(57)【要約】【課題】低負荷時におけるツインコンバータのＤＣリンク電圧の行き過ぎ量を抑制する。【解決手段】電力調整システム１００は、燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１の出力電圧を所定の要求電圧比で変換するＤＣ／ＤＣコンバータ５と、バッテリ２０と、バッテリ２０の出力電圧を所定の要求電圧比で変換するＤＣ／ＤＣコンバータ８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が所定の電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を駆動制御する燃料電池用コンバータ制御手段１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧が所定の電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を駆動制御するバッテリ用コンバータ制御手段１５とを備える。燃料電池用コンバータ制御手段１４は、バッテリ２０の出力電圧よりも燃料電池スタック１の出力電圧が高い状況において、所定の条件が成立すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続される燃料電池と、
前記燃料電池と前記負荷の間に接続され、該燃料電池の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池用コンバータと、
前記負荷に対して前記燃料電池と並列に接続され、該燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、
前記バッテリと前記負荷の間に接続され、該バッテリの出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ用コンバータと、
前記燃料電池用コンバータの出力電圧が所定の電圧になるように、該燃料電池用コンバータを駆動制御する燃料電池用コンバータ制御手段と、
前記バッテリ用コンバータの出力電圧が所定の電圧になるように、前記バッテリ用コンバータを駆動制御するバッテリ用コンバータ制御手段と、
を備え、
前記燃料電池用コンバータ制御手段は、前記バッテリの出力電圧よりも前記燃料電池の出力電圧が高い状況において、所定の条件が成立すると、前記燃料電池用コンバータの駆動を制限する、
電力調整システム。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記燃料電池用コンバータ制御手段により制御される前記燃料電池用コンバータの目標出力電圧が前記バッテリ用コンバータ制御手段により制御される前記バッテリ用コンバータの目標出力電圧以上であり、該バッテリ用コンバータを流れる通過電流が所定の電流値以下である、
請求項１に記載の電力調整システム。
【請求項３】
前記燃料電池用コンバータ制御手段は、前記燃料電池用コンバータの駆動を制限している際に、前記バッテリ用コンバータの通過電流が前記所定の電流値よりも大きくなると、該燃料電池用コンバータの駆動の制限を解除する、
請求項１又は２に記載の電力調整システム。
【請求項４】
前記燃料電池用コンバータは、昇圧用及び降圧用の少なくとも一方のスイッチング素子を含み、
前記燃料電池用コンバータの駆動の制限は、前記スイッチング素子のＯＮデューティ比を１００％に設定した該燃料電池用コンバータの直結状態である、
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。
【請求項５】
前記燃料電池用コンバータ制御手段は、少なくとも前記燃料電池の出力電圧及び出力電流に基づいて、前記燃料電池用コンバータの目標出力電圧と、該燃料電池用コンバータの出力電圧及び前記バッテリ用コンバータの出力電圧をリンクさせる目標ＤＣリンク電圧とを設定し、
前記燃料電池用コンバータ制御手段は、前記バッテリの出力電圧よりも前記燃料電池の出力電圧が高い状況において、前記所定の条件が成立すると、前記燃料電池用コンバータの目標出力電圧が所定の電圧値以上低くなるように、前記目標ＤＣリンク電圧を決定する、
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。
【請求項６】
前記目標ＤＣリンク電圧は、前記負荷に要求される必要電圧以上の電圧値であり、
前記燃料電池用コンバータ制御手段は、前記燃料電池の目標出力電圧と前記負荷の必要電圧との偏差が所定値以下である場合には、該燃料電池の目標出力電圧以上になるように、前記目標ＤＣリンク電圧を決定する、
請求項５に記載の電力調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインコンバータを備える電力調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を備える電力調整システムにおいて、燃料電池に接続された負荷（例えば、モータジェネレータ）の要求に応じて、燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（例えば、空気）とを燃料電池に供給することにより、燃料電池の出力電力を負荷に供給可能な電力調整システムが知られている。
【０００３】
上記のような電力調整システムでは、負荷に対して燃料電池と並列に高圧バッテリ（以下、単に「バッテリ」という）が設けられる。燃料電池の出力電圧とバッテリの出力電圧とを同期（リンク）させるために、それぞれの出力側にその出力電圧を所定の要求電圧比で変換するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられるツインコンバータ方式が知られている。ツインコンバータ方式では、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とをＤＣリンク電圧に設定する制御が行われる。
【０００４】
特許文献１には、バッテリ用の昇降圧コンバータを備える燃料電池システムの起動時の制御が開示される。この燃料電池システムでは、燃料電池の耐久性やバッテリの劣化を考慮して、開回路電圧よりも低い高電位回避電圧に燃料電池の出力電圧を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特許第５４３４１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池に対する負荷がそれほど大きくない領域（すなわち、燃料電池の出力電流が小さい領域）では、燃料電池の出力変動が負荷となる駆動モータの要求電力の変化に追随することができず、バッテリの充放電が短時間に繰り返されることがある。このとき、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータを通過する電流が０Ａ近傍となる。そして、この状態において、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を行うと、スイッチング動作の切り替わる際の制御応答遅れにより、両ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側の電圧（ＤＣリンク電圧）の制御性が大きく悪化してしまうことがあった。
【０００７】
これは、燃料電池により発電した余剰電力がバッテリの充電に用いられず、ＤＣリンク電圧の平滑用のコンデンサに充電されてしまうことに起因することと考えられる。このＤＣリンク電圧は、駆動モータに交流電力を供給するインバータの入力電圧（直流電圧）であり、このＤＣリンク電圧が変動することにより、駆動モータのトルク変動が生じてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、電力調整システムの燃料電池の低負荷時に、燃料電池用コンバータの出力側の電圧を所定電圧に設定することにより、ＤＣリンク電圧がオーバーシュートやアンダーシュートすることを抑制することができる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】
【０００９】
本発明の一態様によれば、本発明の電力調整システムは、負荷に接続される燃料電池と、燃料電池と負荷の間に接続され、該燃料電池の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池用コンバータと、負荷に対して燃料電池と並列に接続され、該燃料電池とは異なる電力供給源であるバッテリと、バッテリと負荷の間に接続され、該バッテリの出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ用コンバータとを備える。また、本発明の電力調整システムは、燃料電池用コンバータの出力電圧が所定の電圧になるように、該燃料電池用コンバータを駆動制御する燃料電池用コンバータ制御手段と、バッテリ用コンバータの出力電圧が所定の電圧になるように、バッテリ用コンバータを駆動制御するバッテリ用コンバータ制御手段とを備え、燃料電池用コンバータ制御手段は、バッテリの出力電圧よりも燃料電池の出力電圧が高い状況において、所定の条件が成立すると、燃料電池用コンバータの駆動を制限するものである。
【発明の効果】
【００１０】
電力調整システムの燃料電池が低負荷で運転しているとき、所定条件下で、燃料電池用コンバータの駆動を制限することにより、燃料電池用コンバータの出力側の電圧を所定電圧に設定（保持）することができるので、ＤＣリンク電圧がオーバーシュートやアンダーシュートすることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池用の電力調整システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１の燃料電池用コントローラの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における燃料電池用コントローラ、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるシステム運転処理を示すフローチャートである。
【図４】燃料電池用コントローラにより実行される燃料電池目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【図５】燃料電池用コントローラにより実行されるＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【図６】燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるＦＣコンバータ制御処理を示す制御ブロック図である。
【図７】バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラにより実行されるバッテリコンバータ制御処理を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池用の電力調整システム１００（以下、単に「電力調整システム１００」という）の全体構成を示す図である。本発明の電力調整システム１００は、強電バッテリを備え、燃料電池を駆動源とする車両に用いられるものである。この電力調整システム１００は、図１に示すように、例えば、駆動モータ２で車両を駆動する電気自動車に搭載される。なお、この電力調整システム１００は、燃料電池を駆動源とするものであれば、燃料電池車両（燃料電池を利用した電気自動車）以外の装置等の負荷にも適用することができる。
【００１４】
本実施形態の電力調整システム１００は、図１に示すように、燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５（燃料電池用コンバータ）と、強電バッテリ２０（以下、単に「バッテリ２０」という）と、補機類３０と、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８（バッテリ用コンバータ）とを備える。また、電力調整システム１００は、燃料電池スタック１を含む電力調整システム１００全体を制御する燃料電池用コントローラ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７とを備える。さらに、電力調整システム１００は、負荷としての駆動モータ２と、燃料電池スタック１及びバッテリ２０から入力される直流電力を駆動モータ２への交流電力にスイッチング制御する駆動インバータ３とを備える。
【００１５】
なお、駆動モータ２の回転数及びモータトルクは、図示しない駆動モータ用コントローラにより制御される。この駆動モータ用コントローラは、燃料電池車両のユーザ（運転者）によるアクセルペダルの踏込量を示すアクセルペダル開度や、図示しない車速センサにより検出される燃料電池車両の車速等の車両情報に基づいて、駆動モータ２のトルク目標値を演算・設定する。このトルク目標値は、例えば、負荷（駆動モータ２）の要求として、燃料電池用コントローラ１０に出力される。
【００１６】
燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック１と駆動インバータ３（駆動モータ２）との間に設けられる。このＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック１の出力電圧を所定の電圧比で駆動インバータ３の入力電圧に変換するものである。本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック１の出力電圧を駆動モータ２の駆動電圧に適した電圧に昇圧又は降圧するための昇降圧コンバータである。
【００１７】
本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、燃料電池スタック１の出力側から駆動インバータ３の入力側の方向に昇降圧する単相のコンバータから構成される。なお、本実施形態では、説明の容易性のために、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が単相の場合を一例として説明するが、本発明はこのような構成に限らない。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、複数の相から構成された多相コンバータであってもよく、あるいは、駆動インバータ３の入力側から燃料電池スタック１の出力側の方向にも昇降圧可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、リアクトル５１と、降圧側のスイッチング素子５２と、整流ダイオード５３と、昇圧側のスイッチング素子５４と、還流ダイオード５５とを備える。スイッチング素子５２は、整流ダイオード５３と逆並列接続され、スイッチング素子５４は、還流ダイオード５５と逆並列接続されている。これらのスイッチング素子５２、５４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistors）で構成される。
【００１９】
リアクトル５１は、その一端が電流センサ６１を介して燃料電池スタック１の正極側の出力端子に接続され、他端がスイッチング素子５２及び整流ダイオード５３の一端と、スイッチング素子５４及び還流ダイオード５５の一端とに接続される。スイッチング素子５２及び整流ダイオード５３の他端は、駆動インバータ３の正極側の入力端子に接続される。また、スイッチング素子５４及び還流ダイオード５５の他端は、燃料電池スタック１の負極側の出力端子と、駆動インバータ３の負極側の入力端子とに接続される。
【００２０】
燃料電池スタック１の出力端子間には、燃料電池スタック１の出力電圧を検出するための電圧センサ６２と、燃料電池スタック１の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ６３とが並列に接続される。このコンデンサ６３により、燃料電池スタック１の出力におけるリプル成分を低減させることができる。
【００２１】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ６４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧（駆動インバータ３の入力電圧）を検出するための電圧センサ６５とが並列に接続される。このコンデンサ６４により、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力におけるリプル成分を低減させることができる。
【００２２】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子及びＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力端子の接続端子と、駆動インバータ３の入力端子との間には、駆動インバータ３の入力電圧を平滑化するためのコンデンサ６６が設けられる。
【００２３】
燃料電池スタック１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５及び駆動インバータ３を介して、電力調整システム１００の負荷となる駆動モータ２に接続される。燃料電池スタック１は、図示しないカソードガス給排装置及びアノードガス給排装置からカソードガス（酸化剤ガス）及びアノードガス（燃料ガス）の供給を受けて、駆動モータ２などの電気負荷に応じて発電する積層電池である。燃料電池スタック１には、例えば数百枚の燃料電池が積層されている。
【００２４】
燃料電池スタック１には、アノードガスの給排気通路やカソードガスの給排気通路、各通路に設けられる調圧弁、冷却水循環通路や冷却水ポンプ、ラジエータ、燃料電池スタック１の冷却装置などの多くの装置（補機）が接続されている。しかしながら、これらは本発明の技術的特徴とは関係性が低いので、それらの図示を省略している。
【００２５】
駆動モータ２は、本実施形態の電力調整システム１００が搭載される車両を駆動するものである。駆動インバータ３は、燃料電池スタック１やバッテリ２０から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を駆動モータ２に供給するものである。駆動モータ２は、駆動インバータ３により供給される交流電力により回転駆動し、その回転エネルギーを後段に供給する。なお、図示しないが、駆動モータ２は、ディファレンシャル及びシャフトを介して車両の駆動輪に連結されている。
【００２６】
車両の降坂時や減速時には、バッテリ２０の充電状態に応じて、駆動インバータ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して、駆動モータ２の回生電力がバッテリ２０に供給され、バッテリ２０が充電される。また、車両の力行時には、燃料電池スタック１の発電電力やバッテリ２０からの蓄電電力により、駆動モータ２が回転し、その回転エネルギーが図示しない車両の駆動輪に伝達される。
【００２７】
駆動モータ２の近傍には、駆動モータ２のモータ回転数を検出するモータ回転数検出部２１と、駆動モータ２のモータトルクを検出するモータトルク検出部２２とが設けられる。これらの検出部２１、２２により検出された駆動モータ２のモータ回転数及びモータトルクは、燃料電池用コントローラ１０に出力される。
【００２８】
バッテリ２０は、充放電可能な二次電池であり、例えば、３００Ｖ（ボルト）のリチウムイオンバッテリである。バッテリ２０は、補機類３０に接続され、補機類３０の電源を構成する。また、バッテリ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して、駆動インバータ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ５に接続される。すなわち、バッテリ２０は、電力調整システム１００の負荷である駆動モータ２に対して、燃料電池スタック１と並列に接続される。
【００２９】
バッテリ２０の出力端子には、補機類３０と並列に、バッテリ２０の出力電圧を検出するための電圧センサ６７と、バッテリ２０の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ６８とが接続される。
【００３０】
バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８は、図１に示すように、リアクトル８１と、降圧側のスイッチング素子８２と、整流ダイオード８３と、昇圧側のスイッチング素子８４と、還流ダイオード８５とを備える。スイッチング素子８２は、整流ダイオード８３と逆並列接続され、スイッチング素子８４は、還流ダイオード８５と逆並列接続されている。これらのスイッチング素子８２、８４は、例えばＩＧＢＴで構成される。
【００３１】
リアクトル８１は、その一端がバッテリ２０の正極側の出力端子に接続され、他端がスイッチング素子８２及び整流ダイオード８３の一端と、スイッチング素子８４及び還流ダイオード８５の一端とに接続される。スイッチング素子８２及び整流ダイオード８３の他端は、駆動インバータ３の正極側の入力端子に接続される。また、スイッチング素子８４及び還流ダイオード８５の他端は、バッテリ２０の負極側の出力端子と、駆動インバータ３の負極側の入力端子とに接続される。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力端子間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧（駆動インバータ３の入力電圧）を検出するための電圧センサ６９とが接続される。
【００３３】
補機類３０は、主に燃料電池スタック１に付属される部品であり、上述のようなカソードガス給排装置及びアノードガス給排装置や、図示しないカソードコンプレッサ、冷却ポンプなどを含む。なお、補機類３０の各種部品が弱電機器である場合、バッテリ２０と対象となる補機類３０との間に図示しない降圧ＤＣ／ＤＣコンバータを設ければよい。
【００３４】
燃料電池用コントローラ１０は、図示しないが、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。燃料電池用コントローラ１０には、電流センサ６１及び電圧センサ６２により検出された燃料電池スタック１の出力電流値及び出力電圧値が入力される。
【００３５】
また、燃料電池用コントローラ１０は、各センサ６１、６２から入力された燃料電池スタック１の出力電流値及び出力電圧値と、各検出部２１、２２から入力された駆動モータ２のモータ回転数及びモータトルクとに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５及びＤＣ／ＤＣコンバータ８を作動させるための指令を燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４とバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７とにそれぞれ出力する。
【００３６】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、燃料電池用コントローラ１０からの指令に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御するものである。具体的には、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０からの指令に基づいて、所定の条件下で、降圧側のスイッチング素子５２を１００％のＯＮデューティにてＤＣ／ＤＣコンバータ５を作動させる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、直結状態となる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の「直結状態」とは、降圧側（又は昇圧側）のスイッチング素子５２をＯＮにしたままの状態をいう。その代わりに、図示を省略するが、スイッチング素子５２及び整流ダイオード５３をバイパスする経路を設け、その経路上に開閉スイッチを設けてもよい。そして、「直結状態」とは、この開閉スイッチが閉になり、スイッチング素子５２及び整流ダイオード５３をバイパスしている状態も含む。
【００３８】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４には、電圧センサ６２により検出された燃料電池スタック１の出力電圧値と、電圧センサ６５により検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧値とが入力される。燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の電圧比（出力電圧／入力電圧）が燃料電池用コントローラ１０からの指令値になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【００３９】
また、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、電力調整システム１００の通常運転時には、駆動モータ２からの電圧要求に基づいて、燃料電池スタック１の出力電圧を駆動インバータ３の入力電圧（ＤＣリンク電圧）に昇圧又は降圧するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。
【００４０】
バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、燃料電池用コントローラ１０からの指令に基づいて、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するものである。
【００４１】
バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７には、電圧センサ６７により検出されたバッテリ２０の出力電圧値と、電圧センサ６９により検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧値とが入力される。バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の電圧比（出力電圧／入力電圧）が燃料電池用コントローラ１０からの指令値になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の各スイッチング素子をスイッチング制御する。また、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、駆動インバータ３への入力電圧が同じになるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５による電圧比及びＤＣ／ＤＣコンバータ８による電圧比をそれぞれ制御する。
【００４２】
図２は、図１に示す燃料電池用コントローラ１０の機能的構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態の燃料電池用コントローラ１０は、インピーダンス算出部１１と、湿潤状態推定部１２と、電圧調整部１３と、燃料電池用コンバータ制御手段１４と、バッテリ用コンバータ制御手段１５とを含む。
【００４３】
インピーダンス算出部１１は、電流センサ６１により検出される燃料電池スタック１の出力電流の所定周波数の交流成分と、電圧センサ６２により検出される出力電圧の所定周波数の交流成分とに基づいて、燃料電池スタック１のインピーダンス（内部インピーダンス）を算出する。なお、「所定周波数」としては、例えば、１ｋＨｚである。
【００４４】
なお、インピーダンス算出部１１により燃料電池スタック１の内部インピーダンスを算出するためには、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のスイッチング素子５２、５４又はＤＣ／ＤＣコンバータ８のスイッチング素子８２、８４によるスイッチング動作により、所定周波数の交流信号を生成し、生成した交流信号を燃料電池スタック１に出力すればよい。そして、その状態における燃料電池スタック１からの出力電流及び出力電圧を検出することにより、燃料電池スタック１の内部インピーダンスを測定することができる。
【００４５】
ここで、燃料電池スタック１の算出されたインピーダンスは、その燃料電池スタック１の出力電流及び出力電圧を検出した時点における燃料電池スタック１の湿潤度と相関関係がある。すなわち、燃料電池スタック１のインピーダンスが高いほど、燃料電池スタック１が過乾燥状態に近づくことになる。一方、燃料電池スタック１の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。
【００４６】
なお、本実施形態の電力調整システム１００は、いずれかのＤＣ／ＤＣコンバータ５、８により交流信号を重畳する代わりに、燃料電池スタック１の内部インピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置を備えていてもよい。このインピーダンス測定装置は、燃料電池スタック１内の各燃料電池の電解質膜の湿潤状態と相関のある燃料電池スタック１の内部インピーダンスを想定するための装置である。
【００４７】
湿潤状態推定部１２は、インピーダンス算出部１１により算出された燃料電池スタック１の内部インピーダンスに基づいて、該燃料電池スタック１の湿潤状態（湿潤度）を推定する。このように推定された燃料電池スタック１の湿潤状態は、燃料電池スタック１の動作、特に、アノードガスやカソードガスの供給圧力や供給流量を制御するために用いられる。なお、燃料電池スタック１の動作制御については、その動作状態に応じて、公知の制御方法により実行されればよい。そのため、本明細書では、燃料電池スタック１の制御方法については、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
電圧調整部１３は、インピーダンス算出部１１から燃料電池スタック１の内部インピーダンスを取得し、湿潤状態推定部１２から燃料電池の電解質膜の湿潤度を取得する。また、電圧調整部１３は、モータ回転数検出部２１及びモータトルク検出部２２により検出した駆動モータ２のモータ回転数及びモータトルクを取得する。
【００４９】
電圧調整部１３は、駆動モータ２の各種データと、インピーダンス算出部１１により算出された燃料電池スタック１の内部インピーダンスと、湿潤状態推定部１２により推定された燃料電池スタック１の湿潤度などに基づいて、燃料電池スタック１の駆動状態を示すＦＣ電圧指令値と、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側の電圧にリンクさせるためのＤＣリンク電圧指令値とを演算する。
【００５０】
燃料電池用コンバータ制御手段１４は、電圧調整部１３から取得したＦＣ電圧指令値に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧がＦＣ電圧指令値に応じた所定の電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇圧・降圧動作を駆動制御する。
【００５１】
また、燃料電池用コンバータ制御手段１４は、バッテリ２０の出力電圧よりもＤＣリンク電圧が高い状況において、所定の条件が成立すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧動作（駆動）を制限するように構成される。本実施形態では、このＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動制限としては、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態にすることをいう。直結状態については、詳細に後述する。
【００５２】
ここで、所定の条件は、燃料電池用コンバータ制御手段１４により制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標出力電圧がバッテリ用コンバータ制御手段１５により制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ８の目標出力電圧以上であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流が所定の電流値以下である。このような条件では、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流も向きが頻繁に変わるため、その制御応答性が悪化してしまい、バッテリ２０に充電されるべき電荷（電流）がコンデンサ６４に蓄電されてしまう。この場合、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧、すなわち、駆動インバータ３の入力電圧が急激に高くなり、駆動モータ２のトルク変動が生じてしまう。本実施形態の電力調整システム１００では、このような所定の条件下では、燃料電池用コンバータ制御手段１４は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４に直結指令を出力している。
【００５３】
バッテリ用コンバータ制御手段１５は、電圧調整部１３から取得したＤＣリンク電圧指令値に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧がＤＣリンク電圧指令値に応じた所定の電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇圧・降圧動作を駆動制御する。
【００５４】
次に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態における電力調整システム１００の動作を説明する。なお、図３のフローチャートは、本実施形態の電力調整システム１００の低負荷時（すなわち、燃料電池スタック１から出力される出力電流が小さいとき）における全体的な動作を示すものであるが、必要に応じて、追加のステップが含まれてもよい。
【００５５】
図３は、本発明の一実施形態における電力調整システム１００の燃料電池用コントローラ１０、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７により実行されるシステム運転処理を示すフローチャート（メイン処理フロー）である。
【００５６】
このフローチャートに係る制御は、上述のように、本実施形態の電力調整システム１００の低負荷時に実行される。ここで、「電力調整システム１００の低負荷時」とは、燃料電池スタック１の出力電流が小さいときをいい、電力調整システム１００の起動後車両が走行していないとき（車両の停止時）だけでなく、車両の信号待ちなどの車両の停止時に実行されるアイドルストップや、坂道の降坂時に実行されるコーストストップ中なども含まれる。なお、各ステップは、矛盾が生じない範囲において、その順序が変更されてもよい。
【００５７】
まず、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１の目標電圧を演算するための燃料電池目標電圧演算処理を実行する（ステップＳ１）。次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５と、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８とにおける目標出力電圧を演算するためのＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理を実行する（ステップＳ２）。
【００５８】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電力調整システム１００の通常運転モードにおいてＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御するためのＦＣコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ３）。次いで、燃料電池用コントローラ１０は、電力調整システム１００の通常運転モードにおいてＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するためのバッテリコンバータ制御処理を実行する（ステップＳ４）。そして、燃料電池用コントローラ１０、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４及びバッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、図３に示す本実施形態におけるシステム運転処理を終了する。
【００５９】
次に、図３の各サブルーチンについて、フローチャートを参照してそれぞれ説明する。図４は、図３のステップＳ１に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行される燃料電池目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【００６０】
この燃料電池目標電圧演算処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、駆動モータ２の駆動力を演算・設定する（ステップＳ１０１）。ここでは、燃料電池用コントローラ１０は、図示しないアクセルペダル開度センサにより、車両の利用者（運転者）のアクセルペダルの操作量を取得し、モータ回転数検出部２１により駆動モータ２の回転数を取得する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、アクセルペダルの操作量及び駆動モータ２の回転数に基づいて、駆動モータ２の目標駆動力を演算する。
【００６１】
なお、本実施形態では、燃料電池用コントローラ１０は、駆動モータ２の回転数を利用して、駆動モータ２の目標駆動力を演算しているが、本発明はこのような構成に限らない。燃料電池用コントローラ１０は、例えば、駆動モータ２の回転数に代えて、図示しない車速センサにより検出された車速を用いてもよい。
【００６２】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１０１において演算した目標駆動力と、駆動モータ２の回転数に基づいて、駆動モータ２の目標駆動力を実現するための負荷下限供給電圧を演算・設定する（ステップＳ１０２）。
【００６３】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１の目標電力を演算・設定する（ステップＳ１０３）。ここで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１０１において演算した目標駆動力と、バッテリ２０の放電要求電力との減算結果に基づいて、燃料電池スタック１の目標電力を演算する。なお、バッテリ２０の放電要求電力は、バッテリ２０の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて決定されればよい。
【００６４】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、補機類３０による消費電力（推定値でも現在の実測値でもよい）を取得し、この消費電力と、ステップＳ１０３において演算した燃料電池スタック１の目標電力とに基づいて、燃料電池スタック１の目標発電電力を演算・設定する（ステップＳ１０４）。具体的には、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１の目標電力と、補機類３０による消費電力とを加算することにより、燃料電池スタック１の目標発電電力を決定する。
【００６５】
なお、補機類３０の具体的な消費電力の演算方法としては、図示しないカソードコンプレッサであれば、推定トルクと回転数の積によりその消費電力が算出される。
【００６６】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、ステップＳ１０４において演算した燃料電池スタック１の目標発電電力に基づいて、燃料電池スタック１の目標出力電圧を演算・設定する（ステップＳ１０５）。燃料電池スタック１の発電電力は、負荷である駆動モータ２から要求される電流値等に基づいて、燃料電池スタック１のＩ−Ｖ特性図を用いて決定される。そして、燃料電池用コントローラ１０は、電流センサ６１及び電圧センサ６２により検出した燃料電池スタック１の出力電流及び出力電圧の積により燃料電池スタック１の実発電電力を演算し、ステップＳ１０４において演算した燃料電池スタック１の目標発電電力と、この実発電電力を用いて、その偏差が０となるようにフィードバック制御を行うことにより、燃料電池スタック１の目標出力電圧を決定すればよい。
【００６７】
次いで、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池スタック１の目標発電電力及び目標出力電圧になるように、燃料電池スタック１用の補機類３０を操作する（ステップＳ１０６）。具体的には、例えば、カソードコンプレッサは、燃料電池スタック１の目標出力電流に基づいて、その動作を決定される。そして、燃料電池用コントローラ１０は、この燃料電池目標電圧演算処理を終了する。
【００６８】
図５は、図３のステップＳ２に対応するサブルーチンであり、燃料電池用コントローラ１０により実行されるＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理を示すフローチャートである。
【００６９】
このＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理において、燃料電池用コントローラ１０は、まず、図示しないメモリ等からモータ下限供給電圧とそれに対応する所定電圧を取得する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、燃料電池目標電圧演算処理のステップＳ１０５において演算した燃料電池スタック１の目標出力電圧が取得したモータ下限供給電圧＋所定電圧以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【００７０】
ここで、所定電圧とは、電圧センサ６２と電圧センサ６５の検出誤差と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の応答遅れ等を含めて、これらすべてを加算した制御マージンである。負荷下限供給電圧よりも燃料電池スタック１の目標出力電圧が小さい場合には、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧に基づいて、ＤＣリンク電圧が設定される。
【００７１】
ステップＳ２０１において、燃料電池スタック１の目標出力電圧が取得したモータ下限供給電圧＋所定電圧以下であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として、モータ下限電圧を設定するとともに（ステップＳ２０２）、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標出力電圧（駆動モータ２の端子間電圧）として、燃料電池スタック１の目標出力電圧を設定し（ステップＳ２０３）、このＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了する。
【００７２】
一方、ステップＳ２０１において、燃料電池スタック１の目標出力電圧が取得したモータ下限供給電圧＋所定電圧よりも大きいと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、続いて、燃料電池スタック１の目標出力電圧がバッテリ２０の出力電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。燃料電池スタック１の目標出力電圧がバッテリ２０の出力電圧未満であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、処理フローをステップＳ２０８に移行させる。
【００７３】
そして、ステップＳ２０４において、燃料電池スタック１の目標出力電圧がバッテリ２０の出力電圧以上であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流が所定の電流値以下か否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【００７４】
燃料電池スタック１の目標出力電圧がバッテリ２０の出力電圧以上であるとともに、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流が所定の電流値以下であると判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、本発明の課題であるＤＣリンク電圧が行き過ぎる可能性があると判断する。そして、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として、燃料電池スタック１の目標出力電圧を設定するとともに（ステップＳ２０６）、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標出力電圧（駆動モータ２の端子間電圧）として、燃料電池スタック１の目標出力電圧＋所定電圧を設定し（ステップＳ２０７）、このＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了する。このように設定することにより、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のいずれかのスイッチング素子５２、５４に１００％のＯＮデューティのＰＷＭ信号を出力することとなる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、直結状態となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５によるリプル成分の発生を防止するとともに、ＤＣリンク電圧の行き過ぎ量を抑制することができる。
【００７５】
一方、ステップＳ２０４において、燃料電池スタック１の目標出力電圧がバッテリ２０の出力電圧未満であると判定するか、ステップＳ２０５において、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流が所定の電流値よりも大きいと判定した場合には、燃料電池用コントローラ１０は、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧として、モータ下限電圧を設定するとともに（ステップＳ２０８）、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標出力電圧（駆動モータ２の端子間電圧）として、燃料電池スタック１の目標出力電圧を設定し（ステップＳ２０９）、このＦＣコンバータ・バッテリコンバータ目標電圧演算処理を終了する。
【００７６】
図６は、図３のステップＳ３に対応するサブルーチンであり、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４により実行されるＦＣコンバータ制御処理を示す制御ブロック図である。図６に示すように、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、第１入力を第２入力で減算する減算器４Ａと、入力値をＰＩ制御するＰＩ制御器４Ｂと、第１入力を第２入力で除算する除算器４Ｃと、入力値を所定範囲内の値に制限する制限器４Ｄと、第１入力を第２入力で減算する減算器４Ｅとを備える。
【００７７】
まず、減算器４Ａにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧すべき目標電圧から燃料電池スタック１の出力電圧を検出する電圧センサ６２により検出した制御電圧量を除算する。次いで、ＰＩ制御器４Ｂにより、減算器４Ａの出力値をＰＩ制御して、得られた値が除算器４Ｃに出力される。
【００７８】
次いで、除算器４Ｃにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を検出する電圧センサ６５により検出したＦＣＣ出力電圧で、ＰＩ制御器４Ｂの出力値を除算して、その結果を制限器４Ｄに出力する。
【００７９】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５により燃料電池スタック１の出力電圧が昇圧されている場合には、除算器４Ｃの出力値は１以下となる。一方、燃料電池スタック１の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧よりも大きい場合には、除算器４Ｃの出力値は１以上となる。本実施形態の制限器４Ｄは、０未満の値を０に制限するとともに、１より大きい値を１に制限するものである。制限器４Ｄは、得られた値を後段に出力する。
【００８０】
最後に減算器４Ｅにより、１から制限器４Ｄの出力値が減算される。そして、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ＰＷＭ信号として減算器４Ｅの出力値（０〜１の値）をスイッチング素子５４に出力するとともに、ＰＷＭ信号として制限器４Ｄの出力値（０〜１の値であって、減算器４Ｅの出力値と加算すると１になる値）をスイッチング素子５２に出力する。
【００８１】
本実施形態では、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、上記演算処理に基づいて、スイッチング素子５２、５４用のＰＷＭ信号を演算し、スイッチング制御する。なお、この演算処理を実行するために、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ４は、ハードウェア構成によるアナログ回路を備えていてもよく、その代わりに、図示しないメモリに格納されたソフトウェアプログラムを実行することにより、ＰＷＭ信号を演算してもよい。
【００８２】
図７は、図３のステップＳ４に対応するサブルーチンであり、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７により実行されるバッテリコンバータ制御処理を示す制御ブロック図である。図７に示すように、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、第１入力を第２入力で減算する減算器７Ａと、入力値をＰＩ制御するＰＩ制御器７Ｂと、第１入力を第２入力で除算する除算器７Ｃと、入力値を所定範囲内の値に制限する制限器７Ｄと、第１入力を第２入力で減算する減算器７Ｅとを備える。
【００８３】
まず、減算器７Ａにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の昇降圧すべき目標電圧から制御電圧量であるＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力電圧又は出力電圧を減算する。次いで、ＰＩ制御器７Ｂにより、減算器７Ａの出力値をＰＩ制御して、得られた値が除算器７Ｃに出力される。
【００８４】
次いで、除算器７Ｃにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧を検出する電圧センサ６９により検出したバッテリＣ出力電圧（バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧）で、ＰＩ制御器７Ｂの出力値を除算して、その結果を制限器７Ｄに出力する。
【００８５】
制限器７Ｄは、０未満の値を０に制限するとともに、１より大きい値を１に制限し、得られた値を後段に出力する。最後に、減算器７Ｅにより、１から制限器７Ｄの出力値が減算される。そして、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ＰＷＭ信号として減算器７Ｅの出力値（０〜１の値）をスイッチング素子８４に出力するとともに、ＰＷＭ信号として制限器７Ｄの出力値（０〜１の値であって、減算器７Ｅの出力値と加算すると１になる値）をスイッチング素子８２に出力する。
【００８６】
本実施形態では、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、上記演算処理に基づいて、スイッチング素子８２、８４用のＰＷＭ信号を演算し、スイッチング制御する。なお、この演算処理を実行するために、バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ７は、ハードウェア構成によるアナログ回路を備えていてもよく、その代わりに、図示しないメモリに格納されたソフトウェアプログラムを実行することにより、ＰＷＭ信号を演算してもよい。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の電力調整システム１００は、負荷である駆動モータ２に接続される燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１と駆動モータ２の間に接続され、燃料電池スタック１の出力電圧を所定の要求電圧比で変換する燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５と、駆動モータ２に対して燃料電池スタック１と並列に接続され、燃料電池スタック１とは異なる電力供給源であるバッテリ２０と、バッテリ２０と駆動モータ２の間に接続され、バッテリ２０の出力電圧を所定の要求電圧比で変換するバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８と、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が所定の電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を駆動制御する燃料電池用コンバータ制御手段１４と、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧が所定の電圧になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を駆動制御するバッテリ用コンバータ制御手段１５とを備える。そして、本実施形態の電力調整システム１００は、燃料電池用コンバータ制御手段１４が、バッテリ２０の出力電圧よりも燃料電池スタック１の出力電圧が高い状況において、所定の条件が成立すると、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動、すなわち、昇圧又は降圧動作を制限するように構成される。このような条件下では、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧動作を制限することにより、このＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力電圧（燃料電池スタック１の出力電圧）がそのままＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧となる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧に対するリプル成分の発生を抑制することができるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力側に設けられたコンデンサ６４に過剰に帯電することを抑制することができる。これにより、特に、燃料電池スタック１が低負荷運転をしている状況におけるＤＣリンク電圧の行き過ぎが発生することを効果的に防止することができる。
【００８８】
本実施形態の電力調整システム１００では、所定の条件は、燃料電池用コンバータ制御手段１４により制御される燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標出力電圧がバッテリ用コンバータ制御手段１５により制御されるバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の目標出力電圧以上であり、このＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流が所定の電流値以下である。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を流れる通過電流が小さい場合には、バッテリ２０の充放電、すなわち、バッテリ２０に対する電流の向きが頻繁に切り替わることがある。このような状況においては、燃料電池スタック１の発電電力をバッテリ２０に充電することができず、ＤＣリンク側に帯電してしまうことが起こり得る。これにより、ＤＣリンク電圧が急激に上昇して、後段の駆動モータ２のトルク制御に悪影響を与えることがある。したがって、このような状況においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動を制限することにより、リプル成分の発生を抑制して、駆動モータ２のトルク制御への悪影響を防止することができる。
【００８９】
本実施形態の電力調整システム１００では、燃料電池用コンバータ制御手段１４は、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動を制限している際に、バッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の通過電流が所定の電流値よりも大きくなると、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動の制限を解除すればよい。これにより、駆動モータの力行や回生動作におけるトルク制御に影響を与えることがない。
【００９０】
本実施形態の電力調整システム１００では、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５は、昇圧用及び降圧用の少なくとも一方のスイッチング素子５２、５４を含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の駆動の制限は、スイッチング素子５２又は５４のＯＮデューティ比を１００％に設定した該燃料電池スタック１用コンバータの直結状態である。このように、ＯＮデューティ比を１００％にすることにより、直流電源としては、ＤＣ／ＤＣコンバータ５がないものと同じ構成となる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の昇降圧動作によるリプル成分の発生を抑制することができるとともに、ＤＣリンク電圧の行き過ぎ量を抑制することができる。
【００９１】
本実施形態の電力調整システム１００では、燃料電池用コンバータ制御手段１４は、少なくとも燃料電池スタック１の出力電圧及び出力電流に基づいて、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の目標出力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧及びバッテリ２０用のＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力電圧をリンクさせる目標ＤＣリンク電圧とを設定し、燃料電池用コンバータ制御手段１４は、バッテリ２０の出力電圧よりも燃料電池スタック１の出力電圧が高い状況において、所定の条件が成立すると、燃料電池スタック１用のＤＣ／ＤＣコンバータの目標出力電圧が所定の電圧値以上低くなるように、目標ＤＣリンク電圧を決定するように構成される。このように、燃料電池スタック１の目標出力電圧は、目標ＤＣリンク電圧＋所定電圧として演算されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態とすることにより対応することができる。これにより、追加の入出力信号や追加のバイパス経路等を設けることなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の直結動作を簡易な制御により実現することができる。
【００９２】
本実施形態の電力調整システム１００では、目標ＤＣリンク電圧は、駆動モータ２に要求される必要電圧以上の電圧値であり、燃料電池用コンバータ制御手段１４は、燃料電池スタック１の目標出力電圧と駆動モータ２の必要電圧との偏差が所定値以下である場合には、燃料電池スタック１の目標出力電圧以上になるように、目標ＤＣリンク電圧を決定すればよい。このように構成することにより、駆動モータ２に必要な供給電圧が演算され、目標ＤＣリンク電圧は、この供給電圧以上に設定される。そして、燃料電池スタック１の目標出力電圧と駆動モータ２の必要電圧との偏差が所定値以下であれば、目標出力電圧＋αを目標ＤＣリンク電圧として設定すればよい。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の直結状態を解除した際の過渡応答性能を考慮することができる。
【００９３】
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。
【００９４】
上述の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、８として、単相のＤＣ／ＤＣコンバータを用いる例について説明した。しかしながら、これらのＤＣ／ＤＣコンバータ５、８は、多相から構成されるＤＣ／ＤＣコンバータや双方向に昇降圧可能なＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。例えば、本発明の電力調整システムに多相ＤＣ／ＤＣコンバータ５が用いられた場合には、上記所定の条件下では、いずれかの相のいずれかのスイッチング素子にＯＮデューティ比１００％のＰＷＭ信号を出力することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を直結状態とすればよい。これにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１            燃料電池スタック
２            駆動モータ
３            駆動インバータ
４            燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ
５、８        ＤＣ／ＤＣコンバータ
７            コンバータコントローラ
８            バッテリ用ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０          燃料電池用コントローラ
１４          燃料電池用コンバータ制御手段
１５          バッテリ用コンバータ制御手段
２０          強電バッテリ
１００        電力調整システム
【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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