(57)【要約】【課題】燃料電池を搭載する車両において、想定される走行領域における動作を保証しつつ、燃料電池から駆動モータへの電力供給を高効率で行う燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】燃料電池システム１であって、燃料電池５と、車両２を駆動する駆動モータ３と、燃料電池５の出力電力を昇圧し、駆動モータ３へ給電する第一給電部９Ａと、燃料電池５から駆動モータ３へ電力を給電する第二給電部９Ｂであって、通常走行状態における給電に伴う電力損失が第一給電部９Ａよりも少ない第二給電部９Ｂと、車両２の走行状態に応じて第一給電部９Ａおよび第二給電部９Ｂを制御する給電制御手段１１であって、第一給電部９Ａおよび第二給電部９Ｂのうち電力損失が少ない方の給電部によって燃料電池５から駆動モータ３へ電力が給電されるように制御する給電制御手段１１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電を行う燃料電池と、
電力で車両を駆動する駆動モータであって、該車両が通常走行状態の場合よりも該駆動モータに与える負荷が大きい高負荷走行状態において、駆動電圧が前記燃料電池の出力電圧を上回る駆動モータと、
前記燃料電池の出力電力を昇圧し、前記駆動モータへ給電する第一給電部と、
前記燃料電池から前記駆動モータへ電力を給電する第二給電部であって、前記通常走行状態における給電に伴う電力損失が前記第一給電部よりも少ない第二給電部と、
前記車両の走行状態に応じて前記第一給電部および前記第二給電部を制御する給電制御手段であって、該第一給電部および該第二給電部のうち電力損失が少ない方の給電部によって前記燃料電池から前記駆動モータへ電力が給電されるように該第一給電部および該第二給電部を制御する給電制御手段と、を備える、
燃料電池システム。
【請求項２】
前記駆動モータは、前記通常走行状態においても駆動電圧が前記燃料電池の出力電圧を上回り、
前記第二給電部は、前記燃料電池の出力電圧を昇圧してから前記駆動モータへ給電し、
前記第一給電部は、前記高負荷走行状態における給電に伴う電力損失が前記第二給電部よりも少ない、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記駆動モータは、前記通常走行状態において駆動電圧が前記燃料電池の出力電圧以下であり、
前記第二給電部は、前記通常走行状態の場合に前記燃料電池の出力電力を昇圧することなく前記駆動モータへ給電する、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第一給電部及び前記第二給電部は、前記駆動モータと前記燃料電池との間の電位差を調整することにより、前記燃料電池の電圧を制御する、
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第一給電部は、前記駆動モータと前記燃料電池との間の電位差を調整することにより、前記燃料電池の電圧を制御する、
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
電力を蓄えることが可能な定電圧電源である蓄電部と、前記駆動モータと該蓄電部との間に接続される電圧変換部と、を有し、該駆動モータと該蓄電部との間の電位差を調整することにより、該駆動モータに入力される電力の電圧を制御する電圧制御部を更に備える、
請求項１から５の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転効率および環境性に優れる電源として燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する。燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応は、触媒を担持した燃料電池セルで行われる。
【０００３】
燃料電池自動車においては、燃料電池の出力電力と駆動モータの要求電力との間の齟齬を調整するため、電力の変換処理等がなされる。例えば、特許文献１には、電力変換に伴う電力損失の増大を抑制すると共に、蓄電装置を小型化する技術が開示されている。また、特許文献２には、負荷に対する定格出力電力を維持したままＤＣ／ＤＣコンバータの定格出力電力を小さくする技術が開示されている。また、特許文献３には、ＤＣ／ＤＣコンバータを大電力用のものと小電力用のものと切り替える技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３４８５３０号公報
【特許文献２】特許第３８８８０７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１２４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池を車両に搭載し、車両の駆動電源として用いる場合、駆動モータの要求する電力は車両の走行状態に応じて変化するため、燃料電池から出力される電力をコンバータで変換処理する必要がある。ここで、車両を駆動する機器類は、想定されるあらゆる走行状態においてもその動作を保証することが求められるため、燃料電池自動車に搭載される電力コンバータもこれに漏れず、低負荷領域から高負荷領域までその動作を保証することが求められる。
【０００５】
ところで、市街地等を走行するような場合、高負荷領域で走行することは稀であり、低負荷領域またはこれに近い領域で走行することがほとんどである。よって、燃料電池自動車に搭載される電力コンバータもこのような低負荷またはこれに近い領域において電力変換効率がピークになることが望まれるが、高負荷の駆動領域における動作を補償しつつこのような低負荷に近い領域において電力変換効率がピークとなる電力コンバータを開発することは難しい。電力変換効率は使用するスイッチング素子の特性によって決まるものであり、またピークにすべき領域は車両の大きさや車両の使用環境に応じて変化するためである。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、燃料電池を搭載する車両において、想定される走行領域における動作を保証しつつ、燃料電池から駆動モータへの電力供給を高効率で行う燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、給電時の電力損失が異なる２つの給電部を設け、車両の走行状態に応じて、電力損失の少ない方の給電部で給電する。
【０００８】
詳細には、燃料電池システムであって、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電を行う燃料電池と、電力で車両を駆動する駆動モータであって、該車両が通常走行状態の場合よりも該駆動モータに与える負荷が大きい高負荷走行状態において、駆動電圧が
前記燃料電池の出力電圧を上回る駆動モータと、前記燃料電池の出力電力を昇圧し、前記駆動モータへ給電する第一給電部と、前記燃料電池から前記駆動モータへ電力を給電する第二給電部であって、前記通常走行状態における給電に伴う電力損失が前記第一給電部よりも少ない第二給電部と、前記車両の走行状態に応じて前記第一給電部および前記第二給電部を制御する給電制御手段であって、該第一給電部および該第二給電部のうち電力損失が少ない方の給電部によって前記燃料電池から前記駆動モータへ電力が給電されるように該第一給電部および該第二給電部を制御する給電制御手段と、を備える。
【０００９】
上記燃料電池システムは、燃料電池をメイン電源とするモータ駆動の車両に搭載されることを前提としている。このような車両に搭載される燃料電池システムにおいては、想定されるあらゆる走行領域においてモータの駆動を保証しつつ、燃料消費効率を改善することが求められる。ここで、上記高負荷走行状態とは、該駆動モータが車両設計時に設定される要求動力の上限あるいはこれに近い領域で動作しているときの車両の走行状態であり、例えば、車両のアクセルペダルが最も踏み込まれている時の状態をいう。また、上記通常走行状態とは、車両が平均的な動力で走行しているときの走行状態であり、例えば、統計的に求められる車両の平均的な走行パターンにおいて走行しているときの車両の走行状態である。
【００１０】
上記燃料電池システムは、車両が高負荷走行状態の場合に駆動モータへの電力の供給を行うため、燃料電池の電力を昇圧する第一給電部を備えており、駆動モータの要求電力が増加した場合に低下する燃料電池の出力電圧を昇圧し、燃料電池から駆動モータへの電力の供給を保証する。ここで、このような高負荷走行状態において要求される電力の変換を行う第一給電部は、変換効率の曲線のピークが通常走行状態と必ずしも一致しない。以下、例示的に補足説明するが、ほとんどの電力コンバータは定格電力に近い領域において変換効率の曲線のピークが設定されるのに対し、通常走行状態にある車両のモータ消費電力は定格電力の半分にも満たない。そこで、上記燃料電池システムは、このような電力コンバータの変換効率のピークと実際に要求される変換効率のピークとの齟齬を無くすため、通常走行状態において第一給電部よりも電力損失の少ない第二給電部を備える。給電制御手段がこれら２つの給電部を適宜制御することにより、想定される走行領域における動作を保証しつつ、燃料電池から駆動モータへの電力供給を高効率で行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記駆動モータは、前記通常走行状態においても駆動電圧が前記燃料電池の出力電圧を上回り、前記第二給電部は、前記燃料電池の出力電圧を昇圧してから前記駆動モータへ給電し、前記第一給電部は、前記高負荷走行状態における給電に伴う電力損失が前記第二給電部よりも少なくなるようにしてもよい。これによれば、通常走行状態および高負荷走行状態の両方で昇圧が行われる場合であっても、燃料電池から駆動モータへの電力供給を高効率で行うことが可能となる。
【００１２】
また、前記駆動モータは、前記通常走行状態において駆動電圧が前記燃料電池の出力電圧以下であり、前記第二給電部は、前記通常走行状態の場合に前記燃料電池の出力電力を昇圧することなく前記駆動モータへ給電するようにしてもよい。これによれば、通常走行状態において燃料電池の出力電力を昇圧する処理が不要であるため、想定される走行領域における動作を保証しつつ、燃料電池から駆動モータへの電力供給を高効率で行うことが可能である。
【００１３】
また、前記第一給電部及び前記第二給電部は、前記駆動モータと前記燃料電池との間の電位差を調整することにより、前記燃料電池の電圧を制御するようにしてもよい。燃料電池は、内部抵抗が存在するため、規定の電流―電圧特性を有している。よって、燃料電池の電圧を制御することで電流を調整することが可能であるため、燃料電池の出力制御や電力コンバータの昇圧比、処理電力量の調整等を図ることが可能となり、ひいては燃料電池
から駆動モータへの電力供給の高効率化を図ることが可能となる。燃料電池の電圧を制御する際は、例えば、電力コンバータの変換効率や燃料電池の発電効率が高効率となる制御目標値を既定のマップ等から決定し、燃料電池の電圧が係る制御目標値になるように制御する。
【００１４】
また、前記第一給電部は、前記駆動モータと前記燃料電池との間の電位差を調整することにより、前記燃料電池の電圧を制御するようにしてもよい。これによれば、車両が高負荷走行状態の場合に燃料電池の電圧を制御することで電流を調整することが可能であるため、燃料電池の出力制御や電力コンバータの昇圧比、処理電力量の調整等を図ることが可能となり、高負荷走行状態における燃料電池から駆動モータへの電力供給の高効率化を図ることが可能となる。
【００１５】
また、電力を蓄えることが可能な定電圧電源である蓄電部と、前記駆動モータと該蓄電部との間に接続される電圧変換部と、を有し、該駆動モータと該蓄電部との間の電位差を調整することにより、該駆動モータに入力される電力の電圧を制御する電圧制御部を更に備えるようにしてもよい。これによれば、駆動モータに入力される電圧を制御することが可能であるため、駆動モータの駆動力を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
燃料電池を搭載する車両において、想定される走行領域における動作を保証しつつ、燃料電池から駆動モータへの電力を高効率で行う燃料電池システムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明の一実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。
【００１８】
＜実施形態の構成＞
図１は、本願発明の一実施形態に係る燃料電池システム１の全体構成図である。この燃料電池システム１は、電動モータを駆動源とする車両２に搭載され、この車両２の駆動モータ（以下、単に「モータ３」という）に電力を供給することを前提とする。車両２は、駆動輪がモータ３によって駆動されることで自走し、移動可能となる。このモータ３は、いわゆる三相交流モータであり、インバータ４から交流電力の供給を受けて動作する。このインバータ４は、燃料電池システム１のメイン電力源である燃料電池５と二次電池であるバッテリ６とから供給される直流電力を交流電力へ変換し、モータ３へ供給する。
【００１９】
なお、燃料電池システム１は、移動体である車両２に搭載され、この車両２のモータ３へ電力を供給するものであるが、船舶やロボット等の移動体、或いは移動しない電力消費機器に対しても適用可能である。
【００２０】
ここで、燃料電池５は、水素タンク７に貯蔵されている水素ガスとコンプレッサ８によって圧送されてくる空気中の酸素との電気化学反応にて発電を行う。燃料電池５とインバータ４との間には、ＤＣ−ＤＣコンバータであるＦＣコンバータ９が電気的に接続されている。これにより、燃料電池５から出力された電力の電圧は、ＦＣコンバータ９によって任意の電圧に昇降圧され、インバータ４に印加される。ＦＣコンバータ９の詳細な構成については、後述する。また、バッテリ６は、充放電が可能な定電圧の蓄電装置であって、該バッテリ６とインバータ４との間に該インバータ４に対して上記ＦＣコンバータ９と並列になるように、昇圧型のバッテリ昇圧コンバータ１０が電気的に接続されている。これにより、バッテリ６から出力された電力の電圧は、バッテリ昇圧コンバータ１０によって任意の電圧に昇圧され、インバータ４に印加される。バッテリ昇圧コンバータ１０は、モータ３に入力される電力の電圧を図示しない電圧センサで検出し、モータ３に入力される
電力の電圧が後述するモータ必要電圧（Ｖｍｏｔ）になるように電圧の昇圧比を制御する。バッテリ６が定電圧の電源であるため、バッテリ昇圧コンバータ１０の昇圧比を調整することによりモータ９へ入力される電圧を所定の制御目標値（Ｖｍｏｔ）にすることが可能である。尚、図１中に示すように、燃料電池システム１においては、昇圧型のバッテリ昇圧コンバータ１０に代えて、昇圧動作および降圧動作が可能な昇降圧型のコンバータも採用可能である。以下の実施例では、主にバッテリ昇圧コンバータ１０を昇圧型のコンバータとして説明を進めていくが、これには昇降圧型のコンバータの採用を制限する意図は無く、その採用に際しては適宜調整が行われる。
【００２１】
車両２には、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ１１」という。）が備えられる。ＥＣＵ１１は、上述した各制御対象と電気的に接続されており、システムを構成する各機器を制御する。例えば、車両２には、ユーザからの加速要求を受けるアクセルペダルが設けられ、その開度がアクセルペダルセンサ１２によって検出され、その検出信号がＥＣＵ１１に電気的に伝えられる。また、ＥＣＵ１１は、モータ３の回転数を検出するエンコーダにも電気的に接続され、これによりＥＣＵ１１でモータ３の回転数が検出される。ＥＣＵ１１は、これらの検出値等に基づいて、各種の制御が可能である。
【００２２】
このように構成される燃料電池システム１では、車両２のユーザが踏んだアクセルペダルの開度がアクセルペダルセンサ１２によって検出され、ＥＣＵ１１がそのアクセル開度とモータ３の回転数等に基づいて、燃料電池５の発電量やバッテリ６からの充放電量が適宜制御される。ここで、移動体である車両２の燃費を向上させるために、モータ３が高電圧低電流仕様のＰＭモータとなっている。従って、モータ３は、低電流で高トルクを発揮することが可能となるため、モータ内部の巻線やその他の配線での発熱を軽減することが可能となり、またインバータ４の定格出力を小さくすることが可能となる。具体的には、モータ３では低電流で比較的大きなトルク出力を可能とするためにその逆起電圧が比較的高く設定される一方で、その高逆起電圧に抗して高回転数での駆動が可能となるように、燃料電池システム１からの供給電圧が高く設定される。このとき、燃料電池５とインバータ４の間にＦＣコンバータ９を設け、バッテリ６とインバータ４との間にもバッテリ昇圧コンバータ１０を設けることで、インバータ４への供給電圧の高電圧化が図られる。
【００２３】
このように燃料電池システム１を、ＦＣコンバータ９を含む構成とすることで、燃料電池５自体の出力電圧（端子間電圧）が低くても、ＦＣコンバータ９の昇圧動作によりモータ３を駆動することが可能となる。これにより、燃料電池５のセル積層枚数を低減する等してその小型化を図ることも可能となる。その結果、車両２の重量を低減でき、その燃費向上を更に促進することができる。
【００２４】
ここで、ＦＣコンバータ９の特徴について詳述する。図２は、燃料電池システム１の電気経路を詳細に示した回路図である。図２に示すように、ＦＣコンバータ９は、２つのコンバータ９Ａ，Ｂで構成されている。コンバータ９Ａ，Ｂは、燃料電池５とインバータ４との間で互いに電気的に並列になるように接続されている。コンバータ９Ａ，Ｂは、電力の変換能力が互いに異なっている。図３は、各コンバータ９Ａ，Ｂの電力の変換効率と出力との関係を示すグラフである。図３に示すように、各コンバータ９Ａ，Ｂの変換能力は互いに異なっており、コンバータ９Ａ（ＣＯＮＶ１）に対しコンバータ９Ｂ（ＣＯＮＶ２）はより多くの燃料電池５の出力を変換可能なように構成されている。図３のグラフにおける「最大出力点」は、負荷の最大出力（モータ３が最大出力で駆動している場合にコンバータ９Ｂに要求される出力であり、本発明でいう高負荷走行状態に相当する状態における出力）を示しており、コンバータ９Ｂは、車両２があらゆる走行領域においても燃料電池５の出力電圧を変換可能なように設定される。これに対し、コンバータ９Ａは、コンバータ９Ｂよりも変換能力が小さくなるように設定されており、負荷の最大出力には対応できないものの、変換効率のピークがコンバータ９Ｂよりも低い出力領域になるように設定
されている。すなわち、コンバータ９Ｂよりもコンバータ９Ａの方が、小容量のスイッチング素子等で構成されており、低出力時におけるスイッチング動作で発生する損失が小さくなるように構成されている。ここで、コンバータ９Ａの変換効率がピークとなるとき（本発明でいう、通常走行状態に相当する。通常走行状態において昇圧動作するコンバータ９Ａは、このように通常走行状態において変換効率がピークとなるように構成される）の出力は、負荷が要求する出力の平均値であり、本実施形態においては、車両２が通常の使用状態において要求する出力の平均値（具体的には、１０・１５モードの走行状態において要求される出力の平均値）である。すなわち、コンバータ９Ａは最大出力時における電力の変換能力を補償する目的で設けるのに対し、コンバータ９Ｂは、通常出力時において電力の変換効率を最大限に高めることにより、燃費を良くする目的で設けている。なお、図３に示すＣＨは、コンバータの切り替えのポイントを示す。すなわち、出力がＣＨ未満であればコンバータ９Ａを用いて電力の変換を行う方が効率が良く、出力がＣＨよりも高ければコンバータ９Ｂを用いて電力の変換を行う方が効率が良い。
【００２５】
＜実施形態の動作フロー＞
次に、燃料電池システム１の制御について説明する。図４は、燃料電池システム１の制御フロー図である。以下、図４の制御フロー図を参照しつつ、燃料電池システム１の制御フローについて説明する。
【００２６】
（ステップＳ１０１）燃料電池システム１が起動されると、ＥＣＵ１１は、水素タンク７やコンプレッサ８を制御して燃料ガスである水素や酸化ガスである酸素を燃料電池５へ供給する。燃料電池５へ供給する燃料ガスおよび酸化ガスの流量は、アクセルペダルセンサ１２によって検知される要求トルク、バッテリ６の入出力電流、モータ３の消費電流等に基づいて算出される要求発電量に応じて決定される。すなわち、ＥＣＵ１１に予め記憶されている燃料電池５の運転モデルから要求発電量に対する消費水素量や消費酸素量を決定し、決定した量の水素および酸素が燃料電池５へ供給されるように水素タンク７の出口弁の開度やコンプレッサ８の回転数を制御する。これにより、燃料電池５で水素と酸素の電気化学反応が始まり、発電が開始される。ここで、ＥＣＵ１１は、エンコーダによって検出されたモータ３の実際の回転数に対応する、該モータ３が最大出力し得る最大トルクを算出する。具体的には、モータ３の回転数とそれに対応した最大トルクとが関連付けられているマップをＥＣＵ１１が有しており、検出された回転数に従って該マップにアクセスすることでモータ３の最大トルクが算出される。ＥＣＵ１１は、本ステップＳ１０１の処理を終了すると、Ｓ１０２の処理を実行する。
【００２７】
（ステップＳ１０２）ＥＣＵ１１は、アクセルペダルセンサ２１によって検出されたアクセルペダルの開度に基づいて、モータ３に出力要求されている要求トルクを算出する。アクセルペダルの全開が、モータ３の現時点での回転数における最大トルクを要求していると定義すると、全開時の係数を１００％、全閉時の係数を０％として、以下の式に従って要求トルクが算出される。ＥＣＵ１１は、本ステップＳ１０２の処理を終了すると、Ｓ１０３の処理を実行する。
（要求トルク）＝（上記最大トルク）×（アクセルペダルの開度に応じた係数）
【００２８】
（ステップＳ１０３）ＥＣＵ１１は、Ｓ１０１とＳ１０２での算出結果に基づいて、モータ３に要求されている出力である要求出力を、以下の式に従って算出する。ＥＣＵ１１は、本ステップＳ１０３の処理を終了すると、Ｓ１０４の処理を実行する。
（要求出力）＝（要求トルク）×（モータの回転数）
【００２９】
（ステップＳ１０４）ＥＣＵ１１は、Ｓ１０３で算出した要求出力とモータ３の回転数に基づいて、必要な電力がモータ３に供給されるように、インバータ４に印加されるべき電圧であるモータ必要電圧（Ｖｍｏｔ）を算出する。具体的には、ＥＣＵ１１は、モータ
３の回転数（ｒｐｍ）と上記要求出力（Ｐ）で形成される関数Ｆと、モータ必要電圧とが関連付けられているモータ必要電圧マップを有しており、モータの回転数と要求出力とに従ってこのマップにアクセスすることでモータ必要電圧を算出する。モータ必要電圧マップは、実験等によって予め決定され得るもので、その一例としては、モータ３の回転数が高くなるに従いその逆起電圧が高くなるため要求電圧値は高くなるべきであり、要求出力が高くなるとその出力をより少ない電流で達成するために要求電圧値は高くなるべきであるので、これらの点が関数Ｆとモータ必要電圧との相関に反映されている。ＥＣＵ１１は、Ｓ１０４の処理を終了すると、Ｓ１０５の処理を実行する。
【００３０】
（ステップＳ１０５）ＥＣＵ１１は、アクセルペダルセンサ２１によって検出されたアクセルペダルの開度に従って発電が行われている燃料電池５の出力電圧（Ｖｆｃ）を検出する。この検出は、図示されない電圧センサを介して行われる。
【００３１】
（ステップＳ１０６）ステップＳ１０５の処理が終了すると、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０４で算出したモータ必要電圧を、Ｓ１０５で検出した燃料電池５の出力電圧で除して昇圧比Ｒｔ（＝Ｖｍｏｔ／Ｖｆｃ）を算出する。
【００３２】
（ステップＳ１０７）ＥＣＵ１１は、ＦＣコンバータ９の制御を行う。即ち、ＥＣＵ１１は、上記Ｓ１０６の処理において算出された昇圧比Ｒｔに基づいてＦＣコンバータ９を制御する。
【００３３】
ここで、本ステップＳ１０７の処理について詳述する。図５は、本ステップＳ１０７の詳細な処理内容を示す処理フロー図である。図５に示すように、ステップＳ１０６の処理を実行したＥＣＵ１１は、算出した昇圧比Ｒｔに基づいて（換言すると、燃料電池５の出力に基づいて）コンバータ９Ａ，Ｂの何れを用いるかを判定する（ステップＳ２０１）。図６は、モータ必要電圧（Ｖｍｏｔ）と燃料電池５の出力電圧（Ｖｆｃ）との関係を、出力に応じて示した相関図である。図６のＶｍｏｔで示すように、モータ３の逆起電圧は車両２の速度が上昇していくに従い増加していくため、モータ必要電圧も車両速度の増加とともに増加していく。ここで、燃料電池５の出力電圧Ｖｆｃとモータ必要電圧Ｖｍｏｔとの相関において、Ｖｆｃが、車両２の全ての速度領域におけるＶｍｏｔよりも高くなるようにシステム構成することが考えられるが、この場合、燃料電池５の体格増大等を招くため、本実施形態ではＦＣコンバータ９を設けることで燃料電池５の出力電圧とモータ３の要求電圧との調整を図っている。ここで、ＥＣＵ１１は、出力がＣＨよりも高い場合、コンバータ９Ｂを用いて電力を変換する（Ｓ２０２）。また、ＥＣＵ１１は、出力がＣＨよりも低い場合、コンバータ９Ａを用いて電力を変換する（Ｓ２０３）。なお、Ｓ２０１の処理の際に用いていたコンバータと異なる側のコンバータを用いて電力を変換する場合、次のようにしてコンバータを切り替える。すなわち、コンバータを切り替える場合（９Ａから９Ｂへ、または９Ｂから９Ａへ）は、まず、切り替え先のコンバータの制御目標値を目標の昇圧比にセットし、このコンバータによってＦＣコンバータ９全体の昇圧比が保たれるようにする。次に、切り替え元のコンバータの制御目標値（昇圧比）を徐々に下げる。切り替え先のコンバータによって切り替え元のコンバータの入出力間の昇圧比が保たれているため、制御目標値を下げられた切り替え元のコンバータは、昇圧比を下げるためにスイッチング周波数を下げる。これにより、切り替え元のコンバータを流れている電流がほぼ０となり、切り替え先のコンバータへの電流の乗せ換えが完了する。上記ステップＳ２０１〜２０３で構成されるステップＳ１０７の処理が完了したら、ＥＣＵ１１は、再びステップＳ１０１の処理を開始する。なお、上記ステップＳ２０１〜２０３で構成される一連の処理が、本発明でいうところの車両の走行状態に応じた給電部の制御に相当する。このように、ＥＣＵ１１は、コンバータを制御するにあたり、モータ３の要求電力量や燃料電池の出力電力量、アクセルペダルの開度等のパラメータを参照し、車両２の走行状態に応じて変化する、コンバータ９に要求される電力処理量に応じた制御を実行する。
【００３４】
なお、上記Ｓ１０１からＳ１０７の処理の説明においては、説明の簡便化のため、燃料電池５とモータ３との相関にのみ着目して説明したが、本燃料電池システム１は、モータ３に対してバッテリ６からの電力供給も可能である。バッテリ６から電力供給される場合は、バッテリ６からの出力電圧がバッテリ昇圧コンバータ１０によって昇圧された上で、インバータ４に印加されることになる。ここで、バッテリ昇圧コンバータ１０は、いわゆる昇圧コンバータであるため、バッテリ６からインバータ４に電力供給を行うためには、バッテリ昇圧コンバータ１０の出口電圧（インバータ４側の電圧であり、ＦＣコンバータ９の出口電圧と同等）が、その入口電圧（バッテリ６側の電圧）と比較して同じか、又はより高い状態でなければならない。
【００３５】
＜実施形態の効果＞
以上、本実施形態によれば、必要な電力量に応じてコンバータを切り替えているため、高負荷から低負荷まであらゆる走行状態における動作を保証しつつ、市街地等における通常走行状態において電力変換が高効率で行われるようになるため、システム全体の燃料消費効率を改善することが可能となる。なお、上記実施形態では、通常走行状態および高負荷走行状態の何れの走行状態においてもＦＣ昇圧コンバータによる昇圧処理がなされていたが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。すなわち、図７に示すように、通常出力点において燃料電池５の出力電圧（Ｖｆｃ）がモータ要求電圧（Ｖｍｏｔ）を上回るようなシステム構成であれば、コンバータ９Ｂを単なるケーブルとスイッチに置き換えることでバイパスルートを設けた構成に変更することもできる。この場合であれば、通常走行状態において電力の昇圧処理がなされないため、燃費の大幅な改善を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】燃料電池システムの構成図。
【図２】燃料電池システムの回路図。
【図３】コンバータの電力の変換効率と出力との関係を示すグラフ。
【図４】燃料電池システムの制御フロー図。
【図５】ステップＳ１０７の詳細な処理内容を示す処理フロー図。
【図６】モータ必要電圧と燃料電池の出力電圧との関係を示した相関図。
【図７】モータ必要電圧と燃料電池の出力電圧との関係を示した相関図（変形例）。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・燃料電池システム
２・・・車両
３・・・モータ
４・・・インバータ
５・・・燃料電池
６・・・バッテリ
７・・・水素タンク
８・・・コンプレッサ
９（Ａ，Ｂ）・・・ＦＣ昇圧コンバータ
１０・・・バッテリ昇圧コンバータ
１１・・・ＥＣＵ
１２・・・アクセルペダルセンサ
【図１】
2009232548.tif 000003
【図２】
2009232548.tif 000004
【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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