JP2009225522A - ハイブリッド直流電源システム、燃料電池車両及び蓄電装置の保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリと燃料電池とからインバータ駆動のモータに対して電力を供給する燃料電池車両の前記バッテリを保護する。
【解決手段】バッテリ２４のバッテリ電圧Ｖｂａｔが規定範囲ＮＲから外れたときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の通過電流である１次電流Ｉ１、２次電流Ｉ２又はこれらの電流に対応する枝路の電流を絞ることで、バッテリ２４に流し込まれる充電電流Ｉｂｃ又は流し出される放電電流Ｉｐｄを制限し、バッテリ２４に過電圧（過小電圧）が発生することを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、負荷に対し２つの直流電源装置から電力を供給するハイブリッド直流電源システムに関し、例えば、バッテリと燃料電池とからインバータ駆動のモータに対して電力を供給する燃料電池車両に適用して好適なハイブリッド直流電源システム、燃料電池車両及びハイブリッド直流電源システムにおける蓄電装置の保護方法に関する。

従来から、車両走行用のモータ（電動機）をバッテリにより駆動する電気自動車が提案されている（特許文献１）。

この電気自動車では、バッテリの出力端にヒューズが設けられ、過電流が発生したときに直ちに溶断して過大な電流がバッテリから流れ出ることを防止し、バッテリを保護している。

特開平９−２８４９０２号公報

しかしながら、ヒューズが溶断した場合、ヒューズを交換するまでバッテリから電力をモータに供給することができなくなり、その結果、電気自動車を走行させることができなくなるという問題がある。

また、バッテリの劣化を防止するために、バッテリに過大な充電電流又は放電電流を流さないようにすることが好ましいということが知られている。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、蓄電装置に過大な充電電流又は放電電流が流れないようにして蓄電装置を保護することを可能とするハイブリッド直流電源システム、燃料電池車両及びハイブリッド直流電源システムにおける蓄電装置の保護方法を提供することを目的とする。

また、この発明は、蓄電装置に設けられたヒューズの過電流による溶断を防止し、かつ蓄電装置に過大な充電電流又は放電電流が流れないようにして蓄電装置を保護することを可能とするハイブリッド直流電源システム、燃料電池車両及びハイブリッド直流電源システムにおける蓄電装置の保護方法を提供することを目的とする。

この発明に係るハイブリッド直流電源システムは、蓄電装置と、発電装置と、前記蓄電装置と前記発電装置との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動デューティを制御する制御装置とを備え、以下の特徴（１）〜（８）を備える。

（１）前記制御装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲から外れたときは、前記発電装置の電圧の制御を中断し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電流を前記蓄電装置を保護する通過電流制限値に追従させることを特徴とする。

蓄電装置の電圧が規定範囲から外れたときには、ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電流を通過電流制限値に絞ることで、蓄電装置に流し込まれる電流又は流し出される電流を制限することができ、蓄電装置を保護することができる。

（２）上記の特徴（１）を有する発明において、前記制御装置は、中断した前記発電装置の電圧の制御への復帰を、前記発電装置の電圧を監視し該電圧に応じて行うことで、復帰の制御に係わる構成が簡単になる。

（３）上記の特徴（１）又は（２）を有する発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧が前記規定範囲から外れたとき、外れた電圧に応じて前記通過電流制限値が小さくなるように設定することで、蓄電装置をより確実に保護することができる。

（４）上記特徴（３）を有する発明において、さらに、前記蓄電装置に流れる電流を制限するヒューズを設け、前記制御装置は、前記通過電流制限値が前記ヒューズの溶断電流値を上回らないように制御することで、ヒューズの溶断を確実に防止することができる。

（５）上記特徴（１）〜（４）のいずれかを有する発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧が前記規定範囲の上限設定値を上回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記蓄電装置の充電方向に通過する電流を制限すればよい。

（６）上記特徴（１）〜（４）のいずれかを有する発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧が前記規定範囲の下限設定値を下回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記蓄電装置の放電方向に通過する電流を制限すればよい。

（７）上記特徴（５）を有する発明において、前記発電装置は、燃料電池であり、前記制御装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲の上限設定値を上回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を上げることで前記蓄電装置の充電方向に通過する電流を制限すればよい。

（８）上記特徴（５）を有する発明において、前記発電装置は、燃料電池であり、前記制御装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲の下限設定値を下回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を下げることで前記蓄電装置の放電方向に通過する電流を制限すればよい。

この発明によれば、負荷として、直流電源を必要とする負荷、インバータにより駆動される交流負荷を取り扱うことができる。

上記特徴（１）〜（８）のいずれかを有する発明に係るハイブリッド直流電源システムの負荷が、インバータ駆動のモータとされた燃料電池車両もこの発明に含まれる。

この発明に係るハイブリッド直流電源システムにおける蓄電装置の保護方法は、蓄電装置と、発電装置と、前記蓄電装置と前記発電装置との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるハイブリッド直流電源システムにおける前記蓄電装置の保護方法であって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動デューティを制御して前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲から外れたときは、前記発電装置の電圧の制御を中断し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電流を前記蓄電装置を保護する通過電流制限値に追従させることを特徴とする。

この発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて発電装置の電圧を制御中に、蓄電装置の電圧が規定範囲から外れたときには、前記発電装置の電圧の制御を中断し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電流を通過電流制限値に絞ることで、蓄電装置に流し込まれる電流又は流し出される電流を制限することができ、蓄電装置を保護することができる。また、蓄電装置に流し込まれる電流又は流し出される電流を制限することで、蓄電装置を保護することができ、かつ蓄電装置に直列に接続されるヒューズの溶断を防止することができる。

以下、この発明に係る蓄電装置の保護方法を実施するハイブリッド直流電源システムが適用された一実施形態の燃料電池車両について図面を参照して説明する。

図１に示すこの実施形態に係る燃料電池車両２０は、基本的には、燃料電池２２（発電装置）とエネルギストレージである蓄電装置（バッテリという。）２４とから構成されるハイブリッド型の電源システム（ハイブリッド直流電源システム）１０と、このハイブリッド直流電源システム１０から電流（電力）がインバータ３４を通じて供給される負荷としての走行用のモータ２６と、バッテリ２４が接続される１次側１Ｓと燃料電池２２とモータ２６（インバータ３４）とが接続される２次側２Ｓとの間で昇降圧の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ装置｛ＶＣＵ（Voltage Control Unit）という。｝２３とから構成される。

ＶＣＵ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、これを構成するスイッチング素子を駆動制御する制御部（制御装置）としてのコンバータ制御部５４とから構成される。

モータ２６の回転は、減速機１２、シャフト１４を通じて車輪１６に伝達され、車輪１６を回転させる。

燃料電池２２は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造である。燃料電池２２には、水素タンク２８とエアコンプレッサ３０が配管により接続されている。燃料電池２２内で反応ガスである水素（燃料ガス）と空気（酸化剤ガス）の電気化学反応により生成され流し出される発電電流Ｉｆは、電流センサ３２及びダイオード（ディスコネクトダイオードともいう。）３３を介して、インバータ３４及び（又は）ＤＣ／ＤＣコンバータ３６側に供給される。燃料電池２２は、発電電圧Ｖｆを発生する。

インバータ３４は、直流／交流変換を行い、モータ電流Ｉｍをモータ２６に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後のモータ電流Ｉｍを２次側２ＳからＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて１次側１Ｓに供給する。

この場合、回生電圧又は発電電圧Ｖｆである２次電圧Ｖ２がＤＣ／ＤＣコンバータ３６により低電圧に変換された１次電圧Ｖ１によりバッテリ２４に充電電流Ｉｂｃが流し込まれる。

１次側１Ｓに接続されるバッテリ２４は、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタを利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。

バッテリ２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じてインバータ３４にモータ電流Ｉｍを供給するための放電電流Ｉｂｄを流し出す。

バッテリ２４の正極側の出力端には直列にバッテリ短絡保護用のヒューズ２５が挿入されている。バッテリ２４の負極側の線路と、図中、１次側１Ｓが指すバッテリ２４の正極側に繋がる線路との間が短絡された場合には、ヒューズ２５は、バッテリ２４を保護するために溶断する。

１次側１Ｓ及び２次側２Ｓには、それぞれ平滑用のコンデンサ３８、３９が設けられている。

燃料電池２２を含むシステムはＦＣ制御部５０により制御され、インバータ３４とモータ２６を含むシステムはインバータ駆動部を含むモータ制御部５２により制御され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を含むシステムはコンバータ駆動部を含むコンバータ制御部５４により、それぞれ基本的に制御される。

そして、これらＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、燃料電池２２の総負荷要求量Ｌｔ等を決定する上位制御部としての統括制御部５６により制御される。

統括制御部５６、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマの他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を有している。

統括制御部５６、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２、及びコンバータ制御部５４は、車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信線７０を通じて相互に接続され、各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各ＣＰＵが各ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。

ここで、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、発電電流Ｉｆを検出する電流センサ３２の他、１次電圧Ｖ１（バッテリ電圧Ｖｂａｔに等しい。）を検出する電圧センサ６１、バッテリ電流Ｉｂ（放電電流Ｉｂｄ又は充電電流Ｉｂｃ）である１次電流Ｉ１を検出する電流センサ６２、２次電圧Ｖ２（ディスコネクトダイオード３３が導通しているとき、略燃料電池２２の発電電圧Ｖｆに等しい。）を検出する電圧センサ６３、２次電流Ｉ２を検出する電流センサ６４、通信線７０に接続されるイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）６５、アクセルセンサ６６、ブレーキセンサ６７、並びに車速センサ６８等がある。

統括制御部５６は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態、モータ２６の状態、及び図示しない補機の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両２０の総負荷要求量Ｌｔから、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）Ｌｆと、バッテリ２４が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）Ｌｂと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Ｌｒの配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２及びコンバータ制御部５４に指令を送出する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、バッテリ２４と、燃料電池２２又は回生電源（インバータ３４とモータ２６）との間に接続される上アーム素子（上アームスイッチング素子８１とダイオード８３）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２とダイオード８４）とからなる相アームＵＡ（単相アーム）と、リアクトル９０とから構成される。

上アームスイッチング素子８１と下アームスイッチング素子８２は、それぞれ例えばＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等で構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３６により１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する１個の上記リアクトル９０は、相アームＵＡの中点とバッテリ２４の正極との間に挿入されている。

上アームスイッチング素子８１は、コンバータ制御部５４から出力されるゲート駆動信号（駆動電圧）ＵＨのハイレベルによりオンにされ、下アームスイッチング素子８２は、ゲートの駆動信号（駆動電圧）ＵＬのハイレベルによりそれぞれオンにされる。

１次電圧Ｖ１、代表的には、負荷が接続されていないときのバッテリ２４の開放電圧ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）は、図２の燃料電池出力特性（電流電圧特性）９１上に示すように、この燃料電池２２の発電電圧Ｖｆの最低電圧Ｖｆｍｉｎより高い電圧に設定されている。なお、図２において、ＯＣＶ≒Ｖ１としている。

２次電圧Ｖ２は、燃料電池２２が発電動作しているときには燃料電池２２の発電電圧Ｖｆに等しい電圧にされる。

ただし、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆがバッテリ２４の電圧Ｖｂａｔ（＝Ｖ１）に等しくなったときには、図２に一点鎖線の太線で示す直結状態とされる。

直結状態では、上アームスイッチング素子８１に供給される駆動信号ＵＨのデューティが、例えば１００［％］にされ、下アームスイッチング素子８２の駆動信号ＵＬのデューティは、例えば０［％］にされる。直結状態において、２次側２Ｓから１次側１Ｓへ電流が流れる充電方向（回生方向）の場合には上アームスイッチング素子８１を通じて電流が流れ、１次側１Ｓから２次側２Ｓへ電流が流れる力行方向の場合にはダイオード８３を通じて電流が流れる。

したがって、この直結状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６では電圧変換がなされない。なお、厳密には、下アームスイッチング素子８２が最小オン時間以上の時間オン駆動されないと、実際に下アームスイッチング素子８２がオンにならないので、下アームスイッチング素子８２が最小オン時間より短いオン時間で駆動された場合には駆動信号ＵＬのデューティが０％（駆動信号ＵＨのデューティが１００％）になる前に直結状態となるが、理解の容易化のために、以下、直結状態では、上アームスイッチング素子８１の駆動信号ＵＨのデューティは１００％、下アームスイッチング素子８２の駆動信号ＵＬのデューティは０％になっているものとする。

ここで、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御、いわゆる２次電圧Ｖ２制御について説明する。

水素タンク２８からの燃料ガス及びエアコンプレッサ３０からの圧縮空気が供給されている発電時に、燃料電池２２の発電電流Ｉｆは、図２に示した特性９１｛関数Ｆ（Ｖｆ）という。｝上で２次電圧Ｖ２、すなわち発電電圧Ｖｆをコンバータ制御部５４によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて設定することにより決定される。つまり、発電電流Ｉｆは、発電電圧Ｖｆの関数Ｆ（Ｖｆ）値として決定される。Ｉｆ＝Ｆ（Ｖｆ）であり、例えば発電電圧ＶｆをＶｆ＝Ｖｆａ＝Ｖ２と設定すれば、その発電電圧Ｖｆａ（Ｖ２）の関数値としての発電電流Ｉｆａが決定される。｛Ｉｆａ＝Ｆ（Ｖｆａ）＝Ｆ（Ｖ２）｝。

具体的に、燃料電池２２は、第２出力電圧である発電電圧Ｖｆの減少に応じて流し出される発電電流Ｉｆが増加し、発電電圧Ｖｆの増加に応じて流し出される発電電流Ｉｆが減少する。

このように燃料電池２２は２次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）を決定することにより発電電流Ｉｆが決定されるので、燃料電池車両２０等、燃料電池２２を含むシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓの２次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）が、コンバータ制御部５４を含むＶＣＵ２３のフィードバック制御の目標電圧（目標値）に設定される。すなわち、ＶＣＵ２３により燃料電池２２の出力（発電電流Ｉｆ）が制御される。以上が、ＶＣＵ２３による燃料電池２２の出力制御の説明である。

ただし、バッテリ２４への充放電電流の制限による保護及びヒューズ２５の溶断を防止する場合には、ＶＣＵ２３による２次電圧Ｖ２の制御を中断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の通過電流、この実施形態では２次電流Ｉ２又は１次電流Ｉ１を制御する。なお、ＶＣＵ２３は、１次電圧Ｖ１を制御することも可能である。

通過電流の制御（制限制御）として１次電流Ｉ１の制御を例として説明する。この場合、コンバータ制御部５４内のメモリに記憶されている図３に示すバッテリ電流制限表１００と、コンバータ制御部５４の電流制限機能である図４に示す電流制限値選択器１０２とに基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の１次電流Ｉ１を制限する。

なお、この実施形態では、バッテリ２４の保護及びヒューズ２５の溶断防止のために１次電流Ｉ１を直接的に制御して制限するが、１次電流Ｉ１を間接的に制限するようにしてもよい。例えば、電流センサ６４に流れる２次電流Ｉ２、上アームスイッチング素子８１に流れる電流、下アームスイッチング素子８２に流れる電流、コンデンサ３９を流れる電流等、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６のいずれかの枝線を流れる通過電流を制限すればよい。

図３において、電圧センサ６１で測定される１次電圧Ｖ１、すなわちバッテリ電圧Ｖｂａｔが、バッテリ電圧下限設定値Ｖ１Ｌｏｗとバッテリ電圧上限設定値Ｖ１Ｈｉｇｈとの間の規定範囲（正常電圧範囲、通常動作電圧範囲）ＮＲにある間には、ＶＣＵ２３のＤＣ／ＤＣコンバータ３６により、発電電圧Ｖｆである２次電圧Ｖ２が制御される（Ｖ２電圧制御モード）。なお、規定範囲ＮＲの中央電圧が、例えばバッテリ２４の開放電圧ＯＣＶに設定される。

一方、充電電流Ｉｂｃが大きくなってきてバッテリ電圧Ｖｂａｔが、規定範囲ＮＲから外れてバッテリ電圧上限設定値Ｖ１Ｈｉｇｈを上回る電圧となった場合、充電電流制限値（充電電流上限値）ＩｂｃＬｉｍｉｔの傾斜に示すように、バッテリ電圧Ｖｂａｔの上限側の所定幅電圧ΔＶ１Ｈの範囲で１次電圧許容最大値Ｖ１ｍａｘまで、バッテリ電圧Ｖｂａｔの増加に応じて充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔを、許容充電電流値Ｉｂｃｐから徐々に小さくする。１次電圧許容最大値Ｖ１ｍａｘ以上のバッテリ電圧Ｖｂａｔでは充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔの値を０にしている（充電電流Ｉｂｃを流し込まない。）。

その一方、放電電流Ｉｂｄが大きくなってきてバッテリ電圧Ｖｂａｔが、規定範囲ＮＲから外れてバッテリ電圧下限設定値Ｖ１Ｌｏｗを下回る電圧となった場合、放電電流制限値（放電電流上限値）ＩｂｄＬｉｍｉｔの傾斜に示すように、バッテリ電圧Ｖｂａｔの下限側の所定幅電圧ΔＶ１Ｌの範囲で１次電圧許容最小値Ｖ１ｍｉｎまで、バッテリ電圧Ｖｂａｔの低下に応じて放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔを許容放電電流値Ｉｂｄｐから徐々に小さくする。１次電圧許容最小値Ｖ１ｍｉｎ以下のバッテリ電圧Ｖｂａｔでは放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔの値を０にしている（放電電流Ｉｂｄを流し出さない。）。

その図３において、電流制限を行うことを前提として１次電圧許容最小値Ｖ１ｍｉｎから１次電圧許容最大値Ｖ１ｍａｘまでの範囲が、バッテリ２４を劣化させない電圧範囲である。

なお、バッテリ電流制限表１００には、ヒューズ溶断防止電流制限値Ｉｆｕｓｅｍａｘも書き入れている。

この場合、図４の電流制限値選択器１０２に示すように、１次電圧Ｖ１によりバッテリ電流制限表１００を参照して、充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔ又は放電電流制限値Ｉｂｄｌｉｍｉｔが導出された場合、比較器１０４は、充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔ又は放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔのいずれかとヒューズ溶断防止電流制限値Ｉｆｕｓｅｍａｘとを比較し、いずれか小さい値を１次電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔに設定する。

図３例のバッテリ電流制限表１００では、ヒューズ溶断防止電流制限値Ｉｆｕｓｅｍａｘより小さい値である充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔｌ又は放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔを１次電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔに設定することになる。このように設定することでバッテリ２４を保護することができ、かつヒューズ２５の溶断を防止することができる。

各電圧電流の具体的値を大まかに示せば、バッテリ開放電圧ＯＣＶが、２００［Ｖ］〜５００［Ｖ］程度に選択されているとき、所定電圧幅ΔＶ１Ｌ、ΔＶ１Ｈは、１０［Ｖ］〜２５［Ｖ］程度に設定され、充放電許容電流値Ｉｂｃｐ、Ｉｂｄｐは、２００［Ａ］〜５００［Ａ］程度に設定される。

コンバータ制御部５４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔが規定範囲ＮＲ（Ｖ１Ｌｏｗ≦Ｖｂａｔ≦Ｖ１Ｈｉｇｈ）を外れた場合には（Ｖｂａｔ＜Ｖ１Ｌｏｗ、Ｖｂａｔ＞Ｖ１Ｈｉｇｈ）、１次電流Ｉ１が１次電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔ（充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔ又は放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔ）に追従するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６の１次電流フィードバック制御（Ｉ１電流制御モード）を行う。このフィードバック制御では、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御が行われる。

ここで、コンバータ制御部５４により駆動制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の基本動作について図５のフローチャートを参照して説明する。

上述したように、統括制御部５６は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態、モータ２６の状態、及び図示しない補機の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両２０の総負荷要求量Ｌｔから、燃料電池２２が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）Ｌｆと、バッテリ２４が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）Ｌｂと、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量Ｌｒの配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部５０、モータ制御部５２及びコンバータ制御部５４に指令を送出する。

ステップＳ１において、統括制御部５６により、それぞれが負荷要求であるモータ２６の電力要求と補機４４の電力要求とエアコンプレッサ３０の電力要求から総負荷要求量Ｌｔが決定（算出）されると、ステップＳ２において、統括制御部５６は、決定した総負荷要求量Ｌｔを出力するための燃料電池分担負荷量Ｌｆと、バッテリ分担負荷量Ｌｂと、回生電源分担負荷量Ｌｒの配分を決定し、ＦＣ制御部５０、コンバータ制御部５４及びモータ制御部５２に指令を与える。ここで、燃料電池分担負荷量Ｌｆを決定する場合、燃料電池２２の効率ηが考慮される。

次いで、ステップＳ３において、統括制御部５６により決定された燃料電池分担負荷量（実質的に、コンバータ制御部５４に対する発電電圧Ｖｆの指令電圧Ｖ２ｃｏｍが含まれる。）Ｌｆが通信線７０を通じてコンバータ制御部５４に指令として送信される。燃料電池分担負荷量Ｌｆの指令を受信したコンバータ制御部５４は、ステップＳ４において、２次電圧Ｖ２、換言すれば、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆが、統括制御部５６から指令された指令電圧Ｖ２ｃｏｍとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６の上下アームスイッチング素子８１、８２の駆動デューティ（駆動信号ＵＨ、ＵＬのオンデューティ）を制御する。

なお、２次電圧Ｖ２（又は１次電圧Ｖ１）は、コンバータ制御部５４によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６をフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせたＰＩＤ動作により制御される。

また、ＦＣ制御部５０及びモータ制御部５２も統括制御部５６からの指令に応じて所定の処理を実行する。

そして、統括制御部５６に対して、ＦＣ制御部５０、コンバータ制御部５４及びモータ制御部５２から制御結果が逐次報告される。

ここで、統括制御部５６による処理周期は、例えば、燃料電池車両２０が、ユーザのアクセル操作等に対して違和感を感じない程度に円滑に応答すればよいことを考慮し、コンバータ制御部５４の処理周期（スイッチング周期≒５０［μＳ］）より遅い周期でよく、例えば、１〜１０００［ｍＳ］の間に設定される。なお、コンバータ制御部５４の処理周期は、例えば、１〜１０００［μＳ］の間に設定される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、以下に説明するように、昇圧動作又は降圧動作を行う。

ステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓからインバータ３４側へ２次電流Ｉ２を流し込む昇圧動作では、図６に示すように、コンバータ制御部５４は、例えば、時点ｔ１３で下アームスイッチング素子８２をオンする。時点ｔ１３〜ｔ１４の間で、リアクトル９０にバッテリ放電電流Ｉｂｄによりエネルギを蓄積すると同時に、コンデンサ３９から２次電流Ｉ２をインバータ３４へ流す。

次に、時点ｔ１４で下アームスイッチング素子８２をオフする。そうすると、時点ｔ１４からリアクトル９０に蓄積されたエネルギが１次電流Ｉ１（放電電流Ｉｂｄ）としてダイオード８３を通じて流れコンデンサ３９にエネルギを蓄積するとともに、２次電流Ｉ２としてインバータ３４へ流れ込む。

時点ｔ１７から上述した時点ｔ１３以降の動作を繰り返す。デッドタイムｄｔを挟んで下アームスイッチング素子８２と上アームスイッチング素子８１とが交互に周期２π（上述した５０［μＳ］）の中で１回ずつスイッチング、いわゆる同期スイッチングされるが、昇圧時には、上アームスイッチング素子８１はオンしない。下アームスイッチング素子８２の駆動デューティ（オンデューティ）は、出力電圧Ｖ２が指令電圧Ｖｃｏｍに保持されるように決定される。

また、ステップＳ４において、バッテリ２４の放電電流ＩｂｄをＤＣ／ＤＣコンバータ３６の１次側１Ｓから２次側２Ｓを通じてインバータ３４へ２次電流Ｉ２を流す昇圧動作（チョッピング動作、電圧変換動作）を行わない直結動作では、放電電流Ｉｂｄ（１次電流Ｉ１）は、ダイオード８３を通じて流れ２次電流Ｉ２としてインバータ３４へ流れる。この場合、２次電圧Ｖ２は、Ｖ２＝Ｖ１−Ｖｄ（Ｖｄはダイオード８３の順方向降下電圧）となる。なお、この直結動作において、駆動信号ＵＨのオンデューティは、例えば１００［％］にされ、駆動信号ＵＬのオンデューティは、例えば０［％］にされる。

さらに、ステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓから１次側１Ｓのバッテリ２４に電流（充電電流Ｉｂｃ）を流し込む降圧動作では、図７に示すように、時点ｔ１で上アームスイッチング素子８１ｕをオンすると、リアクトル９０に、燃料電池２２からの発電電流Ｉｆやインバータ３４の回生電流による２次電流Ｉ２やコンデンサ３９から出力される電流によりエネルギを蓄積するとともに、コンデンサ３８を充電し、かつバッテリ２４に充電電流Ｉｂｃを供給する。

時点ｔ２において上アームスイッチング素子８１がオフにされると、リアクトル９０に蓄積されたエネルギがバッテリ充電電流Ｉｂｃとして、バッテリ２４、ダイオード８４のループを通じてバッテリ２４に充電電流Ｉｂｃとして供給されるとともに、コンデンサ３８に充電された電荷がバッテリ２４にバッテリ充電電流Ｉｂｃの一部として供給される（コンデンサ３８は放電する）。

モータ２６に回生電圧が存在する場合、この降圧動作時に回生電源分担負荷量Ｌｒによる回生電流がＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２ＳからＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通過する２次電流Ｉ２に加算される。この降圧動作における上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２ｕのオンデューティも、出力電圧Ｖ２が指令電圧Ｖｃｏｍに保持されるように決定される。

この実施形態において、コンバータ制御部５４は、スイッチング周期２π｛スイッチング周波数の逆数（例えば、１／十数ｋＨｚ≒５０［μＳ］）の時間に相当する。｝の３倍の処理周期（３×２π）毎に、次の３×２πの周期で行うためのＤＣ／ＤＣコンバータ３６の動作（ステップＳ４のコンバータ制御動作）を決定する。

図６及び図７において、リアクトル９０に流れる１次電流Ｉ１の符号は、１次側１Ｓから２次側２Ｓへ放電電流Ｉｐｄが流れる昇圧時電流（ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の２次側２Ｓからインバータ３４へ流れ出す電流）を正（＋）、２次側２Ｓから１次側１Ｓへ充電電流Ｉｂｃが流れる降圧時電流（燃料電池２２又はインバータ３４から２次側２Ｓへ流れ込む電流）を負（−）に取っている。

また、コンバータ制御部５４から出力される駆動信号ＵＨ、ＵＬの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号ＵＨ、ＵＬが供給されている上下アームスイッチング素子８１、８２が実際にオンしている（電流が流れている）期間を示している。つまり、駆動信号ＵＨ、ＵＬが供給されていても、該当する並列ダイオード８３、８４がＯＦＦになっていなければ該当する上下アームスイッチング素子８１、８２に電流が流れないことに留意する。

以上が、コンバータ制御部５４により駆動制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の基本動作の説明である。

この実施形態に係る燃料電池車両２０は、基本的には以上のように構成されかつ動作するものであり、次に、ヒューズ２５の溶断防止並びにバッテリ２４から流し出す放電電流Ｉｂｄを制限する動作Ａと、ヒューズ２５の溶断防止並びにバッテリ２４に流し込まれる充電電流Ｉｂｃを制限する動作Ｂについて説明する。

まず、放電電流Ｉｂｄを制限する動作Ａについて説明する。

図８は、燃料電池車両２０において、動作Ａを行う可能性がある場合における各電流の流れる方向及び燃料電池２２の制御動作を説明する説明図である。動作Ａの制御が行われる際には、放電電流Ｉｂｄがアシスト電流とされモータ電流Ｉｍが、発電電流Ｉｆと２次電流Ｉ２の合成電流として制御されている（Ｉｍ＝Ｉｆ＋Ｉ２）。なお、理解の容易化のためにＤＣ／ＤＣコンバータ３６の効率を１００［％］とすれば、Ｖ１×Ｉ１＝Ｖ２×Ｉ２となるので、モータ電流Ｉｍは、Ｉｍ＝Ｉｆ＋Ｉ２（１次側１Ｓから２次側２Ｓへ通過する電流）＝Ｉｆ＋Ｉ１×（Ｖ１／Ｖ２）と表される。

図９は、放電電流Ｉｂｄを制限する動作Ａの説明に供される模式的な波形図である。

図９の時点ｔ５１までの間では、バッテリ電圧Ｖｂａｔ（１次電圧Ｖ１）は、バッテリ電圧下限設定値Ｖ１Ｌｏｗ（下限閾値）を上回る電圧であるので、バッテリ２４は規定範囲ＮＲ内の電圧で動作しており、放電電流Ｉｂｄを制限する（絞る）必要がない。この場合、コンバータ制御部５４は、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（２次電圧Ｖ２）が、統括制御部５６から受信される燃料電池２２の指令電圧Ｖ２ｃｏｍに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する｛Ｖ２電圧制御モードという。｝。このように、発電電圧Ｖｆを制御することで発電電流Ｉｆが制御される。

時点ｔ５１に示すように、バッテリ電圧Ｖｂａｔがバッテリ電圧下限設定値Ｖ１Ｌｏｗを下回る値となった後、時点ｔ５２に示すように放電電流Ｉｂｄ（１次電流Ｉ１）が、放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔを上回る値となったとき、バッテリ２４を保護するために、Ｖ２電圧制御モードを中断し、放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔ（１次電流上限設定値Ｉ１Ｌｉｍｉｔ）を目標値（目標電流）とするＩ１電流制限モードに移行する。

この場合、併せてヒューズ２５の溶断を防止するために、放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔ（１次電流上限設定値Ｉ１Ｌｉｍｉｔ）の最大値は図３に示したヒューズ溶断防止電流制限値Ｉｆｕｓｅｍａｘに制限する。

図９に示すように、時点ｔ５２から放電電流Ｉｂｄが放電電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔに追従すると、２次電圧Ｖ２が、指令電圧Ｖ２ｃｏｍからずれる（乖離する）ようになる。

なお、Ｖ２電圧制御モードを中断した時点ｔ５２での２次電圧Ｖ２が、中断時２次電圧Ｖ２ｉｎｔとしてコンバータ制御部５４内の図示しないメモリに記憶される。

時点ｔ５２〜ｔ５３の間で、コンバータ制御部５４は、放電電流Ｉｂｄ（１次電流Ｉ１）が、放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔとなるＩ１電流制限モードでの制御を継続する。すなわち、コンバータ制御部５４は、指令電圧Ｖ２ｃｏｍに追従するＶ２電圧制御モードを中断し（あきらめ）、放電電流Ｉｂｄが放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔを目標電流とする、一般的に次の（１）式に示すＰＩ動作のフィードバック制御を行う。なお、（１）式において、Ｋｐ、Ｋｉは比例係数である。
（Ｉｂｄ−ＩｂｄＬｉｍｉｔ）×Ｋｐ
＋Ｋｉ∫（Ｉｂｄ−ＩｂｄＬｉｍｉｔ）ｄｔ …（１）

このＰＩ動作のフィードバックでは、外乱があっても、偏差（Ｉｂｄ−ＩｂｄＬｉｍｉｔ）はゼロ値に収束する。すなわち、放電電流Ｉｂｄが正確に放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔに等しくされる。このため、バッテリ２４が保護され劣化することがない。もちろんヒューズ２５も溶断しない。しかも、リアクトル９０も飽和しない。

この時点ｔ５２〜ｔ５３の間では、指令電圧Ｖ２ｃｏｍに追従しないため、アクセルセンサ６６によるアクセル開度等により決定される負荷要求であるモータ電流Ｉｍ＝Ｉｆ＋Ｉ２をできるだけ満足させるために、２次電流Ｉ２を形成する放電電流Ｉｂｄが、放電電流制限値ＩｐｄＬｉｍｉｔに制限された値となっていることから、発電電流Ｉｆを増加させるため、図８中、燃料電池２２のブロックの中の特性９１上に描いた動作点９３を矢印の方向に移動させる。

すなわち、時点ｔ５２〜ｔ５３では、図９に示すように、発電電圧Ｖｆが指令電圧Ｖ２ｃｏｍに対し下側にずれるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６の駆動デューティを制御する。

負荷要求が少なくなって、換言すれば、モータ電流Ｉｍが少なくなって、時点ｔ５３に示すように、実線で示す２次電圧Ｖ２（実測値）が点線で示す指令電圧Ｖｃｏｍを上回った（所定電圧以上上回った、あるいは所定時間上回った）とき、コンバータ制御部５４は、放電電流Ｉｐｄの制限の必要がなくなったものと判断し、Ｉ１電流制限モードでの制御を解除し、Ｖ２電圧制御モードに復帰する。なお、復帰処理は、２次電圧Ｖ２が、メモリに記憶されている上記中断時２次電圧Ｖ２ｉｎｔ（時点ｔ５１又は時点ｔ５２での２次電圧Ｖ２）に等しくなったときに開始するようにしてもよい。

以上が放電電流Ｉｂｄを制限する動作Ａについての説明である。

次に、充電電流Ｉｂｃを制限する動作Ｂについて説明する。

図１０は、燃料電池車両２０において、動作Ｂを行う可能性がある場合における各電流の流れる方向及び燃料電池２２の制御動作を説明する説明図である。動作Ｂの制御が行われる際には、バッテリ２４へ流し込まれる充電電流Ｉｂｃが、回生電流のモータ電流Ｉｍと発電電流Ｉｆの合成電流である２次電流Ｉ２に対応して制御される（Ｉ２＝Ｉｆ＋Ｉｍ：Ｉ２は２次側２Ｓから１次側１Ｓへ通過する電流）。ここでも、簡単化のためにＤＣ／ＤＣコンバータ３６の効率を１００［％］とすれば、Ｖ１×Ｉ１＝Ｖ２×Ｉ２となるので、Ｉｂｃ＝Ｉ１＝Ｉ２×（Ｖ２／Ｖ１）となる。

図１１は、充電電流Ｉｂｃを制限する動作Ｂの説明に供される模式的な波形図である。

図１１の時点ｔ６１までの間では、バッテリ電圧Ｖｂａｔ（１次電圧Ｖ１）は、バッテリ電圧上限設定値Ｖ１Ｈｉｇｈ（上限閾値）を下回る電圧であるので、バッテリ２４は規定範囲ＮＲ内の電圧で動作しており、充電電流Ｉｂｃを制限する（絞る）必要がない。この場合、コンバータ制御部５４は、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆ（２次電圧Ｖ２）が、統括制御部５６から受信される燃料電池２２の指令電圧Ｖ２ｃｏｍに一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御するＶ２電圧制御モードで動作する。上述したように、発電電圧Ｖｆを制御することで発電電流Ｉｆが制御される。

時点ｔ６１に示すように、バッテリ電圧Ｖｂａｔがバッテリ電圧上限設定値Ｖ１Ｈｉｇｈを上回る値となった後、時点ｔ６２に示すように充電電流Ｉｂｃ（１次電流Ｉ１）が、充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔを下回る大きな値（絶対値が上回る値）となったとき、バッテリ２４を保護するために、Ｖ２電圧制御モードを中断し、充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔ（１次電流上限設定値Ｉ１Ｌｉｍｉｔ）を目標値（目標電流）とするＩ１電流制限モードに移行する。

この場合、併せてヒューズ２５の溶断を防止するために、充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔ（１次電流上限設定値Ｉ１Ｌｉｍｉｔ）の最大値は図３に示したヒューズ溶断防止電流制限値Ｉｆｕｓｅｍａｘに制限する。

図１１に示すように、充電電流Ｉｂｃが充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔに追従すると、２次電圧Ｖ２が、指令電圧Ｖｃｏｍからずれる（乖離する）ようになる。

なお、Ｖ２電圧制御モードを中断した時点ｔ６２での２次電圧Ｖ２が、中断時２次電圧Ｖ２ｉｎｔとしてコンバータ制御部５４内の図示しないメモリに記憶される。

時点ｔ６２〜ｔ６３の間で、コンバータ制御部５４は、充電電流Ｉｂｃ（１次電流Ｉ１）が、充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔとなるＩ１電流制限モードでの制御を継続する。すなわち、コンバータ制御部５４は、指令電圧Ｖ２ｃｏｍに追従するＶ２電圧制御モードを中断し（あきらめ）、充電電流Ｉｂｃが充電電流制限値ＩｃｈＬｉｍｉｔを目標電流とする、一般的に次の（２）式に示すＰＩ動作のフィードバック制御を行う。なお、次式において、Ｋｐ、Ｋｉは比例係数である。
（Ｉｂｃ−ＩｃｈＬｉｍｉｔ）×Ｋｐ
＋Ｋｉ∫（Ｉｂｃ−ＩｃｈＬｉｍｉｔ）ｄｔ …（２）

このＰＩ動作のフィードバックでは、外乱があっても、偏差（Ｉｂｃ−ＩｃｈＬｉｍｉｔ）はゼロ値に収束する。すなわち、充電電流Ｉｂｃが正確に充電電流制限値ＩｃｈＬｉｍｉｔに等しくされる。このため、バッテリ２４が保護され劣化することがない。もちろんヒューズ２５も溶断しない。しかも、リアクトル９０も飽和しない。

この時点ｔ６１〜ｔ６２の間では、指令電圧Ｖ２ｃｏｍに追従しないため、回生電流によるモータ電流Ｉｍが大きくなった場合には、２次電流Ｉ２を形成する発電電流Ｉｆを減少させるため、図１０中、燃料電池２２のブロックの中の特性９１上に描いた動作点９３を矢印の方向に移動させる。

すなわち、図１１の時点ｔ６２〜ｔ６３の間に示すように、実線で示す発電電圧Ｖｆが点線で示す指令電圧Ｖ２ｃｏｍに対し上側にずれるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３６の駆動デューティを制御する。

回生電流のモータ電流Ｉｍが少なくなって、時点ｔ６３に示すように、実線で示す２次電圧Ｖ２が指令電圧Ｖｃｏｍを下回った（所定電圧以上下回った、あるいは所定時間下回った）とき、コンバータ制御部５４は、電流制限の必要性がなくなったものと判断し、Ｉ１電流制限モードでの制御を解除し、Ｖ２電圧制御モードに復帰する。なお、復帰処理は、２次電圧Ｖ２が、メモリに記憶されている中断時２次電圧Ｖ２ｉｎｔに等しくなったときに開始するようにしてもよい。

以上が充電電流Ｉｂｃを制限する動作Ｂについての説明である。

以上説明したように、上述した実施形態に係るハイブリッド直流電源システム１０は、１次電圧Ｖ１であるバッテリ電圧Ｖｂａｔを発生する蓄電装置としてのバッテリ２４と、負荷であるインバータ３４駆動のモータ２６に接続され２次電圧Ｖ２である発電電圧Ｖｆを発生する発電装置としての燃料電池２２と、インバータ３４を通じてモータ２６に接続される燃料電池２２とバッテリ２４との間に挿入（接続）されるＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の駆動信号ＵＨ、ＵＬの駆動デューティを制御するコンバータ制御部５４とを備える。

ここで、コンバータ制御部５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて燃料電池２２の発電電圧Ｖｆである２次電圧Ｖ２を制御中（Ｖ２電圧制御モード中）に、バッテリ２４のバッテリ電圧Ｖｂａｔが規定範囲ＮＲ（図３参照）から外れて１次電圧許容最大値Ｖ１ｍａｘ（又は１次電圧許容最小値Ｖ１ｍｉｎ）まで、燃料電池２２の発電電圧Ｖｆを決定する２次電圧Ｖ２の制御（Ｖ２電圧制御モード）を中断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通過してバッテリ２４に流れ込む充電電流Ｉｂｃ又はバッテリ２４から流れ出す放電電流Ｉｂｄを、バッテリ２４を保護するための１次電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔ（充電電流制限値ＩｂｃＬｉｍｉｔ又は放電電流制限値ＩｂｄＬｉｍｉｔ）に追従させる。

すなわち、バッテリ２４のバッテリ電圧Ｖｂａｔが規定範囲ＮＲから外れたときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の通過電流である１次電流Ｉ１、２次電流Ｉ２又はこれらの電流に対応する枝路の電流を絞ることで、バッテリ２４に流し込まれる充電電流Ｉｂｃ又は流し出される放電電流Ｉｐｄを制限することができ、バッテリ２４を過電流から保護することができる。結果、バッテリ２４に過大電圧が発生したり、過小電圧が発生することを回避でき、バッテリ２４を保護することができる。

そして、コンバータ制御部５４は、監視している２次電圧Ｖ２が、例えば前記Ｖ２電圧制御モードの制御を中断したときの中断時２次電圧Ｖ２ｉｎｔまで復帰してきたときにＩ１電流制限モードからＶ２電圧制御モードに復帰するようにしている。なお、監視している２次電圧Ｖ２が、統括制御部５６から受信される指令電圧Ｖ２ｃｏｍに復帰したときにＩ１電流制限モードからＶ２電圧制御モードでの制御に復帰するようにしてもよい。このように２次電圧Ｖ２と中断時電圧Ｖ２ｉｎｔ、又は２次電圧Ｖ２と指令電圧Ｖ２ｃｏｍを監視するだけで、復帰できるので、復帰の制御に係わる構成が簡単である。

コンバータ制御部５４は、バッテリ２４のバッテリ電圧Ｖｂａｔが規定範囲ＮＲから外れたとき、外れた電圧に応じて１次電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔが小さくなるように設定しているので、換言すれば、規定範囲ＮＲから外れた電圧の大きさに応じて１次電流Ｉ１、すなわちバッテリ電流（放電電流Ｉｂｄ又は充電電流Ｉｂｃ）を絞るようにしているのでバッテリ２４をより確実に保護することができる。

この場合、コンバータ制御部５４は、１次電流制限値Ｉ１Ｌｉｍｉｔがヒューズ溶断保護電流制限値Ｉｆｕｓｅｍａｘを上回らないように制御しているので、併せてヒューズ２５の溶断を確実に防止することができる。なお、例えば、図１中、電圧センサ６１の両端が短絡したときには、ヒューズ２５は溶断する。

負荷として、インバータ３４により駆動される交流負荷であるモータ２６の他、直流負荷を取り扱うこともできる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、単相アームＵＡのＤＣ／ＤＣコンバータ３６に限らず、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、３相アームのＤＣ／ＤＣコンバータを有するハイブリッド直流電源を備える燃料電池車両に適用する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の回路図である。 燃料電池の電流電圧特性の説明図である。 バッテリ電流制限表の説明図である。 コンバータ制御部の機能ブロックに係わる電流制限値選択器の説明図である。 コンバータ制御部により駆動制御されるＤＣ／ＤＣコンバータの基本動作についての説明に供されるフローチャートである。 ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。 ＤＣ／ＤＣコンバータの降圧動作の動作説明に供されるタイムチャートである。 バッテリから流れ出す放電電流の制限制御の説明に供されるブロック図である。 放電電流の制限制御の説明に供される波形図である。 バッテリに流れ込む充電電流の制限制御の説明に供されるブロック図である。 充電電流の制限制御の説明に供される波形図である。

符号の説明

１０…ハイブリット直流電源システム ２０…燃料電池車両
２２…燃料電池 ２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置（ＶＣＵ）
２４…蓄電装置（バッテリ） ２６…モータ
３４…インバータ ３６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
５４…コンバータ制御部 ５６…統括制御部

Claims (10)

1. 蓄電装置と、
   発電装置と、
   前記蓄電装置と前記発電装置との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動デューティを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲から外れたときは、前記発電装置の電圧の制御を中断し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電流を前記蓄電装置を保護する通過電流制限値に追従させる
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
2. 請求項１記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   前記制御装置は、
   中断した前記発電装置の電圧の制御への復帰を、前記発電装置の電圧を監視し該電圧に応じて行う
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
3. 請求項１又は２記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の電圧が前記規定範囲から外れたとき、外れた電圧に応じて前記通過電流制限値が小さい値になるように設定する
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
4. 請求項３記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   さらに、前記蓄電装置に流れる電流を制限するヒューズを設け、
   前記制御装置は、
   前記通過電流制限値が前記ヒューズの溶断電流値を上回らないように制御する
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の電圧が前記規定範囲の上限設定値を上回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記蓄電装置の充電方向に通過する電流を制限する
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の電圧が前記規定範囲の下限設定値を下回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを前記蓄電装置の放電方向に通過する電流を制限する
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
7. 請求項５記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   前記発電装置は、燃料電池であり、
   前記制御装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲の上限設定値を上回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を上げることで前記蓄電装置の充電方向に通過する電流を制限する
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
8. 請求項５記載のハイブリッド直流電源システムにおいて、
   前記発電装置は、燃料電池であり、
   前記制御装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲の下限設定値を下回った場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記発電装置の電圧を下げることで前記蓄電装置の放電方向に通過する電流を制限する
   ことを特徴とするハイブリッド直流電源システム。
9. 請求項１〜８記載のハイブリッド直流電源システムの負荷がインバータ駆動のモータとされた
   ことを特徴とする燃料電池車両。
10. 蓄電装置と、発電装置と、前記蓄電装置と前記発電装置との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるハイブリッド直流電源システムにおける前記蓄電装置の保護方法であって、
    前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動デューティを制御して前記発電装置の電圧を制御中に、前記蓄電装置の電圧が規定範囲から外れたときは、前記発電装置の電圧の制御を中断し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電流を前記蓄電装置を保護する通過電流制限値に追従させる
    ことを特徴とするハイブリッド直流電源システムにおける蓄電装置の保護方法。

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