JP2009254169A - 電力供給システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のコンデンサあるいは誘導性リアクタンス素子を含む、燃料電池等による電力駆動の車両において、簡易かつ安全にコンデンサの電荷あるいは誘導性リアクタンス素子のエネルギを望ましいレベルまで低下させる。
【解決手段】燃料電池システム10−1は、操作部を通じて指示を検知したときに、酸化ガスの供給を停止するとともに、第1の電圧変換器12−1を通じて燃料電池で発電された電力を負荷回路15、16および蓄電装置13の少なくとも一方に供給する手段と、蓄電装置側接続制御装置RL2を遮断するとともに、第1の電圧変換器12−1および第2の電圧変換器14−1を通じて、平滑キャパシタに蓄積された電荷を、負荷回路15、16を通じて放電する手段と、を有する。
【選択図】図2
【解決手段】燃料電池システム10−1は、操作部を通じて指示を検知したときに、酸化ガスの供給を停止するとともに、第1の電圧変換器12−1を通じて燃料電池で発電された電力を負荷回路15、16および蓄電装置13の少なくとも一方に供給する手段と、蓄電装置側接続制御装置RL2を遮断するとともに、第1の電圧変換器12−1および第2の電圧変換器14−1を通じて、平滑キャパシタに蓄積された電荷を、負荷回路15、16を通じて放電する手段と、を有する。
【選択図】図2
Description
本発明は、電力供給システムに関する。
内燃機関に代わって、燃料電池あるいは蓄電装置を備えた電力駆動の車両が提案されている。電力駆動の車両では、発電された電力、あるいは、蓄電装置に蓄積された電力を電動機に供給して、車両を駆動する。その場合に、小さな電流量で効率的に電力を供給するために、なるべく電圧を昇圧して供給することが望ましい。そのため、電源から電動機に至るまでの間でDCDCコンバータのような昇圧回路が利用されることがある。
DCDCコンバータは、一般的な構成では、直流をスイッチング素子でオンオフすることでパルス状の電流電圧波形に変換し、コイル等のリアクタンス素子に導入する。そして、リアクタンス素子に発生する逆起電力をダイオードとキャパシタで平滑化して、変換後の直流を生成する。このような電力駆動の車両では、電源のスイッチが切断された後にも、コンデンサに電荷が残存する場合がある。
そのような残存電荷は、場合によっては、電源を構成する回路素子の損傷の原因となる。また、車両のメンテナンス時には、確実にコンデンサの残存電荷を放電し、作業の安全を確保する必要がある。そのため、従来からコンデンサの残存電荷を放電するための様々な方法が提案されている(例えば、特許文献2から4を参照)。
例えば、特許文献2、4では、コンデンサの残留電荷を放電するための放電抵抗がコンデンサと並列に設けられている。このような構成では、電力利用率の観点から、放電抵抗を高く設定する必要がある。また、特許文献3は、電気自動車において、スイッチが切られた後、サーミスタによって、燃料電池ユニットを放電する技術を開示している。
特開2007−228781号公報
特開2005−143259号公報
特表2005−532770号公報
特開平10−164709号公報
しかし、今日の燃料電池あるいは蓄電装置では、様々なコンデンサが用いられる。したがって、サーミスタ等を用いた場合には、構成が複雑となる。さらに、コンデンサ以外にも、電磁エネルギを蓄積するリアクタンス素子が用いられる。本発明の目的は、様々なコンデンサあるいは誘導性リアクタンス素子を含む、燃料電池等による電力駆動の車両において、簡易かつ安全にコンデンサの電荷あるいは誘導性リアクタンス素子のエネルギを望ましいレベルまで低下させることにある。
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明は、移動体に搭載され、負荷回路を通じて移動体の駆動装置に電力を供給する電力供給システムによって例示できる。この電力供給システムは、負荷回路に電力を供給する燃料電池スタックと、燃料電池の発電を停止させる指示を検知する操作部と、電力を蓄積するとともに、負荷回路に電力を供給可能な蓄電装置と、燃料電池スタックと負荷回路との間に設けられ燃料電池スタックの端子電圧を負荷回路の入力電圧に変換する第1の電圧変換器と、第1の電圧変換器と負荷回路との間を遮断可能に接続する燃料電池側接続制御装置と、蓄電装置の端子
電圧を負荷回路の入力電圧に変換する第2の電圧変換器と、蓄電装置と第2の電圧変換器との間を遮断可能に接続する蓄電装置側接続制御装置と、燃料電池と第1の電圧変換器との間、第1の電圧変換器と燃料電池側接続制御装置との間、燃料電池側接続制御装置と負荷回路との間、第2の電圧変換器と負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、制御装置と、を備える。また、制御装置は、操作部を通じて指示を検知したときに、第1の電圧変換器を通じて燃料電池で発電された電力を負荷回路および蓄電装置の少なくとも一方に供給する手段と、蓄電装置側接続制御装置を遮断するとともに、第1の電圧変換器および第2の電圧変換器を通じて、平滑キャパシタに蓄積された電荷を、負荷回路を通じて放電する手段と、を有する。なお、制御装置は、操作部を通じて指示を検知したときに、酸化ガスの供給を停止するとともに、以上の制御を実行してもよい。
電圧を負荷回路の入力電圧に変換する第2の電圧変換器と、蓄電装置と第2の電圧変換器との間を遮断可能に接続する蓄電装置側接続制御装置と、燃料電池と第1の電圧変換器との間、第1の電圧変換器と燃料電池側接続制御装置との間、燃料電池側接続制御装置と負荷回路との間、第2の電圧変換器と負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、制御装置と、を備える。また、制御装置は、操作部を通じて指示を検知したときに、第1の電圧変換器を通じて燃料電池で発電された電力を負荷回路および蓄電装置の少なくとも一方に供給する手段と、蓄電装置側接続制御装置を遮断するとともに、第1の電圧変換器および第2の電圧変換器を通じて、平滑キャパシタに蓄積された電荷を、負荷回路を通じて放電する手段と、を有する。なお、制御装置は、操作部を通じて指示を検知したときに、酸化ガスの供給を停止するとともに、以上の制御を実行してもよい。
このような構成により、本電力供給システムは、蓄電装置側接続制御装置が接続状態のときに、酸化ガスの供給を停止し、第1の電圧変換器を通じて燃料電池で発電された電力を負荷回路および蓄電装置の少なくとも一方に供給する。また、蓄電装置側接続制御装置を遮断して、第1の電圧変換器および第2の電圧変換器を通じて、平滑キャパシタに蓄積された電荷を、負荷回路を通じて放電する。このようにして、極力、発電された電力を蓄電装置に蓄積した上で、平滑キャパシタに蓄積された電荷を放電できる。ただし、蓄電装置の充電状態によっては、負荷回路での消費される電力と、蓄電装置に蓄積する電力との配分を変更してもよい。
なお、平滑キャパシタに並列に放電抵抗を設けてもよい。放電抵抗によってさらに確実に平滑キャパシタの電荷を放電できる。また、放電抵抗に直列に、燃料電池の発電開始ともに遮断し、発電停止とともに導通する抵抗制御スイッチをさらに備えてもよい。抵抗制御スイッチによって、発電停止時にだけ、放電できるので、放電抵抗による電力の消費を低減できる。
また、本発明は、移動体に搭載され、負荷回路を通じて移動体の駆動装置に電力を供給する電力供給システムであって、負荷回路に電力を供給する燃料電池スタックと、燃料電池スタックと負荷回路との間に設けられ燃料電池スタックの端子電圧を負荷回路の入力電圧に変換する第1の電圧変換器と、を備える電力供給システムにおいて、次の構成としてもよい。すなわち、第1の電圧変換器は、燃料電池と負荷回路とを接続する経路上に設けられた誘導性リアクタンス素子と、誘導性リアクタンス素子の負荷回路側の端子と接地との間で接続と遮断とを切り替えることによって、誘導性リアクタンス素子に電磁エネルギを蓄積する第1のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子と並列に設けられ、第1のスイッチング素子の誘導性アクタンス素子側の電位を制御可能な電位制御キャパシタと、電位制御キャパシタに電荷を導入可能なダイオードと、ダイオードから導入され電位制御キャパシタに蓄積された電荷量を低減可能な除去回路と、電位制御キャパシタに並列に設けられた第1放電抵抗と、を有するようにする。そして、電力供給システムは、さらに、燃料電池と第1の電圧変換器との間、第1の電圧変換器と負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、平滑キャパシタに並列に設けられた第2放電抵抗と、を備えるようにする。
このようにすることで、第1放電抵抗によって、電位制御キャパシタの電荷を放電できる。また、第2放電抵抗によって、平滑キャパシタの電荷を放電できる。
また、本発明は、移動体に搭載され、負荷回路を通じて移動体の駆動装置に電力を供給する電力供給システムであって、負荷回路に電力を供給する燃料電池スタックと、燃料電池スタックと負荷回路との間に設けられ燃料電池スタックの端子電圧を負荷回路の入力電圧に変換する第1の電圧変換器と、を備え、さらに、以下の構成としてもよい。すなわち、第1の電圧変換器は、燃料電池と負荷回路とを接続する経路上に設けられた誘導性リア
クタンス素子と、誘導性リアクタンス素子の負荷回路側の端子と接地との間で接続と遮断とを切り替えることによって、誘導性リアクタンス素子に電磁エネルギを蓄積する第1のスイッチング素子と、スイッチング素子と並列に設けられ、スイッチング素子の誘導性リアクタンス素子側の電位を制御可能な電位制御キャパシタと、電位制御キャパシタに電荷を導入可能なダイオードと、ダイオードから導入され電位制御キャパシタに蓄積された電荷量を低減可能な除去回路と、を有するようにする。また、除去回路は、誘導性リアクタンス素子と、誘導性リアクタンス素子を通じた電位制御キャパシタからの電荷の移動を遮断可能な第2のスイッチング素子とを有するようにする。さらに、電力供給システムは、燃料電池と第1の電圧変換器との間、第1の電圧変換器と負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、第1のスイッチング素子による接続と遮断とを制御する制御信号発生回路と、制御信号発生回路の動作を停止する際に、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とがともに遮断状態のときに制御信号発生回路の動作を停止する同期手段を備えるようにする。
クタンス素子と、誘導性リアクタンス素子の負荷回路側の端子と接地との間で接続と遮断とを切り替えることによって、誘導性リアクタンス素子に電磁エネルギを蓄積する第1のスイッチング素子と、スイッチング素子と並列に設けられ、スイッチング素子の誘導性リアクタンス素子側の電位を制御可能な電位制御キャパシタと、電位制御キャパシタに電荷を導入可能なダイオードと、ダイオードから導入され電位制御キャパシタに蓄積された電荷量を低減可能な除去回路と、を有するようにする。また、除去回路は、誘導性リアクタンス素子と、誘導性リアクタンス素子を通じた電位制御キャパシタからの電荷の移動を遮断可能な第2のスイッチング素子とを有するようにする。さらに、電力供給システムは、燃料電池と第1の電圧変換器との間、第1の電圧変換器と負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、第1のスイッチング素子による接続と遮断とを制御する制御信号発生回路と、制御信号発生回路の動作を停止する際に、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とがともに遮断状態のときに制御信号発生回路の動作を停止する同期手段を備えるようにする。
このような構成によって、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とがともに遮断状態のときに、制御信号発生回路を停止できる。
本発明によれば、様々なコンデンサあるいは誘導性リアクタンス素子を含む、燃料電池等による電力駆動の車両において、簡易かつ安全にコンデンサの電荷あるいは誘導性リアクタンス素子のエネルギを望ましいレベルまで低下させることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)に係る燃料電池システム(本発明の電力供給システムに相当)を搭載した車両について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
《概要構成》
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム10の概略構成および、該燃料電池システム10より供給される電力を駆動源とする移動体の車両1を概略的に示す。車両1は、駆動輪2が駆動モータ(以下、単に「モータ」という。)16によって駆動されることで自走し、移動可能となる。このモータ16は、いわゆる三相交流モータであって、インバータ15から交流電力の供給を受ける。更に、このインバータ15へは、燃料電池システム10のメイン電力源である燃料電池11(以下、「FC11」ともいい、本発明の燃料電池スタックに相当する。)と、二次電池であるバッテリ13から直流電力が供給され、それがインバータ15で交流へ変換されている。インバータ15とモータ16とが本発明の負荷回路に相当する。
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム10の概略構成および、該燃料電池システム10より供給される電力を駆動源とする移動体の車両1を概略的に示す。車両1は、駆動輪2が駆動モータ(以下、単に「モータ」という。)16によって駆動されることで自走し、移動可能となる。このモータ16は、いわゆる三相交流モータであって、インバータ15から交流電力の供給を受ける。更に、このインバータ15へは、燃料電池システム10のメイン電力源である燃料電池11(以下、「FC11」ともいい、本発明の燃料電池スタックに相当する。)と、二次電池であるバッテリ13から直流電力が供給され、それがインバータ15で交流へ変換されている。インバータ15とモータ16とが本発明の負荷回路に相当する。
ここで、燃料電池11は、水素タンク17に貯蔵されている水素ガスとコンプレッサ18によって圧送されてくる空気中の酸素との電気化学反応にて発電を行い、該燃料電池11とインバータ15との間には、昇圧型のDC−DCコンバータであるFC昇圧コンバータ12(本発明の第1の電圧変換器に相当)が電気的に接続されている。これにより、燃料電池11からの出力電圧は、FC昇圧コンバータ12によって制御可能な範囲で任意の電圧に昇圧され、インバータ15に印加される。また、このFC昇圧コンバータ12の昇圧動作によって燃料電池11の端子電圧を制御することも可能となる。尚、FC昇圧コンバータ12の詳細な構成については、後述する。また、バッテリ13は、充放電が可能な蓄電装置であって、該バッテリ13とインバータ15との間に該インバータ15に対して上記FC昇圧コンバータ12と並列になるように、昇圧型のバッテリ昇圧コンバータ14(本発明の第2の電圧変換器に相当)が電気的に接続されている。これにより、バッテリ13からの出力電圧は、バッテリ昇圧コンバータ14によって制御可能な範囲で任意の電
圧に昇圧され、インバータ15に印加される。また、このバッテリ昇圧コンバータ14の昇圧動作によってインバータ15の端子電圧を制御することも可能となる。尚、図1中に示すように、燃料電池システム10においては、昇圧型のバッテリ昇圧コンバータ14に代えて、昇圧動作および降圧動作が可能な昇降圧型のコンバータも採用可能である。以下の実施例では、主にバッテリ昇圧コンバータ14を昇圧型のコンバータとして説明を進めていくが、これには昇降圧型のコンバータの採用を制限する意図は無く、その採用に際しては適宜調整が行われる。
圧に昇圧され、インバータ15に印加される。また、このバッテリ昇圧コンバータ14の昇圧動作によってインバータ15の端子電圧を制御することも可能となる。尚、図1中に示すように、燃料電池システム10においては、昇圧型のバッテリ昇圧コンバータ14に代えて、昇圧動作および降圧動作が可能な昇降圧型のコンバータも採用可能である。以下の実施例では、主にバッテリ昇圧コンバータ14を昇圧型のコンバータとして説明を進めていくが、これには昇降圧型のコンバータの採用を制限する意図は無く、その採用に際しては適宜調整が行われる。
また車両1には、電子制御ユニット(以下、「ECU」といい、本発明の制御装置に相当)20が備えられ、上述した各制御対象に電気的に接続されることで、燃料電池11の発電やモータ16の駆動等が制御されることになる。例えば、車両1には、ユーザからの加速要求を受けるアクセルペダルが設けられ、その開度がアクセルペダルセンサ21によって検出され、その検出信号がECU20に電気的に伝えられる。また、ECU20は、モータ16の回転数を検出するエンコーダにも電気的に接続され、これによりECU20でモータ16の回転数が検出される。ECU20は、これらの検出値等に基づいて、各種の制御が可能である。
車両1の運転席には、燃料電池システムの始動と停止を指示するイグニッションキー22が設けられている。ECU20は、ユーザのイグニッションキー22への操作を検知して、燃料電池システムを始動し、あるいは停止する。
このように構成される燃料電池システム10では、イグニッションキー22による燃料電池システム10の始動後、車両1のユーザが踏んだアクセルペダルの開度がアクセルペダルセンサ21によって検出され、ECU20がそのアクセル開度とモータ16の回転数等に基づいて、燃料電池11の発電量やバッテリ13からの充放電量が適宜制御される。ここで、移動体である車両1の燃費を向上させるために、モータ16が高電圧低電流仕様のPMモータとなっている。従って、モータ16は、低電流で高トルクを発揮することが可能となるため、モータ内部の巻線やその他の配線での発熱を軽減することが可能となり、またインバータ15の定格出力を小さくすることが可能となる。具体的には、モータ16では低電流で比較的大きなトルク出力を可能とするためにその逆起電圧が比較的高く設定される一方で、その高逆起電圧に抗して高回転数での駆動が可能となるように、燃料電池システム10からの供給電圧が高く設定される。このとき、燃料電池11とインバータ15の間にFC昇圧コンバータ12を設け、バッテリ13とインバータ15との間にもバッテリ昇圧コンバータ14を設けることで、インバータ15への供給電圧の高電圧化が図られる。繰り返しにはなるが、このバッテリ昇圧コンバータ14に代えて昇降圧型のコンバータも採用可能である。
このように燃料電池システム10を、FC昇圧コンバータ12を含む構成とすることで、燃料電池11自体の出力電圧(端子間電圧)が低くても、FC昇圧コンバータ12の昇圧動作によりモータ16を駆動することが可能となるので、燃料電池11のセル積層枚数を低減する等してその小型化を図ることも可能となる。その結果、車両1の重量を低減でき、その燃費向上を更に促進することができる。
《第1実施形態》
図2に基づいて、本実施形態に係る燃料電池システム10の特徴について説明する。図2は、図1に示した燃料電池システム10を詳細化した構成例であり、本実施形態の燃料電池システム10を特に、燃料電池システム10−1と呼ぶ。また、本実施形態のFC昇圧コンバータ12をFC昇圧コンバータ12−1とする。また、本実施形態のバッテリ昇圧コンバータ14をバッテリ昇圧コンバータ14−1とする。
図2に基づいて、本実施形態に係る燃料電池システム10の特徴について説明する。図2は、図1に示した燃料電池システム10を詳細化した構成例であり、本実施形態の燃料電池システム10を特に、燃料電池システム10−1と呼ぶ。また、本実施形態のFC昇圧コンバータ12をFC昇圧コンバータ12−1とする。また、本実施形態のバッテリ昇圧コンバータ14をバッテリ昇圧コンバータ14−1とする。
FC昇圧コンバータ12−1は、スイッチ素子S1とダイオードD4で構成されるスイッチング回路のスイッチ動作によって、コイルL1(誘導性リアクタンスに相当)に蓄えられたエネルギをモータ16側(インバータ15側)にダイオードD5を介して解放することで燃料電池11の出力電圧を昇圧する。具体的には、コイルL1の一端が燃料電池11の高電位側の端子に接続される。そして、スイッチ素子S1の一端の極が、コイルL1の他端に接続されるとともに、該スイッチ素子S1の他端の極が、燃料電池11の低電位側の端子に接続されている。また、ダイオードD5のカソード端子がコイルL1の他端に接続され、更に、コンデンサC3が、ダイオードD5のアノード端子とスイッチ素子S1の他端との間に接続されている。尚、このFC昇圧コンバータ12−1において、コンデンサC3は、昇圧電圧の平滑コンデンサとして機能する(以下、このような機能を有するコンデンサを平滑コンデンサともいう)。また、FC昇圧コンバータ12−1には、燃料電池11側に平滑コンデンサC1も設けられ、これにより燃料電池11の出力電流のリップルを低減することが可能となる。
さらに、図2の回路では、燃料電池11とFC昇圧コンバータ12−1とは、サービスプラグSPを介して接続されている。サービスプラグSPは、燃料電池11の出力端子をFC昇圧コンバータ12−1から切り離すスイッチである。また、FC昇圧コンバータ12−1の入力端子側にて、高電位側の端子と低電位側端子とを接続する平滑化コンデンサC1が設けられている。さらに、サービスプラグSPを挟んで、平滑化コンデンサC1と並列に放電抵抗R11およびスイッチS20が設けられている。さらに、図2の回路では、FC昇圧コンバータ12−1の出力側(インバータ15側)には、リレーRL1が設けられている。ここで、リレーRL1は、燃料電池11の出力電圧を昇圧した後の電圧にて、回路を遮断または接続状態とする。このため、FC昇圧コンバータ12−1の昇圧前、すなわち、燃料電池11とFC昇圧コンバータ12−1との間に設置されるリレーと比較して、電流容量が小さく、小型化が可能である。
バッテリ昇圧コンバータ14−1の構成も、FC昇圧コンバータ12−1と同様である。すなわち、バッテリ昇圧コンバータ14−1は、バッテリ13側から、インバータ15に向かって、平滑化コンデンサC10、コイルL10、スイッチ素子S11、ダイオードD11を有している。さらに、図2の回路では、バッテリ13と、バッテリ昇圧コンバータ14−1とは、リレーRL2を介して接続されている。
さらに、図2では、インバータ15の入力端子と並列に平滑コンデンサC5が設けられている。
図3は、燃料電池システム10−1を停止する時のタイミングチャートである。図3は、横軸が時刻を示している。また、図3のグラフは、最上段から、イグニッションキーのオンオフ状態、燃料電池11の端子電圧、FCリレーRL1のオンオフ状態、バッテリリレーRL2のオンオフ状態、およびインバータ15の入力電圧(FC昇圧コンバータ12−1の出力端子の電圧)の時間変化をそれぞれ示している。図3に示したシーケンスは、図1に示したECU20の制御によって実行される。
燃料電池システム10−1停止の際には、車両1へのアクセルプラグの踏み込みが解除される。すると、システム負荷の低下に伴い、FC昇圧コンバータ12−1のインバータ15への供給電圧が低下する(矢印T1)。なお、イグニッションキー22のオフによって、コンプレッサ18の動作を停止してもよい。
そして、イグニッションキー22がオフされると、ECU20は、FCリレーRL1の溶着チェックを実行する(矢印T2)。溶着チェックは、FCリレーRL1の高圧側端子RL1−1および低圧側端子RL1−2をそれぞれ1つずつオフにした状態で、インバー
タ15を通じてモータ16に電力を供給し、コンデンサC5の両端の電圧低下を確認する。なお、このとき、ECU20は、バッテリ昇圧コンバータ14−1からの電力供給を一時的に停止しておけばよい。あるいは、ECU20は、バッテリ昇圧コンバータ14−1からの供給電圧をコンデンサC5の端子電圧より低下しておけばよい。
タ15を通じてモータ16に電力を供給し、コンデンサC5の両端の電圧低下を確認する。なお、このとき、ECU20は、バッテリ昇圧コンバータ14−1からの電力供給を一時的に停止しておけばよい。あるいは、ECU20は、バッテリ昇圧コンバータ14−1からの供給電圧をコンデンサC5の端子電圧より低下しておけばよい。
そして、モータ16での電力消費にも拘わらず、コンデンサC5両端の電圧が低下しない場合、ECU20は、FCリレーRL1の溶着と判定し、所定の警報を運転席の表示装置に出力し、所定の処置をユーザに促す。
一方、FCリレーRL1の溶着がないと判断すると、ECU20は、燃料電池11で発電される電力およびFC昇圧コンバータ12−1の燃料電池側のコンデンサC1に蓄積された電力をFC昇圧コンバータ12−1およびバッテリ昇圧コンバータ14−1を通じて、バッテリ13に蓄積する。
このとき、バッテリスイッチS10は、オンされている。したがって、可能な限り燃料電池11で発電された電力および平滑コンデンサC1に蓄積された電力をバッテリ13に取り込むことができる。なお、このとき、ECU20は、燃料電池11で発電される電力およびコンデンサC1に蓄積された電力をインバータ15およびモータ16、あるいは他の装置(補機という)で消費してもよい。例えば、バッテリ13の充電状態が満充電に近い場合には、より多くの電力をモータ15、あるいは他の装置(補機という)で消費すればよい。一方、バッテリ13に充電する余裕が十分にある場合には、モータ15、あるいは他の装置(補機という)で消費を少なくすればよい。この制御によって、燃料電池11およびコンデンサC1の端子電圧は、次第に低下し、目標値V0以下の範囲になる(矢印T3)。
次に、ECU20は、バッテリリレーRL2に対して、溶着チェックを実行する(矢印T4)。すなわち、ECU20は、バッテリリレーRL2の高圧側端子RL2−1および低圧側端子RL2−2をそれぞれ1つずつオフにした状態で、インバータ15を通じてモータ16に電力を供給し、コンデンサC10の両端の電圧低下を確認する。
このとき、燃料電池11およびコンデンサC1の端子電圧は、バッテリ13への充電、モータ16での消費等によってすでに引き下げられているため、ダイオードD5が、逆バイアスとなり、遮断状態になる。
そして、モータ16での電力消費にも拘わらず、コンデンサC10両端の電圧が低下しない場合、ECU20は、バッテリリレーRL2の溶着と判定し、所定の警報を運転席の表示装置に出力し、所定の処置をユーザに促す。
一方、バッテリリレーRL2の溶着がないと判断すると、ECU20は、まず、バッテリリレーRL2をオフにする(矢印T5)。そして、ECU20は、図2の回路のそれぞれの平滑化のためのコンデンサC1、C3、C5、およびC10に蓄積されている電力をインバータ15およびモータ16を通じて消費する。このとき、すでに、上述のように、コンデンサC1の端子電圧は、引き下げられているが、ダイオードD5が、順バイアスとなる範囲でさらに、電圧が引き下げられる。
その結果、それぞれのコンデンサの電荷が放電され、端子電圧が低下する。図3の最下段には、インバータ15の入力電圧が例示されている。この例では、インバータ15の入力電圧が目標値V0以下の範囲に低下している(矢印T6)。そして、ECU20は、FCリレーRL1をオフし、燃料電池システム10−1を停止する。
以上のような手順により、可能な限りバッテリ13に蓄積する電力を増加した上で、図2に示した燃料電池システム10−1のそれぞれの平滑化のためのコンデンサC1、C3、C5、およびC10の残存電荷を確実に所定のレベルまで放電することができる。
なお、図2の回路では、コンデンサC3と並列に放電抵抗が設けられているので、コンデンサC3の電荷は、時間とともに放電抵抗R3でも放電する。また、コンデンサC1の電荷も、コイルL1およびダイオードD5を通じて、放電抵抗R3で時間ともに放電する。また、コンデンサC1の電荷を、リレーRL3を通じて放電抵抗R11で放電してもよい。
《第2実施形態》
図4から図6Fの図面に基づいて、本発明の第2実施形態に係る燃料電池システム10を説明する。上記実施形態では、燃料電池システム停止時に、平滑化コンデンサの残留電荷を放電する制御シーケンスについて説明した。また、その場合に、平滑化コンデンサに並列に放電抵抗を設ける構成について説明した。
図4から図6Fの図面に基づいて、本発明の第2実施形態に係る燃料電池システム10を説明する。上記実施形態では、燃料電池システム停止時に、平滑化コンデンサの残留電荷を放電する制御シーケンスについて説明した。また、その場合に、平滑化コンデンサに並列に放電抵抗を設ける構成について説明した。
本実施形態では、さらに、ソフトスイッチングと呼ぶ機能を追加したFC昇圧コンバータ12−2において、コンデンサの残存電荷を放電する技術について説明する。他の構成および作用は、第1実施形態と同様である。そこで、同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、FC昇圧コンバータ12−2を含む燃料電池システム10−2について説明する。
図4は、FC昇圧コンバータ12−2を中心として、燃料電池システム10の電気的構成を示す図であるが、説明を簡便にするためにバッテリ13およびバッテリ昇圧コンバータ14の記載は省略している。
FC昇圧コンバータ12−2は、DC−DCコンバータとしての昇圧動作を行うための主昇圧回路12aと、後述するソフトスイッチング動作を行うための補助回路12bとで構成されている。
補助回路12bには、先ずスイッチ素子S1(本発明の第1のスイッチング素子に相当)に並列に接続された、ダイオードD3と、それに直列に接続されたスナバコンデンサC2(本発明の電位制御キャパシタに相当)とを含む第一直列接続体が含まれる。この第一直列接続体では、ダイオードD3のカソード端子がコイルL1の他端に接続され、そのアノード端子がスナバコンデンサC2の一端に接続されている。更に、該スナバコンデンサC2の他端は、燃料電池11の低電位側の端子に接続されている。更に、補助回路12bには、誘導素子であるコイルL2と、ダイオードD2と、スイッチ素子S2(本発明の第2のスイッチング素子に相当)およびダイオードD1で構成されるスイッチング回路とが直列に接続された第二直列接続体(本発明の除去回路に相当)が含まれる。この第二直列接続体では、コイルL2の一端が、第一直列接続体のダイオードD3とスナバコンデンサC2との接続部位に接続される。更に、ダイオードD2のカソード端子が、コイルL2の他端に接続されるとともに、そのアノード端子が、スイッチ素子S2の一端の極に接続される。また、スイッチ素子S2の他端は、コイルL1の一端側に接続される。尚、この第二直列接続体の回路トポロジーについては、コイルL2、ダイオードD2、スイッチ素子S2等によるスイッチング回路の直列順序は、適宜入れ替えた形態も採用し得る。特に、図4に示す状態に代えて、コイルL2とスイッチ素子S2等によるスイッチング回路の順序を入れ替えることで、実際の実装回路ではコイルL1とコイルL2は一体化でき、半導体素子のモジュール化が容易となる。
このように構成されるFC昇圧コンバータ12−2は、スイッチ素子S1のスイッチン
グデューティ比を調整することで、FC昇圧コンバータ12−2による昇圧比、即ちFC昇圧コンバータ12−2に入力される燃料電池11の出力電圧に対する、インバータ15にかけられるFC昇圧コンバータ12−2の出力電圧の比が制御される。また、このスイッチ素子S1のスイッチング動作において補助回路12bのスイッチ素子S2のスイッチング動作を介在させることで、後述するいわゆるソフトスイッチングが実現され、FC昇圧コンバータ12−2でのスイッチングロスを大きく低減させることが可能となる。
グデューティ比を調整することで、FC昇圧コンバータ12−2による昇圧比、即ちFC昇圧コンバータ12−2に入力される燃料電池11の出力電圧に対する、インバータ15にかけられるFC昇圧コンバータ12−2の出力電圧の比が制御される。また、このスイッチ素子S1のスイッチング動作において補助回路12bのスイッチ素子S2のスイッチング動作を介在させることで、後述するいわゆるソフトスイッチングが実現され、FC昇圧コンバータ12−2でのスイッチングロスを大きく低減させることが可能となる。
次に、FC昇圧コンバータ12−2におけるソフトスイッチングについて、図5、6A〜6Fに基づいて説明する。図5は、ソフトスイッチング動作を介したFC昇圧コンバータ12−2での昇圧のための一サイクルの処理(以下、「ソフトスイッチング処理」という。)のフローチャートである。当該ソフトスイッチング処理は、S101〜S106の各処理がECU20によって順次行われて一サイクルを形成するが、各処理によるFC昇圧コンバータ12−2での電流、電圧の流れるモードをそれぞれモード1〜モード6として表現し、その状態を図6A〜6Fに示す。以下、これらの図に基づいて、FC昇圧コンバータ12−2でのソフトスイッチング処理について説明する。尚、図6A〜図6Fにおいては、図面の表示を簡潔にするため、主昇圧回路12aと補助回路12bの参照番号の記載は省略しているが、各モードの説明においては、各回路を引用する場合がある。また、各図中、太矢印で示されるのは、回路を流れる電流を意味している。
尚、図5に示すソフトスイッチング処理が行われる初期状態は、燃料電池11からインバータ15およびモータ16に電力が供給されている状態、即ちスイッチ素子S1、S2がともにターンオフされることで、コイルL1、ダイオードD5を介して電流がインバータ15側に流れている状態である。したがって、当該ソフトスイッチング処理の一サイクルが終了すると、この初期状態と同質の状態に至ることになる。
ソフトスイッチング処理において、先ずS101では図6Aに示されるモード1の電流・電圧状態が形成される。具体的には、スイッチ素子S1はターンオフの状態でスイッチ素子S2をターンオンする。このようにすると、FC昇圧コンバータ12−2の出口電圧VHと入口電圧VLの電位差によって、コイルL1及びダイオードD5を介してインバータ15側に流れていた電流が、補助回路12b側に徐々に移行していく。尚、図6A中には、その電流の移行の様子を白抜き矢印で示している。
次に、S102では、S101の状態が所定時間継続すると、ダイオードD5を流れる電流がゼロとなり、代わってスナバコンデンサC2と燃料電池11の電圧VLとの電位差により、スナバコンデンサC2に蓄電されていた電荷が補助回路12b側に流れ込んでいく(図6Bに示すモード2の状態)。このスナバコンデンサC2は、スイッチ素子S1にかかる電圧を決定する機能を有している。スイッチ素子S1をターンオンするときに該スイッチ素子S1に印加される電圧に影響を与えるスナバコンデンサC2の電荷が、モード2では補助回路12bに流れ込むことで、スナバコンデンサC2にかかる電圧が低下していく。このとき、コイルL2とスナバコンデンサC2の半波共振により、スナバコンデンサC2の電圧がゼロとなるまで、電流は流れ続ける。この結果、後述するS103でのスイッチ素子S1のターンオン時のその印加電圧を下げることが可能となる。
更に、S103においては、スナバコンデンサC2の電荷が抜け切ったら、スイッチ素子S1が更にターンオンされ、図6Cに示されるモード3の電流・電圧状態が形成される。即ち、スナバコンデンサC2の電圧がゼロとなった状態ではスイッチ素子S1にかかる電圧もゼロとなり、そして、その状態でスイッチ素子S1をターンオンすることにより、スイッチ素子S1をゼロ電圧状態にした上でコイルL1およびスイッチ素子S1の経路に電流を流し始めることになるため、スイッチ素子S1におけるスイッチング損失を理論上、ゼロとすることができる。
そして、S104では、S103の状態が継続することで、コイルL1に流れ込んでいく電流量を増加させて、コイルL1に蓄えられるエネルギを徐々に増やしていく。この状態が、図6Dに示されるモード4の電流・電圧状態である。その後、コイルL1に所望のエネルギが蓄えられると、S105において、スイッチ素子S1及びS2がターンオフされる。すると、上記モード2で電荷が抜かれて低電圧状態となっているスナバコンデンサC2に電荷が充電され、FC昇圧コンバータ12−2の出口電圧VHと同電圧に至る。この状態が、図6Eに示されるモード5の電流・電圧状態である。そして、スナバコンデンサC2が電圧VHまで充電されると、S106においてコイルL1に蓄えられたエネルギがインバータ15側に解放される。この状態が、図6Fに示されるモード6の電流・電圧状態である。尚、このモード5が行われるとき、スイッチ素子S1にかかる電圧はスナバコンデンサC2により電圧の立ち上がりを遅らせられるため、スイッチ素子S1におけるテール電流によるスイッチング損失をより小さくできる。
上述のようにS101〜S106の処理を一サイクルとしてソフトスイッチング処理を行うことで、FC昇圧コンバータ12−2におけるスイッチング損失を可及的に抑制した上で、燃料電池11の出力電圧を昇圧しインバータ15に供給可能となる。その結果、高電圧低電流モータであるモータ16を効率的に駆動することが可能となる。
ここで、放電抵抗R2(本発明の第1放電抵抗に相当)およびR3(本発明の第2放電抵抗に相当)の機能ついて説明する。放電抵抗R2は、スナバコンデンサC2に並列に設けられている。また、放電抵抗R3は、平滑コンデンサC3に並列に設けられている。したがって、例えば、第1実施形態で説明したようなシーケンスを実行しない場合でも、平滑コンデンサC3の電荷は、放電抵抗R3を通じて、時間とともに放電し、最終的には、平滑コンデンサC3の端子電圧を目標値V0以下の範囲にすることができる。
一方、スナバコンデンサC2の電荷が残存した状態で、スイッチS2がオフになった場合でも、スナバコンデンサC2の電荷は、時間とともに放電抵抗R2を通じて放電する。したがって、最終的には、コンデンサC2の端子電圧を目標値V0以下の範囲にすることができる。
この場合、放電抵抗R2およびR3の抵抗値は、放電の目標速度(目標完了時間)と、放電抵抗R2およびR3での電力の損失を考慮して適切な値を選択すればよい。
以上述べたように、本実施形態の燃料電池システム10−2によれば、FC昇圧コンバータ12−2において、ソフトスイッチングを実現する補助回路12bを設けた場合でも、燃料電池システム10−2の停止により、確実に、スナバコンデンサC2および平滑化のためのコンデンサC3の残存電荷を放電できる。
《第3実施形態》
図7を参照して、本発明の第3実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。上記第2実施形態では、ソフトスイッチングと呼ばれる機能を実現する補助回路を追加したFC昇圧コンバータ12−2を含む燃料電池システム10−2にて、スナバコンデンサC2および平滑化のためのコンデンサC3に並列に接続した放電抵抗によってそれぞれのコンデンサの電荷を放電する機能を説明した。
図7を参照して、本発明の第3実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。上記第2実施形態では、ソフトスイッチングと呼ばれる機能を実現する補助回路を追加したFC昇圧コンバータ12−2を含む燃料電池システム10−2にて、スナバコンデンサC2および平滑化のためのコンデンサC3に並列に接続した放電抵抗によってそれぞれのコンデンサの電荷を放電する機能を説明した。
本実施形態では、そのような放電抵抗に直列に、燃料電池システム10−2の停止とともにオンとなるスイッチを設けた燃料電池システム10について説明する。他の構成および作用は、第1実施形態または第2実施形態と同様である。そこで、同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の燃料電池システム10−3では、図7のように、スナバコネンデンサC2に並列にディスチャージ回路DCC2が設けられている。また、平滑コンデンサC3に並列にディスチャージ回路DCC3が設けられている。ディスチャージ回路DCC2は、放電抵抗R2およびスイッチS20を直列にして構成されている。また、ディスチャージ回路DCC3は、放電抵抗R3およびスイッチS30を直列にして構成されている。スイッチS20あるいはS30が本発明の抵抗制御スイッチに相当する。
燃料電池システム10−3の運転中は、スイッチS20およびS30は、オフにされている。そして、燃料電池システム10−3の停止時には、ECU20は、スイッチS20およびS30をオンにする。すなわち、スイッチS20およびS30は、ノーマリオンのスイッチとして機能する。したがって、燃料電池システム10−3の運転中には、スナバコンデンサC2および平滑化のためのコンデンサC3の電荷が無駄に放電されることなく、燃料電池システム10−3の停止時に、確実に、ナバコンデンサC2および平滑化のためのコンデンサC3の電荷を放電できる。なお、スイッチS20、S30は、例えば、車両のイグニッションキーのオフとともに、オンするスイッチとして構成とすればよい。
《第4実施形態》
図8から図10を参照して、本発明の第4実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。上記第2実施形態および第3実施形態では、ソフトスイッチングと呼ばれる機能を実現する補助回路を追加したFC昇圧コンバータ12−2を含む燃料電池システム10−2にて、コンデンサに並列に接続した放電抵抗によって平滑化コンデンサの電荷を放電する機能を説明した。
図8から図10を参照して、本発明の第4実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。上記第2実施形態および第3実施形態では、ソフトスイッチングと呼ばれる機能を実現する補助回路を追加したFC昇圧コンバータ12−2を含む燃料電池システム10−2にて、コンデンサに並列に接続した放電抵抗によって平滑化コンデンサの電荷を放電する機能を説明した。
本実施形態では、燃料電池システム10−2をシャットダウンする際に、上記補助回路にて、誘導性リアクタンス素子であるコイルL2の電磁エネルギを消失する手順について説明する。他の構成および作用は、第2実施形態または第3実施形態と同様である。そこで、同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、ここでは、放電抵抗R2、R3あるいはディスチャージ回路DSC2、DCS3は省略する。
図8は、第2実施形態で説明したソフトスイッチングを実現するFC昇圧コンバータ12−2を含む燃料電池システム10−2の回路を例示する図である。本実施形態では、燃料電池システム10−2停止の際のFC昇圧コンバータ12−2(スイッチング素子S1)への制御パルスを停止する制御を説明する。
燃料電池システム10−2に何らかの異常が発生し、ECU20にてシャットダウン要求が発生した場合、直ちに、FC昇圧コンバータ12−2をシャットダウンすると、コイルL2の逆起電力によって、FC昇圧コンバータ12−2の回路素子、特にスイッチS2を含む回路素子に過電圧が加わる可能性がある。ここで、FC昇圧コンバータ12−2のシャットダウンとは、FC昇圧コンバータ12−2(スイッチS2)をスイッチングする制御パルスの停止をいう。
図9に、スイッチS1およびS2のオンおよびオフのタイミングチャートの例を示す。本実施形態の燃料電池システム10−2では、ECU20にシャットダウン要求が発生した場合、スイッチS1およびS2がともにオフとなるタイミングまで待って、シャットダウンを実行する(図9のシャットダウン可能期間参照)。
具体的には、スイッチS1およびスイッチS2をオフにする制御信号と、例えば、AND回路によって同期して、スイッチS1およびスイッチS2がオフのタイミングで、FC昇圧コンバータ12−2のシャットダウンを実行する。あるいは、ECU20が、スイッ
チS1およびスイッチS2のステータスを監視し、スイッチS1およびスイッチS2がオフのタイミングで、FC昇圧コンバータ12−2のシャットダウンを実行してもよい。
チS1およびスイッチS2のステータスを監視し、スイッチS1およびスイッチS2がオフのタイミングで、FC昇圧コンバータ12−2のシャットダウンを実行してもよい。
図10に、シャットダウンを実行する回路構成の例を示す。この回路構成では、ECU20からのシャットダウン信号が、スイッチS1の接続状態を示す信号、およびスイッチS2の接続状態を示す信号とともにAND回路に入力され、AND回路の出力信号が、制御パルス発生回路の停止信号となっている。スイッチS1の接続状態を示す信号、およびスイッチS2の接続状態を示す信号は、ともに論理値が反転されてAND回路に入力されている。したがって、ECU20からのシャットダウン信号がアサートされ、かつ、スイッチS1、S2の接続状態がいずれもLOレベル(スイッチオフ)のときに、スイッチS1とスイッチS2を制御する制御パルス発生回路が停止されることになる。
このような構成あるいは制御手順によって、スイッチS1およびS2がオフとなり、コイルL2に電磁エネルギが蓄積されていないタイミングでシャットダウンが実行される。したがって、例えば、ダイオードD2とスイッチS2の間のノード付近に高電圧が発生するのを回避して、シャットダウンを実行できる。
この場合に、シャットダウン要求を受けた時点からの遅延時間は、最大でも、FC昇圧コンバータのデューティサイクル程度であり、異常が発生した場合にも十分に小さい遅延時間にて、高電圧の発生を回避できる。
1・・・・車両
10・・・・燃料電池システム
11・・・・燃料電池(FC)
12−1、12−2・・・・FC昇圧コンバータ
12a・・・・メイン昇圧回路
12b・・・・補助回路
13・・・・バッテリ
14−1、14−2・・・・バッテリ昇圧コンバータ
15・・・・インバータ
16・・・・モータ
20・・・・ECU
21・・・・アクセルペダルセンサ
S1、S2、S3・・・・スイッチ素子
C1、C3、C10・・・・平滑コンデンサ
C2・・・・スナバコンデンサ
L1、L2、L3・・・・コイル
D1、D2、D3、D4、D5・・・・ダイオード
R3、R11・・・・放電抵抗
RL1・・・・FCリレー
RL2・・・・バッテリリレー
10・・・・燃料電池システム
11・・・・燃料電池(FC)
12−1、12−2・・・・FC昇圧コンバータ
12a・・・・メイン昇圧回路
12b・・・・補助回路
13・・・・バッテリ
14−1、14−2・・・・バッテリ昇圧コンバータ
15・・・・インバータ
16・・・・モータ
20・・・・ECU
21・・・・アクセルペダルセンサ
S1、S2、S3・・・・スイッチ素子
C1、C3、C10・・・・平滑コンデンサ
C2・・・・スナバコンデンサ
L1、L2、L3・・・・コイル
D1、D2、D3、D4、D5・・・・ダイオード
R3、R11・・・・放電抵抗
RL1・・・・FCリレー
RL2・・・・バッテリリレー
Claims (6)
- 移動体に搭載され、負荷回路を通じて前記移動体の駆動装置に電力を供給する電力供給システムであって、
酸素を含む酸化ガスと水素を含む燃料ガスとの電気化学反応によって発電を行い、前記負荷回路に電力を供給する燃料電池スタックと、
前記燃料電池の発電を停止させる指示を検知する操作部と、
電力を蓄積するとともに、前記負荷回路に電力を供給可能な蓄電装置と、
前記燃料電池スタックと前記負荷回路との間に設けられ前記燃料電池スタックの端子電圧を前記負荷回路の入力電圧に変換する第1の電圧変換器と、
前記第1の電圧変換器と前記負荷回路との間を遮断可能に接続する燃料電池側接続制御装置と、
前記蓄電装置の端子電圧を前記負荷回路の入力電圧に変換する第2の電圧変換器と、
前記蓄電装置と前記第2の電圧変換器との間を遮断可能に接続する蓄電装置側接続制御装置と、
前記燃料電池と前記第1の電圧変換器との間、前記第1の電圧変換器と前記燃料電池側接続制御装置との間、前記燃料電池側接続制御装置と前記負荷回路との間、前記第2の電圧変換器と前記負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記操作部を通じて前記指示を検知したときに、前記第1の電圧変換器を通じて前記燃料電池で発電された電力を前記負荷回路および前記蓄電装置の少なくとも一方に供給する手段と、
前記蓄電装置側接続制御装置を遮断するとともに、前記第1の電圧変換器および第2の電圧変換器を通じて、前記平滑キャパシタに蓄積された電荷を、前記負荷回路を通じて放電する手段と、を有する、電力供給システム。 - 前記平滑キャパシタに並列に放電抵抗が設けられている請求項1に記載の電力供給システム。
- 前記放電抵抗に直列に、前記燃料電池の発電開始ともに遮断し、発電停止とともに導通する抵抗制御スイッチをさらに備える請求項1または2に記載の電力供給システム。
- 移動体に搭載され、負荷回路を通じて前記移動体の駆動装置に電力を供給する電力供給システムであって、
酸素を含む酸化ガスと水素を含む燃料ガスとの電気化学反応によって発電を行い、前記負荷回路に電力を供給する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックと前記負荷回路との間に設けられ前記燃料電池スタックの端子電圧を前記負荷回路の入力電圧に変換する第1の電圧変換器と、を備え、
前記第1の電圧変換器は、
前記燃料電池と負荷回路とを接続する経路上に設けられた誘導性リアクタンス素子と、
前記誘導性リアクタンス素子の前記負荷回路側の端子と接地との間で接続と遮断とを切り替えることによって、前記誘導性リアクタンス素子に電磁エネルギを蓄積する第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子と並列に設けられ、前記第1のスイッチング素子の前記誘導性リアクタンス素子側の電位を制御可能な電位制御キャパシタと、
前記電位制御キャパシタに電荷を導入可能なダイオードと、
前記ダイオードから導入され前記電位制御キャパシタに蓄積された電荷量を低減可能な除去回路と、
前記電位制御キャパシタに並列に設けられた第1放電抵抗と、を有し、
前記電力供給システムは、さらに、
前記燃料電池と前記第1の電圧変換器との間、前記第1の電圧変換器と前記負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、
前記平滑キャパシタに並列に設けられた第2放電抵抗と、を備える電力供給システム。 - 前記除去回路は、
誘導性リアクタンス素子と、前記誘導性リアクタンス素子を通じた前記電位制御キャパシタからの電荷の移動を遮断可能な第2のスイッチング素子とを有し、
前記電力供給システムは、さらに、
前記第1のスイッチング素子による接続と遮断を制御する制御信号発生回路と、
前記制御信号発生回路の動作を停止する際に、前記第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とがともに遮断状態のときに前記制御信号発生回路の動作を停止する同期手段をさらに備える請求項4に記載の電力供給システム。 - 移動体に搭載され、負荷回路を通じて前記移動体の駆動装置に電力を供給する電力供給システムであって、
酸素を含む酸化ガスと水素を含む燃料ガスとの電気化学反応によって発電を行い、前記負荷回路に電力を供給する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックと前記負荷回路との間に設けられ前記燃料電池スタックの端子電圧を前記負荷回路の入力電圧に変換する第1の電圧変換器と、を備え、
前記第1の電圧変換器は、
前記燃料電池と負荷回路とを接続する経路上に設けられた誘導性リアクタンス素子と、
前記誘導性リアクタンス素子の前記負荷回路側の端子と接地との間で接続と遮断とを切り替えることによって、前記誘導性リアクタンス素子に電磁エネルギを蓄積する第1のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と並列に設けられ、前記スイッチング素子の前記誘導性リアクタンス素子側の電位を制御可能な電位制御キャパシタと、
前記電位制御キャパシタに電荷を導入可能なダイオードと、
前記ダイオードから導入され前記電位制御キャパシタに蓄積された電荷量を低減可能な除去回路と、を有し、
前記除去回路は、
誘導性リアクタンス素子と、前記誘導性リアクタンス素子を通じた前記電位制御キャパシタからの電荷の移動を遮断可能な第2のスイッチング素子とを有し、
さらに、前記電力供給システムは、
前記燃料電池と前記第1の電圧変換器との間、前記第1の電圧変換器と前記負荷回路との間の少なくとも1つに設けられた平滑キャパシタと、
前記第1のスイッチング素子による接続と遮断とを制御する制御信号発生回路と、
前記制御信号発生回路の動作を停止する際に、前記第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とがともに遮断状態のときに前記制御信号発生回路の動作を停止する同期手段とをさらに備える電力供給システム。
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