(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記電圧変換器は、複数の相を備える三相ブリッジ形コンバータであって、
前記電圧変換器を通過するパワーの相当値に応じて、前記電圧変換器で使用させる前記相の数を変更する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電圧変換器において、複数の前記相で運転する複数相運転と単数の前記相で運転する単相運転とを切り換えるものであって、
前記複数相運転時には、前記相当値が第１の値より小さくなった場合に前記単相運転に切り換え、
前記単相運転時には、前記相当値が前記第１の値より大きい第２の値を超えた場合に前記複数運転に切り換え、
前記電圧変換器の各相は、他の相と位相の異なる交流電流をそれぞれ取り扱うものであり、
前記相の数を切り換える際には、前記制御部は同期させて実行すること、
を特徴とする、ハイブリッド燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記電圧変換器は、複数の相を備える三相ブリッジ形コンバータであって、
前記電圧変換器の入出力変換エネルギー量または作動仕事量の相当値に応じて、前記電圧変換器で使用させる前記相の数を変更する制御部を備え、
前記制御部は、
前記電圧変換器において、複数の前記相で運転する複数相運転と単数の前記相で運転する単相運転とを切り換えるものであって、
前記複数相運転時には、前記相当値が第１の値より小さくなった場合に前記単相運転に切り換え、
前記単相運転時には、前記相当値が前記第１の値より大きい第２の値を超えた場合に前記複数運転に切り換え、
前記電圧変換器の各相は、他の相と位相の異なる交流電流をそれぞれ取り扱うものであり、
前記相の数を切り換える際には、前記制御部は同期させて実行すること、
を特徴とするハイブリッド燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムの電圧変換制御方法において、
前記電圧変換器は、複数の相を備えており、
前記電圧変換器の各相は、他の相と位相の異なる交流電流をそれぞれ取り扱うものであり、
前記電圧変換器を通過するパワーの相当値を検出するステップと、
検出された前記相当値に対応させて使用する前記相の数を変更するステップと、を備え、
前記相の数を変更するステップは、
前記電圧変換器において、複数の前記相で運転する複数相運転と単数の前記相で運転する単相運転とを切り換えるものであって、
前記複数相運転時には、前記相当値が第１の値より小さくなった場合に前記単相運転に切り換え、
前記単相運転時には、前記相当値が前記第１の値より大きい第２の値を超えた場合に前記複数運転に切り換え、
前記相の数を切り換える際には、同期させて実行すること、
ハイブリッド燃料電池システムの電圧変換制御方法。
【請求項４】
前記蓄電装置は、前記電圧変換器の一次側に接続され、
前記燃料電池は、前記電圧変換器の二次側に接続され、
前記燃料電池は、電力を供給可能に負荷装置に接続されている、請求項１または２に記載のハイブリッド燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド燃料電池システムに係り、特に高圧コンバータの効率を高めることが可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等に搭載される燃料電池システムでは燃料電池の発電応答性では追従できないような負荷変動に対応する等のため、バッテリの出力を昇圧しまたは降圧して燃料電池の出力端子に接続するハイブリッドシステムを利用する場合がある。
【０００３】
このようなハイブリッド燃料電池システムにおいて、その運転効率を考慮した技術として、例えば、特開２００２−１１８９７９号公報には、燃料電池とバッテリとの最大出力比を、燃料電池が全体出力の６５〜８０％になる範囲で設定し、ＤＣ−ＤＣコンバータでの損失を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１８９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術ではコンバータそのものについての利用方法によって効率改善をする点が考慮されていなかった。そのため必ずしも効率が良い条件でコンバータが利用されているとは限らず、全体的には最善の効率が追求されてはいなかった。
【０００６】
そこで本発明は、コンバータにおける効率改善を図ったハイブリッド燃料電池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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド燃料電池システムは、燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、電圧変換器は、複数の相を備える三相ブリッジ形コンバータであって、電圧変換器を通過するパワーの相当値に応じて、電圧変換器で使用させる相の数を変更する制御部を備える。そして、制御部は、電圧変換器において、複数の相で運転する複数相運転と単数の相で運転する単相運転とを切り換えるものであって、複数相運転時には、相当値が第１の値より小さくなった場合に単相運転に切り換え、単相運転時には、相当値が第１の値より大きい第２の値を超えた場合に複数相運転に切り換え、電圧変換器の各相は、他の相と位相の異なる交流電流をそれぞれ取り扱うものであり、相の数を切り換える際には、制御部は同期させて実行することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、電圧変換器は、複数の相を備える三相ブリッジ形コンバータであって、電圧変換器の入出力変換エネルギー量または作動仕事量の相当値に応じて運転する相の数を変更する制御部を備え、制御部は、電圧変換器において、複数の相で運転する複数相運転と単数の相で運転する単相運転とを切り換えるものである。電圧変換器の各相は、互いに位相の異なる交流電流電圧をそれぞれ取り扱うものである。そして、制御部は、複数相運転時には、相当値が第１の値より小さくなった場合に該単相運転に切り換え、単相運転時には、相当値が第１の値より大きい第２の値を超えた場合に複数相運転に切り換え、相の数を切り換える際には、同期させて実行することを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明は、燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃
料電池システムの電圧変換制御方法において、電圧変換器は、複数の相を備えており、電
圧変換器の各相は、互いに位相の異なる交流電流をそれぞれ取り扱うものである。そして
、電圧変換器を通過するパワーの相当値を検出するステップと、検出された相当値に対応
させて使用する相の数を変更するステップと、を備える。そして、相の数を変更するステ
ップは、電圧変換器において、複数の相で運転する複数相運転と単数の相で運転する相で
運転する単相運転とを切り換えるものであって、複数相運転時には、相当値が第１の値よ
り小さくなった場合に単相運転に切り換え、単相運転時には、相当値が第１の値より大き
い第２の値を超えた場合に複数相運転に切り換え、複数相運転と単相運転とを切り換える
際には、同期させて実行することを特徴とする。
【００１０】
複数相を備えた電圧変換器は、当該変換器の入出力変換エネルギー量または作動仕事量の相当値に応じて変換効率が変化する。一般に、複数相を備える電圧変換器では、電圧変換器を通過するパワーの相当値、例えば、入出力変換エネルギー量または作動仕事量によって変換器中で失われるエネルギー、すなわち損失が変動する。ここで、複数相駆動の場合の効率とそれより少ない相で駆動した場合の効率とでは、効率の良い相数が変動する場合がある。これは、リアクトル成分によって失われるリアクトル銅損、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子の動作に纏わり発生する素子損失、リアクトル成分により失われるリアクトル鉄損等が総合的に作用して効率が定まることに起因している。
【００１１】
本発明によれば、電圧変換器を通過するパワーの相当値、例えば入出力変換エネルギー量または作動仕事量の相当値に応じて相数を変更可能に構成されているので、これら相当値に応じて、より効率の高い相数を選択して電圧変換することができ、電圧変換器における効率を大幅に改善することができる。
【００１２】
また、入出力変換エネルギー量や作動仕事量をゼロから上昇させていくと、リアクトル銅損や素子損失が上昇していく一方、リアクトル鉄損は入出力変換エネルギー量や作動仕事量の大小に関わらずほぼ一定であり、複数相より単相の方がリアクトル鉄損は多い。これらの損失を合計で判断した場合、全体としての効率は、ある値より高い入出力エネルギー量や作動仕事量の相当値では、複数相駆動の方が単相駆動より高いが、この値より低い相当値の区間では単相駆動の方が、効率が高くなるという逆転現象を生じる。
【００１３】
本発明によれば、入出力変換エネルギー量や作動仕事量の相当値が相対的に高い領域では複数相で駆動されるが、全体の損失の逆転が生じる領域においては、複数相より少ない相数で駆動されるため、常に最善の効率で運転されるようになっている。
【００１４】
また本発明によれば、運転する相数を切り換える動作シーケンスはヒステリシスループを形成するようになるため、相数の切り換え後に元の相数に戻ったりする不安定なハンチング状態を除去することが可能である。
【００１５】
ここで本発明において「蓄電装置」には限定はなく、例えば、ニッケルー水素電池や鉛蓄電池を単数または複数積層したものである。
【００１６】
また「電圧変換器」は複数相から構成される直流電圧変換機能を有するコンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）である。
【００１７】
さらに「電圧変換器の入出力変換エネルギー量または作動仕事量の相当値」とは、電圧変換器において電圧変換にかかるエネルギー量や仕事量に対応するもので、具体的には電力値、電流値、その他のパラメータが相当する。電圧変換器の変換効率が好適な相数を選択するための指標になるものならば特に限定はない。
【００１８】
また「所定値」は電圧変換器全体の効率が逆転する値に対応させて設定するが、必ずしもこの値である必要はなく、動作の安定性その他の事情を鑑みて適宜設定変更が可能である。
【００１９】
さらに「第１の値」及び「第２の値」は複数相運転とそれより単相運転とで電圧変換器全体の効率が逆転する値に対応させて設定するが、必ずしもこの値である必要はなく、動作の安定性その他の事情を鑑みて適宜設定変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド燃料電池システムのブロック図
【図２】本実施形態に係るハイブリッド燃料電池システムの制御方法を説明するフローチャート
【図３】本ハイブリッド燃料電池システムの動作ヒステリシスを示す図
【図４】三相ブリッジ形コンバータにおける各種損失特性図
【図５】三相ブリッジ形コンバータにおける全効率の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態は、電気自動車に搭載する燃料電池システムに本発明を適用したものである。
図１に本ハイブリッド燃料電池システム１のシステム全体図を示す。当該ハイブリッド燃料電池システム１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０、二次電池２１、燃料電池２２、逆流防止用ダイオード２３、インバータ２４、三相モータ２５、減速装置２６、シャフト２７、車輪２９、電源制御部１０、走行制御部１１を備えている。
【００２２】
二次電池２１は本発明の蓄電装置であり、充放電自在なニッケルー水素電池等のバッテリーユニットを複数積層し直列接続することによって所定の電圧を出力するようになっている。二次電池２１の出力端子には電源制御部１０と制御信号Ｃｂによって通信可能なバッテリコンピュータ１４が設けられており、二次電池２１の充電状態を過充電や過放電に至らない適正な値に維持するとともに、万が一二次電池に異常が生じた場合に安全を保つように動作するようになっている。当該二次電池２１の出力は電流センサ１５及び電圧センサ１６により実測可能になっている。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、一次側に入力された電力を、一次側と異なる電圧値に変換して出力する電圧変換器である。当該実施形態では、二次電池２１の直流出力電圧（例えば約２００Ｖ）をさらに高い直流電圧（例えば約５００Ｖ）に昇圧することによって三相モータ２５を小電流・高電圧で駆動することを可能とし、電力供給による電力損失を抑制し、三相モータ２５の高出力化を可能としている。当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は三相運転方式を取っており、具体的な回路方式としては三相ブリッジ形コンバータとしての回路構成を備えている。当該三相ブリッジ形コンバータは、入力された直流電圧を一旦交流に変換するインバータ類似の回路部分とその交流を再び整流して、異なる直流電圧に変換する部分とが組み合わされている。図１に示すように、当該コンバータは一次入力端子間及び二次側出力端子間のそれぞれに、スイッチング素子Ｔｒ及び整流器Ｄの並列接続構造を二段重ねしたものを三相（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）並列接続して構成されている。そして一次側と二次側とのそれぞれの二段重ね構造の中間点同士をリアクトルＬで連結した構造をしている。スイッチング素子Ｔｒとしては、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を利用可能であり、整流器Ｄとしてはダイオードを利用可能である。当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は相間の位相差が１２０度（２π／３）ごとになるように調整されたタイミングでスイッチングされるようになっている。各々の相は、電源制御部１０からの制御信号Ｃｃに基づいて独立して運転可能に構成されている。当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力は電流センサ１７及び電圧センサ１８により実測可能になっている。またＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力電流値は電流センサ１５から、出力電流値は電流センサ１７から、また、入力電圧値は電圧センサ１６から、出力電圧値は電圧センサ１８から、それぞれ電源制御部１０に出力可能になっている。
【００２４】
なお、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０は軽負荷運転時やブレーキ動作時には、三相モータ２５を逆にジェネレータとして発電を行い、コンバータの二次側から一次側へ直流電圧を降圧して、二次電池２１に充電を行う回生動作が可能なようになっている。
【００２５】
燃料電池スタック２２は、複数の単セルをスタックし、直列接続して構成されている。単セルは、高分子電解質膜等を燃料極及び空気極の二つの電極で狭み込んだ構造物を燃料ガス（水素）と酸化ガスである空気（酸素）とを供給するためのセパレータで挟み込んだ構造をしている。燃料極は燃料極用触媒層を多孔質支持層上に設けてあり、空気極は空気極用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。
【００２６】
燃料電池スタック２２には、図示しない、公知の燃料ガスを供給する系統と空気を提供する系統と、冷却水を提供する系統とが設けられており、これらの系統によって燃料ガスの供給量や空気の供給量を制御することにより、任意の発電量で発電可能になっている。
【００２７】
インバータ２４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０によって昇圧された高圧直流を互いの位相が１２０度ずれた三相交流に変換するようになっている。当該インバータ２４は、コンバータ２０と同様に電源制御部１０からの制御信号Ｃｉによって電流制御がされるようになっている。
【００２８】
三相モータ２５は、本電気自動車の主動力となるものであり、減速時には回生電力を発生するようにもなっている。減速装置２６はいわゆるディファレンシャルであり、三相モータ２５の高速回転を所定の回転数に減速し、車輪２９を回転させる。シャフト２７には車輪速センサ２８が設けてあり、車輪速パルスＳｒを走行制御部１９に出力するようになっている。
【００２９】
走行制御部１１は、走行状態制御用のコンピュータシステムであり、ブレーキペダルからのブレーキ位置信号Ｓｂと車輪速パルスＳｒに基づいて三相モータ２５の回生要求値を電源制御部１０に出力するようになっている。この回生要求値はその他ステアリング舵角センサ、ヨーレート＆Ｇセンサ、マスタシリンダ圧力センサ、ホイールシリンダ圧力センサからの検出信号にも基づいて出力されてもよい。
【００３０】
電源制御部１０は、電源制御用のコンピュータシステムであり、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３等を備えている。当該電源制御部１０は、アクセル位置信号Ｓａやシフト位置信号Ｓｓ、その他の各種センサからの信号を入力して、運転状態に応じた燃料電池スタック２２の発電量及び三相モータ２５におけるトルクを求めて、燃料電池スタック２２、三相モータ２５、及び二次電池２１の電力収支にコンバータ２０やインバータ２４における損失を加算した電源の全体制御を行うようにプログラムされている。
【００３１】
次に本実施形態のハイブリッド燃料電池システム１の動作を説明する。まず、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０において発生する損失について説明する。
【００３２】
一般に、複数相を備える電圧変換器では、電圧変換器を通過するパワー（入出力変換エネルギー量、作動仕事量の相当値）によって変換器中で失われる電力、すなわち損失が変動する。ここで、複数相駆動の場合の効率とそれより少ない相で駆動した場合の効率とでは、効率のより良い相数が変動する場合があることが分かった。例えば、図４は、当該ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のような三相ブリッジ形コンバータにおいて生じる損失特性図を示してある。図４に示すように、三相ブリッジ形コンバータにおける損失は、リアクトル成分によって失われるリアクトル銅損、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子の動作に纏わり発生するモジュール損失、リアクトル成分により失われるリアクトル鉄損等が存在する。リアクトル銅損はコイルに起因するもので、通過するパワーが増大するに連れて増加し、三相運転時よりも単相運転時の方が大きい。モジュール損失も、通過パワーが増大するに連れて増大し、三相運転時よりも単相運転時の方が大きい。これに対し、リアクトルＬの磁性体に起因するリアクトル鉄損は、通過するパワーが増減しても殆ど変化が無く、三相運転時の方が単相運転時よりも大きい。
【００３３】
図５にこれらの損失を加算した場合のコンバータ全損失とコンバータ変換効率との関係を示す。上述したように、リアクトル銅損及びモジュール損失とリアクトル鉄損とでは、単相と三相とで損失の大小関係が逆転しており、変化率の相違がある。このため、比較的通過パワーの大きな領域では相数の大きな三相運転の方が単相運転より損失が小さくなっているが、所定の通過パワーＰｔｈ以下の領域では単相運転の方が三相運転より損失が小さくなっており、逆転現象が生じている。これをコンバータ全体の変換効率で見ると、相対的に小さい通過パワーの場合には三相運転の効率より単相運転の効率の方が高くなっている。そこで本発明では比較的通過パワーの小さい領域においては相数の少ない単相運転とし、通過パワーが大きくなった場合には、相数の大きな三相運転に切り換えて運転することを特徴とする。
【００３４】
ここで、相ごとの全損失の大小関係が逆転している通過パワーＰｔｈより大きいか小さいかで運転する相数を切り換えることができるが、このような通過パワーを実測値により検出することには手間がかかる。また、通過パワーが高いほど切り換えに生ずるハンチング等の不都合が大きくなる傾向にある。このようなことから、本実施形態では、ある程度小さな通過パワーの領域で単相と三相とを切り換えるように制御する。例えば、図５に示すように、第１電力値Ｐ１と第２電力値Ｐ２を相数切換のしきい値とする。
【００３５】
すなわち、図３に示すように、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を三相で運転している場合には、通過パワーが第１電力値Ｐ１（例えば４ｋＷ）より小さくなった場合に単相運転に切り換えるように制御する。また、単相運転時には、通過パワーが第１電力値より大きい第２電力値（例えば５ｋＷ）を超えた場合に三相運転に切り換えるように制御する。このように二つのしきい値を持たせるのは、切り換え動作時に生じうるハンチング（発振のような不安定な現象）を防止するためである。すなわち、図３に示すように、このような動作シーケンスは、ヒステリシスループを形成するようになる。このため一旦運転する相数が変更されると安定状態に入り、相数の切り換え後に元の相数に戻ったりまた切り換わったりする不安定なハンチング状態を除去することが可能となるからである。
【００３６】
次に、図２のフローチャートを参照して、本ハイブリッド燃料電池システム１の電源制御動作を説明する。
まず、電源制御部１０は、図示しない水素圧センサ（例えば、燃料電池スタックのアノード側ガス通路に設けたもの）・温度センサ（例えば、燃料電池スタックの冷却液出口に設けられたもの）からの検出信号を参照して、燃料電池スタック２２の出力電流―出力電圧（Ｉ−Ｖ）特性を特定する（Ｓ１）。燃料ガスである水素の供給圧が一定である場合、燃料電池の出力電流と出力電圧との関係は一義的に定まる。またこの関係は燃料電池の温度にも影響を受ける。ＲＯＭ１０３等には水素の供給圧ごとに、このような温度とＩ−Ｖ特性との関係を特定するデータテーブルが格納されており、電源制御部１０はこのテーブルを参照して検出された温度に対応する出力電流―出力電圧特性を決定することができる。検出された温度に対応するデータテーブルが存在しない場合にはその前後の温度についてのデータテーブルを参照して、それぞれのデータテーブル上の特性値を検出された温度で加重平均して近似した出力電流―出力電圧特性を計算する。
【００３７】
次に当該ハイブリッド燃料電池システム１における負荷量を求めるため、電源制御部１０はアクセル位置信号Ｓａ（加速要求値）及びシフト位置信号Ｓｓ（前進、後進、変速比要求値）を参照し（Ｓ２）、三相モータ２５に必要なトルク（負荷）を計算する（Ｓ３）。このトルクの量はインバータ２４が出力すべき三相交流電力の実効電力となる。また、インバータ２４やコンバータ２０で生ずる電力損失も加味して、電源制御部１０はシステム全体に要求される要求出力パワーＰｒを決定する（Ｓ４）。
【００３８】
負荷量が小さい場合、要求出力パワーＰｒを補うような燃料電池スタック２２の目標発電量Ｐｆｃが出力電流―出力電圧特性から求められ（Ｓ５）、その発電量Ｐｆｃを出力可能な出力端子電圧となるよう、コンバータ２０の二次側電圧が制御信号Ｃｃによって制御される。二次側電圧の変更のみでは、燃料電池スタック２２による発電量では要求出力パワーＰｒの総てを賄いきれない場合には、電源制御部１０は燃料ガスや空気供給量を変化させてＩ−Ｖ特性を変更してパワーの不足分を補うように制御する。
【００３９】
ところが、始動時や加速時等、急激に負荷量が上がる場合、燃料電池の応答性や出力制限が原因で、燃料ガスや空気供給量の増加によっては急激に変化した負荷量を一時補い切れない場合がある。このような場合には、二次電池２１から電力がコンバータ２０経由で二次側に供給されるようになる。このような場合に本発明の制御が必要となる。
【００４０】
電源制御部１０は、電力収支計算を実施することによって、二次電池２１からインバータ２４に供給しなければならない電力、すなわちコンバータ通過パワーＰｃを計算する（Ｓ６）。負荷量が小さい場合にはこの電力収支計算の結果は電力収支が均衡している、すなわちコンバータ通過パワーＰｃがほぼゼロであることになる。
【００４１】
一方、電力収支計算の結果、一部の電力を二次電池２１から補わなければならない場合、コンバータ通過パワーＰｃは電力収支の差分に相当する値になる。
【００４２】
電源制御部１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が三相運転中であるか否かによって、相数を切り換えるしきい値を変化させる（Ｓ８）。すなわち現在三相運転中である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、図５から判るように、比較的高い通過パワーであれば効率が良く、低い通過パワーになるほど効率が落ちる。このため、電源制御部１０は、第１電力値Ｐ１と通過パワーＰｃとを比較し（Ｓ１０）、第１電力値Ｐ１より通過パワーＰｃが大きい場合には（ＮＯ）、そのまま三相運転を続けるが、第１電力値Ｐ１以下に通過パワーＰｃがなった場合には（ＹＥＳ）、相対的に小さい通過パワーの場合に効率がよい単相運転に切り換える制御信号Ｃｃを出力する（Ｓ１１）。
【００４３】
一方、現在すでに単相運転である場合（Ｓ８：ＮＯ）、比較的低い通過パワーであれば効率が良いが高い通過パワーになると効率が落ちる。このため、電源制御部１０は、第２電力値Ｐ２と通過パワーＰｃとを比較し（Ｓ１２）、第２電力値Ｐ２より通過パワーＰｃが小さい場合には（ＮＯ）そのまま単相運転を続けるが、第２電力値Ｐ２以上に通過パワーＰｃがなった場合には（ＹＥＳ）、相対的に高い通過パワーの場合に効率が良い三相運転に切り換えるための制御信号Ｃｃを出力する（Ｓ１３）。
【００４４】
なお、上記動作において、電力収支を推定してコンバータ通過パワーを算出していたが、電流センサ１５及び電圧センサ１６からコンバータ２０の一次側電力を実測し、電流センサ１７及び電圧センサ１８から二次側電力を実測して、その差からコンバータ２０の通過パワーを算出するようにしてもよい。
【００４５】
以上、本実施形態の処理によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の通過パワーＰｃの電力値に応じてその電力値で効率が良い相数が選択され、その相数による運転が実行されるので、コンバータの動作まで考慮した効率のよいハイブリッド燃料電池システム１を提供することができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では三相運転と単相運転とを切り換えたが、異なる組合せ、例えば三相運転と二相運転とを切り換えたり、二相運転と単相運転とを切り換えたりする制御であってもよい。
【００４７】
また上記実施形態では、三相ブリッジ形コンバータを例示したが、当該回路構成に限定されるわけではない。複数相（二相以上）によって駆動され、独立して相を切り換え可能な電圧変換器であれば本発明を適用可能であり、本発明の作用効果を奏するように運転可能である。
【００４８】
また上記実施形態では、コンバータを単相運転と三相運転との間で切り替えていたが、通過パワーに対応させて、単相から複数相まで何段階にも連続的に切り替えたり、複数相から単相まで何段階も連続的に切り替えたりしてもよい。
【００４９】
また上記実施形態では、コンバータの通過パワーとして、通過電流と端子電圧との積である狭義の電力値を用いる他、入出力変換エネルギー量や作動仕事量の相当値や一定条件における電流値や電圧値等に基づいて相数を変換可能に構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上本発明によれば、電圧変換器を通過するパワーの相当値に応じて運転する相数を変更可能に構成されているので、電圧変換器の効率の良い相数を適宜選択することによって全体的な効率改善を図ることが可能である。このため、本発明は、電圧変換器の通過パワーが頻繁に変更されるようなシステム、例えば車両、船舶、航空機等の移動体、ロボット、携帯電子端末等の電子機器に搭載される燃料電池システムに適する。
【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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