CN107408883A - 电力调整系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的电力调整系统具备：燃料电池，其与负载连接；以及多相转换器，其连接于燃料电池与负载之间，该多相转换器由多个相构成，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换。电力调整系统还具备脉动电流特性切换部，该脉动电流特性切换部根据燃料电池的动作状态和负载的要求电力来变更多相转换器的驱动相数和电压比中的至少一方，由此切换与多相转换器的输入电流对应的脉动电流特性。

Description

电力调整系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种对多相转换器的驱动相数和电压比中的至少一方进行切换来切换脉动电流特性的电力调整系统及其控制方法。
背景技术
在具备燃料电池的电力调整系统中，已知如下一种电力调整系统：根据与燃料电池连接的负载的要求来向燃料电池供给燃料气体(例如氢)和氧化剂气体(例如空气)，由此能够向负载供给燃料电池的输出电力。
在如上所述的电力调整系统中，基于与燃料电池的湿润状态具有相关性的燃料电池的输出电流和输出电压的交流成分、即燃料电池的内部阻抗，来估计燃料电池的湿润状态(湿润度)，以控制燃料电池的动作状态。
在基于这样测定出的内部阻抗来估计燃料电池堆的湿润度时，存在以下问题：当燃料电池的输出电流的交流成分中包含的脉动电流大时，无法准确地估计燃料电池的湿润度，难以适当地控制燃料电池的动作。
在此，JP5143665B中公开了一种电力调整系统，该电力调整系统具有：与负载并联连接的燃料电池及蓄电装置、配置于燃料电池与负载之间的第一DC/DC转换器以及配置于蓄电装置与负载之间的第二DC/DC转换器。
在该电力调整系统中，根据对该系统要求的电力，基于蓄电装置的输出电流的检测值来变更第一DC/DC转换器的变压率，或者，基于燃料电池的输出电流的检测值来变更第二DC/DC转换器的变压率。根据该电力调整系统，能够通过控制两台DC/DC转换器中的一方的变压率来控制另一方的通过电流。
发明内容
在如上所述的电力调整系统中，在燃料电池的电压输出端子处配置了第一DC/DC转换器，因此随着作为第一DC/DC转换器的变压比的电压比(输出电压/输入电压)变大，从燃料电池流入到第一DC/DC转换器的输入电流的脉动电流成分增加。
在此，为了抑制该脉动电流成分，想到了在燃料电池的输出端子间设置使输出电压平滑化的大容量的电容器。然而，这种大容量的电容器昂贵，因此存在以下问题：当设置电压平滑用的大容量的电容器时，包括燃料电池的电力调整系统的制造成本增大。
与此相对，在不设置电压平滑用的大容量的电容器的情况下，脉动电流成分随着转换器的电压比变大而增加，由此其影响会波及到燃料电池的输出电流的检测值。在该情况下，也存在以下问题：无法准确地计算出通过检测燃料电池的输出电流和输出电压的微小的交流成分来计算的燃料电池的内部阻抗。另外，根据情况不同，还存在以下问题：阻抗检测部(阻抗检测电路)的检测值饱和，变得无法正常地检测燃料电池的内部阻抗。
本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于提供一种能够通过对多相转换器的与各相对应的转换器的驱动相数、多相转换器所控制的电压比进行切换来减少燃料电池所生成的脉动电流成分的电力调整系统及其控制方法。
根据本发明的一个方式，本发明的电力调整系统具备：燃料电池，其与负载连接；以及多相转换器，其连接于燃料电池与负载之间，并且该多相转换器由多个相构成，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换。另外，电力调整系统还具备脉动电流特性切换部，该脉动电流特性切换部根据燃料电池的动作状态和负载的要求电力来变更多相转换器的驱动相数和电压比中的至少一方，由此切换与多相转换器的输入电流对应的脉动电流特性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的燃料电池用的电力调整系统的整体结构的图。
图2是表示图1的燃料电池用控制器的功能性结构的框图。
图3A是表示与燃料电池用DC/DC转换器的驱动相数对应的脉动电流特性的图表。
图3B是表示第一实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器的电压比与燃料电池堆所生成的脉动电流的振幅之间的关系的图表。
图4是表示本发明的第一实施方式中的燃料电池用控制器、燃料电池用DC/DC转换器控制器以及蓄电池用DC/DC转换器控制器的整体控制的流程图。
图5是表示由燃料电池用控制器执行的FC电流指令运算处理的流程图。
图6是表示由燃料电池用控制器执行的FC电压指令运算处理的流程图。
图7是表示由燃料电池用控制器执行的马达下限电压运算处理的流程图。
图8是表示由燃料电池用控制器执行的FC湿润状态估计处理的流程图。
图9是表示由燃料电池用控制器执行的FC阻抗计算要求处理的流程图。
图10是表示由燃料电池用控制器执行的驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图。
图11是表示由燃料电池用DC/DC转换器控制器执行的FC用DC/DC转换器控制处理的流程图。
图12是表示由蓄电池用DC/DC转换器控制器执行的蓄电池DC/DC转换器控制处理的流程图。
图13是表示第二实施方式中的燃料电池用控制器的功能性结构的框图。
图14是表示第二实施方式中的燃料电池用控制器执行的驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图。
图15是表示第二实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器控制器执行的FC用DC/DC转换器控制处理的流程图。
图16是表示第二实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器的电压比与燃料电池堆所生成的脉动电流的振幅之间的关系的图表。
图17是表示第三实施方式中的燃料电池用控制器的功能性结构的框图。
图18是表示第三实施方式中的燃料电池用控制器执行的驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图。
图19是表示第三实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器的电压比与燃料电池堆所生成的脉动电流的振幅之间的关系的图表。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式中的燃料电池用的电力调整系统1(下面仅称为“电力调整系统1”)的整体结构的图。本发明的电力调整系统1使用于至少以燃料电池为驱动源的车辆。如图1所示，该电力调整系统1例如搭载于利用驱动马达2来驱动车辆的电动汽车。此外，该电力调整系统1只要应用于以燃料电池为驱动源的负载即可，也能够应用于燃料电池车辆(利用燃料电池的电动汽车)以外的装置等负载。
如图1所示，本实施方式的电力调整系统1具备燃料电池堆6、燃料电池堆6用的DC/DC转换器5、强电电池20(下面仅称为“蓄电池20”)、辅机类30以及蓄电池20用的DC/DC转换器8。另外，电力调整系统1具备对包括燃料电池堆6的电力调整系统1整体进行控制的燃料电池用控制器10、对DC/DC转换器5进行控制的燃料电池用DC/DC转换器控制器4以及对DC/DC转换器8进行控制的蓄电池用DC/DC转换器控制器7。并且，电力调整系统1具备驱动逆变器3和作为负载的驱动马达2，该驱动逆变器3进行开关控制使得从燃料电池堆6和蓄电池20输入的直流电力成为向驱动马达2的交流电力。
燃料电池堆6用的DC/DC转换器5设置于燃料电池堆6与驱动逆变器3(驱动马达2)之间。该DC/DC转换器5将燃料电池堆6的输出电压变换为驱动逆变器3的输入电压。在本实施方式中，DC/DC转换器5是用于将燃料电池堆6的输出电压升高为与驱动马达2的驱动电压相适的电压的升压转换器。
在本实施方式中，DC/DC转换器5由三个相的转换器构成。因此，下面也有时将该DC/DC转换器5称为多相转换器5。此外，多相转换器5的相数也可以为三相以上。
如图1所示，多相转换器5由U相转换器、V相转换器、W相转换器这三个转换器构成。三个电抗器5U、5V、5W分别连接于U相、V相以及W相转换器。此外，U相转换器、V相转换器以及W相转换器具有同样的结构。因此，下面以U相转换器为代表来说明其结构。
U相转换器具备电抗器5U、降压侧的开关元件51U、整流二极管52U、升压侧的开关元件53U以及回流二极管54U。开关元件51U与整流二极管52U反并联连接，开关元件53U与回流二极管54U反并联连接。这些开关元件51U、54U例如由IGBT(Insulated Gate BipolarTransistors：绝缘栅双极晶体管)构成。
电抗器5U的一端经由电流传感器61与燃料电池堆6的正极侧的输出端子连接，另一端连接于开关元件51U及整流二极管52U的一端与开关元件53U及回流二极管54U的一端之间。开关元件51U及整流二极管52U的另一端与驱动逆变器3的正极侧的输入端子连接。另外，开关元件53U及回流二极管54U的另一端连接于燃料电池堆6的负极侧的输出端子与驱动逆变器3的负极侧的输入端子之间。
在本实施方式中，如后所述，基于驱动马达2的马达下限电压与燃料电池堆6的输出电压之间的关系、阻抗计算要求的有无以及与向多相转换器5要求的电压比对应的脉动电流振幅，通过燃料电池用DC/DC转换器控制器4的控制，来切换多相转换器5的驱动相数(多相转换器的驱动相数)。
在燃料电池堆6的输出端子之间并联连接有用于检测燃料电池堆6的输出电压的电压传感器62以及用于使燃料电池堆6的输出电压平滑化的电容器63。在本实施方式中，电容器63不是用于使脉动电流减少的昂贵的大容量的电容器，而是廉价的小容量的电容器。
另外，在多相转换器5的输出端子之间并联连接有用于使多相转换器5的输出电压平滑化的电容器64以及用于检测多相转换器5的输出电压(驱动逆变器3的输入电压)的电压传感器65。
并且，在多相转换器5的输出端子及DC/DC转换器8的输出端子的连接端子与驱动逆变器3的输入端子之间设置有用于使驱动逆变器3的输入电压平滑化的电容器66。
燃料电池堆6经由多相转换器5和驱动逆变器3来与作为电力调整系统1的负载的驱动马达2连接。燃料电池堆6是从未图示的正极气体供排装置和负极气体供排装置接受正极气体(氧化剂气体)和负极气体(燃料气体)的供给、与驱动马达2等电负载相应地发电的层叠电池。燃料电池堆6中例如层叠有数百块燃料电池。
在燃料电池堆6上连接有负极气体的供排气通路、正极气体的供排气通路、设置于各通路的压力调节阀、冷却水循环通路、冷却水泵、散热器、燃料电池堆6的冷却装置等大量的装置。然而，它们与本发明的技术特征的关系性低，因此省略了它们的图示。
驱动马达2对搭载本实施方式的电力调整系统1的车辆进行驱动。驱动逆变器3将从燃料电池堆6、蓄电池20供给的直流电力变换为交流电力，将变换得到的交流电力供给到驱动马达2。驱动马达2利用由驱动逆变器3供给的交流电力来旋转驱动，将其旋转能量提供到后级。此外，虽未进行图示，驱动马达2经由差速器和轴来与车辆的驱动轮连结。
在车辆下坡、减速时，根据蓄电池20的充电状态，经由驱动逆变器3和DC/DC转换器8向蓄电池20供给驱动马达2的再生电力，对蓄电池20进行充电。另外，在车辆进行动力运转时，驱动马达2利用燃料电池堆6的发电电力、来自蓄电池20的蓄电电力来进行旋转，其旋转能量被传递给未图示的车辆的驱动轮。
在驱动马达2的附近设置有检测驱动马达2的马达转速的马达转速检测部21以及检测驱动马达2的马达转矩的马达转矩检测部22。由这些检测部21、22检测出的驱动马达2的马达转速和马达转矩被输出到燃料电池用控制器10。
蓄电池20是能够充放电的二次电池，例如是300V(伏特)的锂离子电池。蓄电池20与辅机类30连接，构成辅机类30的电源。另外，蓄电池20经由DC/DC转换器8与驱动逆变器3及DC/DC转换器5连接。即，蓄电池20和燃料电池堆6并联连接于作为电力调整系统1的负载的驱动马达2。
在蓄电池20的输出端子，与辅机类30并联地连接有用于检测蓄电池20的输出电压的电压传感器67以及用于使蓄电池20的输出电压平滑化的电容器68。
蓄电池20用的DC/DC转换器8与燃料电池堆6用的多相转换器5不同，是单相的转换器。如图1所示，该DC/DC转换器8具备电抗器81、降压侧的开关元件82、整流二极管83、升压侧的开关元件84以及回流二极管85。开关元件82与整流二极管83反并联连接，开关元件84与回流二极管85反并联连接。这些开关82、84例如由IGBT构成。
电抗器81的一端与蓄电池20的正极侧的输出端子连接，另一端连接于开关元件82及整流二极管83的一端与开关元件84及回流二极管85的一端之间。开关元件82及整流二极管83的另一端与驱动逆变器3的正极侧的输入端子连接。另外，开关元件84及回流二极管85的另一端连接于蓄电池20的负极侧的输出端子与驱动逆变器3的负极侧的输入端子之间。
DC/DC转换器8的输出端子连接有用于使DC/DC转换器8的输出电压平滑化的电容器70以及用于检测DC/DC转换器8的输出电压(驱动逆变器3的输入电压)的电压传感器69。
辅机类30是主要附属于燃料电池堆6的部件，包括如上所述的正极气体供排装置及负极气体供排装置、未图示的空气压缩机、冷却泵等。此外，在辅机类30的各种部件是弱电设备的情况下，只要在蓄电池20与作为对象的辅机类30之间设置未图示的降压DC/DC转换器即可。
虽未进行图示，但是燃料电池用控制器10由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。由电流传感器61和电压传感器62检测出的燃料电池堆6的输出电流值和输出电压值被输入到燃料电池用控制器10。
另外，燃料电池用控制器10基于从各传感器61、62输入的燃料电池堆6的输出电流值及输出电压值以及从各传感器21、22输入的驱动马达2的马达转速及马达转矩，向燃料电池用DC/DC转换器控制器4和蓄电池用DC/DC转换器控制器7分别输出用于使多相转换器5和DC/DC转换器8动作的指令。
燃料电池用DC/DC转换器控制器4基于来自燃料电池用控制器10的指令来控制多相转换器5。具体地说，在本实施方式中，燃料电池用DC/DC转换器控制器4基于来自燃料电池用控制器10的指令来切换多相转换器5的驱动相数，并且根据该驱动相数来使向各相的转换器输入的输入电压的相位移动360度/驱动相数。例如，在驱动U相转换器和V相转换器这两个相时，使两个转换器的输入电压移动180度(＝360度/2个相)。另外，在驱动三个相时，使三个转换器的输入电压各移动120度(＝360度/3个相)。
由电压传感器62检测出的燃料电池堆6的输出电压值以及由电压传感器65检测出的多相转换器5的输出电压值被输入到燃料电池用DC/DC转换器控制器4。燃料电池用DC/DC转换器控制器4对多相转换器5的各开关元件进行开关控制，使得多相转换器5的电压比(输出电压/输入电压)变为来自燃料电池用控制器10的指令值。
蓄电池用DC/DC转换器控制器7基于来自燃料电池用控制器10的指令来控制蓄电池20用的DC/DC转换器8。燃料电池用DC/DC转换器控制器4和蓄电池用DC/DC转换器控制器7对通过多相转换器5得到的电压比和通过DC/DC转换器8得到的电压比分别进行控制，使得向驱动逆变器3输入的输入电压变得相同。
由电压传感器67检测出的蓄电池20的输出电压值以及由电压传感器69检测出的DC/DC转换器8的输出电压值被输入到蓄电池用DC/DC转换器控制器7。蓄电池用DC/DC转换器控制器7对DC/DC转换器8的各开关元件进行开关控制，使得DC/DC转换器8的电压比(输出电压/输入电压)变为来自燃料电池用控制器10的指令值。
图2是表示图1所示的燃料电池用控制器10的功能性结构的框图。如图2所示，本实施方式的燃料电池用控制器10包括阻抗计算部11、阻抗计算要求部12、湿润状态估计部13、脉动电流特性切换部14、脉动电流特性存储部15以及电压控制部16。
阻抗计算部11当接受了从阻抗计算要求部12要求的燃料电池堆6的阻抗计算要求时，基于由电流传感器61检测的燃料电池堆6的输出电流的交流成分以及由电压传感器62检测的输出电压的交流成分来计算燃料电池堆6的阻抗(内部阻抗)。
在此，燃料电池堆6的所计算出的阻抗与检测出该燃料电池堆6的输出电流和输出电压的时间点的燃料电池堆6的湿润度具有相关性。即，燃料电池堆6的阻抗越高，则燃料电池堆6越接近过干燥状态。另一方面，燃料电池堆6的阻抗越低，则越接近过加湿状态。
阻抗计算要求部12基于由电流传感器61检测的燃料电池堆6的输出电流的交流成分、由电压传感器62检测的输出电压的交流成分以及阻抗计算部11上次计算的阻抗上次值，来判定是否能够检测燃料电池堆6的阻抗。
即，阻抗计算要求部12基于检测出的燃料电池堆6的输出电流值及输出电压值以及阻抗上次值来判定阻抗检测部(阻抗检测电路)的检测值(阻抗计算部11的计算值)是否处于饱和状态。然后，在检测值处于饱和状态而判定为无法检测燃料电池堆6的阻抗的情况下，阻抗计算要求部12对阻抗计算部11输出再次计算燃料电池堆6的阻抗的指令、即阻抗计算要求。
另外，阻抗计算要求部12基于由湿润状态估计部13估计出的燃料电池堆6的湿润状态的估计值来判定燃料电池堆6的发电效率是否下降、即燃料电池堆6是否处于发电不良的状态。然后，在判定为燃料电池堆6的发电效率下降的情况下，阻抗计算要求部12将燃料电池堆6的阻抗计算要求输出到阻抗计算部11。
湿润状态估计部13基于由阻抗计算部11计算出的燃料电池堆6的阻抗来估计该燃料电池堆6的湿润状态。这样估计出的燃料电池堆6的湿润状态被用于控制燃料电池堆6的动作。此外，只要根据燃料电池堆6的动作状态通过公知的控制方法来执行燃料电池堆6的动作控制即可。因此，在本说明书中，省略燃料电池堆6的控制方法的详细说明。
估计出的燃料电池堆6的湿润状态被输出到电压控制部16，以用于燃料电池堆6的输出电压的升压控制和蓄电池20的输出电压的直流环节控制(用于使DC/DC转换器5的输出电压与DC/DC转换器8的输出电压衔接(同步)的控制)。
另外，湿润状态估计部13在未计算出燃料电池堆6的阻抗的燃料电池堆6的运转状态下基于过去的阻抗计算值和燃料电池堆6的运转状态来估计燃料电池堆6的湿润状态。在该情况下，作为过去的阻抗计算值，例如是在上次从阻抗计算要求部12输出阻抗计算要求时由阻抗计算部11计算出的阻抗。该阻抗上次值只要存储在未图示的存储器中即可。
脉动电流特性切换部14根据燃料电池堆6的动作状态来向燃料电池用DC/DC转换器控制器4输出用于切换多相转换器5的驱动相数、即多个电抗器5U、5V、5W的驱动数的驱动数指令。另外，脉动电流特性切换部14基于电抗器5U、5V、5W的驱动数来向燃料电池用DC/DC转换器控制器4输出用于使对应的各电抗器5U、5V、5W移动输入电压的相位的相位指令。
由此，脉动电流特性切换部14如后所述那样切换与多相转换器5的输入电流对应的脉动电流特性(例如参照图3的图表)。
在此，在本实施方式中，脉动电流特性切换部14基于燃料电池堆6的输出电压以及向多相转换器5要求的电压比(多相转换器5的输出电压/输入电压)来切换多相转换器5的驱动相数(电抗器5U、5V、5W的驱动数)，由此切换脉动电流特性，使得与多相转换器5的输入输出电压的电压比对应的从燃料电池堆6产生的脉动电流减少。使用图3来说明本实施方式中的脉动电流特性的切换方法的详情。
图3是表示第一实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器(多相转换器)5的电压比与燃料电池堆6所生成的脉动电流的振幅之间的关系的图表。
图3A表示与多相转换器5的驱动相数对应的脉动电流特性。如图3A所示，在仅驱动一个相的转换器(例如，U相转换器)的情况下，随着转换器的输入输出的电压比变大，脉动电流的振幅(A)逐渐增加。
另一方面，在驱动两个相以上的转换器(例如，U相转换器和V相转换器)时，当与该驱动相数相应地使向多相转换器5输入的输入电压的相位移动时，如图3A所示那样，出现脉动电流的极小点。即，在2相驱动时，在电压比为2.0附近，脉动电流极小。另外，在3相驱动时，在电压比为1.5附近和3.0附近，脉动电流极小。
在本实施方式中，利用该脉动电流特性，根据多相转换器5的输入输出的电压比来切换多相转换器5的驱动相数，由此减少从燃料电池堆6产生的脉动电流成分。
而且，在本实施方式中，如图3B所示，脉动电流特性切换部14特别地使用2相驱动时和3相驱动时的脉动电流特性，基于对于向多相转换器5要求的电压比而言哪种驱动时的脉动电流的振幅小来切换脉动电流特性。
即，脉动电流特性切换部14以采用图3B的粗线所示的脉动电流振幅的方式切换多相转换器5的2相驱动和3相驱动，并根据多相转换器5的驱动相数来使多相转换器5的输入电压的相位移动360度/驱动相数。这样，本实施方式的脉动电流特性切换部14基于多相转换器5的输入输出的电压比来决定要切换为与电抗器5U、5V、5W的多少驱动数对应的脉动电流特性。然后，脉动电流特性切换部14根据该决定，向燃料电池用DC/DC转换器控制器4输出用于切换多相转换器5的驱动相数、即电抗器5U、5V、5W的驱动数的驱动数指令。
在此，说明3相驱动与2相驱动的切换的定时。如图3B所示，2相驱动时的脉动电流特性的曲线与3相驱动时的脉动电流特性的曲线在交点X、Y处交叉。基于通过实验等求出的两个曲线，通过运算来求出这些交点。
此外，在本实施方式中，也可以将各交点X、Y处的电压比存储在脉动电流特性存储部15中。在该情况下，脉动电流特性切换部14只要基于与负载的要求电力相应地决定的多相转换器5的电压比是否大于各交点X、Y的电压比来决定多相转换器5的驱动相数即可。
脉动电流特性存储部15是用于与多相转换器5的驱动相数相应地存储表示多相转换器5的输入输出的电压比与脉动电流之间的关系的脉动电流特性的存储部。在本实施方式中，脉动电流特性既可以存储为如图3A所示的图表(对应图)，或者也可以存储为针对脉动电流的振幅和电压比的表。
由马达转速检测部21和马达转矩检测部22检测出的驱动马达2的马达转速和马达转矩被输入到电压控制部16。电压控制部16基于驱动马达2的各种数据以及由脉动电流特性切换部14切换后的脉动电流特性的信息，来运算表示燃料电池堆6的驱动状态和多相转换器5的电压比的FC电压指令值以及用于使蓄电池20用的DC/DC转换器8的输出侧的电压与多相转换器5的输出侧的电压衔接的直流环节电压指令值。
然后，电压控制部16将运算出的FC电压指令值输出到燃料电池用DC/DC转换器控制器4，并且将运算出的直流环节电压指令值输出到蓄电池用DC/DC转换器控制器7。
具体地说，电压控制部16基于驱动马达2的马达下限电压和燃料电池堆6的输出电压(即，多相转换器5的输出电压)来决定应该使直流环节电压指令值为驱动马达2的马达下限电压和燃料电池堆6的输出电压中的哪一个。然后，燃料电池用DC/DC转换器控制器4基于直流环节电压指令值来设定多相转换器5的电压比，并且蓄电池用DC/DC转换器控制器7基于直流环节电压指令值来设定蓄电池20用的DC/DC转换器8的电压比。
另外，电压控制部16基于由马达转速检测部21和马达转矩检测部22检测出的驱动马达2的马达转速和马达转矩来计算能够使驱动马达2动作的驱动逆变器3的提供电压。
此外，在本实施方式中，设由电压控制部16执行各种电压控制，但是本发明的电力调整系统1也可以构成为由脉动电流特性切换部14来执行这些电压控制。
接着，参照图4的流程图来说明本实施方式中的电力调整系统1的整体动作。此外，图4的流程图表示本实施方式的电力调整系统1的整体动作，但是也可以根据需要而包括追加的步骤。另外，本发明的电力调整系统1的控制方法构成整体动作的一部分。
图4是表示本发明的第一实施方式中的电力调整系统1的燃料电池用控制器10、燃料电池用DC/DC转换器控制器4以及蓄电池用DC/DC转换器控制器7的整体控制的流程图(主处理流程)。
至少在驱动马达2的动作状态、辅机类30的动作状态发生变动的定时执行该流程图所涉及的控制。然而，也可以每隔规定时间执行该控制。另外，也可以在不发生矛盾的范围内变更各步骤的顺序。
首先，燃料电池用控制器10执行用于决定燃料电池堆6的电流指令值的FC电流指令运算处理(步骤S1)，并且执行用于决定燃料电池堆6的电压指令值的FC电压指令运算处理(步骤S2)。
接着，燃料电池用控制器10基于通过步骤S1、S2决定的燃料电池堆6的电流指令值(后述的FC电流指令值)和电压指令值来决定辅机类30所包括的各辅机的各种动作指令值(步骤S3)，向各辅机输出所决定的指令值。
接着，燃料电池用控制器10执行用于决定作为驱动逆变器3的输入电压的驱动马达2的马达下限电压的马达下限电压运算处理(步骤S4)。
接着，燃料电池用控制器10执行用于估计燃料电池堆6的湿润状态的FC湿润状态估计处理，以控制燃料电池堆6的动作状态(步骤S5)。
接着，燃料电池用控制器10执行用于基于通过在步骤S5中执行的FC湿润状态估计处理而确定的燃料电池堆6的湿润状态来判定是否应该计算燃料电池堆6的阻抗的FC阻抗计算要求处理(步骤S6)。
接着，燃料电池用控制器10执行用于决定多相转换器5的驱动相数、并且确定使直流环节电压为何种电压值的驱动相数/直流环节电压指令处理(步骤S7)。燃料电池用控制器10基于这样决定的驱动相数来向燃料电池用DC/DC转换器控制器4输出驱动数指令和相位指令(参照图2)。另外，燃料电池用控制器10基于这样确定的直流环节电压来将FC电压指令和直流环节电压指令分别输出给燃料电池用DC/DC转换器控制器4和蓄电池用DC/DC转换器控制器7(参照图2)。此外，根据需要，直流环节电压指令也被输出到燃料电池用DC/DC转换器控制器4。
接着，燃料电池用DC/DC转换器控制器4执行用于基于从燃料电池用控制器10输入的驱动数指令、相位指令以及FC电压指令来进行多相转换器5的升压/降压的FC用DC/DC转换器控制处理(步骤S8)。
接着，蓄电池用DC/DC转换器控制器7执行用于基于从燃料电池用控制器10输入的直流环节电压指令来进行DC/DC转换器8的升压/降压的蓄电池用DC/DC转换器控制处理(步骤S9)。
然后，燃料电池用控制器10、燃料电池用DC/DC转换器控制器4以及蓄电池用DC/DC转换器控制器7结束图4所示的本实施方式中的整体控制流程。
接着，参照流程图来分别说明图4的各副例程。
图5是与图4的步骤S1对应的副例程，是表示由燃料电池用控制器10执行的FC电流指令运算处理的流程图。
在该FC电流指令运算处理中，燃料电池用控制器10首先运算要在辅机类30的各辅机中消耗的消耗电力(步骤S101)。然后，燃料电池用控制器10基于针对蓄电池20和燃料电池堆6的发电指令值以及在步骤S101中运算出的辅机类30的消耗电力来计算目标燃料电池电力(步骤S102)。
此外，针对燃料电池堆6的发电指令值表示作为燃料电池堆6而言需要多少发电电力。燃料电池用控制器10基于搭乘本实施方式的车辆的驾驶员对加速踏板的踏下量、即加速踏板开度和驱动马达2的驱动状态等来决定该发电指令值。
接着，燃料电池用控制器10基于由电流传感器61检测出的燃料电池堆6的输出电流值以及由电压传感器62检测出的燃料电池堆6的输出电压值来计算当前的燃料电池堆6的输出电力(步骤S103)。此外，通过将燃料电池堆6的输出电流值与输出电压值相乘来求出燃料电池堆6的该输出电力。
接着，燃料电池用控制器10基于在步骤S102中计算出的燃料电池堆6的目标燃料电池电力以及在步骤S103中计算出的实际的燃料电池堆6的输出电力来计算燃料电池堆6的电力偏差(步骤S104)。基于目标燃料电池电力与实际的输出电压之差来求出该电力偏差。
接着，燃料电池用控制器10基于在步骤S104中计算出的燃料电池堆6的电力偏差来进行基于PI控制的电力反馈控制。燃料电池用控制器10通过该电力反馈控制来校正燃料电池堆6的电流指令值(目标燃料电池电流值)(步骤S105)。
接着，燃料电池用控制器10基于对燃料电池用控制器10预先设定的燃料电池堆6的上限电流值以及在步骤S105中得到的目标燃料电池电流值来决定FC电流指令值，该FC电流指令值是向燃料电池堆6提供的电流指令值(步骤S106)。
具体地说，燃料电池用控制器10将燃料电池堆6的上限电流值与目标燃料电池电流值进行比较，将较小的值决定为FC电流指令值。然后，燃料电池用控制器10当决定了FC电流指令值时，结束该FC电流指令运算处理，返回到主处理流程。
此外，燃料电池堆6的上限电流值是指燃料电池堆6所能够输出的电流值的上限值，根据需要来通过实验等求出。
燃料电池用控制器10基于在步骤S106中决定的FC电流指令值来控制负极气体和正极气体的流量、压力等，使得燃料电池堆6的输出电流变为该FC电流指令值。这是由于，为了控制燃料电池堆6的输出，要控制负极气体和正极气体的流量等，而这些气体的流量等是基于燃料电池堆6的输出电流来控制的。
图6是与图4的步骤S2对应的副例程，是表示由燃料电池用控制器10执行的FC电压指令运算处理的流程图。
在该FC电压指令运算处理中，燃料电池用控制器10基于在FC电流指令运算处理的步骤S104中决定的FC电流指令值以及由电流传感器61检测的燃料电池堆6的输出电流值来计算电流偏差(步骤S201)。基于燃料电池堆6的FC电流指令值与实际的输出电流值之差来求出该电流偏差。
接着，燃料电池用控制器10基于在步骤S201中计算出的电流偏差来进行基于PI控制的电流反馈控制。燃料电池堆6的输出电流由于该电流反馈控制而发生变化，相应地燃料电池用控制器10基于预先存储在未图示的存储器中的IV特性曲线，来运算作为燃料电池堆6的目标电压值的FC电压指令值(步骤S202)。然后，燃料电池用控制器10结束该FC电压指令运算处理，返回到主处理流程。
此外，燃料电池用控制器10也可以构成为：基于在步骤S202中决定的FC电压指令值来控制负极气体和正极气体的流量、压力等，使得燃料电池堆6的输出电压值变为该FC电压指令值，而不是以使燃料电池堆6的输出电流变为FC电流指令值的方式进行控制。
图7是与图4的步骤S4对应的副例程，是表示由燃料电池用控制器10执行的马达下限电压运算处理的流程图。
在该马达下限电压运算处理中，燃料电池用控制器10首先通过马达转速检测部21来检测驱动马达2的马达转速(步骤S401)，并且通过马达转矩检测部22来检测驱动马达2的马达转矩(步骤S402)。
此外，驱动马达2的马达转速越高，则驱动马达2产生越高的感应电压。因此，如果向驱动马达2提供的提供电压、即驱动逆变器3的输出电压没有高到感应电压以上，则无法使驱动马达2驱动。因而，在本马达下限电压运算处理中，最初检测驱动马达2的马达转速。
另外，虽然省略了图示，但是设置有检测实际输入到驱动马达2的提供电流的电流传感器，以检测驱动马达2的马达转矩及其效率。燃料电池用控制器10也可以基于检测出的提供电流值来检测驱动马达2的马达转矩。
接着，燃料电池用控制器10参照预先存储在燃料电池用控制器10的未图示的存储器等中的马达转速-马达转矩对应图，基于在步骤S401、S402中检测出的驱动马达2的马达转速和马达转矩来决定马达下限电压(步骤S403)。
此外，虽然省略了图示，但是例如只要预先通过实验数据等来求出马达转速-马达转矩对应图，并将其对应图数据存储在存储器中即可。
然后，燃料电池用控制器10当决定了马达下限电压时，结束该马达下限电压运算处理，返回到主处理流程。
图8是与图4的步骤S5对应的副例程，是表示由燃料电池用控制器10执行的FC湿润状态估计处理的流程图。
在该FC湿润状态估计处理中，燃料电池用控制器10首先基于由电流传感器61检测出的燃料电池堆6的输出电流值以及由电压传感器62检测出的燃料电池堆6的输出电压值来判定是否能够计算燃料电池堆6的阻抗(步骤S501)。
例如，燃料电池用控制器10只要在以下情况下判定为无法计算燃料电池堆6的阻抗即可：燃料电池堆6从燃料电池用控制器10接受FC电流指令值、FC电压指令值，其动作状态处于为了变为各指令值的过渡性状态。
另外，燃料电池用控制器10只要在由于产生了大的脉动电流等原因导致阻抗检测电路饱和的情况下也判定为无法计算燃料电池堆6的阻抗即可。
在步骤S501中判定为能够计算燃料电池堆6的阻抗的情况下，燃料电池用控制器10使从燃料电池堆6产生的水分量复位(步骤S502)。即，燃料电池用控制器10将由燃料电池堆6产生的水分量设定为0。
接着，燃料电池用控制器10通过未图示的温度传感器来检测燃料电池堆6的温度(步骤S503)。
接着，燃料电池用控制器10的阻抗计算部11基于在FC电流指令运算处理和FC电压指令运算处理中检测出的燃料电池堆6的输出电流和输出电压的交流成分，来计算燃料电池堆6的阻抗。然后，燃料电池用控制器10参照预先存储在未图示的存储器等中的阻抗-燃料电池温度对应图，基于这样计算出的燃料电池堆6的阻抗和在步骤S503中检测出的燃料电池堆6的温度来确定燃料电池堆6的湿润状态A(步骤S504)。
此外，省略了阻抗-燃料电池温度对应图的图示，例如，只要预先通过实验数据等求出该阻抗-燃料电池温度对应图并将其对应图数据存储在存储器中即可。
接着，燃料电池用控制器10的湿润状态估计部13将如上所述那样确定出的燃料电池堆6的湿润状态A设定为燃料电池堆6的湿润状态(步骤S505)，结束该FC湿润状态估计处理，返回到主处理流程。
另一方面，在步骤S501中判定为无法计算燃料电池堆6的阻抗的情况下，燃料电池用控制器10决定从上次确定出燃料电池堆6的湿润状态A时起至今的期间内产生的水分量(步骤S506)。
在此，由燃料电池堆6产生的水分量与燃料电池堆6的输出电流的累积值存在规定的关系，因此燃料电池用控制器10参照预先存储在未图示的存储器等中的燃料电池输出电流-水分量表，来决定本次产生的水分量。
在此，燃料电池输出电流-水分量表是指表示燃料电池堆6的输出电流(累积值)与在其检测期间中产生的水分量之间的关系的表。燃料电池堆6的输出电流由电流传感器61检测出来，被输出到燃料电池用控制器10。在本实施方式中，例如只要阻抗计算要求部12对从阻抗计算部11上次计算出阻抗时起的输出电流值进行累积并存储在未图示的存储器中即可。由此，燃料电池用控制器10能够基于该输出电流累积值来确定从上次将水分量设定为0时(步骤S502)起在燃料电池堆6内产生了多少水分量。
接着，燃料电池用控制器10从未图示的存储器读出上次确定出的燃料电池堆6的湿润状态A，并且参照预先存储在该存储器等中的湿润状态-水分量对应图。然后，燃料电池用控制器10基于该湿润状态A和在步骤S506中决定的本次水分量来确定燃料电池堆6的湿润状态B(步骤S507)。
接着，燃料电池用控制器10的湿润状态估计部13将如上所述那样确定出的燃料电池堆6的湿润状态B设定为燃料电池堆6的湿润状态(步骤S508)，结束该FC湿润状态估计处理，返回到主处理流程。
图9是与图4的步骤S6对应的副例程，是表示由燃料电池用控制器10执行的FC阻抗计算要求处理的流程图。
在该FC阻抗计算要求处理中，燃料电池用控制器10首先基于通过FC湿润状态估计处理确定出的燃料电池堆6的湿润状态A或B，来判定燃料电池堆6是否已达到发电不良状态(步骤S601)。
在此，燃料电池用控制器10基于在FC湿润状态估计处理中设定的燃料电池堆6的湿润状态，来在燃料电池堆6处于过干燥的状态、或者反之燃料电池堆6处于过于湿润的状态的情况下判定为燃料电池堆6达到发电不良状态。此外，燃料电池堆6的发电不良状态也能够指燃料电池堆6的发电效率下降的状态。
在步骤S601中判定为燃料电池堆6未达到发电不良状态的情况下，燃料电池用控制器10直接结束该FC阻抗计算要求处理。在该情况下，湿润状态估计部13执行FC湿润状态估计处理的步骤S506～S508的处理，来估计燃料电池堆6的湿润状态。
另一方面，在步骤S601中判定为燃料电池堆6达到发电不良状态的情况下，燃料电池用控制器10的阻抗计算要求部12要求阻抗计算部11计算阻抗。即，阻抗计算要求部12输出阻抗计算要求(步骤S602)，燃料电池用控制器10结束该FC阻抗计算要求处理。
图10是与图4的步骤S7对应的副例程，是表示由燃料电池用控制器10执行的驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图。
在该驱动相数/直流环节电压指令处理中，燃料电池用控制器10将通过马达下限电压运算处理而决定的驱动马达2的马达下限电压与由电压传感器62检测的燃料电池堆6的输出电压值进行比较。然后，燃料电池用控制器10判定马达下限电压是否小于燃料电池堆6的输出电压值(步骤S701)。
然后，在步骤S701中判定为马达下限电压小于燃料电池堆6的输出电压值的情况下，燃料电池用控制器10转移到步骤S702的处理。然后，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S702)。
接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电力、即多相转换器5的输出电压确定为直流环节电压(步骤S703)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S701中判定为马达下限电压不小于燃料电池堆6的输出电压值、即马达下限电压大于燃料电池堆6的输出电压的情况下，燃料电池用控制器10转移到步骤S704的处理。
接着，燃料电池用控制器10判定是否存在从阻抗计算要求部12输出的阻抗计算要求(步骤S704)。然后，在判定为存在阻抗计算要求的情况下，燃料电池用控制器10基于马达下限电压和燃料电池堆6的输出电压来确定2相驱动时的脉动电流(下面称为“2相脉动电流”)和3相驱动时的脉动电流(下面称为“3相脉动电流”)(步骤S705)。
具体地说，燃料电池用控制器10读出脉动电流特性存储部15中存储的图3B所示的2相驱动时的脉动电流特性和3相驱动时的脉动电流特性(脉动电流特性既可以是表，也可以是特性图对应图)，确定多相转换器5的输入输出的电压比、即通过(驱动马达2的马达下限电压)/(燃料电池堆6的输出电压)而得到的电压比时的各脉动电流的振幅。
接着，燃料电池用控制器10基于在步骤S705中确定出的3相脉动电流和2相脉动电流，来判定3相脉动电流是否小于2相脉动电流(步骤S706)。
然后，在判定为3相脉动电流小于2相脉动电流的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S707)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将驱动马达2的马达下限电压确定为直流环节电压(步骤S708)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在判定为3相脉动电流不小于2相脉动电流、即3相脉动电流大于2相脉动电流的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为2(步骤S709)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将驱动马达2的马达下限电压确定为直流环节电压(步骤S710)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S704中判定为不存在阻抗计算要求的情况下，燃料电池用控制器10判定为处于燃料电池堆6的发电效率最佳的状态。然后，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S711)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将驱动马达2的马达下限电压确定为直流环节电压(步骤S712)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
此外，在驱动马达2的马达下限电压小于燃料电池堆6的输出电压的情况下，多相转换器5不变换多相转换器5的输入输出的电压比，燃料电池堆6的输出电压会经由各整流二极管52U、52V、52W直接被输入到驱动逆变器3。因此，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14也可以不如本实施方式那样将多相转换器5的驱动相数设定为3，而是将该驱动相数设定为1。但是，如果多相转换器5的驱动相数被设定为3，则1/3的输出电流流过三个电抗器5U、5V、5W，因此能够在整体上减少铜损(包括电抗器在内的铜线所引起的电阻损耗)。
另外，在本实施方式中，在步骤S703、S708、S710以及S712中，燃料电池用控制器10将直流环节电压确定为驱动马达2的马达下限电压和燃料电池堆6的输出电压中的某一个。然而，驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图也可以构成为：在步骤S701中进行它们的大小判定之后，燃料电池用控制器10将直流环节电压确定为驱动马达2的马达下限电压和燃料电池堆6的输出电压中的某一个，最后决定多相转换器5的驱动相数。
图11是与图4的步骤S8对应的副例程，是表示由燃料电池用DC/DC转换器控制器4执行的FC用DC/DC转换器控制处理的流程图。
在该FC用DC/DC转换器控制处理中，燃料电池用DC/DC转换器控制器4首先判定在驱动相数/直流环节电压指令处理中多相转换器5的驱动相数是否被决定为2(步骤S801)。
然后，在判定为多相转换器5的驱动相数被决定为2的情况下，燃料电池用DC/DC转换器控制器4使向多相转换器5的要驱动的两个相的转换器输入的输入电流的相位移动180度，驱动这两个相的转换器(步骤S802)。另一方面，在判定为多相转换器5的驱动相数被决定为3而不是2的情况下，燃料电池用DC/DC转换器控制器4使向多相转换器5的全部相的转换器输入的输入电流的相位移动120度，驱动这三个相的转换器(步骤S803)。
接着，燃料电池用DC/DC转换器控制器4通过电压传感器62、65来检测燃料电池堆6的输出电压、和多相转换器5的输出电压即直流环节电压(步骤S804)。然后，燃料电池用DC/DC转换器控制器4基于从燃料电池用控制器10输入的FC电压指令值以及检测出的燃料电池堆6的输出电压值来计算燃料电池堆6的输出电压的电压偏差(步骤S805)。基于FC电压指令值与燃料电池堆6所检测出的输出电压值之差来求出该电压偏差。
接着，燃料电池用DC/DC转换器控制器4基于在步骤S805中计算出的燃料电池堆6的电压偏差，对燃料电池堆6的输出电压(即多相转换器5的输入输出的电压比)进行基于PI控制的电压反馈控制(步骤S806)。
接着，燃料电池用DC/DC转换器控制器4基于直流环节电压和反馈控制后的FC电压指令值来决定升压开关(下级)的占空比(步骤S807)，并且基于这样决定的升压开关(下级)的占空比以及无用时间校正来决定降压开关(上级)的占空比(步骤S808)。
接着，燃料电池用DC/DC转换器控制器4从在步骤S807、S808中决定的升压占空比和降压占空比变换/生成为要输出到各开关元件51U～52W、53U～53W的PWM信号(步骤S809)。然后，燃料电池用DC/DC转换器控制器4将这些PWM信号输出到对应的开关元件51U～52W、53U～53W，结束该FC用DC/DC转换器控制处理。
图12是与图4的步骤S9对应的副例程，是表示由蓄电池用DC/DC转换器控制器7执行的蓄电池DC/DC转换器控制处理的流程图。
在该蓄电池DC/DC转换器控制处理中，蓄电池用DC/DC转换器控制器7首先通过电压传感器65、67来检测多相转换器5的输出电压即直流环节电压以及蓄电池20的输出电压(步骤S901)。然后，蓄电池用DC/DC转换器控制器7基于直流环节电压指令值和检测出的直流环节电压值来计算直流环节电压的电压偏差(步骤S902)。基于直流环节电压指令值与检测出的直流环节电压值之差来求出该电压偏差。
接着，蓄电池用DC/DC转换器控制器7基于在步骤S902中计算出的直流环节电压的电压偏差，对直流环节电压(即DC/DC转换器8的输入输出的电压比)进行基于PI控制的电压反馈控制(步骤S903)。
接着，蓄电池用DC/DC转换器控制器7基于蓄电池20的输出电压和反馈控制后的直流环节电压指令值来决定升压开关(下级)的占空比(步骤S904)，并且基于这样决定的升压开关(下级)的占空比以及无用时间校正来决定降压开关(上级)的占空比(步骤S905)。
接着，蓄电池用DC/DC转换器控制器7从在步骤S904、S905中决定的升压占空比和降压占空比变换/生成为要输出到开关元件81的PWM信号(步骤S906)。然后，蓄电池用DC/DC转换器控制器7将该PWM信号输出到开关元件81，结束该蓄电池用DC/DC转换器控制处理。
如以上所说明的那样，本实施方式的电力调整系统1具备燃料电池堆6和多相转换器5，该燃料电池堆6与作为负载的驱动马达2连接，该多相转换器5连接于该燃料电池堆6与驱动马达2之间，并且由多个相(在本实施方式中，三个相)构成，以规定的要求电压比将燃料电池堆6的输出电压变换(升压)为驱动逆变器3的输入电压。另外，本实施方式的电力调整系统1具备脉动电流特性切换部14，该脉动电流特性切换部14根据燃料电池堆6的动作状态和负载的要求电力来变更多相转换器5的驱动相数，由此切换与多相转换器5的输入电流对应的脉动电流特性。本实施方式的电力调整系统1具备这种结构，因此能够减少燃料电池堆6的与输出电流对应的脉动成分(脉动电流成分)。即，在本实施方式中，如图3B所示，基于多相转换器5的输入输出的电压比来将多相转换器5设定为与图中的粗线对应的驱动相数，由此能够减少该脉动电流。除此以外，根据本实施方式的电力调整系统1，能够将燃料电池堆6的与输出电压对应的脉动成分(脉动电压成分)也减少。另外，通过减少多相转换器5的输入电压和输入电流的脉动成分，能够减少多相转换器5的输出电压、即直流环节电压的脉动成分。作为结果，能够适当地控制驱动马达2的驱动电压、驱动电流。
这样，本实施方式的电力调整系统1能够减少燃料电池堆6的输出电流的脉动成分(脉动电流成分)，因此不需要大容量的平滑电容器。由此，能够削减包括燃料电池堆6的电力调整系统1的制造成本。另外，无需设置昂贵的大容量的平滑电容器，仅设置所需最低限度的平滑电容器就能够有效抑制燃料电池堆6的阻抗检测器(阻抗计算部11)变为饱和状态的情况。由此，能够根据需要来计算燃料电池堆6的内部阻抗。
另外，根据本实施方式的电力调整系统1，如上所述，能够抑制脉动电流成分的增加，因此能够有效减少从电力调整系统1产生的无线电噪声。由此，能够防止电力调整系统1内的其它装置、与电力调整系统1相邻地设置的其它设备发生误动作。
在本实施方式的电力调整系统1中，多相转换器5的相数为三个相以上，脉动电流特性切换部14基于燃料电池堆6的输出电压和多相转换器5的要求电压比(向多相转换器5要求的电压比)来切换多相转换器5的驱动相数，由此切换脉动电流特性以使得与多相转换器5的输入输出电压的电压比对应的脉动电流减少。由此，基于与多相转换器5的驱动相数对应的脉动电流成分-电压比的图表(图3B参照)，来决定脉动电流的振幅(脉动电流成分)更小的驱动相数，并切换为所决定的驱动相数，由此能够更有效地减少脉动电流成分。
在该情况下，本实施方式的电力调整系统1只要如下即可：还具备脉动电流特性存储部15，该脉动电流特性存储部15存储与多相转换器5的驱动相数对应地表示多相转换器5的输入输出的电压比与脉动电流成分的之间的关系的脉动电流特性，脉动电流特性切换部14基于多相转换器5的输入输出的电压比来决定切换为多相转换器5的哪个驱动相数的脉动电流特性，根据该决定来切换多相转换器5的驱动相数。由此，无需大容量的平滑电容器就能够减少脉动电流成分，能够根据需要来更准确地计算燃料电池堆6的内部阻抗。因此，本实施方式的电力调整系统1的脉动电流特性切换部14特别是在存在燃料电池堆6的阻抗计算要求时有用。
此外，在本实施方式中，说明了在脉动电流特性存储部15中将与多相转换器5的驱动相数对应的脉动电流特性存储为图3A、图3B所示的图表，但是脉动电流特性的数据形式不限于这种图表。脉动电流特性例如也可以以多相转换器5的电压比与脉动电流的振幅的表的形式存储在脉动电流特性存储部15中。
另外，脉动电流特性存储部15也可以不存储如图3B所示的图表或者以表的形式存储脉动电流特性，而是存储2相驱动时和3相驱动时的图表的交点X、Y的电压比。在该情况下，脉动电流特性切换部14只要通过基于与直流环节电压对应的多相转换器5的电压比进行与交点X、Y之间的大小比较来切换多相转换器5的驱动相数即可。
另外，在本实施方式的电力调整系统1中，如图1所示，还具备作为不同于燃料电池堆6的电力供给源的(强电)蓄电池20以及连接于蓄电池20与作为负载的驱动马达2之间的蓄电池20用的DC/DC转换器8。而且，脉动电流特性切换部14也可以构成为，根据燃料电池堆6的输出电压来设定通过蓄电池20用的DC/DC转换器8向驱动马达2提供的提供电压，根据这样设定的提供电压来切换脉动电流特性。
在该情况下，基于驱动马达2的要求电压来决定多相转换器5的电压比，使蓄电池20用的DC/DC转换器8的输出电压与多相转换器5的输出电压(在此为直流环节电压)衔接。由此，不限制燃料电池堆6的发电电力就能够抑制从燃料电池堆6产生的脉动电流成分。
另外，本实施方式的电力调整系统1使用于至少以燃料电池堆6为驱动源的车辆，还具备：作为负载的驱动马达2，其驱动车辆；驱动逆变器3，其连接于多相转换器5与驱动马达2之间，对向驱动马达2提供的电力进行开关控制；马达转速检测部21，其检测驱动马达2的马达转速；以及马达转矩检测部22，其检测驱动马达2的马达转矩。而且，脉动电流特性切换部14构成为基于由马达转速检测部21和马达转矩检测部22检测出的马达转速和马达转矩来计算能够使驱动马达2动作的驱动逆变器3的提供电压。通过像这样构成电力调整系统1，能够始终(根据需要)计算驱动马达2的马达下限电压，因此能够基于马达下限电压来提高多相转换器5的变换效率。
并且，本实施方式的电力调整系统1还具备：阻抗计算部11，其根据燃料电池堆6的阻抗计算要求，基于燃料电池堆6的输出电流和输出电压的交流成分来计算燃料电池堆6的阻抗；湿润状态估计部13，其在未计算出燃料电池堆6的阻抗的燃料电池堆6的运转状态下，基于过去的阻抗计算值和燃料电池堆6的运转状态来估计燃料电池堆6的湿润状态；以及阻抗计算要求部12，其在基于燃料电池堆6的湿润状态的估计值而判定为燃料电池堆6的发电效率下降的情况下，输出燃料电池堆6的阻抗计算要求。通过这样构成电力调整系统1，如果在基于过去计算出的燃料电池堆6的内部阻抗和燃料电池堆6的发电状态来估计燃料电池的湿润状态时存在陷入燃料电池堆6的发电效率下降的发电不良状态的可能性，则再次计算内部阻抗。因此，即使在燃料电池堆6的发电效率低的状态下，也能够基于新计算出的内部阻抗来充分控制驱动马达2的动作。
(第二实施方式)
下面，以与第一实施方式的不同点为主来说明本发明的第二实施方式。此外，电力调整系统1的整体结构相同，因此使用图1来说明该电力调整系统1的整体结构，使用图13来说明燃料电池用控制器10的功能性结构。
在上述第一实施方式中，基于多相转换器5的要求电压比来切换多相转换器5的驱动相数，并且将直流环节电压确定为燃料电池堆6的输出电压和驱动马达2的马达下限电压中的某一个。在本实施方式中，不切换多相转换器5的驱动相数，而是通过适当调整直流环节电压的要求电压值来将脉动电流成分的产生抑制到最佳。
图13是表示本发明的第二实施方式中的燃料电池用控制器10的功能性结构的框图。关于图13所示的各部，对具有与第一实施方式同样的结构的部分标注相同标记，省略对它们的详细说明。
本实施方式的燃料电池用控制器10与第一实施方式不同，具备极小点存储部17来代替脉动电流特性存储部15。另外，脉动电流特性切换部14的功能有一部分不同。下面，详细说明这些不同点。
极小点存储部17用于存储在图16所示的脉动电流特性中脉动电流的振幅(A)极小的电压比。在本实施方式中，极小点存储部17对在多相转换器5进行3相驱动的情况下的脉动电流振幅的极小点处的电压比进行存储。
图16是表示第二实施方式中的多相转换器5的电压比与燃料电池堆6所生成的脉动电流的振幅之间的关系的图表。如图16所示，在多相转换器5进行3相驱动的情况下，除了电压比为1.0(即，既不进行升压也不进行降压的情况)时以外，在电压比为1.5和3.0时脉动电流振幅极小(参照图16的圆)。这是由于，在进行3相驱动时使向三个转换器输入的输入电流移动120度(＝360度/3相)。
在本实施方式中，脉动电流特性切换部14以三个相来驱动多相转换器5，因此向燃料电池用DC/DC转换器控制器4输出用于使相位移动120度的相位指令。
另外，脉动电流特性切换部14在电压控制部16输出用于确定直流环节电压的直流环节电压指令时，根据需要来获取极小点存储部17中存储的极小点的信息，将获取到的极小点信息输出到电压控制部16。
在本实施方式中，电压控制部16基于燃料电池堆6的输出电压和驱动马达2的马达下限电压以及是否从阻抗计算要求部12输出了阻抗计算要求的信息，来将直流环节电压确定/决定为规定的电压值。此外，使用图14的流程图来说明直流环节电压的决定方法。
接着，说明本实施方式中的电力调整系统1的动作。此外，图4所示的第一实施方式中的电力调整系统1的整体控制流程在本实施方式中也同样，因此省略其图示和说明。下面，详细说明表示图4的副例程的各流程图中的不同于第一实施方式的流程图。
图14是表示第二实施方式中的由燃料电池用控制器执行的驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图。在本实施方式中，使多相转换器5的驱动相数保持为三个相而不切换，在此，为了方便而将该处理名称为“驱动相数/直流环节电压指令处理”。
在该驱动相数/直流环节电压指令处理中，燃料电池用控制器10首先基于通过第一实施方式的图7所示的马达下限电压运算处理而决定的驱动马达2的马达下限电压以及由电压传感器62检测的燃料电池堆6的输出电压值(下面也称为“燃料电池输出电压”)，来判定(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)是否小于1(步骤S1001)。
然后，在步骤S1001中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)小于1的情况下，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压确定为直流环节电压(步骤S1004)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S1001中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)大于1的情况下，燃料电池用控制器10判定(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)是否小于1.5(步骤S1002)。
然后，在判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)小于1.5的情况下，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压的1.5倍确定为直流环节电压(步骤S1005)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S1002中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)大于1.5的情况下，燃料电池用控制器10判定是否存在从阻抗计算要求部12输出的阻抗计算要求(步骤S1003)。
然后，在判定为存在阻抗计算要求的情况下，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压的3.0倍确定为直流环节电压(步骤S1006)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在判定为不存在阻抗计算要求的情况下，燃料电池用控制器10的电压控制部16将驱动马达2的马达下限电压确定为直流环节电压(步骤S1007)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
图15是表示第二实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器控制器4执行的FC用DC/DC转换器控制处理的流程图。图15所示的本实施方式的FC用DC/DC转换器控制处理仅在多相转换器5的驱动相数被固定为3这一点上与图11所示的第一实施方式的FC用DC/DC转换器控制处理不同。因此，对与图11的流程图同样的步骤标注相同的步骤号，省略其详细说明。
在该FC用DC/DC转换器控制处理中，燃料电池用DC/DC转换器控制器4使向多相转换器5的全部相、即三个相的转换器输入的输入电流的相位移动120度，来驱动这三个相的转换器(步骤S1101)。
然后，燃料电池用DC/DC转换器控制器4执行与图11所示的第一实施方式的FC用DC/DC转换器控制处理的步骤S804～S809同样的处理，结束该FC用DC/DC转换器控制处理。
如以上所说明的那样，本实施方式的电力调整系统1具备：燃料电池堆6，其与作为负载的驱动马达2连接；以及多相转换器5，其连接于该燃料电池堆6与驱动马达2之间，并且由多个相(在本实施方式中，三个相)构成，以规定的要求电压比将燃料电池堆6的输出电压变换(升压)为驱动逆变器3的输入电压。另外，本实施方式的电力调整系统1具备脉动电流特性切换部14，该脉动电流特性切换部14根据燃料电池堆6的动作状态和负载的要求电力来变更多相转换器5的电压比，由此切换与多相转换器5的输入电流对应的脉动电流特性。另外，本实施方式的电力调整系统1使用于至少以燃料电池为驱动源的车辆，具备：作为负载的驱动马达2，其驱动车辆；以及驱动逆变器3，其连接于多相转换器5与驱动马达2之间，对向驱动马达2提供的电力进行开关控制。本实施方式的电力调整系统1还具备极小点存储部17，该极小点存储部17存储在多相转换器5的输入输出的电压比与脉动电流之间的关系中该脉动电流变得极小的一个以上的极小点。另外，在本实施方式的电力调整系统1中，脉动电流特性切换部14构成为：基于根据驱动逆变器5的动作状态而决定的向驱动逆变器3提供的提供电压的下限值即马达下限电压以及燃料电池堆6的输出电压，来确定比马达下限电压与燃料电池堆6的输出电压的电压比高的极小点，并控制多相转换器5使得形成与所确定的极小点对应的电压比。
本实施方式的电力调整系统1是这样构成的，因此将多相转换器5的电压比确定为燃料电池堆6所产生的脉动电流成分的振幅为极小值的电压比。即，在本实施方式中，如图16所示，在对多相转换器5进行3相驱动时，将多相转换器5的输入输出的电压比设定为脉动电流成分的振幅为极小值的电压比1.5和3.0，由此能够减少该脉动电流。由此，与第一实施方式同样地，不设置昂贵的大容量的平滑电容器，仅设置所需最低限度的平滑电容器就能够有效抑制燃料电池堆6的阻抗检测器(阻抗计算部11)变为饱和状态的情况。因此，能够根据需要来更高精度地计算燃料电池堆6的内部阻抗。
另外，根据本实施方式的电力调整系统1，与第一实施方式同样地，能够抑制脉动电流成分的增加，因此能够有效减少从电力调整系统1产生的无线电噪声。由此，能够防止电力调整系统1内的其它装置、与电力调整系统1相邻地设置的其它设备发生误动作。
此外，在本实施方式中，说明了多相转换器5的相数为3的情况，但是本发明不限于由三个相构成的多相转换器5的情况下，也能够应用于由三个相以上构成的多相转换器。在该情况下，随着相数变多，极小点变多，存在能够以更适合的提供电压来控制驱动马达2的优点。然而，增加多相转换器的相数会使电力调整系统1整体的制造成本增大。因而，只要考虑驱动马达2的额定电流、额定电压等性能来决定多相转换器的相数即可。
(第三实施方式)
下面，以与第一实施方式及第二实施方式的不同点为主来说明本发明的第三实施方式。此外，电力调整系统1的整体结构相同，因此使用图1来说明该电力调整系统1的整体结构，使用图17来说明燃料电池用控制器10的功能性结构。
在上述第一实施方式中，切换多相转换器5的驱动相数，并且将直流环节电压确定为燃料电池堆6的输出电压和驱动马达2的马达下限电压中的某一个。另外，在上述第二实施方式中，不切换多相转换器5的驱动相数，而是适当调整直流环节电压的要求电压值。在本实施方式中，说明同时进行这两个控制的情况。
图17是表示第三实施方式中的燃料电池用控制器的功能性结构的框图。关于图13所示的各部，对具有与第一实施方式和第二实施方式同样的结构的部分标注相同标记，省略对它们的详细说明。
如图17所示，本实施方式的燃料电池用控制器10具备在第一实施方式中设置的脉动电流特性存储部15以及在第二实施方式中设置的极小点存储部17。
本实施方式的极小点存储部17与第二实施方式不同，在图19所示的脉动电流特性中，除了存储多相转换器5进行3相驱动时的脉动电流特性的极小点以外，还存储多相转换器5进行2相驱动时的脉动电流特性的极小点。
图19是表示第三实施方式中的燃料电池用DC/DC转换器的电压比与燃料电池所生成的脉动电流的振幅之间的关系的图表。如图19所示，在多相转换器5进行3相驱动的情况下，除了电压比为1.0(即，既不升压也不降压的情况)时以外，在电压比为1.5和3.0时脉动电流振幅极小(参照图19的圆)。另一方面，在多相转换器5进行2相驱动的情况下，除了电压比为1.0(即，既不升压也不降压的情况)时以外，在电压比为2.0时脉动电流振幅极小(参照图19的圆)。这是由于，在进行各驱动时，使向多相转换器5输入的输入电流与驱动相数相应地移动。
即，在本实施方式中，基于燃料电池用控制器10所要求的多相转换器5的输入输出的电压比为1.5、2.0、3.0的大小，来决定多相转换器5的电压比，基于所决定的电压比来确定直流环节电压。
接着，说明本实施方式中的电力调整系统1的动作。此外，图4所示的第一实施方式中的电力调整系统1的整体控制流程在本实施方式中也同样，因此省略其图示和说明。下面，详细说明表示图4的副例程的各流程图中的不同于第一实施方式和第二实施方式的流程图。
图18是表示第三实施方式中的燃料电池用控制器执行的驱动相数/直流环节电压指令处理的流程图。在本实施方式中，基于驱动马达2的马达下限电压和燃料电池堆6的输出电压来决定/确定多相转换器5的驱动相数和直流环节电压。
在该驱动相数/直流环节电压指令处理中，燃料电池用控制器10首先基于通过第一实施方式的图7所示的马达下限电压运算处理而决定的驱动马达2的马达下限电压以及由电压传感器62检测的燃料电池堆6的输出电压值(下面也称为“燃料电池输出电压”)，来判定(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)是否小于1(步骤S1201)。
然后，在步骤S1201中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)小于1的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S1205)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压确定为直流环节电压(步骤S1206)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S1201中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)大于1的情况下，燃料电池用控制器10判定(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)是否小于1.5(步骤S1202)。
然后，在判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)小于1.5的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S1207)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压的1.5倍确定为直流环节电压(步骤S1208)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S1202中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)大于1.5的情况下，燃料电池用控制器10判定(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)是否小于2.0(步骤S1203)。
然后，在判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)小于2.0的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为2(步骤S1209)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压的2.0倍确定为直流环节电压(步骤S1210)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在步骤S1203中判定为(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)大于2.0的情况下，燃料电池用控制器10判定是否存在从阻抗计算要求部12输出的阻抗计算要求(步骤S1204)。
然后，在判定为存在阻抗计算要求的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S1211)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将燃料电池堆6的输出电压的3.0倍确定为直流环节电压(步骤S1212)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
另一方面，在判定为不存在阻抗计算要求的情况下，燃料电池用控制器10的脉动电流特性切换部14将多相转换器5的驱动相数决定为3(步骤S1211)。接着，燃料电池用控制器10的电压控制部16将驱动马达2的马达下限电压确定为直流环节电压(步骤S1212)，燃料电池用控制器10结束该驱动相数/直流环节电压指令处理。
如以上所说明的那样，本实施方式的电力调整系统1具备燃料电池堆6和多相转换器5，该燃料电池堆6与作为负载的驱动马达2连接，该多相转换器5连接于该燃料电池堆6与驱动马达2之间，并且由多个相(在本实施方式中，三个相)构成，以规定的要求电压比将燃料电池堆6的输出电压变换(升压)为驱动逆变器3的输入电压。另外，本实施方式的电力调整系统1具备脉动电流特性切换部14，该脉动电流特性切换部14根据燃料电池堆6的动作状态和负载的要求电力来变更多相转换器5的驱动相数及其电压比，由此切换与多相转换器5的输入电流对应的脉动电流特性。另外，本实施方式的电力调整系统1还具备：脉动电流特性存储部15，其存储与多相转换器5的驱动相数对应地表示多相转换器5的输入输出的电压比与脉动电流成分之间的关系的脉动电流特性；以及极小点存储部17，其存储在多相转换器5的输入输出的电压比与脉动电流之间的关系中该脉动电流变得极小的一个以上的极小点。而且，脉动电流特性切换部14构成为：基于根据驱动逆变器5的动作状态而决定的向驱动逆变器3提供的提供电压的下限值即马达下限电压以及燃料电池堆6的输出电压，来确定比马达下限电压与燃料电池堆6的输出电压的电压比高的极小点，决定/确定与所确定的极小点对应的多相转换器5的驱动相数和电压比。
本实施方式的电力调整系统1是这样构成的，因此能够起到与第二实施方式同样的效果。并且，与第二实施方式的情况相比，作为2相驱动时的极小点的电压比2.0也被追加为控制目标，因此电压调整系统1能够更详细地控制燃料电池堆6和蓄电池20。即，在本实施方式中，如图19所示，将多相转换器5的输入输出的电压比设定为在对多相转换器5进行3相驱动时脉动电流成分的振幅为极小值的电压比1.5和3.0以及在对多相转换器5进行2相驱动时脉动电流成分的振幅为极小值的电压比2.0这三个极小点中的某一个，由此能够减少该脉动电流。
以上说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。
在上述实施方式中，多相转换器5的相数为3，但是本发明不限于此。例如，如果多相转换器5的相数为5，则在多相转换器5的电压比为2.5时脉动电流成分的振幅也极小。因而，在第三实施方式的图18所示的流程图中，能够更细致地判定(马达下限电压)/(燃料电池输出电压)的值。
另外，在上述实施方式中，以对作为负载的驱动马达2并联连接燃料电池堆6和蓄电池20的电力调整系统1为例来进行说明，但是脉动电流的产生是燃料电池堆6所特有的，因此在不具备蓄电池20的电力调整系统中也能够应用本发明。

Claims (8)

1.一种电力调整系统，具备：
燃料电池，其与负载连接；
多相转换器，其连接于所述燃料电池与所述负载之间，并且该多相转换器由多个相构成，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；以及
脉动电流特性切换部，其根据所述燃料电池的动作状态和所述负载的要求电力来变更所述多相转换器的驱动相数和所述电压比中的至少一方，由此切换与所述多相转换器的输入电流对应的脉动电流特性。
2.根据权利要求1所述的电力调整系统，其特征在于，
所述多相转换器的相数为3相以上，
所述脉动电流特性切换部基于所述燃料电池的输出电压和所述多相转换器的要求电压比来切换所述多相转换器的驱动相数，并且基于该多相转换器的驱动相数来使各相的输入电压的相位移动，由此切换所述脉动电流特性，使得与所述多相转换器的输入输出电压的电压比对应的脉动电流减少。
3.根据权利要求2所述的电力调整系统，其特征在于，
还具备脉动电流特性存储部，该脉动电流特性存储部存储与所述多相转换器的驱动相数对应地表示所述多相转换器的输入输出的电压比与所述脉动电流之间的关系的脉动电流特性，
所述脉动电流特性切换部基于所述多相转换器的输入输出的电压比来决定切换为所述多相转换器的哪个驱动相数的脉动电流特性，根据该决定来切换所述多相转换器的驱动相数。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电力调整系统，其特征在于，
所述电力调整系统使用于至少以所述燃料电池为驱动源的车辆，
所述电力调整系统还具备：
作为所述负载的驱动马达，其驱动所述车辆；
驱动逆变器，其连接于所述多相转换器与所述驱动马达之间，对向所述驱动马达提供的电力进行开关控制；以及
极小点存储部，其存储在所述多相转换器的输入输出的电压比与所述脉动电流之间的关系中该脉动电流变得极小的一个以上的极小点，
所述脉动电流特性切换部基于根据所述驱动逆变器的动作状态决定的向所述驱动逆变器提供的提供电压的下限值以及所述燃料电池的输出电压，来确定比该下限值与该燃料电池的输出电压的电压比高的所述极小点，并控制所述多相转换器使得形成与所确定的该极小点对应的电压比。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电力调整系统，其特征在于，还具备：
蓄电池，该蓄电池是与所述燃料电池不同的电力供给源；以及
蓄电池用转换器，其连接于所述蓄电池与所述负载之间，
所述脉动电流特性切换部根据所述燃料电池的输出电压来设定通过所述蓄电池用转换器向所述负载提供的提供电压，根据所设定的所述提供电压来切换所述脉动电流特性。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电力调整系统，其特征在于，
所述电力调整系统使用于至少以所述燃料电池为驱动源的车辆，
所述电力调整系统还具备：
作为所述负载的驱动马达，其驱动所述车辆；
驱动逆变器，其连接于所述多相转换器与所述驱动马达之间，对向所述驱动马达提供的电力进行开关控制；
马达转速检测部，其检测所述驱动马达的转速；以及
马达转矩检测部，其检测所述驱动马达的转矩，
所述脉动电流特性切换部基于所述马达转速和所述马达转矩来计算能够使所述驱动马达动作的所述驱动逆变器的提供电压。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电力调整系统，其特征在于，还具备：
阻抗计算部，其根据所述燃料电池的阻抗计算要求，基于所述燃料电池的输出电流和输出电压的交流成分来计算该燃料电池的阻抗；
湿润状态估计部，其在未计算所述燃料电池的阻抗的该燃料电池的运转状态下，基于过去的阻抗计算值和所述燃料电池的运转状态来估计该燃料电池的湿润状态；以及
阻抗计算要求部，其在基于所述燃料电池的湿润状态的估计值判定为该燃料电池的发电效率下降的情况下，输出该燃料电池的阻抗计算要求。
8.一种电力调整系统的控制方法，所述电力调整系统具备燃料电池和多相转换器，所述燃料电池与负载连接，所述多相转换器连接于所述燃料电池与所述负载之间，并且该多相转换器由多个相构成，对燃料电池的输出电压进行变换，在所述电力调整系统的控制方法中，
根据所述燃料电池的动作状态和所述负载的要求电力，来变更所述多相转换器的驱动相数和所述电压比中的至少一方，
根据所述燃料电池的动作状态，来切换与所述多相转换器的输入电流对应的脉动电流特性。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108199409A (zh) * 2018-01-09 2018-06-22 西南交通大学 一种燃料电池发电系统的电流脉动抑制方法
CN112424017A (zh) * 2018-07-26 2021-02-26 纬湃科技有限责任公司 通过改变电压和匹配dc/dc转换器的相数来匹配直接中间电路的设备和方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6399045B2 (ja) * 2016-06-16 2018-10-03 トヨタ自動車株式会社 電圧制御システム、燃料電池システムおよび電圧制御システムの制御方法
JP6395991B1 (ja) * 2017-10-18 2018-09-26 三菱電機株式会社 多相電力変換装置
WO2019077785A1 (ja) * 2017-10-18 2019-04-25 三菱電機株式会社 多相電力変換装置
CN111684291B (zh) * 2018-02-23 2023-07-07 松下知识产权经营株式会社 管理装置、蓄电系统
JP6973184B2 (ja) * 2018-03-05 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP6950604B2 (ja) * 2018-03-26 2021-10-13 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置、電圧変換装置を用いた車両および電圧変換装置の制御方法
RU2721864C1 (ru) * 2019-01-10 2020-05-25 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Электродвижительная установка транспортного средства
DE102019201151A1 (de) 2019-01-30 2020-07-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Kapazität in einem Zwischenkreis eines elektrischen Antriebssystems
CN110970972B (zh) * 2019-11-22 2020-11-24 珠海格力电器股份有限公司 一种dcdc变换器的控制方法、装置、存储介质及电源
JP7329487B2 (ja) 2020-10-14 2023-08-18 本田技研工業株式会社 電力変換装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050287402A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Maly Douglas K AC impedance monitoring of fuel cell stack
CN101953009A (zh) * 2007-12-25 2011-01-19 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及移动体
JP2011109815A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Toyota Motor Corp 電源装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7675192B2 (en) 2005-06-15 2010-03-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Active DC bus filter for fuel cell applications
JP4821187B2 (ja) * 2005-06-30 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5143665B2 (ja) 2008-08-11 2013-02-13 本田技研工業株式会社 電力システム及び燃料電池車両
JP5049245B2 (ja) * 2008-10-21 2012-10-17 株式会社豊田中央研究所 車両搭載用マルチフェーズコンバータ
JP2011109869A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Toyota Motor Corp 電源装置
US20120256571A1 (en) * 2009-12-28 2012-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply device
JP2011166990A (ja) * 2010-02-12 2011-08-25 Toyota Motor Corp 電源システム
WO2011140366A2 (en) * 2010-05-06 2011-11-10 Xandex, Inc. Output voltage ripple control for a dc-dc power converter
US20120319478A1 (en) * 2011-06-20 2012-12-20 Volterra Semiconductor Corporation Dc to dc converter with ripple cancellation
DE112011105418T5 (de) * 2011-07-05 2014-04-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem
WO2013035147A1 (ja) * 2011-09-05 2013-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US20140015208A1 (en) * 2012-07-14 2014-01-16 Douglas Pokupec Multi functional sport footwear
JP2014042410A (ja) * 2012-08-23 2014-03-06 Toyota Motor Corp 多相コンバータシステム
WO2014068686A1 (ja) * 2012-10-30 2014-05-08 株式会社安川電機 電力変換装置
JP5907137B2 (ja) * 2013-10-02 2016-04-20 株式会社デンソー 電力変換装置および電力変換システム
JP5977773B2 (ja) * 2014-02-24 2016-08-24 株式会社豊田中央研究所 複合磁気部品の使用方法および電源システム
JP6518603B2 (ja) * 2016-02-24 2019-05-22 本田技研工業株式会社 電源装置、機器及び制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050287402A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Maly Douglas K AC impedance monitoring of fuel cell stack
CN101953009A (zh) * 2007-12-25 2011-01-19 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及移动体
JP2011109815A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Toyota Motor Corp 電源装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108199409A (zh) * 2018-01-09 2018-06-22 西南交通大学 一种燃料电池发电系统的电流脉动抑制方法
CN108199409B (zh) * 2018-01-09 2024-02-27 西南交通大学 一种燃料电池发电系统的电流脉动抑制方法
CN112424017A (zh) * 2018-07-26 2021-02-26 纬湃科技有限责任公司 通过改变电压和匹配dc/dc转换器的相数来匹配直接中间电路的设备和方法

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