(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力装置と、第２電力装置と、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する車両用電力システムの制御方法であって、
前記第２電力装置は、走行用モータを駆動し、アイドル停止が可能な発電装置であり、
前記ＰＷＭ方式を用いる原則的制御と、
デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、
前記発電装置がアイドル停止状態に移行する時又は前記発電装置のアイドル停止時に、前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御と、
を切り替える
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の車両用電力システムの制御方法において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を伴わずに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させる直結制御を用い、
前記第１例外的制御では、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えた後、前記直結制御に移行し、
前記第２例外的制御では、前記ＰＦＭ方式を介さずに前記ＰＷＭ方式から前記直結制御に移行する
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の車両用電力システムの制御方法において、
前記第２電力装置は、回生電圧を発生するインバータ駆動の走行用モータと、前記走行用モータを駆動する燃料電池とから構成され、
前記燃料電池の停止時に、前記燃料電池のディスチャージを行い、
前記直結制御を、前記燃料電池のディスチャージの際に用いる
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項４】
請求項１記載の車両用電力システムの制御方法において、
前記ＰＦＭ方式を用いるデューティ比は、前記第１電力装置と前記第２電力装置の直結近傍で前記スイッチング素子の駆動時間が前記スイッチング素子の最小オン時間よりも短くなるデューティ比であり、
前記アイドル停止状態への移行時又はアイドル停止時には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させ、
前記アイドル停止状態への移行時又は前記アイドル停止時には、前記ＰＦＭ方式を用いずに前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させる
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用電力システムの制御方法において、
アイドル停止条件が満たされているかどうかを判定し、
前記アイドル停止条件が満たされている場合、前記ＰＦＭ方式を用いない
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項６】
第１電力装置と、第２電力装置と、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する車両用電力システムの制御方法であって、
前記ＰＷＭ方式を用いる原則的制御と、
デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、
前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御と、
を切り替え、
エアコンプレッサを用いて燃料電池のカソードに空気を供給し、
前記エアコンプレッサから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも大きいとき、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可し、
前記エアコンプレッサから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも小さいとき、前記ＰＦＭ方式を用いない
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の車両用電力システムの制御方法において、
前記エアコンプレッサの回転数を監視し、
前記エアコンプレッサの回転数に応じて、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可するか、前記ＰＦＭ方式を行わないかを決定する
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項８】
第１電力装置と、第２電力装置と、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する車両用電力システムの制御方法であって、
前記ＰＷＭ方式を用いる原則的制御と、
デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、
前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御と、
を切り替え、
ウォーターポンプを用いて燃料電池を冷却し、
前記ウォーターポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも大きいとき、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可し、
前記ウォーターポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも小さいとき、前記ＰＦＭ方式を用いない
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項９】
請求項８記載の車両用電力システムの制御方法において、
前記ウォーターポンプの回転数を監視し、
前記ウォーターポンプの回転数に応じて、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可するか、前記ＰＦＭ方式を行わないかを決定する
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項１０】
第１電力装置と、第２電力装置と、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する車両用電力システムの制御方法であって、
前記ＰＷＭ方式を用いる原則的制御と、
デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、
前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御と、
を切り替え、
水素ポンプを用いて燃料電池のアノードに水素を供給し、
前記水素ポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも大きいとき、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可し、
前記水素ポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも小さいとき、前記ＰＦＭ方式を用いない
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の車両用電力システムの制御方法において、
前記水素ポンプの回転数を監視し、
前記水素ポンプの回転数に応じて、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可するか、前記ＰＦＭ方式を行わないかを決定する
ことを特徴とする車両用電力システムの制御方法。
【請求項１２】
第１電力装置と、
第２電力装置と、
可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、
を有する車両用電力システムであって、
前記第２電力装置は、走行用モータを駆動し、アイドル停止が可能な発電装置であり、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＰＷＭ方式で制御する原則的制御と、
デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、
前記発電装置がアイドル停止状態に移行する時又は前記発電装置のアイドル停止時に、前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御と、
を切り替えて用いる
ことを特徴とする車両用電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つの電力装置の間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータを有する車両用電力システム及びその制御方法に関する。より詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータの変調方式の制御を行う車両用電力システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通常時は可聴周波数帯域でスイッチング素子を駆動し、車速が低下してロードノイズ等が減少し、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音（スイッチングに起因するスイッチング騒音）が目立つようになると、スイッチング素子のスイッチング周波数を可聴周波数帯域外の高周波数に切り替える制御技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１２２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の制御技術では、通常時のスイッチング周波数を可聴周波数帯域に設定しているため、例えば、スイッチング騒音以外の車室内騒音が通常時は小さいシステムの場合（通常時の騒音が小さい補機等を用いる場合等）には、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング騒音が目立つことが多いという問題があった。
【０００５】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音以外の車室内騒音が通常時は小さいシステムでも、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音を目立たせなくすることが可能な車両用電力システム及びその制御方法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】
【０００６】
この発明に係る車両用電力システムの制御方法は、第１電力装置と、第２電力装置と、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、を有する車両用電力システムの制御方法であって、前記第２電力装置は、走行用モータを駆動し、アイドル停止が可能な発電装置であり、前記ＰＷＭ方式を用いる原則的制御と、デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、前記発電装置がアイドル停止状態に移行する時又は前記発電装置のアイドル停止時に、前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御とを切り替えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、原則的には、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するＰＷＭ方式を用いつつ、デューティ比に応じて、例外的に、可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するＰＦＭ方式を用いる。さらなる例外として、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音が、車室内騒音より目立つ場合には、デューティ比にかかわらず、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替えない。これにより、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数でスイッチング素子を駆動することを原則としつつ、可聴周波数での駆動が必要な場合且つＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音が目立たない場合のみ可聴周波数でのスイッチングが許容される。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音以外の車室内騒音が通常時は小さいシステム（例えば、通常時は騒音が小さい補機等を用いるシステム）でも、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音を目立たせなくすることができる。
【０００８】
上記において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換を伴わずに前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させる直結制御を用い、前記第１例外的制御では、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えた後、前記直結制御に移行し、前記第２例外的制御では、前記ＰＦＭ方式を介さずに前記ＰＷＭ方式から前記直結制御に移行することもできる。
【０００９】
前記第２電力装置は、回生電圧を発生するインバータ駆動の走行用モータと、前記走行用モータを駆動する燃料電池とから構成され、前記燃料電池の停止時に、前記燃料電池のディスチャージを行い、前記直結制御を、前記燃料電池のディスチャージの際に用いることが好ましい。そして、前記燃料電池の停止時は、アイドル停止状態への移行時又はアイドル停止時の少なくとも一方であることが好ましい。
【００１０】
また、前記ＰＦＭ方式を用いるデューティ比は、前記第１電力装置と前記第２電力装置の直結近傍で前記スイッチング素子の駆動時間が前記スイッチング素子の最小オン時間よりも短くなるデューティ比であり、前記アイドル停止状態への移行時又は前記アイドル停止時であり、前記燃料電池のアイドル停止状態への移行時又はアイドル停止時には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させ、前記アイドル停止状態への移行時又は前記アイドル停止時には、前記ＰＦＭ方式を用いずに前記第１電力装置と前記第２電力装置を直結させることもできる。
【００１１】
さらに、アイドル停止条件が満たされているかどうかを判定し、前記アイドル停止条件が満たされている場合、前記ＰＦＭ方式を用いないことも可能である。
【００１２】
さらにまた、エアコンプレッサを用いて燃料電池のカソードに空気を供給し、前記エアコンプレッサから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも大きいとき、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可し、前記エアコンプレッサから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも小さいとき、前記ＰＦＭ方式を用いないことが好ましい。
【００１３】
ここで、さらに、前記エアコンプレッサの回転数を監視し、前記エアコンプレッサの回転数に応じて、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可するか、前記ＰＦＭ方式を行わないかを決定してもよい。
【００１４】
また、ウォーターポンプを用いて燃料電池を冷却し、前記ウォーターポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも大きいとき、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可し、前記ウォーターポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも小さいとき、前記ＰＦＭ方式を用いなくてもよい。
【００１５】
ここで、さらに、前記ウォーターポンプの回転数を監視し、前記ウォーターポンプの回転数に応じて、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可するか、前記ＰＦＭ方式を行わないかを決定することが好ましい。
【００１６】
また、水素ポンプを用いて燃料電池のアノードに水素を供給し、前記水素ポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも大きいとき、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可し、前記水素ポンプから発生する音が、前記ＰＦＭ方式で駆動したときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音よりも小さいとき、前記ＰＦＭ方式を用いなくともよい。
【００１７】
ここで、さらに、前記水素ポンプの回転数を監視し、前記水素ポンプの回転数に応じて、前記ＰＦＭ方式への切替えを許可するか、前記ＰＦＭ方式を行わないかを決定することが好ましい。
【００１８】
この発明に係る電力システムは、第１電力装置と、第２電力装置と、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式と可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式とを用いてスイッチング素子を駆動し、前記第１電力装置と前記第２電力装置との間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、を有するものであって、前記第２電力装置は、走行用モータを駆動し、アイドル停止が可能な発電装置であり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記ＰＷＭ方式で制御する原則的制御と、デューティ比に応じて前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、前記発電装置がアイドル停止状態に移行する時又は前記発電装置のアイドル停止時に、前記デューティ比にかかわらず、前記ＰＷＭ方式から前記ＰＦＭ方式に切り替えない第２例外的制御と、を切り替えて用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、原則的には、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するＰＷＭ制御を用いつつ、デューティ比に応じて、例外的に、可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するＰＦＭ方式を用いる。さらなる例外として、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音が、車室内騒音より目立つ場合には、デューティ比にかかわらず、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替えない。これにより、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数でスイッチング素子を駆動することを原則としつつ、可聴周波数での駆動が必要な場合のみ且つＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音が目立たない場合のみ可聴周波数でのスイッチングが許容される。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音以外の車室内騒音が通常時は小さいシステム（例えば、通常時は騒音が小さい補機等を用いるシステム）でも、ＤＣ／ＤＣコンバータから発生する騒音を目立たせなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
Ａ．一実施形態
以下、この発明に係る車両用電力システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
１．車両用電力システム２０の構成
（１）全体構成
図１に示すこの実施形態に係る車両用電力システム２０は、燃料電池車両に搭載されるものであり、基本的には、燃料電池２２とエネルギストレージである蓄電装置（バッテリという。）２４とから構成されるハイブリッド型の電力装置と、このハイブリッド型の電力装置から電流（電力）がインバータ３４を通じて供給される走行用のモータ２６と、バッテリ２４が接続される１次側１Ｓと、燃料電池２２とモータ２６（インバータ３４）とが接続される２次側２Ｓとの間で電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ装置｛ＶＣＵ（Voltage Control Unit）という。｝２３とから構成される。
【００２２】
（２）燃料電池２２
燃料電池２２は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池２２には、水素タンク２８とエアコンプレッサ３０が配管により接続されている。水素タンク２８内の加圧水素は、水素ポンプ２５によって燃料電池２２のアノードに供給される。すなわち、本実施形態では、水素ポンプ２５は、燃料電池２２のアノードを一旦通過したが反応せずに残った水素を再度前記アノードに循環させる。別の実施形態では、改質等により発生した水素をアノードに供給するために水素ポンプ２５を用いてもよい。また、エアコンプレッサ３０により空気が燃料電池２２のカソードに供給される。燃料電池２２内で反応ガスである水素（燃料ガス）と空気（酸化剤ガス）の電気化学反応により発電電流Ｉｆが生成される。発電電流Ｉｆは、電流センサ３２及びダイオード（ディスコネクトダイオードともいう。）３３を介して、インバータ３４及び（又は）ＶＣＵ２３のＤＣ／ＤＣコンバータ３６に供給される。燃料電池２２は、ウォーターポンプ２７を介して燃料電池２２内部に導入された冷却液により冷却される。
【００２３】
（３）バッテリ２４
１次側１Ｓに接続されるバッテリ２４は、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタを利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。
【００２４】
バッテリ２４は、ダウンバータ４２を通じて補機４４に補機電流Ｉａｕを供給するとともに、ＶＣＵ２３のＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じてインバータ３４にモータ電流Ｉｍを供給する。
【００２５】
（４）インバータ３４、ダウンバータ４２
インバータ３４は、直流／交流変換を行い、モータ電流Ｉｍをモータ２６に供給する一方、回生動作に伴う直流／交流変換後のモータ電流Ｉｍを２次側２ＳからＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて１次側１Ｓに供給する。
【００２６】
この場合、回生電圧又は燃料電池２２の発電電圧Ｖｆである２次電圧Ｖ２がＤＣ／ＤＣコンバータ３６により低電圧に変換された１次電圧Ｖ１は、バッテリ電流Ｉｂａｔとしてバッテリ２４を充電するとともに、ダウンバータ４２により降圧されてさらに低電圧とされ、ランプ等の補機４４に補機電流Ｉａｕとして供給される。
【００２７】
（５）ＶＣＵ２３
ＶＣＵ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、これを駆動制御するコンバータ制御部５４とから構成される。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、バッテリ２４（第１電力装置）と第２電力装置｛燃料電池２２又は回生電源（インバータ３４とモータ２６）｝との間に、それぞれＩＧＢＴ等のスイッチング素子からなる上アーム素子８１｛８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ（８１ｕ〜８１ｗ）｝と、下アーム素子８２｛８２ｕ、８２ｖ、８２ｗ（８２ｕ〜８２ｗ）｝とからなる３つの相アーム｛Ｕ相アームＵＡ（８１ｕ、８２ｕ）、Ｖ相アームＶＡ（８１ｖ、８２ｖ）、Ｗ相アームＷＡ（８１ｗ、８２ｗ）｝が並列的に接続された３相アームとして構成されている。
【００２９】
各アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ、８２ｕ、８２ｖ、８２ｗには、それぞれ、逆方向にダイオード８３ｕ、８３ｖ、８３ｗ、８４ｕ、８４ｖ、８４ｗが接続されている。
【００３０】
理解の便宜等を考慮し、この発明においては、上アーム素子８１及び下アーム素子８２には逆並列ダイオード８３、８４が含まれないものとする。
【００３１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６により１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する１個のリアクトル９０が、３相アームの各相のアーム（Ｕ相アームＵＡ、Ｖ相アームＶＡ、Ｗ相アームＷＡ）の中点の共通接続点とバッテリ２４との間に挿入されている。
【００３２】
上アーム素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）は、コンバータ制御部５４から出力されるゲートの駆動信号（駆動電圧）ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ（のハイレベル）によりそれぞれオンにされ、下アーム素子８２（８２ｕ〜８２ｗ）は、ゲートの駆動信号（駆動電圧）ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ（のハイレベル）によりそれぞれオンにされる。
【００３３】
各アーム素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗには、温度センサ６９が取り付けられ、各温度センサ６９及び各アーム素子８１ｕ〜８１ｗ、８２ｕ〜８２ｗのゲート端子は、コンバータ制御部５４に接続されている。
【００３４】
コンバータ制御部５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の動作を制御する。制御の方法については後述する。
【００３５】
（６）コンデンサ３８、３９、抵抗器４０
１次側１Ｓ及び２次側２Ｓには、それぞれ平滑用のコンデンサ３８、３９が設けられている。２次側２Ｓのコンデンサ３９には、並列に抵抗器４０が接続されている。
【００３６】
（７）各種制御部（ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、コンバータ制御部５４、統括制御部５６）
燃料電池２２、水素ポンプ２５、水素タンク２８、エアコンプレッサ３０及びウォーターポンプ２７を含むシステムはＦＣ制御部５０により制御される。インバータ３４とモータ２６を含むシステムはインバータ駆動部（図示せず）を含むモータ制御部５２により制御される。上述の通り、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を含むシステムはコンバータ制御部５４により制御される。
【００３７】
そして、これらＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、上位の制御部であり燃料電池２２の総負荷量Ｌｔ等の値を決定する統括制御部５６により制御される。
【００３８】
統括制御部５６は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態、モータ２６の状態、及び補機４４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した電力システム２０の総負荷要求量Ｌｔから、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）Ｌｆと、バッテリ２４が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）Ｌｂと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Ｌｒの配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２及びコンバータ制御部５４に指令を送出する。
【００３９】
統括制御部５６、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマの他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を有している。
【００４０】
統括制御部５６、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信線７０を通じて相互に接続され、各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各ＣＰＵが各ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。
【００４１】
（８）各種スイッチ、各種センサ
車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、発電電流Ｉｆを検出する電流センサ３２の他、１次電圧Ｖ１（基本的にバッテリ電圧Ｖｂａｔに等しい。）を検出する電圧センサ６１、１次電流Ｉ１を検出する電流センサ６２、２次電圧Ｖ２（ディスコネクトダイオード３３が導通しているとき、略燃料電池２２の発電電圧Ｖｆに等しい。）を検出する電圧センサ６３、２次電流Ｉ２を検出する電流センサ６４、通信線７０に接続されるイグニッションスイッチ６５、アクセルセンサ６６、ブレーキセンサ６７、車速センサ６８、並びにコンバータ制御部５４に接続される温度センサ６９等がある。
【００４２】
２．各種制御／処理
（１）ＶＣＵ２３における基本的な電圧制御
図２には、コンバータ制御部５４により駆動制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の基本動作のフローチャートが示されている。
【００４３】
上述したように、統括制御部５６は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態、モータ２６の状態、及び補機４４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した電力システム２０の総負荷要求量Ｌｔから、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）Ｌｆと、バッテリ２４が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）Ｌｂと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Ｌｒの配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２及びコンバータ制御部５４に指令を送出する。
【００４４】
ステップＳ１において、統括制御部５６により、それぞれが負荷要求であるモータ２６の電力要求と補機４４の電力要求とエアコンプレッサ３０の電力要求から総負荷要求量Ｌｔが決定（算出）されると、ステップＳ２において、統括制御部５６は、決定した総負荷要求量Ｌｔを出力するための燃料電池分担負荷量Ｌｆと、バッテリ分担負荷量Ｌｂと、回生電源分担負荷量Ｌｒの配分を決定する。ここで、燃料電池分担負荷量Ｌｆを決定する場合、燃料電池２２の効率η（図３）が考慮される。
【００４５】
次いで、ステップＳ３において、コンバータ制御部５４により、燃料電池分担負荷量Ｌｆに応じて燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ、ここでは、２次電圧Ｖ２が決定される。
【００４６】
２次電圧Ｖ２が決定されると、ステップＳ４において、コンバータ制御部５４は、決定した２次電圧Ｖ２となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６を駆動制御する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、昇圧動作又は降圧動作を行う（詳細は後述する。）。
【００４７】
２次電圧Ｖ２及び１次電圧Ｖ１は、コンバータ制御部５４によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６をフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせたＰＩＤ制御により制御される。
【００４８】
（２）燃料電池２２の出力制御
次に、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御について説明する。
【００４９】
水素タンク２８からの燃料ガス及びエアコンプレッサ３０からの圧縮空気が供給されている発電時に、燃料電池２２の発電電流Ｉｆは、図３に示した特性９１｛関数Ｆ（Ｖｆ）という。｝上で２次電圧Ｖ２、すなわち発電電圧Ｖｆをコンバータ制御部５４によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて設定することにより決定される。つまり、発電電流Ｉｆは、発電電圧Ｖｆの関数Ｆ（Ｖｆ）値として決定される。Ｉｆ＝Ｆ（Ｖｆ）であり、例えば発電電圧ＶｆをＶｆ＝Ｖｆａ＝Ｖ２と設定すれば、その発電電圧Ｖｆａ（Ｖ２）の関数値としての発電電流Ｉｆａが決定される｛Ｉｆａ＝Ｆ（Ｖｆａ）＝Ｆ（Ｖ２）｝。
【００５０】
このように燃料電池２２は二次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）を決定することにより発電電流Ｉｆが決定されるので、電力システム２０を駆動制御する際には、２次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）が目標電圧（目標値）に設定される。ただし、ダウンバータ４２とバッテリ２４間の配線の断線故障等によりバッテリ２４が開放状態にされる等、バッテリ２４（第１電力装置）が故障とみなされる特殊な場合には、１次電圧Ｖ１が目標電圧とされる。
【００５１】
電力システム２０等燃料電池２２を含むシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓの２次電圧Ｖ２が目標電圧となるようにＶＣＵ２３が制御され、このＶＣＵ２３により燃料電池２２の出力（発電電流Ｉｆ）が制御される。
【００５２】
（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング制御
（ａ）概要
本実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング制御としては、（ｉ）各スイッチング周期Ｔｓｗの一部において上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗのいずれかをオンさせる降圧チョッパ制御と、（ｉｉ）各スイッチング周期Ｔｓｗの一部において下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗのいずれかをオンさせる昇圧チョッパ制御と、（ｉｉｉ）降圧チョッパ処理及び昇圧チョッパ処理のいずれも行わずにＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電流を流す直結制御と、（ｉｖ）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電流を流さない停止制御とがある。
【００５３】
（ｂ）同期スイッチング処理
図４及び図５に示すように、上述した降圧チョッパ制御と昇圧チョッパ制御は、各スイッチング周期Ｔｓｗにおいて組み合わせて用いられる。すなわち、各スイッチング周期Ｔｓｗでは、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗの駆動時間（以下、「上アーム素子駆動時間Ｔ１」とも称する。）と、下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗの駆動時間（以下、「下アーム素子駆動時間Ｔ２」とも称する。）の両方が現れ、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗとを交互に駆動する。このように、スイッチング周期Ｔｓｗ毎に上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗとを交互に駆動する処理を同期スイッチング処理と称する。
【００５４】
また、上アーム素子駆動時間Ｔ１と下アーム素子駆動時間Ｔ２との間には、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗとを同時に駆動して２次電圧Ｖ２が短絡することを防止するためのデッドタイムｄｔが配置されている。
【００５５】
同期スイッチング処理では、スイッチング周期Ｔｓｗ毎に上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗとを交互に駆動するものの、１次側１Ｓと２次側２Ｓの間の電位差の関係上、通常は、その一方のみしかオンしない（電流が流れない）。
【００５６】
（ｃ）降圧チョッパ処理
図４には、降圧チョッパ制御により、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗが通流し、下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗが通流しない状態が示されている。図４において、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが供給されているアーム素子（例えば、駆動信号ＵＨに対応するアーム素子は上アーム素子８１ｕ）がオンしている期間（実際に電流が流れている期間）を示している。
【００５７】
上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗがオンする場合、２次側２Ｓから１次側１Ｓへと２次電流が供給され｛シンク（sink）するという。｝、いわゆる降圧チョッパ処理により降圧動作が実行される。例えば、図４の時点ｔ１〜ｔ２の間で上アーム素子８１ｕがオンすると、リアクトル９０にコンデンサ３９から出力される２次電流Ｉ２によりエネルギを蓄積するとともにコンデンサ３８からバッテリ２４及び補機４４に１次電流Ｉ１が供給される。次いで、ダイオード８４ｕ〜８４ｗがフライホイールダイオードとして導通し、リアクトル９０からエネルギが放出され、コンデンサ３８にエネルギを蓄積するとともにバッテリ２４及び補機４４に１次電流Ｉ１が供給される。次に、時点ｔ５〜ｔ６の間では、上アーム素子８１ｖがオンし、上記と同様に２次電流Ｉ２をバッテリ２４や補機４４側にシンクする。このように、本実施形態では、３つの上アーム素子８１ｕ〜８１ｗがローテーションしながらオンされる（このような動作を「ローテーションスイッチング」とも称する。）。
【００５８】
回生電圧が存在する場合、この降圧動作時に回生電源分担負荷量Ｌｒが、シンクされる２次電流Ｉ２に加算される。この降圧動作における上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗの駆動時間も、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００５９】
図４の下側には、ＶＣＵ２３の降圧動作時の１次電流Ｉ１のタイムチャートが示されている。
【００６０】
図４中、リアクトル９０に流れる１次電流Ｉ１の符号は、１次側１Ｓから２次側２Ｓへ流れる昇圧時電流（ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の２次側２Ｓからインバータ３４へ流れ出すソース電流）を正（＋）、２次側２Ｓから１次側１Ｓへ流れる降圧時電流（燃料電池２２又はインバータ３４から２次側２Ｓへ流れ込むシンク電流）を負（−）に取っている。このことは、後述する図５〜図７でも同様である。
【００６１】
（ｄ）昇圧チョッパ処理
図５には、昇圧チョッパ制御により、下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗが通流し、上アーム素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗが通流しない状態が示されている。ハッチングを付けた期間の意味は、図４と同様であり、通流している期間を示している。
【００６２】
下アーム素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗが通流する場合、１次側１Ｓから２次側２Ｓへと電流が流れ、いわゆる昇圧チョッパ処理により昇圧動作が実行される。例えば、図５の時点ｔ１３〜ｔ１４の間で下アーム素子８２ｕがオンすると、リアクトル９０にバッテリ電流Ｉｂａｔから補機電流Ｉａｕを差し引いた１次電流Ｉ１によりエネルギを蓄積すると同時に、コンデンサ３９から２次電流Ｉ２をインバータ３４側に供給する｛ソース（source）するという。｝。次いで、整流ダイオードとして機能するダイオード８３ｕ〜８３ｗが導通し、リアクトル９０からエネルギが放出され、コンデンサ３９にエネルギを蓄積するとともに、２次電流Ｉ２としてインバータ３４へソースする。次に、時点ｔ１７〜ｔ１８の間では、下アーム素子８２ｖがオンし、上記と同様に２次電流Ｉ２をインバータ３４側にソースする。３つの上アーム素子８１ｕ〜８１ｗと同様、３つの下アーム素子８２ｕ〜８２ｗもローテーションスイッチングを行う。
【００６３】
なお、上アーム素子駆動時間Ｔ１（上アーム素子８１ｕ〜８１ｗを駆動する時間）及び下アーム素子駆動時間Ｔ２（下アーム素子８２ｕ〜８２ｗを駆動する時間）は、出力電圧Ｖ２が保持されるように決定される。
【００６４】
（ｅ）直結処理
上述の通り、本実施形態では、降圧チョッパ処理及び昇圧チョッパ処理のいずれも行わずにＤＣ／ＤＣコンバータ３６に電流を流す直結処理を利用する場合がある。直結処理では、上アーム素子駆動時間Ｔ１が、各スイッチング周期Ｔｓｗの全てを占め、下アーム素子駆動時間Ｔ２及び２つのデッドタイムｄｔはゼロとなる。換言すると、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗに対する駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨのデューティ比は１００％となる。
【００６５】
直結処理には、ダイオード８３ｕ〜８３ｗがオンし、１次側１Ｓ（バッテリ２４）から２次側２Ｓ（モータ２６）に電流を流す場合（以下、「第１直結処理」という。）と、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗがオンし、２次側２Ｓ（モータ２６、燃料電池２２）から１次側１Ｓ（バッテリ２４）に電流を流す場合（以下、「第２直結処理」という。）とがある。図６には、第１直結処理の場合のタイミングチャートが示され、図７には、第２直結処理の場合のタイミングチャートが示されている。
【００６６】
第１直結処理は、例えば、モータ２６に高出力を供給するために用いられ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓから２次電流Ｉ２をインバータ３４にソースする。図３に示すように、燃料電池出力特性（電流電圧特性）９１は、発電電圧Ｖｆが、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆの最低電圧Ｖｆｍｉｎに近づくに連れて大量の電流を供給可能となる。一方、１次電圧Ｖ１は、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆの最低電圧Ｖｆｍｉｎより高い電圧に設定されている。このため、１次側１Ｓと二次側２Ｓを直結状態としたときに、燃料電池２２の発電電流Ｉｆを最大化され、その結果、モータ２６に高出力を供給することができる。
【００６７】
第２直結処理は、例えば、燃料電池２２がアイドル停止処理のときに用いられる。アイドル停止処理は、アイドル停止状態に移行するためのアイドル停止移行処理と、アイドル停止状態を維持するためのアイドル停止維持処理とからなる。アイドル停止は、イグニッションスイッチ６５（図１）がオンの状態において燃料電池２２が発電を停止することを示す。アイドル停止時には、燃費節約のために、エアコンプレッサ３０の駆動が停止され、水素タンク２８からの燃料ガスの供給も停止され、水素ポンプ２５の動作も停止される。また、ウォーターポンプ２７の動作が弱められる。アイドル停止処理では、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（発電電流Ｉｆ）は、バッテリ２４へのチャージ及びランプ等の補機４４への電力供給により用いられ、これに伴って燃料電池２２は、ディスチャージされる。
【００６８】
上記のようなアイドル停止時からブレーキペダル操作の解除、アクセルペダル操作等により燃料電池２２を発電状態へ復帰させるときに、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御を円滑に再開するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓの電圧を直結状態の電圧に保持しておく。
【００６９】
（４）各駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの生成及び出力
（ａ）概要
本実施形態では、コンバータ制御部５４における各駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの生成及び出力において、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式とパルス周波数変調（ＰＦＭ：Pulse Frequency Modulation）方式を選択的に用いることができる。
【００７０】
ＰＷＭ方式は、スイッチング周波数Ｆｓｗ［Ｈｚ］（実質的にスイッチング周期Ｔｓｗ［μｓ］と同義である。）を固定し、上アーム素子駆動時間Ｔ１、下アーム素子駆動時間Ｔ２、及び必要に応じて２つのデッドタイムｄｔの長さを変化させて上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのオン／オフ動作を制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の昇降圧動作を制御する。
【００７１】
ＰＦＭ方式は、上アーム素子駆動時間Ｔ１又は下アーム素子駆動時間Ｔ２のいずれか一方の長さを固定し、スイッチング周期Ｔｓｗを変化させて上アーム素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのオン／オフ動作を制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の昇降圧動作を制御する。
【００７２】
本実施形態において、ＰＷＭ方式のスイッチング周波数Ｆｓｗは、可聴周波数帯域を上回る周波数（例えば、２０ｋＨｚ）であり、ＰＦＭ方式のスイッチング周波数Ｆｓｗは、可聴周波数帯域から可聴周波数帯域を上回る周波数帯域までを含む（例えば、１〜２０ｋＨｚ）。
【００７３】
また、本実施形態のコンバータ制御部５４は、ＰＷＭ方式を用いる原則的制御と、デューティ比ＤＵＴ［％］に応じてＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替える第１例外的制御と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６が発生する騒音が、車室内騒音より目立つ場合には、デューティ比にかかわらず（第１例外的制御においてＰＦＭ方式を用いるデューティ比ＤＵＴであっても）、ＰＷＭ方式からＰＦＭ制御に切り替えない第２例外的制御とを切り替えて用いる。なお、本実施形態において、デューティ比ＤＵＴは、選択された相アームの上アーム素子駆動時間Ｔ１が、スイッチング周期Ｔｓｗに占める割合を示す。別の実施形態として、選択された相アームの下アーム素子駆動時間Ｔ２がスイッチング周期Ｔｓｗに占める割合を示してもよい。
【００７４】
（ｂ）原則的制御、第１例外的制御及び第２例外的制御の切替方法
図８には、コンバータ制御部５４において原則的制御、第１例外的制御及び第２例外的制御を切り替えるためのフローチャートが示されている。
【００７５】
ステップＳ１１において、コンバータ制御部５４は、統括制御部５６から通知された燃料電池分担負荷量Ｌｆに応じて燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（２次電圧Ｖ２）を決定し、２次電圧Ｖ２に応じてデューティ比ＤＵＴを算出する。
【００７６】
続くステップＳ１２において、コンバータ制御部５４は、アイドル停止移行処理（燃料電池２２がアイドル停止状態に移行するための処理）を行っているかどうか（アイドル停止移行中であるかどうか）又はアイドル停止維持処理（アイドル停止状態を維持するための処理）を行っているかどうか（アイドル停止中であるかどうか）を監視する。より具体的には、燃料電池２２等をアイドル停止とさせるアイドル停止命令Ｒｉｓを、ＦＣ制御部５０から受信したかを監視する。
【００７７】
ステップＳ１２においてコンバータ制御部５４がアイドル停止命令Ｒｉｓを受信していない場合、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３において、コンバータ制御部５４は、ＰＷＭ方式を行うデューティ比ＤＵＴ１［％］（例えば、２０〜８０％）からＰＦＭ方式を用いるデューティ比ＤＵＴ２［％］（例えば、０〜１９％及び８１〜１００％）に変化したかどうかを監視する。換言すると、算出されたデューティ比ＤＵＴが、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替えるデューティ比閾値ＴＨ＿ＤＵＴ以上であるかどうかを判定する。本実施形態において、デューティ比閾値ＴＨ＿ＤＵＴは、スイッチング素子の最小オン時間Ｔｍｉｎとなるデューティ比である。
【００７８】
算出されたデューティ比ＤＵＴがデューティ比閾値ＴＨ＿ＤＵＴ未満の場合、ステップＳ１４において、ＰＷＭ方式を用いて駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの生成及び出力を行う（原則的制御）。
【００７９】
算出されたデューティ比ＤＵＴがデューティ比閾値ＴＨ＿ＤＵＴ以上の場合、ステップＳ１５において、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替え、ＰＦＭ方式を用いた駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの生成及び出力に移行する（第１例外的制御）。この場合、直結処理において、デューティ比ＤＵＴを１００％にするにはＰＦＭ方式が用いられる。
【００８０】
ステップＳ１２においてコンバータ制御部５４がアイドル停止命令Ｒｉｓを受信した場合、ステップＳ１４において、コンバータ制御部５４は、算出されたデューティ比ＤＵＴにかかわらず、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式への切替えを行わずに、ＰＷＭ方式のみを用いて駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成及び出力する（第２例外的制御）。この場合、直結処理において、デューティ比ＤＵＴを１００％にする場合にはＰＷＭ方式が用いられる。
【００８１】
なお、図８では、ステップＳ１２において、第２例外的制御を用いるかどうかの選択をしているが、ステップＳ１２における判断をステップＳ１３とステップＳ１５の間で行ってもよい。
【００８２】
（５）燃料電池２２のディスチャージ
上述のように、第２直結処理では、燃料電池２２のディスチャージが行われる。すなわち、アイドル停止条件が満たされ、ＦＣ制御部５０からアイドル停止命令Ｒｉｓが出された場合、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆは、連続的にオンとされている上アーム素子８１ｕ〜８１ｗを直接介して、又はコンデンサ３９に一旦蓄えられた後、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗを介して１次側１Ｓに供給される。
【００８３】
図９には、アイドル停止移行処理が開始された後、燃料電池２２のディスチャージが行われた場合の発電電圧Ｖｆを実線で、ディスチャージが行われなかった場合の発電電圧Ｖｆを破線で示している。図９に示すように、燃料電池２２がディスチャージされることにより、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（２次電圧Ｖ２）を下げることができる。これにより、高電圧によるセルスタックの劣化を防止することができる。
【００８４】
また、図１０には、アイドル停止移行処理を介して通常発電からアイドル停止へと移行する場合の燃料電池２２の発電量Ｗ［ワット］、２次電圧Ｖ２、エアコンプレッサ３０の回転数ＮＲａ［回／分］、水素ポンプ２５の回転数ＮＲｈ［回／分］、ウォーターポンプ２７の回転数ＮＲｗ［回／分］が示されている。図１０に示すように、アイドル停止移行処理に入ると、燃料電池２２の発電量Ｗ、２次電圧Ｖ２、エアコンプレッサ３０の回転数ＮＲａ、水素ポンプ２５の回転数ＮＲｈ、ウォーターポンプ２７の回転数ＮＲｗは徐々に減少していく。このため、相対的にＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング騒音は、車室内で目立ち易くなる。なお、第２直結処理において、２次電圧Ｖ２はゼロとはならず、１次電圧Ｖ１となる（図３参照）。
【００８５】
上記アイドル停止条件としては、例えば、アクセル開度、総負荷要求量Ｌｔ、燃料電池分担負荷量Ｌｆ及び車速が所定値以下であることを用いることができる。
【００８６】
本実施形態では、燃料電池２２のディスチャージは、まずバッテリ２４へのチャージにより行われ、バッテリ２４へのチャージによるディスチャージが完了した後に、ダウンバータ４２への電力消費によるディスチャージが行われる。順番を逆にしてもよく、また両方を同時に行ってもよい。バッテリ２４のチャージを介しての燃料電池２２のディスチャージは、１次側１Ｓと２次側２Ｓの直結状態が所定時間Ｔ＿ＴＨ１［秒］継続した場合、又は直結状態が所定時間Ｔ＿ＴＨ１継続しなくても、ディスチャージ開始からの時間が、所定時間Ｔ＿ＴＨ１よりも長い第２の所定時間Ｔ＿ＴＨ２を経過した場合に完了する。
【００８７】
また、燃料電池２２のディスチャージは、例えば、燃料電池２２における複数のセル（図示せず）の電圧のうち、最も高い電圧が、所定の閾値電圧Ｖ＿ＴＨ１を上回った場合に完了する。この判断は、コンバータ制御部５４において行われる。
【００８８】
３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態では、原則的には、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数で動作するＰＷＭ方式を用いつつ、デューティ比ＤＵＴに応じて、例外的に、可聴周波数を含むスイッチング周波数で動作するＰＦＭ方式を用いる。さらなる例外として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６から発生する騒音が、車室内騒音より目立つ場合には、デューティ比ＤＵＴにかかわらず、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替えない。これにより、可聴周波数帯域より高いスイッチング周波数でスイッチング素子を駆動することを原則としつつ、可聴周波数での駆動が必要な場合且つＤＣ／ＤＣコンバータ３６から発生する騒音が目立たない場合のみ可聴周波数でのスイッチングが許容される。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６から発生する騒音以外の車室内騒音が通常時は小さいシステム（例えば、通常時は騒音が小さい補機等を用いるシステム）でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６から発生する騒音を目立たせなくすることができる。
【００８９】
上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６による電圧変換を伴わずにＤＣ／ＤＣコンバータ３６を介してバッテリ２４と燃料電池２２及びモータ２６を直結させる直結制御を用い、第１例外的制御では、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式に切り替えた後、直結制御に移行し、第２例外的制御では、ＰＦＭ方式を介さずにＰＷＭ方式から直結制御に移行する。これにより、バッテリ２４と、燃料電池２２及びモータ２６との直結時においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング騒音を目立たせなくすることができる。
【００９０】
上記実施形態では、燃料電池２２のアイドル停止処理時（アイドル停止移行時及びアイドル停止時）に、燃料電池２２のディスチャージを行い、直結制御を、燃料電池２２のディスチャージの際に用いる。燃料電池２２のディスチャージを行うことで、高電圧による燃料電池２２の劣化を防止することができるとともに、直結処理を行うことで、スイッチング素子のスイッチングによる電力消費を抑えることができる。
【００９１】
上記実施形態では、第２例外的制御に切り替える基準として、アイドル停止処理が行われているかどうかを用いた。アイドル停止処理を用いることにより、エアコンプレッサ３０、水素ポンプ２５、ウォーターポンプ２７等の補機の動作を一括して反映しているものと考えることができるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６のスイッチング騒音が目立つかどうかを簡略に判定することができる。
【００９２】
Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の（１）〜（５）の構成を採用することができる。
【００９３】
（１）電力システム２０の搭載対象
上記実施形態では、電力システム２０を燃料電池車両に搭載したが、これに限られない。例えば、バッテリ駆動車両（電気自動車）に適用することもできる。もちろん、エンジンとバッテリとモータを搭載した、いわゆるパラレル方式又はシリーズパラレル方式のハイブリッド自動車にも適用することもできる。
【００９４】
（２）相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡ
上記実施形態では、３相の相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡを用いたが、単相、２相又は４相以上であってもよい。
【００９５】
（３）スイッチング制御
上記実施形態では、各スイッチング周期Ｔｓｗに、上アーム素子８１ｕ〜８１ｗのスイッチング（降圧チョッパ制御）と下アーム素子８２ｕ〜８２ｗのスイッチング（昇圧チョッパ制御）の両方を含ませる同期スイッチングを用いたが、これに限られず、降圧チョッパ制御又は昇圧チョッパ制御の一方のみに本発明を適用することもできる。
【００９６】
（４）原則的制御又は第１例外的制御から第２例外的制御への移行条件
上記実施形態では、原則的制御（ＰＷＭ方式を用いる制御）又は第１例外的制御（デューティ比ＤＵＴに応じてＰＷＭ方式からＰＦＭ方式へと切り替える制御）から第２例外的制御（デューティ比ＤＵＴにかかわらず、ＰＷＭ方式からＰＦＭ方式への切替えを行わず、ＰＷＭ方式のみを用いる制御）へと移行する条件として、コンバータ制御部５４がアイドル停止命令Ｒｉｓを受信していることを用いたが、これに限られない。コンバータ制御部５４がアイドル停止命令Ｒｉｓを受信し所定時間が経過してから第２例外的制御に移行してもよい。或いは、アイドル停止となってから、第２例外的制御に移行することもできる。或いは、燃料電池２２で用いるエアコンプレッサ３０、水素ポンプ２５又はウォーターポンプ２７の回転数ＮＲａ、ＮＲｈ、ＮＲｗを用いて第２例外的制御へと切り替えることもできる。
【００９７】
図１１には、エアコンプレッサ３０の回転数ＮＲａ［回／分］を用いて原則的制御、第１例外的制御及び第２例外的制御を切り替えるフローチャートが示されている。
【００９８】
ステップＳ２１では、図８のステップＳ１１と同様にデューティ比ＤＵＴが算出される。続くステップＳ２２において、コンバータ制御部５４は、ＦＣ制御部５０から受信したエアコンプレッサ３０の回転数ＮＲａが、所定の回転数閾値ＴＨ＿ＮＲａ（例えば、ＴＨ＿ＮＲａ＝１０００［回／分］）以上であるかどうかを判定する。ステップＳ２２において回転数ＮＲａが回転数閾値ＴＨ＿ＮＲａ以上である場合、ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３〜Ｓ２５は、図８のステップＳ１３〜Ｓ１５と同様である。ステップＳ２２において回転数ＮＲａが回転数閾値ＴＨ＿ＮＲａ未満である場合、ステップＳ２４において、コンバータ制御部５４は、第２例外的制御を行う。
【００９９】
水素ポンプ２５やウォーターポンプ２７についても、図１１と同様のスローチャートを用いることができる。
【０１００】
また、アイドル停止処理、エアコンプレッサ３０の回転数ＮＲａ、水素ポンプ２５の回転数ＮＲｈ及びウォーターポンプ２７の回転数ＮＲｗを組み合わせて用いることも可能である。これにより、より緻密な制御が可能となる。
【０１０１】
（５）ディスチャージを行う条件
上記実施形態では、燃料電池２２のアイドル停止処理時（アイドル停止移行時及びアイドル停止時）に燃料電池２２のディスチャージを行ったが、これに限られない。例えば、イグニッションスイッチ６５がオフになったことで燃料電池２２が停止した場合にディスチャージを行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用電力システムの回路図である。
【図２】燃料電池車両に搭載された電力システムの基本制御の説明図である。
【図３】燃料電池の電流電圧特性の説明図である。
【図４】ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータの第１直結処理の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータの第２直結処理の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図８】上記実施形態において原則的制御、第１例外的制御及び第２例外的制御を切り替えるフローチャートである。
【図９】燃料電池のディスチャージを行った場合と行わなかった場合の燃料電池の発電電圧を示す図である。
【図１０】燃料電池のディスチャージを行った場合の燃料電池の発電量、エアコンプレッサの回転数、水素ポンプの回転数、ウォーターポンプの回転数を示す図である。
【図１１】原則的制御、第１例外的制御及び第２例外的制御を切り替えるフローチャートの変形例である。
【符号の説明】
【０１０３】
２０…電力システム                    ２２…燃料電池（第２電力装置）
２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置（ＶＣＵ）
２４…バッテリ（第１電力装置）        ２６…モータ（第２電力装置）
３４…インバータ                      ３６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…コンバータ制御部
８１（８１ｕ〜８１ｗ）…上アーム素子
８２（８２ｕ〜８２ｗ）…下アーム素子
８３ｕ、８３ｖ、８３ｗ、８４ｕ、８４ｖ、８４ｗ…ダイオード
９０…リアクトル
９１…燃料電池出力特性（電流電圧特性）
ＤＵＴ…デューティ比
Ｔ１…上アーム素子駆動時間            Ｔ２…下アーム素子駆動時間
Ｔｓｗ…スイッチング周期
ＵＡ…Ｕ相アーム        ＶＡ…Ｖ相アーム        ＷＡ…Ｗ相アーム
ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ…駆動信号
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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