(57)【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、
電力の蓄電および放電が可能な二次電池と、
前記二次電池から入力される電力を用いて前記燃料電池に前記反応ガスを供給するエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサと、前記コンバータと、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たとき、前記燃料電池に前記エアコンプレッサから前記反応ガスを供給させ、前記電圧センサによる前記燃料電池の電圧の測定値Ｖｌ（Ｖ）が次の数式Ｉ
【数１】
0006724585.tif 000012
で表される閾値Ｖｌｌを超えたとき、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、燃料電池システム。
前記数式Ｉ中、
ＶＨ（Ｖ）は、前記コンバータから出力される出力電圧の値であり、
Ｖｈｕｌ（Ｖ）は、前記出力電圧において予め設定された上限値であり、
α（Ｖ）は、前記エアコンプレッサから前記燃料電池に前記反応ガスが供給されてから一定の時間経過したときの前記測定値Ｖｌの補正量である。
【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、二次電池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とともに、コンバータから目的の大きさである電圧を安定して出力することが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、電力の蓄電および放電が可能な二次電池と、前記二次電池から入力される電力を用いて前記燃料電池に前記反応ガスを供給するエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサと、前記コンバータと、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たとき、前記燃料電池に前記エアコンプレッサから前記反応ガスを供給させ、前記電圧センサによる前記燃料電池の電圧の測定値Ｖｌ（Ｖ）が次の数式Ｉ
【数１】
0006724585.tif 000002
で表される閾値Ｖｌｌを超えたとき、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。なお、前記数式Ｉ中、ＶＨ（Ｖ）は、前記コンバータから出力される出力電圧の値であり、Ｖｈｕｌ（Ｖ）は、前記出力電圧において予め設定された上限値であり、α（Ｖ）は、前記エアコンプレッサから前記燃料電池に前記反応ガスが供給されてから一定の時間経過したときの前記測定値Ｖｌの補正量である。このような態様において、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたときにおける測定値Ｖｌと閾値Ｖｌｌとの間における値の差は小さい。測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたときにおける閾値Ｖｌｌ（測定値Ｖｌと近似している）の値で示される電圧を用いて、燃料電池から入力される実際の電圧が昇圧されることから、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とともに、コンバータから目的の大きさである電圧を安定して出力することができる。
【０００７】
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】
【０００８】
【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】燃料電池システムが実行する昇圧制御処理を示すフローである。
【図３】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Ｖｌの変動を説明した説明図である。
【図４】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Ｖｌの変動を説明した説明図である。
【図５】出力電圧の値ＶＨと閾値Ｖｌｌとの関係を表すマップ値を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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および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。
【００２３】
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とき、燃料電池１１０にエアコンプレッサ１６０から酸素を供給させ、測定値Ｖｌが次の数式Ｉ
【数１】
0006724585.tif 000003
で表される閾値Ｖｌｌを超えたとき、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。なお、数式Ｉ中、ＶＨ（Ｖ）は、燃料電池コンバータ１２０から出力される出力電圧の値であり、Ｖｈｕｌ（Ｖ）は、燃料電池コンバータ１２０から出力される電圧において予め設定された上限値であり、α（Ｖ）は、エアコンプレッサ１６０から燃料電池１１０に酸素が供給されてから一定の時間経過したときにおける電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌの補正量である。
【００２４】
本実施形態では、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたとき、ＦＤＣ−ＥＣＵ１７０に信号Ｓａを出力する。信号Ｓａを受信したＦＤＣ−ＥＣＵ１７０が燃料電池コンバータ１２０に対して信号Ｓｂを出力することによって、燃料電池コンバータ１２０は、燃料電池１１０が出力する電圧の昇圧を開始する。
【００２５】
他の実施形態では、ＦＣ−ＥＣＵ１８０は、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたとき、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。
【００２６】
本実施形態では、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。本実施形態では、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。
【００２７】
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の誤差を補正する数値である。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、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、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、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。
【００２８】
一定の時間経過したときとは、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたときのことである。一定の時間経過したときの補正量αとは、一定の時間経過したときにおける測定値Ｖｌの誤差を補正する数値のことである。
【００２９】
本実施形態では、補正量α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α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。
【００３０】
本実施形態では、燃料電池コンバータ１２０による燃料電池１１０が出力する電圧の昇圧が始まる前において、駆動モーター２００には、二次電池コンバータ１４０によって昇圧された二次電池１３０からの電圧が供給される。燃料電池コンバータ１２０による燃料電池１１０が出力する電圧の昇圧が始まると、二次電池１３０からの電圧の供給は減少する。
【００３１】
本発明者は、鋭意検討した結果、電圧センサ１１５に測定される燃料電池１１０における電圧が次の数式Ｉ
【数１】
0006724585.tif 000004
で表される閾値Ｖｌｌを超えたとき、燃料電池コンバータ１２０に、燃料電池１１０の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とともに、燃料電池コンバータ１２０から目的の大きさである出力電圧の値ＶＨを示す電圧を安定して出力することができることを見出した。以下、本発明者が見出した理論を説明する。
【００３２】
電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌを、予め設定された上限値Ｖｈｕｌに昇圧するためのデューティ比Ｄ１は、次の式（１）で表される。
【００３３】
【数２】
0006724585.tif 000005
【００３４】
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、燃料電池コンバータ１２０から出力される出力電圧の値ＶＨに昇圧するためのデューティ比Ｄ２は、次の式（２）で表される。
【数３】
0006724585.tif 000006
【００３５】
式（１）および式（２）から、予め設定された上限値Ｖｈｕｌを超えないよう測定値Ｖｌを示す電圧を昇圧できるデューティ比の条件は、式（３）で表される。
【００３６】
【数４】
0006724585.tif 000007
【００３７】
式（３）から式（４）が得られる。
【００３８】
【数５】
0006724585.tif 000008
【００３９】
測定値Ｖｌが式（４）を満たすとき、補正量αを補うことで算出されるデューティ比Ｄ２によって、燃料電池１１０から出力される実際の電圧が昇圧されると、式（３）の関係から、昇圧された燃料電池１１０の実際の電圧は、予め設定された上限値Ｖｈｕｌを超えないと考えられる。
【００４０】
式（４）における右辺の値を閾値Ｖｌｌとすると、燃料電池１１０が発電を開始してから上昇してきた測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたときにおいて、閾値Ｖｌｌは、測定値Ｖｌと近似しているといえることから、次の式（５）で表される関係にあるといえる。
【数６】
0006724585.tif 000009
【００４１】
よって、式（３）（５）から、閾値Ｖｌｌの値で示される電圧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に昇圧するデューティ比（式（５）の右辺）によって、燃料電池から入力される実際の電圧が昇圧されるとき、昇圧された燃料電池１１０の実際の電圧は、予め設定された上限値Ｖｈｕｌを超えないと考えられる。
【００４２】
以上、式（１）〜（５）を用いた説明により、電圧センサ１１５に測定される燃料電池１１０における電圧が次の数式Ｉ
【数１】
0006724585.tif 000010
で表される閾値Ｖｌｌを超えたとき、燃料電池コンバータ１２０に、燃料電池１１０の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とともに、燃料電池コンバータ１２０から目的の大きさである出力電圧の値ＶＨを示す電圧を安定して出力することができることを、本発明者は見出した。
【００４３】
図２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、エアコンプレッサ１６０による燃料電池１１０への酸素供給が開始されると、定期的に実行される。
【００４４】
昇圧制御処理が開始されると、ステップＳ１００において、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたか否か判定される（ステップＳ１００）。測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えていないと判定された場合（ステップＳ１００：Ｎｏ）、図２の昇圧制御処理は一旦終了される。
【００４５】
電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌ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、燃料電池１１０の電圧を昇圧させる（ステップＳ１１０）。その後、図２の昇圧制御処理は、終了される。このとき、昇圧制御処理は、次に、エアコンプレッサ１６０による酸素の供給が停止した状態から酸素の供給が開始される状態に切り替わるまで実行されない。
【００４６】
図３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。
【００４７】
図３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の運転状態が間欠運転であることを示し、Ｓ１は、燃料電池システム１００の運転状態が通常運転であることを示す。
【００４８】
グラフＧ２は、縦軸に電圧センサ１１５による燃料電池１１０の電圧の測定値Ｖｌをとることによって、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。グラフＧ２における一点鎖線Ｖｌｔｒｇ１は、燃料電池１１０から出力される電圧の推定値を示す。
【００４９】
尚、上記した図３のグラフＧ１およびグラフＧ２の表記についての説明は、図４のグラフＧ３およびグラフＧ４の表記についても同様である。
【００５０】
図３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。
【００５１】
図３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。
【００５２】
図３のタイミングｔ１からタイミングｔ２の間において、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。
【００５３】
図３のタイミングｔ２において、測定値Ｖｌは閾値Ｖｌｌを超える。このとき、燃料電池システム１００では、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたと判定される（本実施例のステップＳ１００：ＹＥＳに相当）。燃料電池システム１００は、燃料電池コンバータ１２０に、燃料電池１１０の電圧を昇圧させる。
【００５４】
図３のタイミングｔ３において、燃料電池１１０から出力される電圧の推定値が上昇し始める。
【００５５】
以上説明した実施形態によれば、測定値Ｖｌが閾値Ｖｌｌを超えたときにおける閾値Ｖｌｌ（測定値Ｖｌと近似している）の値で示される電圧を用いて、燃料電池１１０から入力される実際の電圧が昇圧されることから、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とともに、燃料電池コンバータ１２０から目的の出力電圧の値ＶＨを示す電圧を安定して出力することができる。
【００５６】
Ｂ．参考例：
図４は、参考例における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Ｖｌａの変動を説明した説明図である。測定値Ｖｌａは、参考例における燃料電池システムの燃料電池から出力される電圧の測定値のことである。
【００５７】
参考例における燃料電池システムでは、燃料電池から出力される電圧の推定値を用いて燃料電池の電圧を昇圧する点が、燃料電池システム１００とは異なる。グラフＧ４における二点鎖線Ｖｌｔｒｇ２は、参考例における燃料電池システムの燃料電池から出力される電圧の推定値を示す。図４のタイミングｔ４より前における二点鎖線Ｖｌｔｒｇ２は、測定値Ｖｌと重なっている。
【００５８】
図４のタイミングｔ４以降において、燃料電池から出力される電圧の推定値は、電圧センサによる燃料電池の電圧の測定値Ｖｌａより小さい。図４のタイミングｔ４以降において、燃料電池から出力される電圧の推定値を用いて燃料電池の電圧を昇圧すると、燃料電池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る。
【００５９】
例えば、図４のタイミングｔ５において、燃料電池の電圧を昇圧した場合における電圧の昇圧幅は、矢印Ａ１で表される。このとき、測定値Ｖｌａは電圧の推定値より大きいことから、燃料電池から燃料電池コンバータに入力される実際の電圧も電圧の推定値より大きい可能性が高い。そのため、燃料電池コンバータに入力される実際の電圧が推定値より大きかった場合、燃料電池コンバータに入力される実際の電圧が矢印Ａ１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。
【００６０】
これに対して、第１実施形態は、電圧センサ１１５に測定される燃料電池１１０における電圧が次の数式Ｉ
【数１】
0006724585.tif 000011
で表される閾値Ｖｌｌを超えたとき、燃料電池コンバータ１２０に、燃料電池１１０の電圧を昇圧させる。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とともに、燃料電池コンバータ１２０から目的の大きさである電圧を安定して出力することができる。
【００６１】
グラフＧ４における二点鎖線Ｖｌｔｒｇ２のように、参考例における燃料電池システム等の従来の燃料電池システムでは、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、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た。そのため、燃料電池から出力される電圧の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させてしまう虞があった。
【００６２】
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った。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た。
【００６３】
一方、第１実施形態における燃料電池システム１００では、グラフＧ２における一点鎖線Ｖｌｔｒｇ１のように燃料電池１１０から出力される電圧の推定値を設定している。燃料電池システム１００では、間欠運転から通常運転に切り替わると、二次電池１３０から入力される電力を用いてエアコンプレッサ１６０から燃料電池１１０へ酸素が供給されることによって、燃料電池１１０における測定値Ｖｌが、閾値Ｖｌｌまで上昇する。このとき、燃料電池１１０から入力される実際の電圧と閾値Ｖｌｌ（燃料電池１１０から出力される電圧の推定値）との乖離が少なくなっていることから、燃料電池１１０から入力される実際の電圧を燃料電池コンバータ１２０が過剰に昇圧させてしまうことを抑制できる。
【００６４】
Ｃ．変形例：
図５は、出力電圧の値ＶＨと閾値Ｖｌｌとの関係を表すマップ値を示す説明図である。図５の縦軸は、閾値Ｖｌｌをとる。図５の横軸は、燃料電池コンバータ１２０から出力される出力電圧の値ＶＨをとる。本実施形態における閾値Ｖｌｌは、数式Ｉによって求められていたが、本発明はこれに限られない。例えば、閾値Ｖｌｌは、図５で示されたマップ値によって算出されてもよいし、定数化されていてもよい。
【００６５】
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。
【００６６】
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】
【００６７】
１００…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
１５０…インバータ
１６０…エアコンプレッサ
２００…駆動モーター
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…デューティ比
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…グラフ
Ｉ…数式
Ｓａ，Ｓｂ…信号
ＶＨ…値
Ｖｈｕｌ…上限値
Ｖｌ…測定値
Ｖｌｌ…閾値
Ｖｌｔｒｇ１…一点鎖線
Ｖｌｔｒｇ２…二点鎖線
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５…直流導線
Ｗ６，Ｗ７…交流導線
【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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