JP2007042493A - 電圧制御システム及び移動体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムにおいて、システム電圧の急激な変化を抑制する。
【解決手段】 電源（燃料電池１０等）と、充放電自在な蓄電装置（二次バッテリ４０）と、を備え、電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、システムに含まれる一の電力消費装置（トラクションモータ４５ｆＲ等）の要求電力が低減すると判断した場合に、電源から蓄電装置への電力供給を実現させてシステム電圧の増加率を低減させる制御装置（制御部５０）を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電圧制御システム及び移動体に関する。
現在、燃料電池システム等の電源を車両の駆動源として採用した電気自動車が提案されている。電気自動車においては、電源から供給される電力により電動機を駆動し、この電動機の回転力により駆動輪を回転させて車両の走行を実現させている。このような電気自動車の走行中に駆動輪の空転（スリップ）が発生すると車両の走行安定性が低下するため、近年においては、駆動輪の空転を検知した場合に駆動輪の駆動力を抑制することにより、車両の走行安定性を高める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２０４１０７号公報
ところで、前記した電気自動車には、車両の減速により発生した回生電力や余剰電力を充電する一方、電源からの供給電力の不足分を補うための補助電力を供給する充放電自在な蓄電装置が設けられるのが一般的である。そして、電源からの供給電力が不足した場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定（例えば図３（ｄ）に示すような所定値Ｖ0）に維持するように構成したシステムが採用される場合がある。
このようにシステム電圧を略一定に維持するシステムにおいては、駆動輪の空転が発生して要求電力（電動機による消費電力）が急増すると、図３（ｄ）に示すようにシステム電圧が一時的に急激に低下する。このため、蓄電装置が放電を行ってシステムに電力を供給することにより、システム電圧の急減を抑制しようとする（図３（ｄ）：斜線領域）。
しかし、蓄電装置が電力の供給を行ってシステム電圧の急減を抑制しようとしている状態において、空転状態にある駆動輪が接地して非空転状態に移行すると、駆動輪の回転数が急減して要求電力が急減するため、図３（ｄ）に示すようにシステム電圧が急増する、という事態が発生する。このようにシステム電圧が急激に変化すると、システム内部の機器が破損・劣化する等の種々の問題が生じる場合があった。
本発明は、電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムにおいて、システム電圧の急激な変化に起因した種々の問題を解決することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る電圧制御システムは、電源と、充放電自在な蓄電装置と、を備え、電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、システムに含まれる一の電力消費装置の要求電力が低減又は増加すると判断した場合に、前記システム電圧の変化率を低減させるために前記蓄電装置における電力授受を制御する制御装置を備えるものである。
かかる構成を採用すると、一の電力消費装置（例えば電動機）の要求電力が低減する（例えば電動機により駆動される駆動輪が空転状態から非空転状態に移行することにより電動機の消費電力が低減する）場合に、蓄電装置における電力授受を制御して電源から蓄電装置への電力供給を実現させ、システム電圧の変化率（増加率）を低減させることができる。従って、システム電圧の急激な増加に起因した種々の問題（例えばシステム内の機器の破損・劣化等）を解決することが可能となる。
前記電圧制御システムにおいて、制御装置は、一の電力消費装置の要求電力の低減率が大きいほど、電源から蓄電装置への供給電力量を増大させることが好ましい。
また、本発明に係る電圧制御システムは、電源と、充放電自在な蓄電装置と、を備え、電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、システムに含まれる一の電力消費装置の要求電力が低減すると判断した場合に、システム電圧の増加率を低減させるために電源及び／又は蓄電装置からシステムに含まれる他の電力消費装置への電力供給を実現させる制御装置を備えるものである。
かかる構成を採用すると、一の電力消費装置（例えば電動機）の要求電力が低減する場合に、電源及び／又は蓄電装置から他の電力消費装置（例えば電熱器）への電力供給を実現させて、システム電圧の増加率を低減させることができる。従って、システム電圧の急激な増加に起因した種々の問題を解決することが可能となる。
前記電圧制御システムにおいて、制御装置は、一の電力消費装置の要求電力の低減率が大きいほど、電源及び／又は蓄電装置から他の電力消費装置への供給電力量を増大させることが好ましい。
また、前記電圧制御システムにおいて、一の電力消費装置は、電動機を有し、制御装置は、電動機の消費電力の増減に基づいて要求電力の増減を判断するように構成することができる。また、電動機によって駆動される駆動輪を有し、制御装置は、駆動輪が空転状態にあるか否かに基づいて要求電力の増減を判断するように構成することもできる。また、前記電圧制御システムにおいて、電源として燃料電池システムを採用することができる。
また、本発明に係る移動体は、前記電圧制御システムを備えるものである。本発明が適用可能な移動体としては、車両、船舶、ロボット、航空機等を挙げることができる。
また、本発明に係る電圧制御システムは、電源と、充放電自在な蓄電装置と、を備え、電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、システムに含まれる所定の電力消費装置の要求電力が低減する場合に、電源から電力消費装置への供給電力の変化率を低減させるものである。
かかる構成を採用すると、システムに含まれる所定の電力消費装置（例えば電動機等の各種電子機器であって蓄電装置を含むもの）の要求電力が低減する場合に、電源から電力消費装置への供給電力の変化率（例えば増加率）を低減させることができるので、システム電圧の急激な変化を抑制することができる。従って、システム電圧の変化に起因した種々の問題を解決することが可能となる。
本発明によれば、電源からの供給電力が不足する場合に蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムにおいて、システム電圧の急激な変化に起因した種々の問題を解決することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電圧制御システムを搭載した移動体について説明する。本実施形態においては、本発明に係る移動体の一例として、燃料電池システムを電源として採用した電気自動車（燃料電池車）を挙げて説明することとする。
まず、図１を用いて、本実施形態に係る電気自動車の構成について説明する。本実施形態に係る電気自動車は、図１に示すように、電力系４、制御系５及び燃料電池システムを備えた四輪駆動車である。
電力系４は、二次バッテリ４０、コンバータ４１、補機用インバータ４２、補機用モータ４３、補機、トラクションインバータ４４ｆＲ，４４ｆＬ，４４ｒＲ，４４ｒＬ（以下、「トラクションインバータ４４」と総称する）、トラクションモータ４５ｆＲ，４５ｆＬ，４５ｒＲ，４５ｒＬ（以下、「トラクションモータ４５」と総称する）、車輪４６ｆＲ，４６ｆＬ，４６ｒＲ，４６ｒＬ（以下、「車輪４６」と総称する）を備えている。
二次バッテリ４０は、本発明における蓄電装置の一実施形態であり、燃料電池システムの補助電源として機能する。二次バッテリ４０は、ニッケル水素等のバッテリモジュールを多数積層して構成されており、所定の電圧（例えば２００Ｖ）で電力供給（放電）を行うとともに、余剰電力を充電することが可能になっている。すなわち、二次バッテリ４０は、システムで要求される電力（要求電力）が燃料電池システムの最大発電量を超える場合に、その電力不足分を補う。また、電気自動車が減速してトラクションモータ４５により回生電力が供給された場合や、燃料電池システムの発電量が要求電力を上回って余剰電力が発生した場合に、これら回生電力や余剰電力を充電する。二次バッテリ４０の出力端子には、後述するバッテリコンピュータ５１が接続されている。
コンバータ４１は、一次側（入力側）に入力された電力を、一次側と異なる電圧値に変換して二次側に出力する電圧変換器であり、例えば、一次側の燃料電池１０の出力電圧（例えば５００Ｖ）を二次側の低い電圧（例えば約２００Ｖ）に降圧するものである。コンバータ４１は、例えば三相ブリッジ形コンバータとしての回路構成を備えている。かかる三相ブリッジ形コンバータの回路構成としては、入力された直流電圧を一旦交流に変換するインバータ類似の回路部分と、その交流を再び整流して異なる直流電圧に変換する部分と、を組み合わせたものを採用することができる。コンバータ４１の入出力電流及び入出力電圧は、図示しない電流センサ及び電圧センサにより各々実測可能になっている。
補機用インバータ４２は、制御部５０からの駆動信号により三相交流電流を出力し、それに対応して設定されたトルクで補機用モータ４３が駆動されるようになっている。補機用インバータ４２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子を有するＰＷＭインバータの回路構成を備え、電力系４の二次側から供給された直流電流を任意の振幅の三相交流電流に変換し、補機モータ４３に供給するようになっている。補機用モータ４３は、いわゆる交流同期電動機であり、補機用インバータ４２から三相交流として供給された電気エネルギーをそれに対応する回転力（トルク）に変換して補機に伝達する。補機は、補機用モータ４３によって駆動される補機類の総称である。補機としては、後述する水素ポンプ１３、コンプレッサ２２、冷却用のファン３２等が挙げられる。
なお、本実施形態においては、補機用インバータ４２及び補機用モータ４３にシステム電圧の検出回路を設けておらず、補機用モータ４３の実回転数と目標回転数との差分に基づいて補機用インバータ４２が補機用モータ４３の駆動用電流のパルス幅を制御している。従って、システム電圧が急激に増加した場合には、補機用インバータ４２の制御遅れに起因して補機用モータ４３に過電流が流れ、補機が破損・劣化する場合がある。
トラクションインバータ４４及びトラクションモータ４５は、電気自動車（四輪駆動車）の各車輪に対応させて設けられたものであり、前輪右側の車輪４６ｆＲ用のインバータ４４ｆＲ及びモータ４５ｆＲ、前輪左側の車輪４６ｆＬ用のインバータ４４ｆＬ及びモータ４５ｆＬ、後輪右側の車輪４６ｒＲ用のインバータ４４ｒＲ及びモータ４５ｒＲ、並びに、後輪左側の車輪４６ｒＬ用のインバータ４４ｒＬ及びモータ４５ｆＬを備えている。各トラクションインバータ４４は、制御部５０からの駆動信号により独立した三相交流電流を出力し、それに対応した独立に設定されたトルクで各トラクションモータ４５が駆動されるようになっている。
各トラクションインバータ４４は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有するＰＷＭインバータの回路構成を備え、加速時には、電力系４の二次側から供給された直流電流を任意の振幅の三相交流電流に変換し、トラクションモータ４５に供給するようになっている。また、減速時には、トラクションモータ４５から供給された三相交流の回生電力を、それに対応する直流電流に変換して二次バッテリ４０に供給可能になっている。
各トラクションモータ４５は、いわゆる交流同期電動機であり、加速時にはトラクションインバータ４４から三相交流として供給された電気エネルギーをそれに対応する回転力（トルク）に返還して各車輪４６を回転させ、電気自動車を移動させる。また、減速時には各車輪４６の回転力を電気エネルギーに変換して回生電力を発生させ、各車輪４６に回生制動力を及ぼすようになっている。トラクションモータ４５及び車輪４６は、各々、本発明における電動機及び駆動輪の一実施形態である。また、トラクションモータ４５は、本発明における「所定の電力消費装置」及び「一の電力消費装置」の一実施形態である。
次に制御系５を説明する。制御系５は、制御部５０及びバッテリコンピュータ（ＳＯＣ）５１等を備えて構成されている。制御部５０は、図示していないＣＰＵ、メモリ、インターフェース回路等を備えたコンピュータシステムであり、ＣＰＵがメモリに格納されている各種プログラムを逐一実行することにより、電気自動車の各種電子機器全体を統合制御する。
具体的には、制御部５０は、燃料電池システムからの供給電力が不足する場合に、二次バッテリ４０からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持する。また、制御部５０は、システムに含まれる所定の電力消費装置（一の電力消費装置）としてのトラクションモータ４５の要求電力が低減すると判断した場合に、二次バッテリ４０における電力授受を制御して燃料電池システムから二次バッテリ４０への電力供給を実現させ、燃料電池システムからトラクションモータ４５への供給電力の変化率（増加率）を低減させ、システム電圧の増加率を低減させる。すなわち、制御部５０は、本発明における制御装置の一実施形態として機能する。なお、本実施形態における制御部５０は、トラクションモータ４５の要求電力の低減率が大きいほど、燃料電池システムから二次バッテリ４０への供給電力量を増大させるように構成されている。
また、本実施形態における制御部５０は、車輪４６が空転（スリップ）状態にあるか否かに基づいて要求電力の増減を判断する。例えば、空転状態にある車輪４６が接地して非空転状態に移行したことが検知された場合には、トラクションモータ４５の回転数が低減して要求電力が低減するものと判断する。なお、車輪４６の空転状態を検知することなく、トラクションモータ４５の消費電力の増減に基づいて、要求電力の増減を判断することもできる。
制御部５０には、電気自動車の操作状態や走行状態を測定するための図示しない各センサ等からの検出信号が入力される。例えば、ドライバが踏み込んで操作するアクセルペダルの操作状態は、アクセル位置センサによって検出され、アクセル位置信号Ｓａとして制御部に入力されている。また、電気自動車の車輪４６の回転数は、車輪４６毎に設けられた車輪速センサによって検出され、車輪速信号Ｓｒとして制御部５０に入力される。かかる車輪速センサとしてはスピードセンサやモータの駆動電流を検出する電流センサを用いることができる。
バッテリコンピュータ５１は、二次バッテリ４０の充電状態（ＳＯＣ）を適正な範囲に維持するよう制御する。例えば、加速時などの高電力消費装置時には、燃料電池システムの電力不足分を供給するために二次バッテリ４０から電力を放電する一方、減速時には回生制動によって発生した回生電力を二次バッテリ４０に充電する。バッテリコンピュータ５１は、二次バッテリ４０を構成する各セルの電圧、温度、電流、雰囲気温度などを検出し、二次バッテリ４０の充放電量を積算等して、充電状態を示す相対値であるＳＯＣ値の充電状態を示す検出信号ＳSOCとして、制御部５０に出力するようになっている。
次に電源である燃料電池システムについて説明する。燃料電池システムは、電力系４に電力を供給するものであり、燃料電池１０を中心として、燃料ガス供給系１、酸化ガス供給系２及び冷却系３を備えている。
燃料電池１０は、燃料ガスとしての水素ガス、酸化ガスとしての空気及び冷却水の流路を有するセパレータと、一対のセパレータで挟み込まれた膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）と、から構成される単電池を複数積層したスタック構造を有している。膜・電極接合体は高分子電解質膜をアノード電極及びカソード電極で挟み込んだ構造をしている。アノード電極にはアノード用触媒層を多孔質支持層上に設けてあり、カソード電極にはカソード用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。アノード電極側には水素ガスが燃料ガス供給系１から供給され、カソード電極側には空気が酸化ガス供給系２から供給される。燃料電池１０は単電池を直列接続させることによって、出力端子であるアノード極Ａとカソード極Ｃとの間に所定の高圧電圧（例えば約５００Ｖ）を発生させ、かかる高圧電圧を電力系４のコンバータ４１の一次側入力として供給している。
燃料ガス供給系１は、燃料電池１０に対して水素ガスを供給する系であり、水素タンク１１、遮断弁ＳＶ１、レギュレータＲＧ、燃料電池入口遮断弁ＳＶ２、燃料電池１０を経て燃料電池出口遮断弁ＳＶ３、気液分離器１２（及び遮断弁ＳＶ４）、水素ポンプ１３、パージ遮断弁ＳＶ５並びに逆止弁ＲＶを備えている。燃料電池１０から排出された水素ガスのうち一部はパージ遮断弁ＳＶ５を介してパージされ外部に排出されるが、残りは逆止弁ＲＶを通って再び燃料ガス流路に戻されるようになっている。
水素タンク１１は、高圧水素タンクとしての構造を有する。遮断弁ＳＶ１は、燃料ガス流路に対して水素ガスを供給するか否かを制御する元弁である。レギュレータＲＧは、循環経路の水素ガス圧力を調圧する調圧弁である。遮断弁ＳＶ３は、燃料電池１０に水素ガス供給を停止する場合に遮断されるものである。遮断弁ＳＶ４は、燃料電池１０からの水素オフガスの排出を制御するものである。気液分離器１２は、通常運転時において燃料電池１０の電気化学反応により発生する水分その他の不純物を水素オフガス中から除去し、遮断弁ＳＶ４を通じて外部に放出するものである。水素ポンプ１３は、循環経路において水素ガスを強制循環させる。パージ遮断弁ＳＶ５は、パージ時に開放されるが、通常の運転状態及び配管内ガス漏れ判定時には遮断されている。パージ遮断弁ＳＶ５からパージされた水素オフガスは図示しない希釈器を含む排気系で処理される。逆止弁ＲＶは循環経路における水素ガスの逆流を防止する。
酸化ガス供給系２は、燃料電池１０に対して酸化ガスである空気を供給する系であり、エアクリーナ２１、コンプレッサ２２、加湿器２３等を備えている。エアクリーナ２１は、外気を浄化した状態で燃料電池システムに取り入れるためのものである。コンプレッサ２２は、取り入れられた空気を制御部５０の制御に従って圧縮し、供給する空気量や空気圧を変更するようになっている。加湿器２３は圧縮された空気に対し、空気オフガスと水分の交換を行って適度な湿度を加えることが可能になっている。燃料電池１０から排出され加湿器２３で湿度分離された空気オフガスは、図示しない希釈器においてパージ遮断弁ＳＶ５からの水素オフガスを希釈して排出されるようになっている。
冷却系３は、ラジエータ３１、ファン３２及び冷却ポンプ３３を備え、冷却液が燃料電池１０内部に循環供給されるようになっている。具体的には、冷却液は燃料電池１０内に入るとマニホールド経由で各単電池に供給されセパレータの冷却液流路を流れ、発電による熱を奪うようになっている。
なお、二次バッテリ４０（蓄電装置）及びトラクションモータ４５（所定の電力消費装置、一の電力消費装置）を含む電力系４と、制御部５０（制御装置）を含む制御系５と、燃料電池システム（電源）と、によって本発明の実施形態に係る電圧制御システムが構成される。
次に、図２のフローチャート及び図３のタイムチャートを用いて、本実施形態に係る電圧制御システムによる電圧制御方法について説明する。なお、本方法の実施前に、図３（ｃ）に示すようにシステム電圧が所定値Ｖ0に維持されているものとする。また、初期においては、燃料電池システムからの供給電力に係る電圧をシステム電圧として採用し、二次バッテリ４０からの放電は行われていないものとする。
まず、電気自動車の制御部５０は、車輪速センサで検出された車輪速信号Ｓｒに基づいて、車輪車速（車輪回転速度に基づいて算出される車体速度）、すなわち、右前輪車速ＶｆＲ、左前輪車速ＶｆＬ、右後輪車速ＶｒＲ及び左後輪車速ＶｒＬを算出するとともに、これらの単位時間当りの増加分（加速度）Ａを算出する。そして、各車輪４６における加速度Ａの何れかが所定値Ａ0以上であるか否かを判定する（スリップ判定工程：Ｓ１）。
制御部５０は、スリップ判定工程Ｓ１において全車輪４６における加速度Ａが所定値Ａ0未満であると判定した場合（Ｓ２：Ｎｏ）には、引き続きスリップ判定工程Ｓ１を続行する。一方、制御部５０は、スリップ判定工程Ｓ１において例えば前輪右側の車輪４６ｆＲにおける加速度Ａが所定値Ａ0以上であると判定した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）には、この車輪４６ｆＲにスリップが発生したものとして、次工程（接地判定工程Ｓ３）に移行する。
車輪４６ｆＲにスリップが発生すると、車輪４６ｆＲの回転数が急増するため、図３（ａ）に示すようにトラクションモータ４５ｆＲにおける消費電力が急増し、図３（ｂ）に示すようにシステムに要求される電力（要求電力）も増加することとなる。一方、スリップの発生によりトラクションモータ４５ｆＲにおける消費電力が急増する（要求電力が急増する）ため、図３（ｃ）に示すようにシステム電圧は一時的に急激に低減する。このようなシステム電圧の急減を補うため、制御部５０は、二次バッテリ４０の電力をシステムに供給させる（図３（ｃ）：斜線領域）。
続いて、制御部５０は、スリップ判定工程Ｓ１において、例えば前輪右側の車輪４６ｆＲにスリップが発生したものと判定した場合には、車輪速センサで検出された車輪速信号Ｓｒに基づいて、スリップが発生した車輪４６ｆＲの車輪車速（右前輪車速ＶｆＲ）を算出するとともに、その単位時間当りの減少分（減速度）Ｂを算出する。そして、スリップが発生した車輪４６ｆＲにおける減速度Ｂが所定値Ｂ0以上であるか否かを判定する（接地判定工程：Ｓ３）。
制御部５０は、接地判定工程Ｓ３において、スリップが発生した車輪４６ｆＲにおける減速度Ｂが所定値Ｂ0未満であると判定した場合（Ｓ４：Ｎｏ）には、引き続き接地判定工程Ｓ３を続行する。一方、制御部５０は、接地判定工程Ｓ３において、スリップが発生した車輪４６ｆＲにおける減速度Ｂが所定値Ｂ0以上であると判定した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）には、車輪４６ｆＲが接地してスリップ状態が解消したものとして、次工程（電圧制御工程Ｓ５）に移行する。
車輪４６ｆＲが接地してスリップ状態が解消すると、車輪４６ｆＲの回転数が急減するため、図３（ａ）に示すようにトラクションモータ４５ｆＲにおける消費電力が急減し、図３（ｂ）に示すようにシステムに要求される電力（要求電力）も低減することとなる。一方、スリップ状態の解消によりトラクションモータ４５ｆＲにおける消費電力が急減する（要求電力が急減する）ため、図３（ｃ）に示すようにシステム電圧は一時的に急激に増加しようとする。スリップに起因したシステム電圧の急減を補うため、制御部５０が二次バッテリ４０から電力の供給を行わせているためである。このようなシステム電圧の急増は補機の破損・劣化等の種々の問題を招来せしめるため、好ましくない。
そこで、制御部５０は、接地判定工程Ｓ３で前輪右側の車輪４６ｆＲのスリップ状態が解消したものと判定した場合に、二次バッテリ４０からの電力の供給（放電）を停止させるとともに、燃料電池システムから二次バッテリ４０への電力供給を実現させる（電圧制御工程：Ｓ５）。かかる電圧制御工程Ｓ５を実施することにより、車輪４６ｆＲの接地時点からシステム電圧が急激に増加することを抑制することができる（図３（ｃ））。
なお、本実施形態においては、制御部５０が、車輪４６ｆＲのスリップ状態が解消したものと判定した時点でシステム電圧の増加率（図３（ｃ）に破線で示した急な傾き）を推定し、この推定した増加率に応じて、燃料電池システムから二次バッテリ４０に供給する電力量を決定している。この後、制御部５０は、システム電圧を初期の所定値Ｖ0まで緩やかに上昇させて制御動作を終了する。
以上説明した実施形態に係る電気自動車の電圧制御システムにおいては、一の電力消費装置（例えばトラクションモータ４５ｆＲ）の要求電力が低減する（例えば車輪４６ｆＲのスリップ状態の解消によりトラクションモータ４５ｆＲの消費電力が低減する）場合に、燃料電池システムから二次バッテリ４０への電力供給を実現させてシステム電圧の増加率を低減させることができる。従って、システム電圧の急激な増加に起因して補機（水素ポンプ１３、コンプレッサ２２、冷却用のファン３２等）が破損・劣化することを抑制することが可能となる。
なお、以上説明した実施形態に係る電気自動車の電圧制御システムにおいては、トラクションモータ４５ｆＲを「一の電力消費装置」として電圧制御を行った例を示したが、二次バッテリ４０を除く各種電力消費装置（例えば、他のトラクションモータ、ヒータ等の熱発生装置、ライト等の光発生装置、オーディオ機器等の音声発生装置等）を「一の電力消費装置」として電圧制御を行うこともできる。
また、以上の各実施形態においては、一の電力消費装置（トラクションモータ４５）の要求電力が低減すると判断した場合に、二次バッテリ４０における電力授受を制御することにより、システム電圧の増加率を低減させた例を示したが、他の手段によりシステム電圧の増加率を低減させることもできる。
例えば、一の電力消費装置の要求電力が低減すると判断した場合に、制御部５０が、燃料電池システム及び／又は二次バッテリ４０から、図示していない他の電力消費装置（二次バッテリ４０を除く電力消費装置であって、例えばヒータ等の熱発生装置）への電力供給を実現させてシステム電圧の増加率を低減させることもできる。かかる場合、一の電力消費装置の要求電力の低減率が大きいほど、燃料電池システム及び／又は二次バッテリ４０から他の電力消費装置への供給電力量を増大させることが好ましい。
また、以上の各実施形態においては、トラクションモータ４５を「所定の電力消費装置」として電圧制御を行った例を示したが、二次バッテリ４０（蓄電装置）を「所定の電力消費装置」として電圧制御を行うこともできる。すなわち、二次バッテリ４０の要求電力が低減する場合に、制御部５０が、燃料電池システムから他の電力消費装置（例えばヒータ等の熱発生装置）への電力供給を実現させて、燃料電池システムから二次バッテリ４０への供給電力の変化率（増加率）を低減させる。これにより、システム電圧の変化率（増加率）を低減させることができる。
また、以上の実施形態においては、電源として燃料電池システムを採用した例を示したが、電源はこれに限られるものではなく、例えば二次バッテリ（ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等）やキャパシタを電源として採用することもできる。また、以上の実施形態においては、蓄電装置として二次バッテリを採用した例を示したが、キャパシタを蓄電装置として採用してもよい。
また、以上の実施形態においては、システムに含まれる一の電力消費装置（トラクションモータ４５）の要求電力が低減する場合に、電源（燃料電池システム）から蓄電装置（二次バッテリ）への電力供給を実現させ、システム電圧の増加率を低減させた例を示したが、一の電力消費装置の要求電力が増加する場合に、蓄電装置からの電力供給を実現させてシステム電圧の変化率（低減率）を低減させることもできる。このようにすることにより、システム電圧の急減に起因した種々の問題を解決することが可能となる。
また、以上の実施形態においては、燃料電池システムを電源として搭載した電気自動車（燃料電池車）に本発明を適用した例を示したが、燃料電池システム以外の電源を搭載した電気自動車に本発明を適用することもできる。
また、以上の実施形態においては、前後左右の車輪の各々をトラクションモータで駆動する四輪駆動車に本発明を適用した例を示したが、二輪駆動車、三輪駆動車、四輪以上の駆動輪を有する大型車両等に本発明を適用することができることは言うまでもない。
また、以上の実施形態においては、電気自動車に本発明を適用した例を示したが、システム電圧が略一定に維持されるように構成されたシステムを備える他の移動体（例えば船舶、ロボット、航空機等）に本発明を適用することもできる。
本発明の実施形態に係る移動体（電気自動車）のシステム構成図である。 本発明の実施形態に係る電圧制御システムによる電圧制御方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電圧制御システムによる電圧制御方法を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はトラクションモータの消費電力、（ｂ）はシステム要求電力、（ｃ）は本発明の実施形態に係るシステムを採用した場合におけるシステム電圧、（ｄ）は従来のシステムを採用した場合におけるシステム電圧、を各々示すものである。
符号の説明
１０…燃料電池（電源の一部）、４０…二次バッテリ（蓄電装置）、４５ｆＲ〜４５ｒＬ…トラクションモータ（所定の電力消費装置、一の電力消費装置、電動機）、４６ｆＲ〜４６ｒＬ…車輪（駆動輪）、５０…制御部（制御装置）

Claims (9)

  1. 電源と、充放電自在な蓄電装置と、を備え、前記電源からの供給電力が不足する場合に前記蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、
    システムに含まれる一の電力消費装置の要求電力が低減又は増加すると判断した場合に、前記システム電圧の変化率を低減させるために前記蓄電装置における電力授受を制御する制御装置を備える電圧制御システム。
  2. 前記制御装置は、前記一の電力消費装置の要求電力の低減率が大きいほど、前記電源から前記蓄電装置への供給電力量を増大させる請求項１に記載の電圧制御システム。
  3. 電源と、充放電自在な蓄電装置と、を備え、前記電源からの供給電力が不足する場合に前記蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、
    システムに含まれる一の電力消費装置の要求電力が低減すると判断した場合に、前記システム電圧の増加率を低減させるために前記電源及び／又は前記蓄電装置からシステムに含まれる他の電力消費装置への電力供給を実現させる制御装置を備える電圧制御システム。
  4. 前記制御装置は、前記一の電力消費装置の要求電力の低減率が大きいほど、前記電源及び／又は前記蓄電装置から前記他の電力消費装置への供給電力量を増大させる請求項３に記載の電圧制御システム。
  5. 前記一の電力消費装置は、電動機を含み、
    前記制御装置は、前記電動機の消費電力の増減に基づいて前記要求電力の増減を判断する請求項１から４の何れか一項に記載の電圧制御システム。
  6. 前記電動機によって駆動される駆動輪を有し、
    前記制御装置は、前記駆動輪が空転状態にあるか否かに基づいて前記要求電力の増減を判断する請求項５に記載の電圧制御システム。
  7. 前記電源は、燃料電池システムである請求項１から６の何れか一項に記載の電圧制御システム。
  8. 請求項１から７の何れか一項に記載の電圧制御システムを備える移動体。
  9. 電源と、充放電自在な蓄電装置と、を備え、前記電源からの供給電力が不足する場合に前記蓄電装置からの放電電力で補填してシステム電圧を略一定に維持するように構成された電圧制御システムであって、
    システムに含まれる所定の電力消費装置の要求電力が低減する場合に、前記電源から前記電力消費装置への供給電力の変化率を低減させる電圧制御システム。

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