(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を目標電圧に変換する電圧コンバータシステムであって、
リアクトルと前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を制御するスイッチング素子とを有して前記入力電圧を前記目標電圧に変換する複数の電圧変換回路であって、互いに並列接続されている複数の電圧変換回路と、
前記複数の電圧変換回路への出力要求および各電圧変換回路に設定されている設定補正量を用いて各電圧変換回路の前記スイッチング素子を開閉するデューティ比を変化させることにより、各電圧変換回路の駆動および停止と、各電圧変換回路の前記リアクトル電流の大きさと、を制御する制御部と、
前記複数の電圧変換回路の内の２つの電圧変換回路の前記リアクトルに接続され、前記リアクトル電流を測定するために前記２つの電圧変換回路に共通して用いられる単一の電流センサと、
を備え、
前記制御部は、更に、
前記２つの電圧変換回路のうち、一方の電圧変換回路のみを対象回路として駆動させた状態で、前記電流センサによる測定電流値が前記対象回路のリアクトル電流の目標値に近づくように前記対象回路のデューティ比の補正量を決定し、該決定された補正量に基づき前記対象回路のデューティ比を補正する補正量学習処理を繰り返し実行し、
前記測定電流値が前記目標値に所定範囲まで近づいた場合、または、前記補正量学習処理が所定回数行なわれた場合に、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との相違量を前記設定補正量として設定し、前記対象回路を前記一方の電圧変換回路から他方の電圧変換回路に変更し、変更後の前記対象回路について、前記補正量学習処理を繰り返し実行する、
電圧コンバータシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧コンバータシステムにおいて、
前記制御部は、
前記一方の電圧変換回路のみを対象回路として駆動させた状態で、前記電流センサによる測定電流値と、前記対象回路のリアクトル電流の目標値と、の差分に応じて、前記対象回路のデューティ比の補正量を決定し、該決定された補正量に基づき前記対象回路のデューティ比を補正する前記補正量学習処理を繰り返し実行し、
前記差分が所定値以下となった場合、または、前記補正量学習処理が所定回数行なわれた場合に、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との差分を前記設定補正量として設定し、前記対象回路を前記一方の電圧変換回路から他方の電圧変換回路に変更し、変更後の前記対象回路について、前記補正量学習処理を繰り返し実行する、
電圧コンバータシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電圧コンバータシステムにおいて、
前記制御部は、入力される要求電流値に基づき、前記複数の電圧変換回路のうちの駆動すべき電圧変換回路の数を決定し、該決定された数が前記複数の電圧変換回路の総数よりも少ない場合に、前記２つの電圧変換回路について前記補正量学習処理を実行する、
電圧コンバータシステム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電圧コンバータシステムにおいて、
前記電流センサは、前記複数の電圧変換回路のうち、前記２つの電圧変換回路を含む３以上の電圧変換回路に接続され、前記３以上の電圧変換回路に共通して用いられる、
電圧コンバータシステム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電圧コンバータシステムにおいて、
前記複数の電圧変換回路に並列接続された平滑用コンデンサを更に備え、
前記制御部は、各電圧変換回路の出力電流の位相が互いにずれるように制御する、
電圧コンバータシステム。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電圧コンバータシステムにおいて、
前記２つの電圧変換回路の前記リアクトルは、互いに鉄心を共有する鉄心入りリアクトルである、
電圧コンバータシステム。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電圧コンバータシステムにおいて、
前記制御部は、
各電圧変換回路の駆動および停止と、各電圧変換回路の前記リアクトル電流の大きさと、を制御する第１の副制御部と、
前記補正量学習処理および前記設定補正量の設定を実行する第２の副制御部と、
を有する、
電圧コンバータシステム。
【請求項８】
入力電圧を目標電圧に変換する電圧コンバータシステムの制御方法であって、
前記電圧コンバータシステムは、
リアクトルと前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を制御するスイッチング素子とを有して前記入力電圧を前記目標電圧に変換する複数の電圧変換回路であって、互いに並列接続されている複数の電圧変換回路と、
前記複数の電圧変換回路の内の２つの電圧変換回路の前記リアクトルに接続され、前記リアクトル電流を測定するために前記２つの電圧変換回路に共通して用いられる単一の電流センサと、を有し、
前記制御方法は、
（ａ）前記複数の電圧変換回路への出力要求および各電圧変換回路に設定されている設定補正量を用いて各電圧変換回路の前記スイッチング素子を開閉するデューティ比を変化させることにより、各電圧変換回路の駆動および停止と、各電圧変換回路の前記リアクトル電流の大きさと、を制御する工程と、
（ｂ）前記２つの電圧変換回路の内の一方の電圧変換回路を対象回路として、前記一方の電圧変換回路の前記スイッチング素子を開閉するデューティ比を変化させることにより、前記２つの電圧変換回路の内の前記一方の電圧変換回路のみを駆動させた状態で、前記電流センサによる測定電流値が前記対象回路のリアクトル電流の目標値に近づくように前記対象回路のデューティ比の補正量を決定し、該決定された補正量に基づき前記対象回路のデューティ比を補正する補正量学習処理を繰り返し実行し、
（ｃ）前記工程（ｂ）における前記測定電流値が前記目標値に所定範囲まで近づいた場合、または、前記補正量学習処理が所定回数行なわれた場合に、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との相違量を前記設定補正量として設定し、前記対象回路を前記一方の電圧変換回路から他方の電圧変換回路に変更し、変更後の前記対象回路について、前記補正量学習処理を繰り返し実行する工程と、
を備える、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧コンバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
入力電圧を目標電圧に変換する電圧コンバータシステムは、例えば、燃料電池システムに用いられ、燃料電池が出力する電圧を目標電圧に変換する。電圧コンバータシステムは、インダクタンス素子であるリアクトルと、リアクトルを流れる電流（以下、「リアクトル電流」と呼ぶ）の大きさを制御するスイッチング素子とを有する電圧変換回路を備え、スイッチング素子を開閉するデューティ比を制御することによって出力電圧値が制御される。電圧変換回路を複数備える電圧コンバータシステムでは、各リアクトルのインダクタンス成分は、各個体の製造誤差、温度変化、および経年変化等により、設計値からずれる場合がある。この場合、目標のリアクトル電流に対応するデューティ比でスイッチング素子を開閉しても目標のリアクトル電流からずれた値の電流が流れてしまい、結果として目標電圧を出力できなくなる。そこで、各リアクトルのリアクトル電流の値を測定し、かかる電流値に基づきデューティ比を調整することが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
各リアクトルのリアクトル電流の値を測定するために、各リアクトル（各電圧変換回路）に対してそれぞれ１つずつ電流センサを配置する構成では、各リアクトル電流の値を正確に検出することができる一方、電流センサの数が増加し、電圧コンバータシステムの大型化や製造コストの増大化という問題が生じる。そこで、隣接する２つのリアクトルに対して１つの電流センサを設けることが提案されている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９４４８号公報
【特許文献２】特許第４４１０６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の電圧コンバータシステムでは、電流センサによって、隣接する２つのリアクトルを流れる電流値の差分値が測定されるに過ぎず、各リアクトルを流れる電流値を正確に検出できない。このため、各リアクトルを流れる電流値に基づいて各スイッチング素子のデューティ比を精度良く調整することができないという問題がある。このようなことから、複数の電圧変換回路を備えた電圧コンバータシステムにおいて、各電圧変換回路のデューティ比の調整を精度良く行いつつ、電圧コンバータシステムの大型化およびコストの増大を抑制可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、入力電圧を目標電圧に変換する電圧コンバータシステムが提供される。この電圧コンバータシステムはリアクトルと前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を制御するスイッチング素子とを有して前記入力電圧を前記目標電圧に変換する複数の電圧変換回路であって、互いに並列接続されている複数の電圧変換回路と；前記複数の電圧変換回路への出力要求および各電圧変換回路に設定されている設定補正量を用いて各電圧変換回路の前記スイッチング素子を開閉するデューティ比を変化させることにより、各電圧変換回路の駆動および停止と、各電圧変換回路の前記リアクトル電流の大きさと、を制御する制御部と；前記複数の電圧変換回路の内の２つの電圧変換回路の前記リアクトルに接続され、前記リアクトル電流を測定するために前記２つの電圧変換回路に共通して用いられる単一の電流センサと；を備え、前記制御部は、更に、前記２つの電圧変換回路のうち、一方の電圧変換回路のみを対象回路として駆動させた状態で、前記電流センサによる測定電流値が前記対象回路のリアクトル電流の目標値に近づくように前記対象回路のデューティ比の補正量を決定し、該決定された補正量に基づき前記対象回路のデューティ比を補正する補正量学習処理を繰り返し実行し；前記測定電流値が前記目標値に所定範囲まで近づいた場合、または、前記補正量学習処理が所定回数行なわれた場合に、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との相違量を前記設定補正量として設定し、前記対象回路を前記一方の電圧変換回路から他方の電圧変換回路に変更し、変更後の前記対象回路について、前記補正量学習処理を繰り返し実行する。
【０００８】
この形態の電圧コンバータシステムによれば、一方の電圧変換回路について補正量学習処理を実行する際、一方の電圧変換回路のみを駆動させているので、２つの電圧変換回路に共通して用いられる電流センサにより、一方の電圧変換回路におけるリアクトル電流の値を正確に測定できる。このため、一方の電圧変換回路のデューティ比の補正量（設定補正量）として適切な値を決定でき、一方の電圧変換回路においてデューティ比の調整を精度良く行なうことができる。同様に、他方の電圧変換回路について補正量学習処理を実行する際、他方の電圧変換回路のみを駆動させているので、２つの電圧変換回路に共通して用いられる電流センサにより、他方の電圧変換回路におけるリアクトル電流の値を正確に測定できる。このため、他方の電圧変換回路のデューティ比の補正量（設定補正量）として適切な値を決定でき、他方の電圧変換回路においてデューティ比の調整を精度良く行なうことができる。加えて、２つの電圧変換回路の補正量学習処理において用いられる電流センサは、２つの電圧変換回路に共通して用いられる単一の電流センサであるので、それぞれの電圧変換回路ごとに電流センサを設ける構成に比べて、電圧コンバータシステムの大型化および製造コストの増大を抑制できる。
【０００９】
（２）上記形態の電圧コンバータシステムにおいて、前記制御部は、前記一方の電圧変換回路のみを対象回路として駆動させた状態で、前記電流センサによる測定電流値と、前記対象回路のリアクトル電流の目標値と、の差分に応じて、前記対象回路のデューティ比の補正量を決定し、該決定された補正量に基づき前記対象回路のデューティ比を補正する前記補正量学習処理を繰り返し実行し；前記差分が所定値以下となった場合、または、前記補正量学習処理が所定回数行なわれた場合に、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との差分を前記設定補正量として設定し、前記対象回路を前記一方の電圧変換回路から他方の電圧変換回路に変更し、変更後の前記対象回路について、前記補正量学習処理を繰り返し実行してもよい。この形態の電圧コンバータシステムによれば、補正量学習処理において、測定電流値と目標値との差分に応じて補正量を決定し、決定された補正量に基づきデューティ比を補正することが繰り返し実行されるので、適切な設定補正量を精度良く決定できる。
【００１０】
（３）上記形態の電圧コンバータシステムにおいて、前記制御部は、入力される要求電流値に基づき、前記複数の電圧変換回路のうちの駆動すべき電圧変換回路の数を決定し、該決定された数が前記複数の電圧変換回路の総数よりも少ない場合に、前記２つの電圧変換回路について前記補正量学習処理を実行してもよい。この形態の電圧コンバータシステムによれば、入力される要求電流値に基づき決定される駆動すべき電圧変換回路の数が電圧変換回路の総数よりも少ない場合に、２つの電圧変換回路について補正量学習処理が実行されるので、補正量学習処理が実行されている間においても、要求電流値を出力することができる。
【００１１】
（４）上記形態の電圧コンバータシステムにおいて、前記電流センサは、前記複数の電圧変換回路のうち、前記２つの電圧変換回路を含む３以上の電圧変換回路に接続され、前記３以上の電圧変換回路に共通して用いられてもよい。この形態の電圧コンバータシステムによれば、電流センサは、３つ以上の電圧変換回路に対して接続され、これらの電圧変換回路に共通して用いられるので、電圧コンバータシステムの大型化およびコストの増大をより抑制できる。
【００１２】
（５）上記形態の電圧コンバータシステムにおいて、前記複数の電圧変換回路に並列接続された平滑用コンデンサを更に備え、前記制御部は、各電圧変換回路の出力電流の位相が互いにずれるように制御してもよい。この形態の電圧コンバータシステムによれば、複数の電圧変換回路の出力電流の位相が互いにずれるように制御されるので、平滑用コンデンサのリップル電流を小さく抑えることができ、平滑用コンデンサの容量を小さく抑えることができる。
【００１３】
（６）上記形態の電圧コンバータシステムにおいて、前記２つの電圧変換回路の前記リアクトルは、互いに鉄心を共有する鉄心入りリアクトルであってもよい。この形態の電圧コンバータシステムによれば、２つの電圧変換回路のリアクトルは互いに鉄心を共有するので、各電圧変換回路のリアクトルがそれぞれ鉄心を有する構成に比べて、電圧コンバータシステムの製造コストを低く抑えることができると共に軽量化できる。
【００１４】
（７）上記形態の電圧コンバータシステムにおいて、前記制御部は、各電圧変換回路の駆動および停止と、各電圧変換回路の前記リアクトル電流の大きさと、を制御する第１の副制御部と；前記補正量学習処理および前記設定補正量の設定を実行する第２の副制御部と；を有していてもよい。この形態の電圧コンバータシステムによれば、制御部は、第１の副制御部と、第２の副制御部とを有するので、これら２つの副制御部を、それぞれ別個のハードウェアで構成することができる。
【００１５】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、電圧コンバータシステムを備える車両や、電圧コンバータシステムの制御方法や、電圧コンバータシステムが備えるスイッチング素子のデューティ比を調整する方法や、これらの方法を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態としての電圧コンバータシステムを備える燃料電池システムの電気的構成を示す概略図である。
【図２】燃料電池コンバータの詳細構成を示すブロック図である。
【図３】第１の電圧変換回路および第２の電圧変換回路におけるデューティ比と出力電圧との関係を示す説明図である。
【図４】燃料電池システムにおいて実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】通常駆動の手順を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態における補正量の学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ステップＳ３１５の処理の一例を示す説明図である。
【図８】第２の補正量学習処理におけるステップＳ３１５の処理の一例を示す説明図である。
【図９】第２実施形態における補正量の学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における補正量の学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】変形例１におけるリアクトルの構成を示す説明図である。
【図１２】変形例における制御信号のタイミングチャートの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．システムの全体構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての電圧コンバータシステムを備える燃料電池システムの電気的構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は燃料電池車両に搭載され、運転者の要求に応じて燃料電池車両の駆動力を発生させる。燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、電圧コンバータシステム８０と、二次電池１５と、駆動モータ２０と、インバータ２１と、第１の電圧検出部３１と、第２の電圧検出部３２と、制御部５０と、を備える。
【００１８】
燃料電池１０は、燃料電池システム１００の電力源であり、反応ガスとして水素ガスと空気の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１０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。例えば、燃料電池１０としては、固体高分子形燃料電池に換えて、固体酸化物型燃料電池が採用されても良い。燃料電池１０は、第１の直流導線１を介して、燃料電池コンバータ１１の入力端子に接続されている。
【００１９】
電圧コンバータシステム８０は、燃料電池１０および二次電池１５からの入力電圧を、目標電圧、すなわち、駆動モータ２０の要求トルクに応じた目標電圧に変換する。電圧コンバータシステム８０は、燃料電池コンバータ１１と、二次電池コンバータ１６と、制御部５０とを備える。
【００２０】
燃料電池コンバータ１１は、制御部５０の指令に応じて、燃料電池１０から入力された電圧を目標電圧まで昇圧して出力する昇圧型コンバータである。燃料電池コンバータ１１の出力端子は、第２の直流導線２を介してインバータ２１の直流端子に接続されている。燃料電池コンバータ１１の詳細構成については後述する。燃料電池コンバータ１１は、リアクトル電流の計測値ＩＬを、信号線を介して制御部５０に送信する。
【００２１】
二次電池コンバータ１６は、制御部５０の指令に応じて、燃料電池コンバータ１１と協働してインバータ２１の入力電圧（第２の直流導線２における電圧）を調整する。また、二次電池コンバータ１６は二次電池１５の充電および放電を制御する。具体的には、二次電池コンバータ１６は、燃料電池１０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１５を放電させる。他方、二次電池コンバータ１６は、駆動モータ２０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１５に蓄電させる。
【００２２】
制御部５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、およびＲＯＭを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部５０は、燃料電池コンバータ１１と、二次電池コンバータ１６と、インバータ２１とを制御することによって、燃料電池１０および二次電池１５の出力を制御し、外部からの出力要求に応じた駆動力を駆動モータ２０に発生させる。制御部５０は、信号線を介して、燃料電池コンバータ１１と、二次電池コンバータ１６と、インバータ２１と、に電気的に接続されている。
【００２３】
制御部５０は、燃料電池車両に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００から入力される出力要求および後述するデューティ比の補正量に応じた制御信号Ｓを生成し、かかる制御信号Ｓを燃料電池コンバータ１１に送信することにより燃料電池コンバータ１１の動作を制御する。制御信号Ｓの詳細については、後述する。「出力要求」とは、図示しないアクセルペダルの踏み込み量等から求められる駆動モータ２０のトルクを実現するために、燃料電池コンバータ１１に要求される出力電力（要求電流値および要求電圧値）を意味する。また、制御部５０は、燃料電池コンバータ１１から受信したリアクトル電流の計測値ＩＬを用いて、燃料電池コンバータ１１を制御する。燃料電池コンバータ１１の制御方法の詳細については、後述する。
【００２４】
二次電池１５は、リチウムイオン電池によって構成され、燃料電池１０とともに燃料電池システム１００の電力源として機能する。二次電池１５は、第３の直流導線３を介して二次電池コンバータ１６の入力端子に接続されている。二次電池コンバータ１６は燃料電池コンバータ１１と同様な構成を有する昇圧型コンバータである。二次電池コンバータ１６の出力端子は第３の直流導線３を介して、第２の直流導線２に接続されている。
【００２５】
駆動モータ２０は、燃料電池車両の車輪を駆動する動力源であり、例えば、三相交流モータによって構成される。駆動モータ２０は、交流導線を介してインバータ２１の交流端子ＡＴに接続されている。インバータ２１は、制御部５０からの指令に応じて、燃料電池１０および二次電池１５から第２の直流導線２を介して供給される直流電力を三相交流の電力に変換して駆動モータ２０に供給する。また、インバータ２１は、駆動モータ２０において発生する回生電力を直流電力に変換して第２の直流導線２に出力する。
【００２６】
第１の電圧検出部３１は、第１の直流導線１に接続されており、燃料電池コンバータ１１の入力電圧を計測する。第２の電圧検出部３２は第２の直流導線２に接続されており、燃料電池コンバータ１１の出力電圧を計測する。第１および第２の電圧検出部３１，３２はそれぞれ、燃料電池コンバータ１１の入力電圧および出力電圧の計測値を制御部５０に出力する。
【００２７】
Ａ２．燃料電池コンバータ１１の詳細構成：
図２は、燃料電池コンバータ１１の詳細構成を示すブロック図である。図２では、第２の直流導線２に接続されている第３の直流導線３の図示は便宜上省略されている。
【００２８】
燃料電池コンバータ１１は、互いに並列に接続された４つの電圧変換回路（第１の電圧変換回路１１Ｕ、第２の電圧変換回路１１Ｖ、第３の電圧変換回路１１Ｗ、および第４の電圧変換回路１１Ｘ）と、２つの電流センサ（第１の電流センサ６７Ａおよび第２の電流センサ６７Ｂ）とを備える。各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘは、第１の電源ライン５ａ、第２の電源ライン５ｂ、および接地ライン６に、それぞれ電気的に接続されている。第１の電源ライン５ａは第１の直流導線１に接続された燃料電池１０の電源ラインであり、第２の電源ライン５ｂは第２の直流導線２に接続されたインバータ２１の電源ラインである。接地ライン６は、燃料電池１０とインバータ２１とに共通の接地ラインである。なお、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘの後段には、平滑用コンデンサ６６が第２の電源ライン５ｂと接地ライン６との間に介挿されている。平滑用コンデンサ６６は、第２の電源ライン５ｂと接地ライン６との間の電圧変動を低減する。
【００２９】
各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘは、リアクトル６１と、出力用のダイオード６２と、スイッチング素子６３と、を備える。第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル６１と、第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル６１とは、いずれも第１の電流センサ６７Ａを介して第１の電源ライン５ａに電気的に接続されている。換言すると、第１の電流センサ６７Ａは、第１の電圧変換回路１１Ｕと第２の電圧変換回路１１Ｖとに接続され、これら２つの電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｖに共通して用いられる。同様に、第３の電圧変換回路１１Ｗのリアクトル６１と第４の電圧変換回路１１Ｘのリアクトル６１とは、いずれも第２の電流センサ６７Ｂを介して第１の電源ライン５ａに電気的に接続されている。換言すると、第２の電流センサ６７Ｂは、第３の電圧変換回路１１Ｗと第４の電圧変換回路１１Ｘとに接続され、これら２つの電圧変換回路１１Ｗ，１１Ｘに共通して用いられる。本実施形態において、各リアクトル６１は、いずれも鉄心リアクトルである。なお、鉄心リアクトルに変えて空芯リアクトルであってもよい。
【００３０】
第１の電流センサ６７Ａは、第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル６１および第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル６１に流れる電流をそれぞれ計測する。第２の電流センサ６７Ｂは、第３の電圧変換回路１１Ｗのリアクトル６１および第４の電圧変換回路１１Ｘのリアクトル６１に流れる電流をそれぞれ計測する。以降では、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのリアクトル６１を流れる電流を「リアクトル電流」と呼ぶ。第１の電流センサ６７Ａは、第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル電流の測定値、および第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル電流の測定値を、制御部５０に送信する。第２の電流センサ６７Ｂは、第３の電圧変換回路１１Ｗのリアクトル電流の測定値、および第４の電圧変換回路１１Ｘのリアクトル電流の測定値を、制御部５０に送信する。
【００３１】
以降では、単一の電流センサを共通して用いる２つの電圧変換回路を、「回路セット」と呼ぶ。具体的には、第１の電圧変換回路１１Ｕおよび第２の電圧変換回路１１Ｖを、第１の回路セット７０Ａと呼ぶ。また、第３の電圧変換回路１１Ｗおよび第４の電圧変換回路１１Ｘを、第２の回路セット７０Ｂと呼ぶ。
【００３２】
各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのダイオード６２は、リアクトル６１の出力側から第２の電源ライン５ｂに順方向に介装されている。スイッチング素子６３は、リアクトル６１の出力側と接地ライン６との間に介装されている。各スイッチング素子６３は、トランジスタ６４および保護用ダイオード６５により構成されている。
【００３３】
各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのトランジスタ６４は、ｎｐｎタイプのトランジスタであり、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタなどによって構成される。トランジスタ６４は、リアクトル６１側をコレクタとし、接地ライン６側をエミッタとして接続されている。保護用ダイオード６５は、トランジスタ６４のコレクタ−エミッタ間に、コレクタ電流の流れる方向とは逆方向に接続されている。
【００３４】
各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのトランジスタ６４のベース端子には、制御部５０により設定されたデューティ比（後述）の制御信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸが、制御部５０から入力される。なお、本明細書では、便宜上、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘごとの制御信号ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸを区別することなく、総称して「制御信号Ｓ」とも呼ぶ。各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのスイッチング素子６３は、入力される制御信号Ｓに応じてターンオンとターンオフとを繰り返す。
【００３５】
スイッチング素子６３がターンオンすると、燃料電池１０からリアクトル６１を介してスイッチング素子６３に電流が流れ始め、リアクトル６１に直流励磁による磁気エネルギーが蓄積される。スイッチング素子６３がターンオフすると、ターンオンしていた期間にリアクトル６１に蓄積された磁気エネルギーは、ダイオード６２および第２の電源ライン５ｂを介して、インバータ２１に出力される。このように、リアクトル６１には、スイッチング素子６３がターンオンしてリアクトル６１に電流が流れている間に磁気エネルギーが蓄積され、スイッチング素子６３がターンオフしている間に、蓄積された磁気エネルギーが放出される。従って、スイッチング素子６３を開閉するデューティ比を制御することによって、リアクトル６１に蓄積されるエネルギーを制御することができ、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのリアクトル６１に平均的に流れる電流（実効電流）を制御することができる。
【００３６】
スイッチング素子６３がターンオフされたときにリアクトル６１に蓄積された磁気エネルギーによって生じる誘導電圧は、燃料電池１０の出力電圧に重ね合わされる。そのため、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘの出力電圧、すなわち第２の電源ライン５ｂの電圧は、燃料電池１０の出力電圧、すなわち第１の電源ライン５ａの電圧よりも高くなる。
【００３７】
全ての電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのうち、出力要求に応じて駆動すべき電圧変換回路の数が複数である場合、駆動対象の各電圧変換回路には、各電圧変換回路のスイッチング素子６３が順次繰り返しターンオンされるように、制御信号Ｓが送信される。そのため、駆動対象の各電圧変換回路の出力電圧は、燃料電池１０の出力電圧より順次高くなり、インバータ２１に入力される電圧は、燃料電池１０の出力電圧よりも高く維持される。以上の動作によって、燃料電池コンバータ１１は、燃料電池１０から入力された電圧を目標電圧まで昇圧してインバータ２１に入力する。本実施形態では、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘの出力電圧のスイッチング素子６３が順次ターンオンするように制御されることにより、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘからの出力電流の位相は、互いにずれる。これにより、平滑用コンデンサ６６におけるリップル電流の値を小さく抑制し、平滑用コンデンサ６６の容量を小さく抑制している。なお、以降では、第１の電圧変換回路１１ＵをＵ相と呼ぶ場合もある。また、第２の電圧変換回路１１ＶをＶ相と、第３の電圧変換回路１１ＷをＷ相と、第４の電圧変換回路１１ＸをＸ相と、それぞれ呼ぶ場合もある。
【００３８】
各リアクトル６１のインダクタンス成分は、各個体の製造誤差、温度変化、および経年変化等により、設計値からずれる場合がある。この場合、出力要求に応じて決定されたデューティ比でスイッチング素子６３を駆動させても、出力要求に応じたリアクトル電流を得ることができず、その結果、燃料電池コンバータ１１における昇圧比が変化して出力要求に応じた電圧を供給できなくなる。そこで、本実施形態の燃料電池コンバータ１１では、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘのリアクトル電流をそれぞれ測定し、得られた測定値と目標電流値（すなわち要求電流値）との差分に基づきデューティ比の補正量として適切な補正量を学習し、かかる補正量を適用してデューティ比を補正するフィードフォワードが行われる。このようなフィードフォワードにより、適切なデューティ比で各スイッチング素子６３が駆動される。上述のように学習により得られた適切な補正量は、請求項における設定補正量の下位概念に相当する。図３は、第１の電圧変換回路１１Ｕおよび第２の電圧変換回路１１Ｖにおけるデューティ比と出力電圧との関係を示す説明図である。図３では、２つの電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｖの各リアクトル６１のインダクタンス成分に設計値からのずれが無い場合のデューティ比と供給電圧との関係を直線Ｌ０で示す。また、第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル６１のインダクタンス成分が設計値からずれた場合の関係の一例を直線Ｌ１で示し、第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル６１のインダクタンス成分が設計値からずれた場合の関係の一例を直線Ｌ２で示す。後述する制御処理では、２つの直線Ｌ１，Ｌ２が直線Ｌ０に近づくように、デューティ比の補正量が学習により決定される。そして、かかる補正量が要求電流値から導き出されるデューティ比に適用されて得られたデューティ比で各電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｖが駆動されることにより、出力要求に応じた電圧が電圧コンバータシステム８０からインバータ２１を介して駆動モータ２０に供給される。
【００３９】
ここで、燃料電池コンバータ１１が有する電流センサの総数、すなわち「２」は、電圧変換回路の総数、すなわち「４」よりも少ない。しかしながら、本実施形態の燃料電池システム１００では、後述する制御処理および補正量の学習処理を実行することにより、デューティ比の補正量として適切な値を精度良く決定することができる。
【００４０】
なお、制御部５０が有するＲＯＭには、予め燃料電池コンバータ１１の制御に用いられる各種マップが記憶されている。例えば、要求電流値と駆動相数との対応関係を示すマップ（以下、「駆動相数マップ」と呼ぶ）が記憶されている。駆動相数とは、Ｕ相〜Ｘ相のうち、デューティ比として０（ゼロ）では無い値が設定された制御信号Ｓが入力され、平滑用コンデンサ６６に０（ゼロ）ではない電流を供給する相の総数を意味する。かかる駆動相数マップでは、要求電流値が大きいほど、より多くの駆動相数が設定されている。また、ＲＯＭには、要求電流値とデューティ比との対応関係を示すマップ（以下、「デューティ比マップ」と呼ぶ）が記憶されている。また、ＲＯＭには、要求電流値およびデューティ比と、デューティ比を補正する際の補正量との対応関係を示すマップ（以下、「補正量マップ」と呼ぶ）が記憶されている。この補正量マップは、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘごとに用意されており、後述する補正量の学習処理によって更新される。
【００４１】
Ａ３．制御処理：
図４は、燃料電池システム１００において実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。燃料電池車両の起動スイッチがオンすると、燃料電池システム１００において制御処理が実行される。制御処理とは、出力要求に応じて燃料電池コンバータ１１を制御する処理を意味する。
【００４２】
制御部５０は、出力要求、すなわち、燃料電池コンバータ１１に対する要求電流値に基づき、ＲＯＭに記憶されている駆動相数マップを参照して駆動相数を決定する（ステップＳ１０５）。制御部５０は、ステップＳ１０５で決定された駆動相数が電圧変換回路の総数、すなわち、４よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【００４３】
制御部５０は、駆動相数が回路総数よりも小さくない、すなわち、４であると判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、すべての電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘにおいて、通常駆動を行い（ステップＳ１１５）、上述のステップＳ１０５に戻る。なお、駆動相数が４である場合とは、例えば、燃料電池車両が急な上り坂を走行する場合や、非常に高速で走行する場合など、非常に大きなトルクを必要とするごく限られた場合である。したがって、駆動相数が４である可能性は低い。
【００４４】
図５は、通常駆動の手順を示すフローチャートである。通常駆動は、上述のステップＳ１１５に加えて、後述のステップＳ１３５においても実行される。制御部５０は、該当する電圧変換回路に対して、かかる電圧変換回路への要求電流値に応じたデューティ比を、デューティ比マップを参照して決定する（ステップＳ２０５）。上述のステップＳ１１５では、「該当する電圧変換回路」とは、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘを意味する。「電圧変換回路への要求電流値」は、燃料電池コンバータ１１への要求電流値（合計要求電流値）を駆動相数で除して得られる値を意味する。例えば、燃料電池コンバータ１１への要求電流値（合計要求電流値）が「３０００Ａ（アンペア）」であり、駆動相数が「４」に決定された場合、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘへの要求電流値は、７５０Ａ（アンペア）となる。したがって、この場合、制御部５０は、デューティ比マップを参照して、７５０Ａに対応付けられたデューティ比を決定する。図５では、一例としてデューティ比マップｍｐ１を示している。かかるデューティ比マップｍｐ１によれば、要求電流値７５０Ａに対してデューティ比「０．７」が対応付けられている。
【００４５】
制御部５０は、ステップＳ２０５で決定されたデューティ比に対して、補正量マップを参照して補正量を決定し、かかる補正量をデューティ比に適用して適用デューティ比を決定する（ステップＳ２１０）。例えば、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘへの要求電流値が７５０Ａであり、決定されたデューティ比が０．７である場合、この「７５０Ａ」と「０．７」とに対応付けられた補正量が、補正量マップから求められる。図５では、一例として補正量マップｍｐ２を示している。上述のように補正量マップｍｐ２は、４つの相（Ｕ〜Ｘ相）のそれぞれに用意された合計４つのマップからなる。この補正量マップｍｐ２では、所定の要求電流値幅ごと且つ所定のデューティ比幅ごとに、１つの補正量が設定されている。かかる補正量マップｍｐ２によれば、例えば、或る相について、要求電流値「７５０Ａ」およびデューティ比「０．７」に対して補正量「＋０．０２」が対応付けられている。そして、補正量が＋０．０２であった場合には、適用デューティ比として、０．７２（０．７＋０．０２）が決定される。
【００４６】
制御部５０は、ステップＳ２１０で決定された適用デューティ比の制御信号Ｓを、該当する電圧変換回路に送信することにより、かかる適用デューティ比で該当する電圧変換回路を駆動する（ステップＳ２１５）。したがって、上述のステップＳ１１５では、すべての電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘが、例えば、デューティ比０．７２の制御信号ＳＵ〜ＳＸにより駆動されることとなる。なお、この例は、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘの補正量マップにおいて、該当する要求電流値およびデューティ比の組み合わせに対して同じ補正量が設定されている場合の例である。補正量マップにおいて、要求電流値およびデューティ比の組み合わせに対して、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘについて互いに異なる補正量が設定されている場合には、ステップＳ２１５では、それぞれ異なるデューティ比の制御信号ＳＵ〜ＳＸが、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘに送信されることとなる。
【００４７】
図４に示すように、上述のステップＳ１１０において、駆動相数が回路総数よりも小さいと判定された場合、すなわち、駆動相数が０〜３であった場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部５０は、ステップＳ１０５で決定された駆動相数は０であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。駆動相数が０であると判定された場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、制御部５０は、すべての電圧変換回路を停止させる（ステップＳ１２５）。具体的には、すべての電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘに対して、デューティ比が０である制御信号ＳＵ〜ＳＸを送信する。その後、制御部５０は、ステップＳ１０５に戻って、上述のステップＳ１０５〜Ｓ１２０を実行する。
【００４８】
駆動相数が０ではないと判定された場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、制御部５０は、片方駆動の回路セットを特定する（ステップＳ１３０）。片方駆動とは、各回路セット７０Ａ，７０Ｂをそれぞれ構成する２つの電圧変換回路のうち、いずれか一方の電圧変換回路を駆動させ、他方の電圧変換回路を停止させることを意味する。本実施形態では、駆動相数と片方駆動の回路セットとが、予め対応付けられている。具体的には、駆動相数が「１」または「３」の場合には、片方駆動の回路セットとして、第１の回路セット７０Ａのみが設定されている。また、駆動相数が「２」の場合には、片方駆動の回路セットとして、第１の回路セット７０Ａおよび第２の回路セット７０Ｂの両方が設定されている。
【００４９】
制御部５０は、ステップＳ１３０の処理で特定された片方駆動の回路セットにおいて、補正量の学習を行ない、他の回路セットを通常駆動または停止させる（ステップＳ１３５）。具体的には、駆動相数が「１」の場合には、第１の回路セット７０Ａにおいて補正量の学習を行い、他の回路セットである第２の回路セット７０Ｂを停止させる。また、駆動相数が「２」の場合には、第１の回路セット７０Ａおよび第２の回路セット７０Ｂのいずれにおいても、補正量の学習を行なう。また、駆動相数が「３」の場合には、第１の回路セット７０Ａにおいて補正量の学習を行い、他の回路セット７０Ｂにおいて、通常駆動を行なう。「補正量の学習」とは、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘへの要求電流値に応じたデューティ比の補正量として適した値を求め、その設定値を更新する処理を意味する。「通常駆動」とは、図５に示す上述の通常駆動を意味する。また、「停止」とは、上述のステップＳ１２５と同様に、デューティ比が０である制御信号Ｓを、対象の電圧変換回路に送信することを意味する。
【００５０】
図６は、第１実施形態における補正量の学習処理の手順を示すフローチャートである。制御部５０は、片方駆動の回路セットを構成する２つの電圧変換回路のうち、一方の電圧変換回路（以下、便宜上「第１の回路」と呼ぶ）を、補正量の学習の対象とする回路（以下、「対象回路」と呼ぶ）に設定する（ステップＳ３０５）。例えば、駆動相数が２であり、上述のステップＳ１３０において第１の回路セット７０Ａおよび第２の回路セット７０Ｂのいずれもが片方駆動の回路セットと特定された場合、第１の回路セット７０Ａでは、第１の電圧変換回路１１Ｕおよび第２の電圧変換回路１１Ｖのうち、第１の電圧変換回路１１Ｕを、第１の回路として対象回路に設定してもよい。また、第２の回路セット７０Ｂでは、第３の電圧変換回路１１Ｗおよび第４の電圧変換回路１１Ｘのうち、第３の電圧変換回路１１Ｗを、第１の回路として対象回路に設定してもよい。後述するように、対象回路は、第１の回路についての補正量の学習が終了した後に第１の回路から第２の回路に変更される。
【００５１】
制御部５０は、対象回路において、要求電流値に応じた目標デューティ比を、デューティ比マップを参照して決定する（ステップＳ３１０）。このステップＳ３１０は、上述の通常駆動処理のステップＳ２０５と同じである。制御部５０は、対象回路をステップＳ３１０で決定された目標デューティ比で駆動すると共に、他方の回路を停止させる（ステップＳ３１５）。
【００５２】
図７は、ステップＳ３１５の処理の一例を示す説明図である。図７では、駆動相数が２であり、且つ、対象回路が第１の回路である場合の処理例を示す。図７では、第１の回路として、第１の電圧変換回路１１Ｕおよび第３の電圧変換回路１１Ｗが予め設定されており、これら２つの電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｗには、デューティ比が目標デューティ比である制御信号ＳＵ，ＳＷが供給されている。これに対して、第２の回路として設定されている第２の電圧変換回路１１Ｖおよび第４の電圧変換回路１１Ｘには、デューティ比が０である制御信号ＳＶ，ＳＸが供給され、これら２つの電圧変換回路１１Ｖ，１１Ｘは停止している。このとき、第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル６１および第３の電圧変換回路１１Ｗのリアクトル６１には電流が流れる一方、第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル６１および第４の電圧変換回路１１Ｘのリアクトル６１には電流が流れない。
【００５３】
図６に示すように、ステップＳ３１５の実行後、制御部５０は、片方駆動の回路セットに対応する電流センサの測定電流値と、目標デューティ比で駆動されている電圧変換回路に対する目標電流値との差分（以下、「電流値差分」と呼ぶ）を特定する（ステップＳ３２０）。目標電流値とは、要求電流値（出力要求）を意味する。ステップＳ３２０で特定される電流値差分としては、電流値（アンペア）でもよいし、目標電流値に対する差分電流値の割合でもよい。上述のように、各リアクトル６１のインダクタンス成分の設計値からのずれ等により、差分電流値が生じる場合がある。ここで、上述のように、対象回路が第１の電圧変換回路１１Ｕである場合には、第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル６１には電流が流れる一方、第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル６１には電流が流れないので、ステップＳ３２０において用いられる第１の電流センサ６７Ａによる測定電流値とは、第１の電圧変換回路１１Ｕにおけるリアクトル電流の値のみを示す。同様に、駆動相数が２である場合、ステップＳ３２０において用いられる第２の電流センサ６７Ｂによる測定電流値とは、第３の電圧変換回路１１Ｗにおけるリアクトル電流の値のみを示す。
【００５４】
制御部５０は、ステップＳ３２０で特定された電流値差分が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２５）。電流値差分が閾値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ３２５：ＮＯ）、制御部５０は、特定された電流値差分に基づき目標電流値を変更し（ステップＳ３３０）、変更後の目標電流値に対応する目標デューティ比を決定し（ステップＳ３３５）、上述のステップＳ３１５に戻る。このようにステップＳ３１５〜Ｓ３３５を繰り返し実行して、電流値差分が閾値よりも大きい場合に、電流値差分に基づき目標デューティ比を変更し、かかる変更後のデューティ比で対象回路を駆動することを繰り返し実行することで、電流値差分が閾値以下となる場合のデューティ比を求めることができる。そして、かかるデューティ比と当初の目標デューティ比との差分のデューティ比は、当初の目標電流値を実現するために、当初のデューティ比を補正する際の適切な補正量に該当することとなる。つまり、上述のステップＳ３１５〜Ｓ３３５の実行は、適切な補正量の学習に相当する。なお、以降では、対象回路が第１の回路である場合に実行されるステップＳ３１５〜Ｓ３３５を、第１の補正量学習処理と呼ぶ。また、後述するように、対象回路が第２の回路に変更された後に実行されるステップＳ３１５〜Ｓ３３５を、第２の補正量学習処理と呼ぶ。
【００５５】
上述のステップＳ３３０では、例えば、電流値差分に対して所定の割合を乗じて得られた値を、当初の目標電流値から差し引いて、変更後の目標電流値に設定してもよい。例えば、電流値差分が＋１０Ａであった場合、かかる＋１０Ａに所定の割合である０．５を乗じて得られた＋５Ａを、当初の目標電流値から指し引いて変更後の目標電流値に設定してもよい。このようにすることで、その後、変更後の目標電流値に対応する目標デューティ比で対象回路を駆動し、さらに電流値差分に基づき目標電流値を変更することを繰り返し実行した際に、ハンチングが生じることを抑制できる。
【００５６】
上述のステップＳ３２５において、電流値差分が閾値以下になったと判定された場合（ステップＳ３２５：ＹＥＳ）、制御部５０は、このときの目標デューティ比と当初の目標デューティ比との差分のデューティ比を、補正量として補正量マップに設定し、補正量の学習を終了する（ステップＳ３４０）。したがって、その後に通常駆動を行なう際には、図５に示すステップＳ２１０において学習後の補正量が適用され、適切なデューティ比で該当の電圧変換回路が駆動されることとなる。
【００５７】
図６に示す上述したステップＳ３４０の完了後、制御部５０は、両方の回路について補正量の学習が終了したか否かを判定する（ステップＳ３４５）。両方の回路について補正量の学習が終了していないと判定された場合（ステップＳ３４５：ＮＯ）、制御部５０は、対象回路を第１の回路から第２の回路に変更し（ステップＳ３５０）、上述のステップＳ３１０に戻り、第２の補正量学習処理（ステップＳ３１５〜Ｓ３３５）を実行する。
【００５８】
図８は、第２の補正量学習処理におけるステップＳ３１５の処理の一例を示す説明図である。図８では、駆動相数が２であり、且つ、対象回路が第２の回路である場合の処理例を示す。また、図８では、図７に示す状態の後、対象回路が第２の回路に変更した後のステップＳ３１５の処理例を示す。対象回路が第１の回路から第２の回路に変更された場合、図７に示す状態とは逆に、２つの電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｗには、デューティ比が０である制御信号ＳＵ，ＳＷが供給され、これら２つの電圧変換回路は停止している。また、２つの電圧変換回路１１Ｖ，１１Ｘには、デューティ比が目標デューティ比である制御信号ＳＶ，ＳＸが供給されている。このとき、第２の電圧変換回路１１Ｖのリアクトル６１および第４の電圧変換回路１１Ｘのリアクトル６１には電流が流れる一方、第１の電圧変換回路１１Ｕのリアクトル６１および第３の電圧変換回路１１Ｗのリアクトル６１には電流が流れない。したがって、この場合、第１の電流センサ６７Ａによる測定電流値は、第２の電圧変換回路１１Ｖにおけるリアクトル電流の値のみを示す。また、第２の電流センサ６７Ｂによる測定電流値は、第４の電圧変換回路１１Ｘにおけるリアクトル電流の値のみを示す。
【００５９】
図６に示すように、ステップＳ３４５において、両方の回路について補正量の学習が終了したと判定された場合（ステップＳ３４５：ＹＥＳ）、補正量の学習処理は終了する。
【００６０】
以上説明した第１の実施形態の燃料電池システム１００では、片方駆動の回路セットにおいて、第１の補正量学習処理の実行中には、第１の回路を駆動させると共に第２の回路を停止させているので、第１の回路と第２の回路とに共通して用いられる電流センサ６７Ａ，６７Ｂにより、第１の回路におけるリアクトル電流の値を正確に測定できる。このため、第１の回路のデューティ比の補正量として適切な値が決定でき、第１の回路において精度良いデューティ比の調整を行なうことができる。同様に、第２の補正量学習処理の実行中には、第２の回路を駆動させると共に第１の回路を停止させているので、電流センサ６７Ａ，６７Ｂにより第２の回路におけるリアクトル電流の値を正確に測定できる。このため、第２の回路のデューティ比の補正量として適切な値が決定でき、第２の回路において精度良いデューティ比の調整を行なうことができる。加えて、第１および第２の補正量学習処理において用いられる電流センサ６７Ａ，６７Ｂは、それぞれ第１の回路と第２の回路とに共通して用いられるので、それぞれの回路ごとに電流センサを設ける構成に比べて、燃料電池コンバータ１１の大型化およびコストの増大を抑制できる。
【００６１】
また、燃料電池システム１００では、燃料電池コンバータ１１への要求電流値に基づき決定される駆動相数が電圧変換回路の総数よりも少ない場合に、第１の補正量学習処理および第２の補正量学習処理が実行されるので、第１の補正量学習処理および第２の補正量学習処理の実行中において、要求電流値を出力することができる。換言すると、駆動相数が４、すなわちすべての相を駆動させるべき場合には第１の補正量学習処理および第２の補正量学習処理が実行されないので、かかる場合において、要求電流量を出力することができる。なお、駆動相数が４である場合は、燃料電池車両が急な上り坂を走行する場合など、ごく限られた場合であり、通常走行時には、例えば、駆動相数は「１」である可能性が高い。したがって、本実施形態では、通常走行時において、第１および第２の補正量学習処理が実行される可能性は高い。
【００６２】
また、燃料電池システム１００では、各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘからの出力電流の位相が互いにずれるように各電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘを駆動しているので、これらの位相をずらさない構成に比べて平滑用コンデンサ６６におけるリップル電流の値を低減でき、平滑用コンデンサ６６の容量を小さく抑えることができる。
【００６３】
Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態における補正量の学習処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態の燃料電池システムのシステム構成は、第１実施形態の燃料電池システム１００のシステム構成と同じである。図９に示す第２実施形態の補正量の学習処理は、ステップＳ３２５に代えてステップＳ３２５ａを実行する点において、図６に示す第１実施形態の補正量の学習処理と異なる。第２実施形態の補正量の学習処理のその他の手順は、第１実施形態の補正量の学習処理と同じであるので、同一の手順には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
ステップＳ３２０において電流値差分が特定された後、制御部５０は、目標電流値の変更（ステップＳ３３０）の回数が所定回数に達したか否かを判定する（ステップＳ３２５ａ）。制御部５０は、変更回数が所定回数に達していないと判定された場合（ステップＳ３２５ａ：ＮＯ）、ステップＳ３３０を行い、第１または第２の補正量の学習処理を継続する。これに対して、変更回数が所定回数に達したと判定された場合（ステップＳ３２５ａ：ＹＥＳ）、上述のステップＳ３４０が実行される。
【００６５】
本実施形態では、ステップＳ３２５ａにおける「所定回数」は、第１の補正量学習処理または第２の補正量学習処理を繰り返し実行して、上述した第１実施形態における電流値差分が所定値以下となる回数を実験により求め、かかる回数に設定されている。したがって、ステップＳ３２５ａにおいて、変更回数が所定回数に達したと判定された場合、電流値差分が所定値以下となる蓋然性が高いといえる。なお、上記実験を複数回実行し、その平均値または最大値を、ステップＳ３２５ａにおける所定回数として設定してもよい。
【００６６】
以上説明した第２実施形態の燃料電池システムは、第１実施形態の燃料電池システム１００と同様な効果を有する。加えて、目標電流値の変更回数が所定回数に達した場合に補正量が設定されるので、補正量の学習処理に要する時間を短くできる。
【００６７】
Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における補正量の学習処理の手順を示すフローチャートである。第３実施形態の燃料電池システムのシステム構成は、第１実施形態の燃料電池システム１００のシステム構成と同じである。図１０に示す第３実施形態の補正量の学習処理は、ステップＳ３２０に代えてステップＳ３２０ａを実行する点、ステップＳ３２５に代えてステップＳ３２５ｂを実行する点、およびステップＳ３３０に代えてステップＳ３３０ａを実行する点において、図６に示す第１実施形態の補正量の学習処理と異なる。第２実施形態の補正量の学習処理のその他の手順は、第１実施形態の補正量の学習処理と同じであるので、同一の手順には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
ステップＳ３１５において、対象回路をステップＳ３１０で決定された目標デューティ比で駆動すると共に、他方の回路を停止させた後、制御部５０は、目標デューティ比で駆動されている電圧変換回路について、目標電流値（要求電流値）に対する電流センサの測定電流値の割合を特定する（ステップＳ３２０ａ）。
【００６９】
制御部５０は、ステップＳ３２０ａで特定された割合が１．０を中心とする所定の数値範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３２５ｂ）。所定の数値範囲は、例えば０．９５〜１．０５の範囲としてもよい。もちろん、０．９５〜１．０５の範囲に限定されるものではなく、１．０を中心とする任意の数値範囲としてもよい。また、１．０を中心とせずに、例えば、０．９〜１．０など、１．０に近い任意の数値範囲としてもよい。
【００７０】
ステップＳ３２０ａで特定された割合が所定の数値範囲内では無いと判定された場合（ステップＳ３２５ｂ：ＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ３２０ａで特定された割合に基づき目標電流値を変更する（ステップＳ３３０ａ）。これに対して、ステップＳ３２０ａで特定された割合が所定の数値範囲内であると判定された場合（ステップＳ３２５ｂ：ＹＥＳ）、制御部５０は、上述のステップＳ３４０を実行して、対象回路についての補正量の学習を終了する。なお、ステップＳ３４０では、ステップＳ３２０ａで特定された割合を、補正量として設定してもよい。つまり、本実施形態および上述の第１，２実施形態から理解できるように、ステップＳ３４０では、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との相違量を補正量として設定してもよい。
【００７１】
以上の構成を有する第３実施形態の燃料電池システムは、第１実施形態の燃料電池システム１００と同様な効果を有する。目標電流値に対する測定電流値の割合が１．０を中心とする所定の数値範囲に収まるまでステップＳ３１５〜Ｓ３３５が繰り返し実行されるので、適切な補正量を決定することができる。かかる第３実施形態および上述の第１実施形態からも理解できるように、電流センサ６７Ａによる測定電流値が対象回路の要求電流値（目標値）に近づくように対象回路のデューティ比の補正量を決定し、決定された補正量に基づき対象回路のデューティ比を補正する補正量学習処理を繰り返し実行し、測定電流値が要求電流値に所定範囲まで近づいた場合に、補正前のデューティ比と補正後のデューティ比との相違量を設定補正量として設定し、対象回路を他方の電圧変換回路に変更して、かかる変更後の電圧変換回路について、補正量学習処理を繰り返し実行してもよい。
【００７２】
Ｄ．変形例：
Ｄ１．変形例１：
各実施形態の各回路セット７０Ａ，７０Ｂにおいて、２つの電圧変換回路のリアクトル６１は、互いに単一の鉄心を共有してもよい。図１１は、変形例１におけるリアクトル６１の概略構成を示す説明図である。図１１では、第１の回路セット７０Ａを構成する２つのリアクトル６１、すなわち、Ｕ相のリアクトル６１とＶ相のリアクトル６１とを表している。図１１に示すように、これら２つのリアクトル６１は、単一の鉄心６８を互いに共有している。なお、図示は省略しているが、第２の回路セット７０ＢにおいてもＷ相のリアクトル６１と、Ｘ相のリアクトル６１とは、単一の鉄心を互いに共有している。上述のような片方駆動を行なう場合、各回路セット７０Ａ，７０Ｂでは、一方の電圧変換回路が目標デューティ比で駆動されている際に他方の電圧変換回路は停止している。したがって、これら２つの電圧変換回路のリアクトル６１において鉄心を共有しても、駆動している電圧変換回路のリアクトル６１に対して、他方の電圧変換回路のリアクトル６１において生じる磁束の変化が影響を及ぼすことが抑制される。また、このような構成により、各電圧変換回路のリアクトル６１がそれぞれ鉄心を有する構成に比べて、燃料電池コンバータ１１の製造コストを低く抑えることができると共に、軽量化できる。
【００７３】
Ｄ２．変形例２：
各実施形態では、２つの電圧変換回路で１つの（単一の）電流センサを共有していたが、２つに限らず、３つまたは４つの電圧変換回路で１つの電流センサを共有してもよい。例えば、４つの電圧変換回路１１Ｕ〜１１Ｘで１つの電流センサを共有してもよい。この場合、例えば、予め駆動させる順序を決めておき、要求電流値に基づき駆動相数が「１」に決定した場合に、かかる順序に従って１つの相のみを駆動させ且つ他の相を停止させ、駆動させた相について補正量の学習を行なってもよい。なお、電圧変換回路の総数、すなわち合計相数は、上述した実施形態における４に限定されず、２以上の任意の数としてもよい。この場合、２以上の任意の数の電圧変換回路により１つの電流センサを共有してもよい。
【００７４】
Ｄ３．変形例３：
各実施形態では、入力される要求電流値に基づき決定される駆動相数が電圧変換回路の総数よりも少ない場合に、第１の補正量学習処理および第２の補正量学習処理が実行されていたが、本発明はこれに限定されない。決定される駆動相数が電圧変換回路の総数と一致する場合にも、第１の補正量学習処理および第２の補正量学習処理が実行されてもよい。かかる構成においては、要求電流値に基づき決定される駆動相数が電圧変換回路の総数と一致する場合には要求電流値を実現することはできないが、その後、駆動相数が電圧変換回路の総数よりも少なくなった際に、各電圧変換回路において要求電流値に応じた精度良いデューティ比の調整を行なって要求電流値を実現することができる。
【００７５】
Ｄ４．変形例４：
各実施形態では、平滑用コンデンサ６６を備えていたが、平滑用コンデンサ６６を省略してもよい。
【００７６】
Ｄ５．変形例５：
各実施形態では、駆動相数「１」に対して片方駆動の回路セットとして第１の回路セット７０Ａが対応付けられていたが、本発明はこれに限定されない。駆動相数「１」に対して第２の回路セット７０Ｂが対応付けられてもよい。また、駆動相数「１」に対して、最初に第１の回路セット７０Ａが片方駆動されて次に第２の回路セット７０Ｂが片方駆動されるという順序が対応付けられてもよい。この順序が対応付けられた構成においては、例えば、駆動相数が「１」に決定されて最初に実行される制御処理のステップＳ１３５において、まずは、第１の回路セット７０Ａにおいて片方駆動が実行されて、２つの電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｖについて補正量が学習され、続いて、第２の回路セット７０Ｂにおいて片方駆動が実行されて、２つの電圧変換回路１１Ｗ，１１Ｘについて補正量が学習されてもよい。この構成では、一方の回路セットにおいて片方駆動が実行されている際に、他方の回路セットを構成する２つの電圧変換回路はいずれも停止している。なお、対応付けられる順序は上記とは反対の順序であってもよい。
【００７７】
同様に、駆動相数「３」に対しても、最初に第１の回路セット７０Ａが片方駆動され、次に第２の回路セット７０Ｂが片方駆動されるという順序が対応付けられてもよい。この構成では、一方の回路セットにおいて片方駆動が実行されている際に、他方の回路セットを構成する２つの電圧変換回路はいずれも目標デューティ比で駆動されることとなる。
【００７８】
Ｄ６．変形例６：
第２実施形態では、第１または第２の回路における補正量の学習（ステップＳ３１５〜Ｓ３３５）を終了するか否かを、目標電流値の変更回数が所定回数に達したかにより判定していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、目標電流値の変更の回数（ステップＳ３３０の実行回数）に代えて、目標デューティ比の決定回数（ステップＳ３３５の実行回数）が所定回数に達したか否かにより判定してもよい。また、最初にステップＳ３１５が実行されてからの経過時間を測定しておき、かかる測定時間が所定時間に達したか否かにより判定してもよい。この構成では、第１の補正量学習処理または第２の補正量学習処理を繰り返し実行して、上述した第１実施形態における電流値差分が所定値以下となる時間を実験により求め、かかる時間を所定時間として設定してもよい。
【００７９】
Ｄ７．変形例７：
各実施形態における補正量の学習処理では、第１の回路について補正量を学習した後に、対象回路を変更して第２の回路について補正量を学習していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、片方駆動の回路セットにおいては、予め定められた一方の電圧変換回路について補正量の学習を行ない、両方駆動の際に、他方の電圧変換回路について補正量の学習を行なってもよい。具体的には、片方駆動の際に第１の回路について補正量の学習を行なっておく。そして、両方駆動の際には、第１および第２の回路への要求電流値の合計値と、これら２つの回路に共通して用いられる電流センサの測定電流値との差分を求め、かかる差分値から、第１の回路について上述したステップＳ３２０で求めた電流値差分、より正確には、最後にステップＳ３２０が実行された際に求められた電流値差分を差し引き、第２の回路についての推定される電流値差分を求める。そして、かかる電流値差分に基づき第２の回路についての目標電流値の変更（ステップＳ３３０に相当）、変更後の目標電流値に対応する目標デューティ比の決定（ステップＳ３３５に相当）、目標デューティ比での第２の回路の駆動（ステップＳ３１５に相当）、を繰り返し実行して第２の回路についての補正量の学習を行なってもよい。
【００８０】
また、例えば、片方駆動の回路セットにおいて、両方の電圧変換回路を交互に駆動させてもよい。図１２は、変形例における制御信号ＳＵ，ＳＶのタイミングチャートの一例を示す説明図である。図１２では、駆動相数として「２」が決定され、片方駆動の回路セットとして第１の回路セット７０Ａが決定されて、第１の回路セット７０Ａの２つの電圧変換回路１１Ｕ，１１Ｖについて補正量学習処理が実行されている状況における制御信号ＳＵ，ＳＶのタイミングチャートを示す。この変形例では、Ｕ相とＶ相とが基本周期ＢＣごとに切り替わって駆動される。したがって、第１の電流センサ６７Ａでは、各周期ごとに、Ｕ相のリアクトル電流値とＶ相のリアクトル電流値とが交互に測定されることとなる。そして、測定された電流値に基づき、該当の相を次回駆動する際の目標電流値を変更することが繰り返し実行される。換言すると、本変形例では、Ｕ相とＶ相とを各周期ごとに駆動しつつ、Ｕ相についての補正量の学習処理と、Ｖ相についての補正量の学習処理とが交互に実行される。このような構成においても、目標電流値が小さくデューティ比が小さい場合には、各相を駆動する際に第１の電流センサ６７Ａで測定される電流値は、各相のリアクトル電流値のみを示すので、適切な補正量を特定することができる。
【００８１】
Ｄ８．変形例８：
各実施形態では、燃料電池システム１００が備える電圧コンバータシステム８０に本発明が適用されていた。しかしながら、本発明は、かかる電圧コンバータシステム８０に限らず、種々のコンバータ装置に適用されても良い。例えば、本発明は、電気自動車などに搭載されている直流電力供給システムが備える電源装置の出力電圧を制御するコンバータ装置に適用されても良い。加えて、本発明は、昇圧型コンバータ装置以外に、降圧型コンバータ装置や、反転コンバータ装置に適用されてもよい。
【００８２】
Ｄ９．変形例９：
各実施形態では、制御処理全体が、制御部５０により実行されていたが、本発明はこれに限定されない。制御処理のうちの一部が制御部５０とは別の機能部により実行されてもよい。例えば、図５に示す通常駆動が制御部５０により実行され、図６に示す補正量の学習がＥＣＵ２００により実行されてもよい。これとは逆に、通常駆動がＥＣＵ２００により実行され、補正量の学習が制御部５０により実行されてもよい。これらの構成においては、制御部５０およびＥＣＵ２００は、請求項における第１の副制御部および第２の副制御部の下位概念に相当すると共に、請求項における制御部の下位概念に相当する。なお、制御部５０およびＥＣＵ２００とは異なる他の制御部を用意して、かかる他の制御部に制御処理のうちの一部を実行させてもよい。
【００８３】
Ｄ１０．変形例１０：
各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。
【００８４】
本発明は、上述の実施形態および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、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】
【００８５】
１…第１の直流導線
２…第２の直流導線
３…第３の直流導線
５ａ…第１の電源ライン
５ｂ…第２の電源ライン
６…接地ライン
１０…燃料電池
１１…燃料電池コンバータ
１１Ｕ…第１の電圧変換回路
１１Ｖ…第２の電圧変換回路
１１Ｗ…第３の電圧変換回路
１１Ｘ…第４の電圧変換回路
１５…二次電池
１６…二次電池コンバータ
２０…駆動モータ
２１…インバータ
３１…第１の電圧検出部
３２…第２の電圧検出部
５０…制御部
６１…リアクトル
６２…ダイオード
６３…スイッチング素子
６４…トランジスタ
６５…保護用ダイオード
６６…平滑用コンデンサ
６７Ａ…第１の電流センサ
６７Ｂ…第２の電流センサ
７０Ａ…第１の回路セット
７０Ｂ…第２の回路セット
８０…電圧コンバータシステム
１００…燃料電池システム
２００…ＥＣＵ
ＡＴ…交流端子
ｍｐ１…デューティ比マップ
ｍｐ２…補正量マップ
ＩＬ…計測値
Ｓ，ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ，ＳＸ…制御信号
【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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【図１２】
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