生成部７２４に出力する。
【０１０６】
交流信号パラメータ保持部７２２は、燃料電池スタック２のインピーダンスを測定するための交流信号に関する所定のパラメータを保持する。交流信号に関するパラメータとして、例えば、波形の種類、振幅値や、周波数が、交流信号パラメータ保持部７２２に予め記録される。これらのパラメータは、システム設計などによって適宜設定される。交流信号の波形の種類としては正弦波や矩形波などが考えられ、本実施形態では交流信号の波形は正弦波である。
【０１０７】
重畳信号生成部７２３は、交流信号パラメータ保持部７２２に保持されたパラメータに基づいて、燃料電池スタック２のインピーダンスを測定するための正弦波信号を生成する。重畳信号生成部７２３は、その正弦波信号を負荷制御部７４０及び電圧指令信号生成部７２４に出力する。
【０１０８】
電圧指令信号生成部７２４は、重畳信号生成部７２３で生成された正弦波信号を目標電圧に重畳（合成）し、その交流信号を電圧指令信号としてＰＭ回路４に供給する。ＰＭ回路４では、電圧指令信号に基づいてスイッチング素子４４ａ〜４４ｄの各制御端子にＰＷＭ信号が供給されることにより、燃料電池スタック２や強電バッテリ３の電圧制御が行われる。
【０１０９】
インピーダンス演算部７３０は、電流センサ８１によって検出された燃料電池スタック２の電流値と、電圧センサ８２によって検出された燃料電池スタック２の電圧値と、を所定のサンプリングレートで取得する。そしてインピーダンス演算部７３０は、電圧信号及び電流信号に対してフーリエ変換処理を施し、電圧信号を電流信号で除算することにより、燃料電池スタック２のインピーダンスを算出する。インピーダンス演算部７３０は、インピーダンスの算出結果を目標電流演算部７１０に出力する。
【０１１０】
目標電流演算部７１０は、インピーダンス演算部７３０の算出結果とインピーダンス基準値との差分に基づいて、燃料電池スタック２の湿潤度を目標値に近づけるための湿潤要求電流を算出する。例えば、目標電流演算部７１０は、算出結果がインピーダンス基準値よりも高いほど湿潤要求電流を高くし、算出結果がインピーダンス基準値よりも低いほど湿潤要求電流を低くする。
【０１１１】
また、目標電流演算部７１０は、駆動モータ６１の駆動に必要な発電要求電流が湿潤要求電流よりも低いときには、湿潤要求電流を目標電流として設定し、発電要求電流が湿潤要求電流よりも高いときには、発電要求電流を目標電流として設定する。
【０１１２】
負荷制御部７４０は、補機インバータ５２と、降圧コンバータ５４と、駆動インバータ６２と、ヒータ電源回路５５と、を制御する。負荷制御部７４０は、ＰＭ回路４の制御状態に基づいて、交流信号の生成によってバッテリ側キャパシタ４３に生じる変動信号を相殺するように補機モータ５１の操作量を制御する。
【０１１３】
本実施形態では負荷制御部７４０は、重畳信号生成部７２３によって生成された正弦波信号に基づいて、バッテリ側キャパシタ４３に生じる交流電圧が一定電圧となるように補機モータ５１の回転速度、すなわち補機５１に供給する電力を制御する。
【０１１４】
例えば、負荷制御部７４０は、補機モータ５１の回転速度を示す信号として、重畳信号生成部７２３で生成された正弦波信号と同相であり、かつ、その正弦波信号と同じ波形である操作信号を制御部５２ａに供給する。その操作信号に応じて制御部５２ａは、バッテリ側キャパシタ４３に生じる電圧変動が抑制されるように、バッテリ側キャパシタ４３から補機モータ５１へ電流を供給させる。例えば制御部５２ａは、操作信号の信号レベルが大きくなるほど補機モータ５１に供給する電流を大きくし、信号レベルが小さくなるほど、補機モータ５１に供給する電流を小さくする。
【０１１５】
あるいは、負荷制御部７４０は、正弦波信号の振幅値及び周波数と共に、正弦波信号と同期をとるための同期信号を、操作信号として制御部５２ａに供給するようにしてもよい。また本実施形態では、重畳信号生成部７２３で生成される正弦波信号に基づいて操作信号が生成される例について説明したが、負荷制御部７４０は、電圧指令信号生成部７２４で生成される電圧指令信号に基づいて操作信号を生成してもよい。
【０１１６】
このように負荷制御部７４０は、ＰＭ回路４の制御状態を示す正弦波信号などの指令値に基づいて生成された操作信号を補機インバータ５２に供給することにより、ＰＭ回路４の電圧端子４ｂに生じる電圧が一定となるように補機モータ５１の回転速度を制御する。
【０１１７】
これにより、燃料電池スタック２のインピーダンス測定のための交流信号をＰＭ回路４の電圧端子４ａから燃料電池スタック２に供給している間、ＰＭ回路４の電圧端子４ｂから強電バッテリ３に入力される電圧変動を抑制することができる。その結果、強電バッテリ３の一部の電池セルで、入力電圧の変動が許容値を超えて電池セルの性能が劣化することを回避できる。
【０１１８】
図３は、ＰＭ回路４で生成される交流信号に応じた負荷制御によって強電バッテリ３に入力される電圧の変動が抑制される例を示す概念図ある。
【０１１９】
図３（ａ）は、ＰＭ回路４で交流信号を生成しているときの燃料電池スタック２の電圧を示す図である。図３（ｂ）は、コントローラ７の負荷制御部７４０によってＰＭ回路４で生成される交流信号に応じて制御される補機モータ５１の回転速度の変化を示す図である。図３（ｂ）は、負荷制御部７４０による補機モータ５１の回転速度の増減による強電バッテリ３の電圧を示す図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）では、横軸が互いに共通の時間軸である。
【０１２０】
図３（ａ）に示すように、燃料電池スタック２の電圧は、交流制御部７２０によって、正弦波信号のピーク（最大値）が目標電圧となるようにＰＭ回路４のスタック側キャパシタ４２に生じる電圧が制御される。
【０１２１】
ＰＭ回路４での交流信号の生成に伴い、図３（ｂ）に示すように、補機モータ５１の回転速度は、負荷制御部７４０によって重畳信号生成部７２３から出力される正弦波信号に応じて増減される。具体的には負荷制御部７４０は、正弦波信号が大きくなるほど補機モータ５１の回転速度を上昇させ、正弦波信号が小さくなるほど補機モータ５１の回転速度を低下させる。
【０１２２】
これにより、交流信号の生成に伴うＰＭ回路４のバッテリ側キャパシタ４３の電圧変動に合わせて補機モータ５１へ交流電流が供給されるため、図３（ｃ）に示すように、強電バッテリ３の電圧は、変動ノイズが抑制されて一定に維持される。
【０１２３】
このように、ＰＭ回路４の燃料電池スタック２側の電圧端子に生じさせる交流信号と同期させて補機モータ５１に供給する電力を増減させることにより、強電バッテリ３側への電圧変動を抑制することができる。したがって、強電バッテリ３に入力される変動ノイズによって強電バッテリ３の電池セルの性能が劣化することを抑制することができる。また、補機モータ５１を用いることにより、簡易な構成で変動信号を吸収することができる。
【０１２４】
なお、図３では正弦波信号の最大値が目標電圧となるように交流信号を生成する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、正弦波信号の最小値が目標電圧となるとように正弦波信号を目標電圧に重畳してもよいし、正弦波信号の最大値と最小値の中間値が目標電圧となるとように正弦波信号を目標電圧に重畳してもよい。
【０１２５】
図４は、コントローラ７による負荷制御方法の一例を示すフローチャートである。
【０１２６】
まずステップＳ９１１においてコントローラ７は、燃料電池スタック２の始動要求を受けると、電力調整システム１の起動処理を実行する。
【０１２７】
起動処理では、ガス給排装置２００によって燃料電池スタック２にアノードガス及びカソードガスが供給され、その後にバッテリ遮断器３１及びスタック遮断器２１のそれぞれが接続状態に設定される。そしてＰＭ回路４ではスタック側キャパシタ４２の電圧が目標電圧となるようにスイッチング制御される。
【０１２８】
起動処理が完了した後、燃料電池スタック２の湿潤状態を制御する湿潤制御が開始される。そのため、コントローラ７の交流制御部７２０によってＰＭ回路４で燃料電池スタック２のインピーダンスを測定するための交流信号が生成される。
【０１２９】
ステップＳ９１２においてコントローラ７は、ＰＭ回路４から強電バッテリ３側へ変動信号が伝播されているか否かを判断する。例えば、コントローラ７の負荷制御部７４０は、重畳信号生成部７２３から正弦波信号が出力されると、交流信号が発生したと判定する。あるいは、負荷制御部７４０は、電流センサ８１又は電圧センサ８２で検出される検出信号をフーリエ変換する。そして負荷制御部７４０は、フーリエ変換された交流信号の周波数において振幅値（あるいは、振幅の二乗で求められるパワー）が所定の閾値を超えている場合には、交流信号が発生したと判定するようにしてもよい。
【０１３０】
ステップＳ９１３においてコントローラ７は、交流信号が発生したと判定された場合には、重畳信号生成部７２３から出力される交流信号のレベル変動に応じて、補機モータ５１の回転速度を増減させるように補機インバータ５２の操作量を制御する。そして燃料電池スタック２のインピーダンス測定が終了すると、負荷制御方法の一連の処理が終了する。
【０１３１】
このように、ＰＭ回路４で生成される交流信号に同期させて駆動モータ６１の消費電力を増減させることにより、ＰＭ回路４の強電バッテリ３側に生じる電圧変動ノイズを抑制することができる。
【０１３２】
なお、本実施形態では、コントローラ７の指令値に基づいて補機モータ５１の操作量を制御する例について説明したが、ＰＭ回路４の制御状態として電圧端子４ｂに生じる電圧変動や電流変動を測定し、その測定結果に基づいて操作量を制御してもよい。
【０１３３】
例えば、強電バッテリ３の正極端子とＰＭ回路４の正極側の電圧端子４ｂとを接続する接続ライン３０に電流センサを設け、その電流センサで検出された電流信号に基づいて負荷制御部７４０は操作量を制御する。この場合には、負荷制御部７４０は、電流センサで検出された電流信号にフーリエ変換処理を施し、その電流信号の周波数成分のうち振幅値が所定の閾値を超える周波数を特定し、その周波数と振幅値とに基づいて操作信号を生成する。
【０１３４】
または、強電バッテリ３の正極端子と負極端子との端子間に電圧センサを接続し、負荷制御部７４０は、電圧センサで検出された電流信号に基づいて操作量を制御してもよい。この場合にも、負荷制御部７４０は、電圧信号にフーリエ変換処理を施し、その電圧信号の周波数成分のうち、振幅値が所定の閾値を超える周波数を特定し、その周波数と振幅値とに基づいて操作信号を生成する。
【０１３５】
このように電流センサ又は電圧センサを使用することにより、ＰＭ回路４の電圧端子４ｂで生じる変動ノイズを正確に検出できるので、強電バッテリ３に入力される変動ノイズを確実に抑制できる。
【０１３６】
その他の例として、接続ライン２０に設けられた電流センサ８１又は電圧センサ８２を使用して補機インバータ５２に出力される操作信号を生成してもよい。これにより、接続ライン３０に電流センサ又は電圧センサを設けることなく、簡易な構成で変動ノイズを確実に抑制できる。
【０１３７】
ただし、電流センサ８１で検出された電流信号を使用する場合には、その電流信号の波形を反転させた反転信号に基づいて操作信号を生成する。これは、交流信号の生成によってスタック側キャパシタ４２の電圧が上昇するほど、燃料電池スタック２の電流は小さくなり、スタック側キャパシタ４２の電圧が低下するほど燃料電池スタック２の電流は大きくなるからである。
【０１３８】
また本実施形態では、バッテリ側キャパシタ４３に生じる交流信号の変動ノイズを補機モータ５１で消費する例について説明したが、変動ノイズを別の補機で消費させてもよい。
【０１３９】
例えば、負荷制御部７４０は、重畳信号生成部７２３で生成される正弦波信号に基づいてヒータ２３６に対する供給電力を制御するようにしてもよい。負荷制御部７４０は、正弦波信号が大きくなるほど、ヒータ２３６に対する供給電力の設定値を大きくし、正弦波信号が小さくなるほど、ヒータ２３６に対する供給電力の設定値を小さくする。
【０１４０】
これにより、バッテリ側キャパシタ４３に生じる交流電圧の変動を相殺することができる。このため、暖機中には燃料電池スタック１の暖機効果を高めつつ、強電バッテリ３への変動ノイズを低減することができる。
【０１４１】
あるいは、負荷制御部７４０は、バッテリ側キャパシタ４３から交流電流が弱電バッテリ５３に充電されるように降圧コンバータ５４を制御してもよい。具体的には負荷制御部７４０は、降圧コンバータ５４で降圧される入力電圧の下限値を、バッテリ側キャパシタ４３に生じる交流電圧の最小値の電圧レベルに設定する。または、負荷制御部７４０は、降圧コンバータ５４の入力電圧の下限値を、交流電圧の最小値と最大値とを平均した値の電圧レベルに設定してもよい。
【０１４２】
これにより、バッテリ側キャパシタ４３から交流電流が弱電バッテリ５３に充電されるため、バッテリ側キャパシタ４３の電圧変動を抑制できると共に、強電バッテリ３側に生じる交流信号のエネルギーを有効利用できる。
【０１４３】
以上のように、第１実施形態によれば、コントローラ７の交流制御部７２０は、燃料電池スタック２と強電バッテリ３との間に接続されるＰＭ回路４を制御して、スタック側キャパシタ４２の電圧に所定の交流信号を重畳する。これと共に、コントローラ７の負荷制御部７４０は、ＰＭ回路４の制御状態に基づいて、交流信号の生成によってバッテリ側キャパシタ４３の電圧に生じる変動成分を相殺するように補機類５の操作量を制御する。補機類５の操作量とは、補機類５に供給される供給電力を操作するためのパラメータのことである。補機類５の操作量としては、例えば、補機モータ５１の回転速度、ヒータ２３６に対する供給電力や、降圧コンバータ５４で降圧される入力電圧の下限値などが挙げられる。
【０１４４】
これにより、ＰＭ回路４から交流信号を燃料電池スタック２に供給している間、ＰＭ回路４のバッテリ側キャパシタ４３に生じる電圧の交流成分が例えば補機モータ５１で消費されるので、強電バッテリ３で生じる電圧（電流）変動による変動ノイズを低減することができる。
【０１４５】
したがって、ＰＭ回路４を利用して燃料電池スタック２のインピーダンス測定を可能にしつつ、インピーダンス測定時にＰＭ回路４から強電バッテリ３への変動ノイズを低減することができる。
【０１４６】
（第２実施形態）
また、第１実施形態ではＰＭ回路４から強電バッテリ３側に伝播される変動ノイズの抑制手法について説明したが、強電バッテリ３へはＰＭ回路４での交流信号の生成に伴う変動ノイズの他にも変動ノイズが伝搬される。例えば、補機インバータ５２や駆動インバータ６２ではスイッチング素子のスイッチング制御に伴い高調波の変動信号、いわゆるリップルノイズが発生し、これらのリプルノイズが、接続ライン２０や接続ライン３０を介して強電バッテリ３側に伝播される。
【０１４７】
そこで、第２実施形態では、補機インバータ５２及び駆動インバータ６２で発生するリップルノイズについても負荷制御によって抑制する例について説明する。なお、第２実施形態の基本構成は、第１実施形態の電力調整システム１と同じであるため、ここでの詳細な説明を省略する。
【０１４８】
負荷制御部７４０は、駆動インバータ６２でスイッチング動作をするときに、駆動インバータ６２を制御して駆動モータ６１のステータコイルと接続ライン２０との接続を遮断状態から通電状態に切り替える。
【０１４９】
例えば、負荷制御部７４０は、駆動インバータ６２がスイッチング動作をしている状態で、駆動モータ６１への電力供給を停止しているとき、例えばアイドルストップ時に、リップルノイズを駆動モータ６１のステータコイルに導通させる。
【０１５０】
これにより、駆動インバータ６２のスイッチング制御によって生じる変動信号であるリップルノイズが駆動モータ６１のステータコイルで吸収されるので、接続ライン２０を介して強電バッテリ３へ伝播されるリップルノイズを抑制することができる。
【０１５１】
また、負荷制御部７４０は、補機インバータ５２でスイッチング動作をするときに、補機インバータ５２を制御して補機モータ５１のステータコイルと接続ライン３０との接続を遮断状態から通電状態に切り替える。
【０１５２】
例えば、負荷制御部７４０は、補機インバータ５２でスイッチング動作をしている状態で補機モータ５１を遮断している間は、補機インバータ５２のリップルノイズを駆動モータ６１のステータコイルに導通させる。あるいは、負荷制御部７４０は、駆動インバータ６２でスイッチング動作をしている間、補機インバータ５２を導通状態にしてもよい。
【０１５３】
これにより、補機インバータ５２や駆動インバータ６２でのスイッチング制御に伴うリップルノイズが補機モータ５１のステータコイルで吸収されるので、強電バッテリ３へ伝播されるリップルノイズを抑制することができる。また、補機モータ５１を利用することにより、簡易な構成でリップルノイズの抑制を実現できる。
【０１５４】
さらに負荷制御部７４０は、補機インバータ５２及び駆動インバータ６２の少なくとも一方がスイッチング動作をしている間、降圧コンバータ５４を制御して接続ライン３０に生じるリップルノイズを弱電バッテリ５３の電圧レベルまで降圧する。これにより、強電バッテリ３に入力されるリップルノイズを抑制することができる。
【０１５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１５６】
例えば、第１実施形態では、ＰＭ回路４は４個のスイッチング素子で構成される例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば６個以上のスイッチング素子で構成されるＰＭ回路を使用しても良い。
【０１５７】
また、第１及び第２実施形態では、コンプレッサ２１２の回転速度を増減させる例について説明したが、循環ポンプ２３５の回転速度を増減させるようにしてもよい。
【０１５８】
また、本実施形態では、駆動インバータ６２が燃料電池スタック２とＰＭ回路４との間に並列接続される例について説明したが、駆動インバータ６２が強電バッテリ３とＰＭ回路４との間に並列接続される構成であっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５９】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１  電力調整システム
２  燃料電池スタック（燃料電池）
３  強電バッテリ（バッテリ）
４  ＰＭ回路（コンバータ）
５  補機類（補機）
６  駆動部
７  コントローラ
７２０  交流制御部
７４０  負荷制御部
【図１】
2015088238.tif 000003
【図２】
2015088238.tif 000004
【図３】
2015088238.tif 000005
【図４】
2015088238.tif 000006