CN107921879A - 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；燃料电池用转换器，其连接于燃料电池与负载之间，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；蓄电池，其与燃料电池并联地连接于负载，是不同于燃料电池的电力供给源；蓄电池用转换器，其连接于蓄电池与负载之间，以规定的要求电压比对蓄电池的输出电压进行变换；电压调整部，其将该蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使燃料电池用转换器的输出电压与蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；以及脉动抑制部，其在直流环节电压比蓄电池的输出电压高的状况下，通过蓄电池用转换器来抑制直流环节电压的脉动成分。

Description

电力调整系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种具备双转换器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，通常，高电压的蓄电池与燃料电池并联地设置于负载。该蓄电池对于负载的要求，将蓄电电力输出到负载，由此辅助燃料电池所发出的电力。
在这种电力调整系统中，有时设置有转换器，该转换器基于负载的要求电压、燃料电池的可输出电压以及蓄电池的充电电压，在燃料电池与负载之间、蓄电池与负载之间以规定的要求电压比对各输出电压进行变换。
JP5143665B中公开了以下的电力系统：燃料电池和蓄电池并联地设置于负载，并且在燃料电池和蓄电池的输出侧分别设置有转换器。该电力系统构成为对于燃料电池和蓄电池的至少一方的输出电流利用另一方的转换器来进行控制。
另外，在电力调整系统搭载于车辆的情况下，若在在车辆下坡时、减速时驱动马达进行再生动作，则产生再生电力。基于蓄电池的充电状态将该再生电力利用于蓄电池的充电。这样，在蓄电池用的转换器中会产生从蓄电池向负载的电流的流动以及从负载向蓄电池的电流的流动。
发明内容
另外，本申请的发明人发现以下问题：在这种具备两个转换器(双转换器)的电力调整系统中，在通过蓄电池用转换器的电流(下面称为“通过电流”)为0A左右、且燃料电池的输出电流为低电流区域的情况下，蓄电池用转换器的控制性恶化。
即，在这种状况下，存在以下问题：当开始燃料电池用转换器的开关动作时，作为燃料电池用转换器的输出电压和蓄电池用转换器的输出电压的直流环节电压的控制性差，直流环节电压相对于控制量而言过量。
该直流环节电压为在利用逆变器进行直流交流变换后施加于车辆的行驶用马达(驱动马达)的电压。因此，当由于直流环节电压的过量而其控制性恶化时，在后级的驱动马达中会产生转矩变动。
设想由于如以下那样的原因而产生这种问题。即，设想这是由于：在燃料电池的输出电压变得大于蓄电池的输出电压的条件下，在蓄电池用转换器的降压用和升压用的开关元件的开关切换时产生控制延迟。而且，由于该开关动作的控制延迟，燃料电池的输出电流无法流向蓄电池侧，而是充入到直流环节侧的平滑电容器，直流环节电压会过量。
本发明是着眼于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能够解除蓄电池用转换器的控制延迟、来解除直流环节电压的控制的过量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；燃料电池用转换器，其连接于燃料电池与负载之间，以规定的要求电压比对燃料电池的输出电压进行变换；蓄电池，其与燃料电池并联地连接于负载，是不同于燃料电池的电力供给源；以及蓄电池用转换器，其连接于蓄电池与负载之间，以规定的要求电压比对蓄电池的输出电压进行变换。另外，本发明的电力调整系统还具备：电压调整部，其将蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使燃料电池用转换器的输出电压与蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；以及脉动抑制部，其在直流环节电压比蓄电池的输出电压高的状况下，通过蓄电池用转换器来抑制直流环节电压的脉动成分。
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3是要输出到本实施方式中的蓄电池用的DC/DC转换器的各开关元件的PWM信号的波形。
图4是用于生成本实施方式的PWM信号的三角波的波形。
图5是表示由燃料电池用控制器执行的本实施方式的脉动抑制处理的流程图。
图6是表示第一实施方式中的燃料电池用的电力调整系统的变形例的整体结构的图。
图7是要输出到第一实施方式的变形例中的蓄电池用的DC/DC转换器的各开关元件的PWM信号的波形。
图8是表示本发明的第二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9是表示由本实施方式中的燃料电池用控制器执行的第一脉动抑制处理的流程图。
图10是表示由本实施方式中的燃料电池用控制器执行的第二脉动抑制处理的流程图。
图11是表示由本实施方式中的燃料电池用控制器执行的第三脉动抑制处理的流程图。
图12是表示由第二实施方式的变形例中的燃料电池用控制器执行的第一脉动抑制处理的流程图。
图13是表示由第二实施方式的变形例中的燃料电池用控制器执行的第二脉动抑制处理的流程图。
图14是表示由第二实施方式的变形例中的燃料电池用控制器执行的第三脉动抑制处理的流程图。
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100(下面仅称为“电力调整系统100”)的整体结构的图。本发明的电力调整系统100使用于具备强电电池、以燃料电池为驱动源的车辆。如图1所示，该电力调整系统100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100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100具备燃料电池堆1、燃料电池堆1用的DC/DC转换器(燃料电池转换器)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(蓄电池转换器)8。另外，电力调整系统100具备对包括燃料电池堆1的电力调整系统100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100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1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1用的DC/DC转换器5设置于燃料电池堆1与驱动逆变器3(驱动马达2)之间。该DC/DC转换器5以规定的要求电压比将燃料电池堆1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1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3相的转换器构成。此外，DC/DC转换器5的相数也可以是3相以上，还可以是单相。
如图1所示，多相转换器5由U相转换器、V相转换器以及W相转换器这三个转换器构成。三个电抗器5U、5V、5W分别包含于U相、V相及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一端经由电流传感器61来与燃料电池堆1的正极侧的输出端子连接，另一端与开关元件51U及整流二极管52U的一端以及开关元件53U及回流二极管54U的一端连接。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的另一端与燃料电池堆1的负极侧的输出端子以及驱动逆变器3的负极侧的输入端子连接。
在燃料电池堆1的输出端子之间，并联连接有用于检测燃料电池堆1的输出电压的电压传感器62以及用于使燃料电池堆1的输出电压平滑化的电容器63。电容器63通过使燃料电池堆1的输出电压平滑化，能够使燃料电池堆1的输出中的脉动成分减少。
另外，在DC/DC转换器5的输出端子之间，并联连接有用于使DC/DC转换器5的输出电压平滑化的电容器64以及用于检测DC/DC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。通过该电容器64，能够使DC/DC转换器5的输出中的脉动成分减少。
并且，在DC/DC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1经由DC/DC转换器5及驱动逆变器3来与作为电力调整系统100的负载的驱动马达2连接。燃料电池堆1是从未图示的阴极气体供排装置和阳极气体供排装置接受阴极气体(氧化剂气体)和阳极气体(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1中例如层叠有数百块燃料电池。
在燃料电池堆1上连接有阳极气体的供排气通路、阴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1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100的车辆进行驱动。驱动逆变器3将从燃料电池堆1、蓄电池20供给的直流电力变换为交流电力，将变换后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，但驱动马达2借助差动件和轴来与车辆的驱动轮连结。
在车辆下坡时、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1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来与驱动逆变器3及DC/DC转换器5连接。即，蓄电池20与燃料电池堆1并联地连接于作为电力调整系统100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设置于蓄电池20与驱动逆变器3(驱动马达2)之间。该DC/DC转换器8以规定的要求电压比将蓄电池20的输出电压变换为驱动逆变器3的输入电压。此外，如后所述，以使DC/DC转换器8的输出电压与DC/DC转换器5的输出电压连接(同步)的方式进行控制。
在本实施方式中，DC/DC转换器8与燃料电池堆1用的DC/DC转换器5不同，是包括a相转换器和b相转换器这2相的转换器。此外，DC/DC转换器8的相数不限于2相，考虑负载的要求电压等，也可以为3相以上。
两个电抗器81a及81b分别包含于a相转换器和b相转换器。此外，a相转换器和b相转换器具有同样的结构。因此，下面以a相转换器为代表来说明其结构。
如图1所示，a相转换器具备电抗器81a、降压侧的开关元件82a、整流二极管83a、升压侧的开关元件84a以及回流二极管85a。开关元件82a与整流二极管83a反并联连接，开关元件84a与回流二极管85a反并联连接。这些开关元件82a、84a例如由IGBT构成。
电抗器81a一端与蓄电池20的正极侧的输出端子连接，另一端与开关元件82a及整流二极管83a的一端以及开关元件84a及回流二极管85a的一端连接。开关元件82a及整流二极管83a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84a及回流二极管85a的另一端与蓄电池20的负极侧的输出端子以及驱动逆变器3的负极侧的输入端子连接。
在DC/DC转换器8的输出端子之间，连接用于使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(直流环节电压)的电压传感器69。
辅机类30是主要附属于燃料电池堆1的部件，包括如上所述的阴极气体供排装置及阳极气体供排装置、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。也可以代之设置弱电设备用的未图示的弱电电池。
虽未进行图示，但是燃料電池用控制器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1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记基于从各传感器61、62输入的燃料电池堆1的输出电流值和输出电压值以及从各检测器21、22输入的驱动马达2的马达转速和马达转矩，来分别向燃料电池用DC/DC转换器控制器4和蓄电池用DC/DC转换器控制器7输出用于使DC/DC转换器5和DC/DC转换器8工作的指令。
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DC/DC转换器5。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(FC电压指令)，对DC/DC转换器5中的各相转换器的开关元件51U～51W、53U～53W进行接通/断开(ON/OFF)控制。
具体地说，由电压传感器62检测出的燃料电池堆1的输出电压值(DC/DC转换器5的输入电压值)以及由电压传感器65检测出的DC/DC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以使DC/DC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(FC电压指令值)的方式对DC/DC转换器5的各开关元件51U～51W、53U～53W进行开关控制。
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DC/DC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输入的输入电压变为相同的电压(直流环节电压)。
由电压传感器67检测出的蓄电池20的输出电压值(DC/DC转换器8的输入电压值)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以使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(直流环节电压指令值)的方式对DC/DC转换器8的各开关元件82a、82b、84a、84b进行开关控制。
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、脉动抑制部12、湿润状态估计部13以及电压调整部14。
阻抗计算部11基于由电流传感器61检测的燃料电池堆1的输出电流的规定频率的交流成分以及由电压传感器62检测的输出电压的规定频率的交流成分来计算燃料电池堆1的阻抗(内部阻抗)。此外，作为“规定频率”，例如为1kHz。
此外，为了通过阻抗计算部11来计算燃料电池堆1的阻抗，例如，通过DC/DC转换器5的开关元件51U、53U的开关动作来生成规定频率的交流信号，将生成的交流信号输出到燃料电池堆1。然后，检测该状态下的来自燃料电池堆1的输出电流和输出电压，由此能够测定燃料电池堆1的内部阻抗。
在此，燃料电池堆1的所计计算的阻抗与检测出该燃料电池堆1的输出电流和输出电压的时间点下的燃料电池堆1的湿润度具有相关性。即，燃料电池堆1的阻抗越高，则燃料电池堆1越接近过干燥状态。另一方面，燃料电池堆1的阻抗越低，则越接近过加湿状态。
脉动抑制部12在规定的条件下对DC/DC转换器8进行控制，抑制因直流环节电压的脉动成分(交流成分)引起的过量。“规定的条件”是指：直流环节电压(在该情况下，燃料电池堆1用的DC/DC转换器5的输出电压)比蓄电池20的输出电压高，DC/DC转换器8的通过电流量小于规定的电流值(规定值)。
在此，“规定值”是指根据电流传感器71(或电流传感器61)的检测误差、DC/DC转换器5的开关动作所引起的电流变动幅度、设想到执行后述的脉动抑制处理为止的电流变动幅度等并基于实验、模拟而决定的值。
在这种条件下，会频繁地切换通过DC/DC转换器8的电流的方向。在燃料电池堆1的输出电流大于驱动马达2所需的电流量的情况下，该输出电流的一部分经由DC/DC转换器8流入到蓄电池20。
然而，在作为直流环节电压的DC/DC转换器5的输出电压(即，由电压传感器65检测的电压)比DC/DC转换器8的输出电压(即，由电压传感器69检测的电压)低的情况下，该电流会被充入到电容器64。当像这样剩余电流被充入到电容器64时，直流环节电压会反弹而过量。脉动抑制部12这种状况下借助蓄电池用DC/DC转换器控制器7来控制DC/DC转换器8，由此能够抑制直流环节电压的过量。
图3是要输出到本实施方式中的蓄电池20用的DC/DC转换器8的各开关元件82a、82b、84a、84b的PWM信号的波形。此外，在本例中，说明DC/DC转换器8将蓄电池20的输出电压升高为2倍的情况。
图3的(a)是输出到开关元件82a的PWM信号的波形，使50％的导通占空比的信号。图3的(b)是输出到开关元件84a的PWM信号的波形，是45％的导通占空比的信号。另外，图3的(c)是输出到开关元件82b的PWM信号的波形，是45％的导通占空比的信号。图3的(d)是输出到开关元件84b的PWM信号的波形，是50％的导通占空比的信号。
在本实施方式中，脉动抑制部12通过蓄电池用DC/DC转换器控制器7，使DC/DC转换器8的各相转换器中的一方的开关元件输出50％导通占空比的PWM信号，使另一方的开关元件输出45％导通占空比的PWM信号。
通常，为了防止因控制延迟引起的DC/DC转换器8的短路，不将降压用开关元件82a、82b与升压用开关元件84a、84b的导通占空比的总和设为100％，而是设定5％的无用时间。通过设定该无用时间，虽然能够有效防止DC/DC转换器8的短路，但是会产生控制延迟。而且，当在产生该控制延迟的状况下开始燃料电池堆1用的DC/DC转换器5的开关控制时，直流环节电压的控制性会大幅恶化。
因此，在本实施方式中，如图3所示那样向四个开关元件82a、82b、84a、84b输入图示的PWM信号，由此能够有效抑制该控制延迟。即，脉动抑制部12将a相转换器的降压用开关元件82a的导通占空比与b相转换器的升压用开关元件84b的导通占空比的总和设定为100％。由此，与以表观100％的占空比来控制DC/DC转换器8的情况同等，不会产生控制延迟。因而，能够有效抑制如上所述的直流环节电压的控制性的恶化。
在由电流传感器71检测出的DC/DC转换器8的通过电流的大小小于规定值的情况下，脉动抑制部12使蓄电池用DC/DC转换器控制器7生成上述的PWM信号，来抑制直流环节电压的脉动成分。该通过电流小于规定值的状态即为所谓的DC/DC转换器8的死区的状态。
另一方面，也可以是，在由电流传感器61检测的燃料电池堆1的输出电流的大小小于规定值的情况下，脉动抑制部12使蓄电池用DC/DC转换器控制器7生成上述的PWM信号，来抑制直流环节电压的脉动成分。这样，在燃料电池堆1的输出电流小时，认为容易生成直流环节电压的脉动成分，因此也可以在这种状况下也执行后述的脉动抑制处理。
在此，简单说明图3所示的PWM信号的生成方法。如果是与无用时间相当的比例、例如5％的无用时间，则会使一方的PWM信号的导通占空比各减少2.5％。为了生成该信号，能够使用三角波。
图4是用于生成本实施方式的PWM信号的三角波的波形。如图4的(e)所示，生成一个三角波，并重叠一个将其向上方向移动规定的高度后得到的同样的三角波。然后，基于DC/DC转换器8的要求电压比来决定PWM指令值，以该指令值来拉出水平线，基于各三角波的交点来生成切换接通/断开(ON/OFF)的PWM信号。这样，不使用特别的硬件就能够简单地生成DC/DC转换器8的指令用的PWM波形。
在所生成的两个PWM信号中，50％导通占空比的波形被输入到a相转换器的降压用开关元件82a和b相转换器的升压用开关元件84b，45％导通占空比的波形被输入到a相转换器的升压用开关元件84a和b相转换器的降压用开关元件82b。
返回到图2，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1的内部阻抗来估计该燃料电池堆1的湿润状态。这样估计出的燃料电池堆1的湿润状态被使用于燃料电池堆1的动作、特别是阳极气体和阴极气体的供给压力、供给流量的控制。此外，关于燃料电池堆1的动作控制，只要根据其动作状态，利用公知的控制方法来执行控制即可。因此，在本说明书中，省略燃料电池堆1的控制方法的详细说明。
估计出的燃料电池堆1的湿润状态被输出到电压调整部14，以进行燃料电池堆1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的输出电压连接(同步)的控制)。
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调整部14。电压调整部14基于驱动马达2的各种数据、由阻抗计算部11计算出的燃料电池堆1的内部阻抗以及由湿润状态估计部13估计出的燃料电池堆1的湿润状态等，来运算表示燃料电池堆1的驱动状态的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DC/DC转换器5的输出侧的电压连接的直流环节电压指令值。
然后，电压调整部14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，电压调整部14基于驱动马达2的马达下限电压和燃料电池堆1的输出电压(即，DC/DC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1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DC/DC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，电压调整部14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的供给电压。
并且，在本实施方式中，电压调整部14构成为：燃将蓄电池20用的DC/DC转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使料电池堆1用的DC/DC转换器5的输出电压与蓄电池20用的DC/DC转换器8的输出电压同步的直流环节电压。
接着，说明本实施方式的电力调整系统的动作。图5是表示由燃料电池用控制器10执行的本实施方式的脉动抑制处理的流程图。燃料电池用控制器10只要以规定的时间间隔执行该脉动抑制处理即可。
在该脉动抑制处理中，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8的通过电流(步骤S101)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(不论流向哪个方向)是否小于规定值(步骤S102)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定从该状态起是否经过了规定时间(步骤S103)。燃料电池用控制器10重复步骤S102和S103的处理，直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间情况下，燃料电池用控制器10通过如图4所示的方法来生成脉动抑制用的PWM信号(步骤S104)，基于所生成的PWM信号对蓄电池20用的DC/DC转换器8进行驱动控制(步骤S105)。
接着，燃料电池用控制器10判定DC/DC转换器8的通过电流的绝对值是否已变为大于规定值(步骤S106)。在判定为该通过电流的绝对值已变为大于规定值之前，燃料电池用控制器10在该步骤S106中待机。由此，在脉动电流被充分抑制之前，执行DC/DC转换器8的脉动抑制用的PWM控制。
在判定为通过电流的绝对值已变为大于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S107)。燃料电池用控制器10重复步骤S106和S107的处理，直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10对蓄电池20用的DC/DC转换器8执行通常的驱动控制、即升压为直流环节电压的控制，结束该脉动抑制处理。
如以上所说明的那样，本实施方式的电力调整系统100具备：燃料电池堆1(燃料电池)，其与作为负载的驱动马达2(包括驱动逆变器3)连接；燃料电池堆1用的DC/DC转换器5(燃料电池用转换器)，其连接于燃料电池堆1与驱动逆变器3之间，以规定的要求电压比来变换燃料电池堆1的输出电压；高压蓄电池(二次电池)20(蓄电池)，其与燃料电池堆1并联地连接于驱动马达2，是不同于燃料电池堆1的电力供给源；以及蓄电池20用的DC/DC转换器8(蓄电池用转换器)，其连接于蓄电池20与驱动逆变器3之间，以规定的要求电压比来变换蓄电池20的输出电压。另外，本实施方式的电力调整系统100还具备：电压调整部14，其将DC/DC转换器8的输出电压调整为规定电压，以生成使DC/DC转换器5的输出电压与DC/DC转换器8的输出电压同步的直流环节电压；以及脉动抑制部12，其在直流环节电压比蓄电池20的输出电压高的状况下，通过DC/DC转换器8来抑制直流环节电压的脉动成分。本实施方式的电力调整系统100具备如上所述的结构，因此起到如以下那样的作用、效果。
在直流环节电压比蓄电池20的输出电压高的状况、即通过DC/DC转换器8升高蓄电池20的输出电压的状况下，构成为通过蓄电池20用的DC/DC转换器8来抑制直流环节电压的脉动成分。由此，在这种状况下，直流环节电压的脉动成分被抑制，因此能够抑制驱动马达2的转矩变动。另外，能够抑制直流环节电压的过量，因此能够放宽直流环节侧(DC/DC转换器5和DC/DC转换器8的输出侧)的电部件的耐压限制。由此，能够降低电力调整系统100整体的制造成本。
在本实施方式的电力调整系统100中，蓄电池20用的DC/DC转换器8由多个相(在本实施方式中，2相)的DC/DC转换器构成，作为2相的蓄电池20用的DC/DC转换器8的各相转换器的、a相转换器的和b相转换器分别包括升压用开关元件84a、84b和降压用开关元件82a、82b。而且，脉动抑制部12构成为包括一相的蓄电池用转换器(在本实施方式中，b相转换器)的升压用开关元件84b和另一相的蓄电池用转换器(在本实施方式中，a相转换器)的降压用开关元件82a。脉动抑制部12构成为：以使b相转换器的升压用开关元件84b的导通占空比(在本实施方式中，50％)与a相转换器的降压用开关元件82a的导通占空比(在本实施方式中，50％)的总和(在本实施方式中，100％)大于各相转换器中的升压用开关元件84a或84b的导通占空比(在本实施方式中，45％或50％)与降压用开关元件82a或82b的导通占空比(在本实施方式中，50％或45％)的总和(在本实施方式中，95％)的方式，设定b相转换器的升压用开关元件84b和a相转换器的降压用开关元件82a的各占空比。通过像这样设定PWM信号的占空比，能够在DC/DC转换器8的升降压的切换时缩小死区带，因此能够抑制直流环节电压的脉动成分的生成。因而，能够抑制驱动马达2的转矩变动。
在本实施方式的电力调整系统100中，脉动抑制部12构成为将b相转换器的升压用开关元件84b的导通占空比(在本实施方式中，50％)与a相转换器的降压用开关元件82a的导通占空比(在本实施方式中，50％)的总和设定为100％。通过像这样设定各导通占空比，不设定死区区域中的控制就能够执行C/DC转换器8的升降压的切换。由此，能够大幅抑制直流环节电压的脉动成分的生成。
另外，在本实施方式的电力调整系统100中，在a相转换器和b相转换器中，构成为在升压用开关元件84a、84b与降压用开关元件82a、82b之间设定无用时间(在本实施方式中，导通占空比的5％)。由此，能够有效防止在DC/DC转换器8的升降压的切换时短路。另外，通过利用如图4所示的方法生成PWM信号，不使用特别的硬件就能够简单地生成PWM信号。
在本实施方式的电力调整系统100中，脉动抑制部12构成为：在蓄电池20用的DC/DC转换器8的通过电流的大小(绝对值)小于规定值时，执行抑制直流环节电压的脉动成分的脉动抑制处理。通过基于这种条件来执行脉动抑制处理，能够在更适当的定时有效抑制直流环节电压的脉动成分的产生。另外，例如，如图1所示，通过设置于两个电抗器81a、81b与蓄电池20之间的电流传感器71来检测该通过电流的大小。由此，不受各电抗器81a、81b之间的电流的分配偏差的影响，因此能够放宽直流环节侧的电部件的耐性要求，从而降低电力调整系统100整体的制造成本。
在本实施方式的电力调整系统100中，脉动抑制部12也可以构成为：在燃料电池堆1的输出电流的大小小于规定值时抑制直流环节电压的脉动成分。由于在这种状况下也担心直流环节电压的脉动成分的产生，因此能够在更适当的定时有效抑制直流环节电压的脉动成分的产生。
在上述的第一实施方式中，将使用燃料电池堆1用的由3相转换器构成的DC/DC转换器5以及蓄电池20用的由2相转换器构成的DC/DC转换器8的情况作为一例来进行了说明。然而，本发明不限于这种结构。燃料电池堆1用的DC/DC转换器5既可以是3相以外的多相的DC/DC转换器，也可以是单相的DC/DC转换器。另外，蓄电池20用的DC/DC转换器8也可以是由3相以上的多相转换器构成的DC/DC转换器。在该情况下，为了执行上述的脉动抑制处理，只要如下即可：从3相以上的多相转换器适当地选择两个相的转换器，利用其中一相的转换器的升圧用开关元件84x(x表示该相为x相)以及另一相的转换器的降圧用开关元件82y(y表示该相为y相)来构成脉动抑制部12。
另外，另一方式中的本实施方式的电力调整系统100具备：燃料电池堆1(燃料电池)，其与作为负载的驱动马达2(包括驱动逆变器3)连接；燃料电池堆1用的DC/DC转换器5(燃料电池用转换器)，其连接于燃料电池堆1与驱动逆变器3之间，以规定的要求电压比来变换燃料电池堆1的输出电压；高压蓄电池(二次电池)20(蓄电池)，其与燃料电池堆1并联地连接于驱动马达2，是不同于燃料电池堆1的电力供给源；蓄电池20用的DC/DC转换器8(蓄电池用转换器)，其连接于蓄电池20与驱动逆变器3之间，以规定的要求电压比来变换蓄电池20的输出电压；以及电压调整部14，其将DC/DC转换器8的输出电压调整为规定电压，以生成使DC/DC转换器5的输出电压与DC/DC转换器8的输出电压同步的直流环节电压。另外，在本实施方式的电力调整系统100中，包括a相和b相的多相的DC/DC转换器8中的各相的DC/DC转换器8包括升压用开关元件84a、84b和降压用开关元件82a、82b，如下那样进行设定：b相的DC/DC转换器的升压用开关元件84b的导通占空比(50％)与a相的DC/DC转换器的降压用开关元件82a的导通占空比(50％)的总和(100％)大于各相的DC/DC转换器中的升压用开关元件84a、84b的导通占空比及降压用开关元件82a、82b的导通占空比的总和(95％)。通过这样构成，不设定死区区域中的控制就能够执行DC/DC转换器8的升降压的切换。由此，能够大幅抑制直流环节电压的脉动成分的生成。
并且，本实施方式的电力调整系统100的控制方法用于控制具备如上所述的结构的电力调整系统100，该方法包括以下步骤：将蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使燃料电池用转换器的输出电压与该蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；以及对各相的蓄电池用转换器的升压用开关元件和降压用开关元件的导通占空比进行设定，使得一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件的导通占空比与另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件的导通占空比的总和大于各相的蓄电池用转换器中的升压用开关元件的导通占空比及降压用开关元件的导通占空比的总和。根据这种电力调整系统100的控制方法，能够起到如上所述的本实施方式的效果。
(第一实施方式的变形例)
下面，主要说明第一实施方式的变形例与第一实施方式的不同点。在本变形例中，对于实现与前述的第一实施方式相同的功能的部分，使用相同的标记，省略重复的说明。
在上述第一实施方式中，说明了以下情况：利用具备升压用开关元件和降压用开关元件这两方的2相(多个相)的DC/DC转换器来构成本发明的脉动抑制部。在本变形例中，说明以下情况：利用各相的DC/DC转换器具备升压用开关元件和降压用开关元件中的任一方的2相的DC/DC转换器来构成本发明的脉动抑制部。
图6是表示第一实施方式中的燃料电池堆1用的电力调整系统100的变形例的整体结构的图。本变形例的电力调整系统101的蓄电池20用的DC/DC转换器的结构与第一实施方式不同。
如图6所示，本变形例中的蓄电池20用的DC/DC转换器8’是包括降压用的a相转换器和升压用的b相转换器的2相的转换器。
a相转换器具备电抗器81a、降压侧的开关元件82a以及整流二极管83a。另外，b相转换器具备电抗器81b、升压侧的开关元件84b以及回流二极管85b。开关元件82a与整流二极管83a反并联连接，开关元件84b与回流二极管85b反并联连接。
电抗器81a一端与蓄电池20的正极侧的输出端子连接，另一端与开关元件82a及整流二极管83a的一端、蓄电池20的负极侧的输出端子以及驱动逆变器3的负极侧的输入端子连接。电抗器81b一端与蓄电池20的正极侧的输出端子连接，另一端与开关元件82a及整流二极管83a的另一端以及驱动逆变器3的正极侧的输入端子连接。
接着，说明本变形例中的电力调整系统101的动作。图7是要输出到第一实施方式的变形例中的蓄电池20用的DC/DC转换器8’的各开关元件82a、84b的PWM信号的波形。此外，在本变形例中，说明DC/DC转换器8’将蓄电池20的输出电压升高为2倍的情况。
图7的(a)是输出到开关元件82a的PWM信号的波形，图7的(c)是输出到开关元件82b的PWM信号的波形。这两个PWM信号是50％的导通占空比的信号。
在本变形例中，这样，在具备降压用的a相转换器和升压用的b相转换器的DC/DC转换器8’中，设定成各相转换器的导通占空比的总和为100％。在本变形例中，通过这样构成，能够起到与第一实施方式同样的效果。
另外，在本变形例中，特别是在由各元件构建DC/DC转换器8’的情况下，能够减少开关元件和二极管的数量，因此能够降低DC/DC转换器8’的制造成本。
(第二实施方式)
下面，主要说明本发明的第二实施方式的与第一实施方式之间的不同点。在本变形例中，对于实现与前述的第一实施方式相同的功能的部分，使用相同的标记，省略重复的说明。
在上述第一实施方式中，具备由多个相的DC/DC转换器构成的DC/DC转换器，在规定的条件下，设定成一相的DC/DC转换器的升压用开关元件的导通占空比与另一相的DC/DC转换器的降压用开关元件的导通占空比的总和为100％，由此抑制直流环节电压的脉动成分的产生。在本实施方式中，在规定的条件下，通过增减辅机类的消耗电力和燃料电池堆1的发电电力的至少一方，来抑制直流环节电压的脉动成分的产生。
图8是表示本发明的第二实施方式中的燃料电池堆1用的电力调整系统102的整体结构的图。如图8所示，本实施方式的电力调整系统102在以下方面与第一实施方式的电力调整系统100之间结构不同：蓄电池20用的DC/DC转换器8”为单相的DC/DC转换器。
如图8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。这些开关元件82、84例如由IGBT构成。
电抗器81一端与蓄电池20的正极侧的输出端子连接，另一端与开关元件82及整流二极管83的一端以及开关元件84及回流二极管85的一端连接。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的另一端与蓄电池20的负极侧的输出端子以及驱动逆变器3的负极侧的输入端子连接。
接着，参照图9和图10的流程图来说明本实施方式中的电力调整系统102的动作。图9是表示由本实施方式中的燃料电池用控制器10执行的第一脉动抑制处理的流程图。图10是表示由本实施方式中的燃料电池用控制器10执行的第二脉动抑制处理的流程图。在本实施方式中，燃料电池用控制器10只要以规定的时间间隔连续地执行该第一及第二脉动抑制处理即可。
在第一脉动抑制处理中，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8的通过电流(步骤S201)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(不论流向哪个方向)是否小于规定值(步骤S202)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该第一脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定预先设定的调整辅机是否被关闭(步骤S203)。在此，“调整辅机”是指在本实施方式中在规定的条件下开启/关闭(ON/OFF)被切换的辅机，构成辅机类30的一部分。“调整辅机”例如是搭载了本实施方式的电力调整系统102的车辆的前挡风玻璃、后挡风玻璃的除雾用加热器。优选的是像这样调整辅机与燃料电池堆1的控制无关。
在判定为调整辅机被开启的情况下，燃料电池用控制器10结束该第一脉动抑制处理。另一方面，在判定为调整辅机被关闭的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S204)。燃料电池用控制器10在步骤S204中待机，直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10使该调整辅机开启(步骤S205)，结束该第一脉动抑制处理。此外，在第一脉动抑制处理中，以DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的状态持续规定时间这一情况为触发，燃料电池用控制器10开启调整辅机，由此积极地使辅机类30的消耗电力增加。由此，流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流量增加，因此能够防止流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流的方向频繁切换。因而，能够起到与第一实施方式同样的效果。
燃料电池用控制器10接着执行第二脉动抑制处理。在第二脉动抑制处理中，进行与第一脉动抑制处理相反的判定，由此能够应对蓄电池20用的DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的情况。
在第二脉动抑制处理中，与第一脉动抑制处理同样地，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8”的通过电流(步骤S301)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(无论流向哪一个方向)是否小于规定值(步骤S302)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该第二脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定预先设定的调整辅机是否被开启(步骤S303)。
在判定为调整辅机被关闭的情况下，燃料电池用控制器10结束该第二脉动抑制处理。另一方面，在判定为调整辅机被开启的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S304)。燃料电池用控制器10在步骤S304中待机直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10使该调整辅机关闭(步骤S305)，结束该第二脉动抑制处理。此外，在第二脉动抑制处理中，以DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的状态持续规定时间这一情况为触发，燃料电池用控制器10关闭调整辅机，由此积极地使辅机类30的消耗电力减少。由此，流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流量增加，因此能够防止流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流的方向频繁地切换。因而，能够起到与第一实施方式同样的效果。
在此，燃料电池用控制器10也可以执行将第一脉动抑制处理和第二脉动抑制处理组合而得到的第三脉动抑制处理来代替执行第一脉动抑制处理和第二脉动抑制处理。图11是表示由本实施方式中的燃料电池用控制器10执行的第三脉动抑制处理的流程图。
在该第三脉动抑制处理中，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8”的通过电流(步骤S401)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(无论流向哪一个方向)是否小于规定值(步骤S402)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该第三脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S403)。燃料电池用控制器10重复步骤S402和S403的处理，直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10判定调整辅机是否关闭(步骤S404)。在判定为调整辅机关闭的情况下，燃料电池用控制器10使该调整辅机开启(步骤S405)，结束该第三脉动抑制处理。
另一方面，在判定为调整辅机开启的情况下，燃料电池用控制器10使该调整辅机关闭(步骤S406)，结束该第三脉动抑制处理。
这样，在第三脉动抑制处理中，以DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的状态持续规定时间这一情况为触发，燃料电池用控制器10切换调整辅机的开启/关闭，由此积极地使辅机类30的消耗电力增加或减少。由此，流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流量减少或增加，因此能够防止流过DC/DC转换器8”的电抗器81的流的方向频繁地切换。因而，能够起到与第一实施方式同样的效果。
如以上所说明的那样，本实施方式的电力调整系统102具备：燃料电池堆1(燃料电池)，其与作为负载的驱动马达2(包括驱动逆变器3)连接；燃料电池堆1用的DC/DC转换器5(燃料电池用转换器)，其连接于燃料电池堆1与驱动逆变器3之间，以规定的要求电压比来变换燃料电池堆1的输出电压；高压蓄电池(二次电池)20(蓄电池)，其与燃料电池堆1并联地连接于驱动马达2，是不同于燃料电池堆1的电力供给源；以及蓄电池20用的DC/DC转换器8”(蓄电池用转换器)，其连接于蓄电池20与驱动逆变器3之间，以规定的要求电压比来变换蓄电池20的输出电压。另外，本实施方式的电力调整系统102还具备：电压调整部14，其将DC/DC转换器8”的输出电压调整为规定电压，以生成使DC/DC转换器5的输出电压与DC/DC转换器8”的输出电压同步的直流环节电压；以及脉动抑制部12，其在直流环节电压比蓄电池20的输出电压高的状况下，基于燃料电池堆1的发电电力和驱动马达2的要求电力，通过DC/DC转换器8”来抑制直流环节电压的脉动成分。而且，本实施方式的电力调整系统102构成为：脉动抑制部12增减辅机类30中的调整辅机的消耗电力和燃料电池堆1的发电电力中的至少一方，以避免蓄电池20用的DC/DC转换器8”的通过电流的大小保持为小于规定值。本实施方式的电力调整系统102具备如上所述的结构，因此起到如以下那样的作用、效果。
即，根据本实施方式的电力调整系统102，通过监视DC/DC转换器8’的通过电流这样的简单的结构，就能够起到上述的第一实施方式的效果。
另外，本实施方式的电力调整系统102的控制方法用于控制具备如上所述的结构的电力调整系统102，该方法包括以下步骤：使用电流传感器8来检测DC/DC转换器8的通过电流的大小；判定所检测出的DC/DC转换器8的通过电流的大小是否变得小于规定值；以及在判定为DC/DC转换器8的通过电流的大小变得小于规定值的情况下，增减辅机类30的消耗电力和燃料电池堆1的发电电力中的至少一方。根据这种电力调整系统102的控制方法，能够起到如上所述的本实施方式的效果。
此外，在本实施方式中，以使用燃料电池堆1用的由3相的DC/DC转换器构成的DC/DC转换器5以及蓄电池20用的由单相的DC/DC转换器构成的DC/DC转换器8”的情况为一例来进行了说明。然而，本发明不限于这种结构。燃料电池堆1用的DC/DC转换器5既可以是3相以外的多相的DC/DC转换器，也可以是单相的DC/DC转换器。另外，蓄电池20用的DC/DC转换器8”也可以是2相以上的多相的DC/DC转换器。
(第二实施方式的变形例)
下面，主要说明第二实施方式的变形例与第二实施方式的不同点。此外，电力调整系统102的整体结构与前述的第二实施方式相同，因此在本变形例中使用图8来进行说明。
在上述第二实施方式中，在第一～第三脉动抑制处理中，在规定的条件下通过切换调整辅机的开启/关闭来使通过DC/DC转换器8”的电抗器81的通过电流增减。在本变形例中，使燃料电池堆1的发电电力增加，由此使通过DC/DC转换器8”的电抗器81的通过电流增加，来代替调整辅机的开启/关闭。
参照图12和图13的流程图来说明本变形例中的电力调整系统102的动作。图12是表示由第二实施方式的变形例中的燃料电池用控制器10执行的第一脉动抑制处理的流程图。图13是表示由第二实施方式的变形例中的燃料电池用控制器10执行的第二脉动抑制处理的流程图。在本变形例中，也与第二实施方式同样地，燃料电池用控制器10只要以规定的时间间隔连续地执行该第一及第二脉动抑制处理即可。
在第一脉动抑制处理中，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8”的通过电流(步骤S501)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(无论流向哪一个方向)是否小于规定值(步骤S502)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该第一脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定作为预先设定的燃料电池堆1的发电设定模式的发电提升(UP)功能是否被关闭(步骤S503)。在此，“发电提升功能”在本实施方式中是在规定的条件下使燃料电池堆1的发电电力增加的功能。通过使燃料电池堆1的发电电力增加，剩余量的电力经由DC/DC转换器8”被蓄积到蓄电池20。
在判定为发电提升功能被开启的情况下，燃料电池用控制器10结束该第一脉动抑制处理。另一方面，在判定为发电提升功能被关闭的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S504)。燃料电池用控制器10在步骤S504中待机直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10使发电提升功能开启(步骤S505)，结束该第一脉动抑制处理。此外，在第一脉动抑制处理中，以DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的状态持续规定时间这一情况为触发，燃料电池用控制器10开启发电提升功能，由此积极地对蓄电池20充电。由此，流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流量增加，因此能够防止流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流的方向频繁地切换。因而，能够起到与第一实施方式同样的效果。
燃料电池用控制器10接着执行第二脉动抑制处理。在第二脉动抑制处理中，通过进行与第一脉动抑制处理相反的判定，能够应对蓄电池20用的DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的情况。
在第二脉动抑制处理中，与第一脉动抑制处理同样地，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8”的通过电流(步骤S601)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(无论流向哪一个方向)是否小于规定值(步骤S602)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该第二脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定预先设定的发电提升功能是否被开启(步骤S603)。
在判定为发电提升功能被关闭的情况下，燃料电池用控制器10结束该第二脉动抑制处理。另一方面，在判定为发电提升功能被开启的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S604)。燃料电池用控制器10在步骤S604中待机直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10使发电提升功能关闭(步骤S605)，结束该第二脉动抑制处理。此外，在第二脉动抑制处理中，以DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的状态持续规定时间这一情况为触发，燃料电池用控制器10关闭发电提升功能，由此积极地从蓄电池20放电。由此，流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流量增加，因此能够防止流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流的方向频繁地切换。因而，能够起到与第一实施方式同样的效果。
接着，与第二实施方式同样地，燃料电池用控制器10也可以执行将第一脉动抑制处理和第二脉动抑制处理组合而得到的第三脉动抑制处理，以代替执行第一脉动抑制处理和第二脉动抑制处理。图14是表示由第二实施方式的变形例中的燃料电池用控制器10执行的第三脉动抑制处理的流程图。
在该第三脉动抑制处理中，燃料电池用控制器10使用电流传感器71来检测通过DC/DC转换器8”的通过电流(步骤S701)。然后，燃料电池用控制器10判定所检测出的通过电流的绝对值(无论流向哪一个方向)是否小于规定值(步骤S702)。在判定为通过电流的绝对值为规定值以上的情况下，燃料电池用控制器10结束该第三脉动抑制处理。
另一方面，在判定为通过电流的绝对值小于规定值的情况下，燃料电池用控制器10判定从变为该状态起是否经过了规定时间(步骤S703)。燃料电池用控制器10重复步骤S702和S703的处理直到变为规定时间为止。
然后，在判定为已变为规定时间的情况下，燃料电池用控制器10判定发电提升功能是否关闭(步骤S704)。在判定为发电提升功能关闭的情况下，燃料电池用控制器10使发电提升功能开启(步骤S705)，结束该第三脉动抑制处理。
另一方面，在判定为发电提升功能开启的情况下，燃料电池用控制器10使发电提升功能关闭(步骤S706)，结束该第三脉动抑制处理。
这样，在第三脉动抑制处理中，以DC/DC转换器8”的通过电流小于规定值的状态持续规定时间这一情况为触发，燃料电池用控制器10切换燃料电池堆1的发电提升功能的开启/关闭，由此积极地使蓄电池20充放电。由此，流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流量增加，因此能够防止流过DC/DC转换器8”的电抗器81的电流的方向频繁地切换。因而，能够起到与第一实施方式同样的效果。
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技术范围限定为上述实施方式的具体结构。
在上述的第一及第二实施方式中，说明了通过DC/DC转换器8、8’、8”将蓄电池20的输出电压升压为2.0倍的情况、即各开关元件的导通占空比为50％的情况。然而，只要进行控制使得一相的DC/DC转换器的降压用开关元件的导通占空比与另一相的DC/DC转换器的升压用开关元件的导通占空比的总和为100％，就能够起到本发明的效果，并能够与负载的要求电力相应地升压为任意倍。
另外，在上述的第一实施方式中，说明了以下情况：电力调整系统100的燃料电池用控制器10在DC/DC转换器8的通过电流的绝对值小于规定值的情况下进行生成脉动抑制用的PWM信号的处理。然而，本发明并不仅限定于这种状况。例如，也可以是，在电力调整系统100的通常运转状态下，也生成脉动抑制用的PWM信号，驱动2相的DC/DC转换器8中的各相的DC/DC转换器8。通过这样构成，能够充分起到如上所述的本发明的效果。除此以外，即使在DC/DC转换器8的通过电流的绝对值变大的情况下，也能够利用2相的转换器的两个电抗器来分担通过电流，因此与单相的转换器的情况相比，能够抑制脉动成分的产生。

Claims (11)

1.一种电力调整系统，具备：
燃料电池，其与负载连接；
燃料电池用转换器，其连接于所述燃料电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；
蓄电池，其与所述燃料电池并联地连接于所述负载，是不同于所述燃料电池的电力供给源；
蓄电池用转换器，其连接于所述蓄电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该蓄电池的输出电压进行变换；
电压调整部，其将所述蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使所述燃料电池用转换器的输出电压与该蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；以及
脉动抑制部，其在所述直流环节电压比所述蓄电池的输出电压高的状况下，通过所述蓄电池用转换器来抑制所述直流环节电压的脉动成分。
2.根据权利要求1所述的电力调整系统，其特征在于，
所述蓄电池用转换器由多个相的蓄电池用转换器构成，
所述多个相的蓄电池用转换器中的各相的蓄电池用转换器包括升压用开关元件以及降压用开关元件，
所述脉动抑制部构成为包括一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件和另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件，
所述脉动抑制部对所述一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件以及所述另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件各自的占空比进行设定，使得所述一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件的导通占空比与所述另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件的导通占空比的总和大于所述各相的蓄电池用转换器中的所述升压用开关元件的导通占空比与所述降压用开关元件的导通占空比的总和。
3.根据权利要求2所述的电力调整系统，其特征在于，
所述脉动抑制部将所述一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件的导通占空比与所述另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件的导通占空比的总和设定为100％。
4.根据权利要求2或3所述的电力调整系统，其特征在于，
在所述各相的蓄电池用转换器中，在所述升压用开关元件与所述降压用开关元件之间设定无用时间。
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，
在所述蓄电池用转换器的通过电流的大小小于规定值时，所述脉动抑制部抑制所述直流环节电压的脉动成分。
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，
在所述燃料电池的输出电流的大小小于规定值时，所述脉动抑制部抑制所述直流环节电压的脉动成分。
7.根据权利要求1所述的电力调整系统，其特征在于，
还具备用于使所述燃料电池或负载进行动作的辅机类，
所述脉动抑制部增减所述辅机类的消耗电力和所述燃料电池的发电电力中的至少一方，以避免所述蓄电池用转换器的通过电流的大小保持为小于规定值。
8.一种电力调整系统，具备：
燃料电池，其与负载连接；
燃料电池用转换器，其连接于所述燃料电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；
蓄电池，其与所述燃料电池并联地连接于所述负载，是不同于所述燃料电池的电力供给源；
蓄电池用转换器，其连接于所述蓄电池与所述负载之间，并且由多个相的蓄电池用转换器构成，以规定的要求电压比对该蓄电池的输出电压进行变换；以及
电压调整部，其将所述蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使所述燃料电池用转换器的输出电压与该蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压，
其中，所述多个相的蓄电池用转换器中的各相的蓄电池用转换器包括升压用开关元件以及降压用开关元件，
一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件的导通占空比与另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件的导通占空比的总和被设定成大于所述各相的蓄电池用转换器中的所述升压用开关元件的导通占空比与所述降压用开关元件的导通占空比的总和。
9.一种电力调整系统，具备：
燃料电池，其与负载连接；
燃料电池用转换器，其连接于所述燃料电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；
蓄电池，其与所述燃料电池并联地连接于所述负载，是不同于所述燃料电池的电力供给源；
蓄电池用转换器，其连接于所述蓄电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该蓄电池的输出电压进行变换；
电压调整部，其将所述蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使所述燃料电池用转换器的输出电压与该蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；
脉动抑制部，其在所述直流环节电压比所述蓄电池的输出电压高的状况下，基于所述燃料电池的发电电力和所述负载的要求电力，通过所述蓄电池用转换器来抑制所述直流环节电压的脉动成分；以及
辅机类，其用于使所述燃料电池进行动作，
其中，所述脉动抑制部构成为增减所述辅机类的消耗电力和所述燃料电池的发电电力中的至少一方，以避免所述蓄电池用转换器的通过电流的大小保持为小于规定值。
10.一种电力调整系统的控制方法，该电力调整系统具备：
燃料电池，其与负载连接；
燃料电池用转换器，其连接于所述燃料电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；
蓄电池，其与所述燃料电池并联地连接于所述负载，是不同于所述燃料电池的电力供给源；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，以规定的要求电压比对该蓄电池的输出电压进行变换，
其中，所述蓄电池用转换器由多个相的蓄电池用转换器构成，
所述控制方法包括以下步骤：
将所述蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使所述燃料电池用转换器的输出电压与该蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；以及
对所述各相的蓄电池用转换器的升压用开关元件和降压用开关元件的导通占空比进行设定，使得一相的蓄电池用转换器的升压用开关元件的导通占空比与另一相的蓄电池用转换器的降压用开关元件的导通占空比的总和大于所述各相的蓄电池用转换器中的所述升压用开关元件的导通占空比与所述降压用开关元件的导通占空比的总和。
11.一种电力调整系统的控制方法，该电力调整系统具备：
燃料电池，其与负载连接；
燃料电池用转换器，其连接于所述燃料电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该燃料电池的输出电压进行变换；
蓄电池，其与所述燃料电池并联地连接于所述负载，是不同于所述燃料电池的电力供给源；
蓄电池用转换器，其连接于所述蓄电池与所述负载之间，以规定的要求电压比对该蓄电池的输出电压进行变换；
电压调整部，其将所述蓄电池用转换器的输出电压调整为规定电压，以生成使所述燃料电池用转换器的输出电压与该蓄电池用转换器的输出电压同步的直流环节电压；以及
辅机类，其用于使所述燃料电池进行动作，
所述控制方法包括以下步骤：
检测所述蓄电池用转换器的通过电流的大小；
判定所检测出的所述蓄电池用转换器的通过电流的大小是否变得小于规定值；以及
在判定为所述蓄电池用转换器的通过电流的大小变得小于规定值的情况下，增减所述辅机类的消耗电力和所述燃料电池的发电电力中的至少一方。
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