JP2010004600A - Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置、電力システム、燃料電池車両及びｄｃ／ｄｃコンバータ装置の制御部に対する物理値入力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ／Ｄコンバータに入力する物理値の検出精度と、制御部によるＤＣ／ＤＣコンバータの制御精度とを共に向上する。
【解決手段】コンバータ制御部５４は、一組の電圧センサ６１、６３が検出した（一組の）１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２に割り付けて入力する。入力処理部１２３は、Ａ／Ｄ変換器１２１にてＡ／Ｄ変換した１次電圧Ｖ１の平均値（Ａ／Ｄ平均値）を算出し、一方で、入力処理部１２５は、Ａ／Ｄ変換器１２２にてＡ／Ｄ変換した２次電圧Ｖ２の平均値（Ａ／Ｄ平均値）を算出する。
【選択図】図３

Description

この発明は、第１電力装置と第２電力装置との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータを制御部により制御するＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び該制御部に対する物理値入力方法、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置を備える電力システム、並びに、該電力システムを備える燃料電池車両に関する。

従来から、バッテリ（第１電力装置）と燃料電池（第２電力装置）とを併用して車両走行用の電動機を駆動する燃料電池車両において、前記燃料電池をインバータを介して前記電動機に接続すると共に、前記バッテリをＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記燃料電池に並列に接続することが提案されている（特許文献１参照）。

この場合、前記燃料電池車両に搭載されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記バッテリ側（１次側）の電圧（以下、１次電圧ともいう。）と前記燃料電池側（２次側）の電圧（以下、２次電圧ともいう。）とを、一組の電圧センサによりそれぞれ検出すると共に、前記１次側を流れる電流（以下、１次電流ともいう。）と前記２次側を流れる電流（以下、２次電流ともいう。）とを、一組の電流センサによりそれぞれ検出する。また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の制御部は、これらの電圧センサ及び電流センサ（検出手段）が検出した、一組の１次電圧及び２次電圧、並びに、一組の１次電流及び２次電流の値（以下、物理値又は検出値ともいう。）を、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御パラメータとしてフィードバック演算及びフィードフォワード演算を行い、これらの演算結果に基づいて該ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。

特開２００７−１５９３１５号公報

ところで、制御部では、アナログ信号（物理値又は検出値）である一組の１次電圧及び２次電圧、並びに、一組の１次電流及び２次電流をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換後の検出値（Ａ／Ｄ値）を前述したフィードバック演算及びフィードフォワード演算で使用する。

しかしながら、前記Ａ／Ｄコンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御パラメータである、前記１次電圧、前記２次電圧、前記１次電流及び前記２次電流をそれぞれＡ／Ｄ変換する必要があるので、所定時間内｛前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子をオン又はオフするためのスイッチング周期（ＰＷＭ制御周期）｝での各検出値のサンプリング数が少なくなってしまい、検出精度を上げることができない。この結果、前記制御部では、前記Ａ／Ｄ値を用いて前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する際に、該ＤＣ／ＤＣコンバータに対する制御精度（前記スイッチング素子に対するＰＷＭ制御の精度）を向上することができない。

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、Ａ／Ｄコンバータに入力する物理値（１次電圧、２次電圧、１次電流及び２次電流の検出値）の検出精度と、制御部によるＤＣ／ＤＣコンバータの制御精度とを共に向上することが可能となるＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び該制御部に対する物理値入力方法、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置を備える電力システム、並びに、該電力システムを備える燃料電池車両を提供することを目的とする。

この項目では、理解の容易化のために、この明細書中に添付の図面中の参照数字を付けて説明するが、この項目に記載した内容がその参照数字を付けたものに限定して解釈されるものではない。

この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３は、図１及び図３〜図１２Ｄに示すように、
第１電力装置２４と、
第２電力装置２２と、
前記第１電力装置２４と前記第２電力装置２２との間に配置され且つスイッチング素子８１、８２を有するＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の前記第１電力装置２４側の電圧（１次電圧）Ｖ１及び前記第２電力装置２２側の電圧（２次電圧）Ｖ２をそれぞれ検出する一組の電圧検出手段６１、６３、又は、前記第１電力装置２４側の電流（１次電流）Ｉ１及び前記第２電力装置２２側の電流（２次電流）Ｉ２をそれぞれ検出する一組の電流検出手段６２、６４のうち、少なくともどちらか一組の検出手段と、
複数のＡ／Ｄコンバータ１２１、１２２を有し且つ前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する制御部５４と、
を備え、
前記制御部５４は、前記どちらか一組の検出手段が検出した、一組の前記１次電圧Ｖ１及び前記２次電圧Ｖ２、又は、一組の前記１次電流Ｉ１及び前記２次電流Ｉ２について、それぞれ異なる第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び第２Ａ／Ｄコンバータ１２２に割り付けて入力することを特徴としている。

また、この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３の制御部５４に対する物理値入力方法は、図１及び図３〜図１２Ｄに示すように、
第１電力装置２４と第２電力装置２２との間にＤＣ／ＤＣコンバータ３６が配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３で、制御部５４により前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する場合に、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の前記第１電力装置２４側の電圧（１次電圧）Ｖ１及び前記第２電力装置２２側の電圧（２次電圧）Ｖ２を一組の電圧検出手段６１、６３によりそれぞれ検出し、又は、前記第１電力装置２４側の電流（１次電流）Ｉ１及び前記第２電力装置２２側の電流（２次電流）Ｉ２を一組の電流検出手段６２、６４によりそれぞれ検出し、
検出した、一組の前記１次電圧Ｖ１及び前記２次電圧Ｖ２、又は、一組の前記１次電流Ｉ１及び前記２次電流Ｉ２について、前記制御部５４内の第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び第２Ａ／Ｄコンバータ１２２にそれぞれ割り付けて入力することを特徴としている。

これらの発明によれば、前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、又は、前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なる前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２に割り付けて入力することにより、前記各Ａ／Ｄコンバータ１２１、１２２に割り付けて入力した物理値（一組の前記１次電圧Ｖ１及び前記２次電圧Ｖ２、又は、一組の前記１次電流Ｉ１及び前記２次電流Ｉ２の各検出値）のサンプリング数（標本化数）が増加する。すなわち、複数のＡ／Ｄコンバータ１２１、１２２に各物理値（各検出値）を割り付けて入力することで、前記各Ａ／Ｄコンバータ１２１、１２２における前記各検出値のサンプリング数が確実に増加する。

これにより、前記各物理値（前記各検出値）の検出精度が向上し、該各物理値を制御パラメータとして前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する際に、該ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対する制御精度（動作精度）を向上することができる。

ここで、前記制御部５４は、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１又は前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２のうち、どちらか一方のＡ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、機能停止していない残りのＡ／Ｄコンバータに割り付けて入力した電圧又は電流を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することが好ましい。

これにより、複数のＡ／Ｄコンバータ１２１、１２２を用いて前記物理値のＡ／Ｄ変換を行う場合に、前記一方のＡ／Ｄコンバータが機能停止（故障）しても、前記機能停止していない残りのＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換した前記物理値を用いることにより、前記制御部５４は、前記一方のＡ／Ｄコンバータの機能停止に関わりなく、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を正常に制御する（動作させる）ことができる。

この場合、前記制御部５４は、前記１次電圧Ｖ１又は前記１次電流Ｉ１を前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１に割り付けて入力すると共に、前記２次電圧Ｖ２又は前記２次電流Ｉ２を前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２に割り付けて入力し、前記どちらか一方のＡ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、前記機能停止していないＡ／Ｄコンバータに割り付けて入力した電圧又は電流と、前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２、前記１次電流Ｉ１又は前記２次電流Ｉ２の目標値Ｖ１ｔａｒ、Ｖ２ｔａｒ、Ｉ１ｔａｒ、Ｉ２ｔａｒとを用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することが好ましい。

これにより、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１又は前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２のどちらか一方が機能停止（故障）しても、前記機能停止していないＡ／Ｄコンバータに割り付けて入力した電圧又は電流と前記目標値とを用いることにより、前記機能停止に関わりなく、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を正常に制御することができる。

具体的に、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１が機能停止した場合、あるいは、前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２が機能停止した場合に、前記制御部５４は、下記のようにして、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。

先ず、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１が機能停止した場合に、前記制御部５４は、前記２次電圧Ｖ２又は前記２次電流Ｉ２と、前記２次電圧Ｖ２又は前記２次電流Ｉ２の目標値Ｖ２ｔａｒ、Ｉ２ｔａｒとを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御するか、あるいは、前記２次電圧Ｖ２と、前記１次電圧Ｖ１の目標値Ｖ１ｔａｒとを用いたフィードフォワード制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。

また、前記制御部５４が前記１次電圧Ｖ１を割り付けて入力する第３Ａ／Ｄコンバータ１４２をさらに有し且つ前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１が機能停止した場合に、前記制御部５４は、前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２及び前記２次電流Ｉ２と、前記１次電流Ｉ１の目標値Ｉ１ｔａｒとを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。

一方、前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２が機能停止した場合に、前記制御部５４は、前記１次電圧Ｖ１又は前記１次電流Ｉ１と、前記１次電圧Ｖ１又は前記１次電流Ｉ１の目標値Ｖ１ｔａｒ、Ｉ１ｔａｒとを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御するか、あるいは、前記１次電圧Ｖ１と、前記２次電圧Ｖ２の目標値Ｖ２ｔａｒとを用いたフィードフォワード制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。

また、前記制御部５４が前記２次電圧Ｖ２を割り付けて入力する第４Ａ／Ｄコンバータ１４２をさらに有し且つ前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２が機能停止した場合に、前記制御部５４は、前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２及び前記１次電流Ｉ１と、前記２次電流Ｉ２の目標値Ｉ２ｔａｒとを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。

このように、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１が機能停止した場合、あるいは、前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２が機能停止した場合であっても、前記制御部５４は、機能停止していないＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換した物理値（電圧又は電流の検出値）と、前記目標値とを用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を精度よく且つ確実に制御することが可能である。

そして、前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なる前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２に割り付けて入力する場合に、前記制御部５４は、前記１次電圧Ｖ１又は前記２次電圧Ｖ２を制御するときには、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２での前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数を前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数よりも多くすることが好ましい。

また、前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なる前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２に割り付けて入力する場合に、前記制御部５４は、前記１次電流Ｉ１又は前記２次電流Ｉ２を制御するときには、前記第１Ａ／Ｄコンバータ１２１及び前記第２Ａ／Ｄコンバータ１２２での前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数を前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数よりも多くすることが好ましい。

前記制御部５４が前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対して電圧制御（前記１次電圧Ｖ１又は前記２次電圧Ｖ２の制御）を行う場合には、制御対象となる前記１次電圧Ｖ１及び前記２次電圧Ｖ２のサンプリング数を前記１次電流Ｉ１及び前記２次電流Ｉ２のサンプリング数よりも多くし、一方で、前記制御部５４が前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対して電流制御（前記１次電流Ｉ１又は前記２次電流Ｉ２の制御）を行う場合には、制御対象となる前記１次電流Ｉ１及び前記２次電流Ｉ２のサンプリング数を前記１次電圧Ｖ１及び前記２次電圧Ｖ２のサンプリング数よりも多くすることにより、前記電圧制御又は前記電流制御を精度よく行うことが可能となる。

また、前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、又は、前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する場合に、前記制御部５４は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御して前記スイッチング素子８１、８２がオンした時の前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、又は、前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２の値を用いない。

前記スイッチング素子８１、８２がオンした時には、前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２、前記１次電流Ｉ１及び前記２次電流Ｉ２の各物理値にスイッチングノイズが重畳して、該各物理値（検出値）のレベルが乱れるので、該スイッチングノイズを示す検出値を用いないことにより、前記制御部５４が前記スイッチングノイズに基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を誤って制御することを確実に阻止することができる。

さらに、所定のスイッチング周期Ｔで前記スイッチング素子８１、８２をオンする場合に、前記制御部５４は、前記スイッチング周期Ｔ内での前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２、前記１次電流Ｉ１又は前記２次電流Ｉ２の平均値を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することが好ましい。

これにより、前記スイッチングノイズ等による検出値の急激な時間変化を、前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２、前記１次電流Ｉ１又は前記２次電流Ｉ２の平均化によって吸収することができ、さらに、前記スイッチング周期Ｔ内で算出した前記平均値を用いることで前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を精度よく制御することができる。

この場合、前記制御部５４は、前記スイッチング周期Ｔ内での前記１次電圧Ｖ１、前記２次電圧Ｖ２、前記１次電流Ｉ１又は前記２次電流Ｉ２の値のうち、最大値と最小値とを除いた値の平均値を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することが好ましい。

前記最大値及び前記最小値は、前記スイッチングノイズを示す検出値とみなすことができるので、前記最大値及び前記最小値を除く検出値を用いて前記平均値を算出することで、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の制御への前記スイッチングノイズの影響を確実に除去することができる。

そして、この発明に係る電力システム１０は、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３を有し、前記第１電力装置２４は、蓄電装置であり、前記第２電力装置２２は、燃料電池であり、前記制御部５４は、前記燃料電池２２側の前記２次電圧Ｖ２が該２次電圧Ｖ２の目標値Ｖ２ｔａｒとなるように、前記一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することを特徴としている。

前記電力システム１０が前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置２３を採用することにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対する制御精度が向上するので、前記燃料電池２２から引き出される電力を精度よく制御することができ、この結果、該燃料電池２２を効率よく稼動することが可能となる。

この場合、前記制御部５４は、前記蓄電装置２４側の前記１次電流Ｉ１が制限電流値以下となるように、前記一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。

これにより、前記蓄電装置２４側の前記１次電流Ｉ１を精度よく制御することができるので、過剰な充放電電流に起因した前記蓄電装置２４の劣化や故障を確実に防止することが可能となる。

さらに、この発明に係る燃料電池車両２０は、上述した電力システム１０を有し、前記燃料電池２２には、駆動回路３４を介して車輪１６を回転させる電動機２６が接続されることを特徴としている。

この場合、前記燃料電池車両２０が前記電力システム１０を採用することにより、前記燃料電池２２を効率よく稼動することができるので、前記燃料電池車両２０の燃費効率を向上することができる。

この発明によれば、一組の１次電圧及び２次電圧、又は、一組の１次電流及び２次電流を、それぞれ異なる第１Ａ／Ｄコンバータ及び第２Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力することにより、前記各Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力した物理値（一組の前記１次電圧及び前記２次電圧、又は、一組の前記１次電流及び前記２次電流の各検出値）のサンプリング数（標本化数）が増加する。すなわち、複数のＡ／Ｄコンバータに各物理値（各検出値）を割り付けて入力することで、前記各Ａ／Ｄコンバータにおける前記各検出値のサンプリング数が確実に増加する。

これにより、前記各物理値（前記各検出値）の検出精度が向上し、該各物理値を制御パラメータとして前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する際に、該ＤＣ／ＤＣコンバータに対する制御精度（動作精度）を向上することができる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係るハイブリッド直流電源システム（電力システム）１０が適用された一実施形態に係る燃料電池車両２０の回路図である。

ハイブリッド直流電源システム１０は、基本的には、エネルギストレージでありバッテリ電圧Ｖｂａｔを発生する蓄電装置（以下、バッテリともいう。）２４（第１電力装置）と、このバッテリ電圧Ｖｂａｔより高い電圧である発電電圧Ｖｆを発生する発電装置としての燃料電池２２（第２電力装置）と、バッテリ２４と燃料電池２２との間に配置され電圧変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、統括制御部５６（上位制御部）から供給される電圧指令値に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３６の電圧制御目標値を設定し、バッテリ２４と燃料電池２２との間での前記電圧変換を制御するコンバータ制御部５４とから構成される。

ここで、コンバータ制御部５４とＤＣ／ＤＣコンバータ３６とは、バッテリ２４が接続される１次側１Ｓと、燃料電池２２及びモータ２６（インバータ３４）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を構成する。

燃料電池車両２０は、前記の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からモータ電流Ｉｍ（電力）がインバータ（駆動回路）３４を通じて供給される負荷としての走行用のモータ２６（電動機）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と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）との電気化学反応により生成された発電電流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。

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により低電圧の１次電圧Ｖ１に変換され、バッテリ電流Ｉｂａｔ（充電電流Ｉｂｃ）がバッテリ２４に流し込まれてバッテリ２４を充電する。

１次側１Ｓに電力ケーブル１８を通じて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、ニッケル水素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を供給するためのバッテリ電流Ｉｂａｔ（放電電流Ｉｂｄ）を流し出す。

なお、インバータ３４に供給されるモータ電流Ｉｍは、バッテリ電流ＩｂａｔがＶＣＵ２３により変換された２次電流Ｉ２と発電電流Ｉｆとの合成電流である。

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１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と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、１次電流Ｉ１｛バッテリ電流Ｉｂａｔ（放電電流Ｉｂｄ又は充電電流Ｉｂｃ）｝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及び車速センサ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の状態及びモータ２６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との配分（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。

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の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（この実施形態では、スイッチング周期Ｔ≒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。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、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と並列ダイオード８３）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２と並列ダイオード８４）とからなる相アーム（単相アーム）ＵＡ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とは、それぞれ例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等で構成される。

リアクトル９０は、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ために、前記上アーム素子及び前記下アーム素子の接続点とバッテリ２４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から出力される駆動信号（駆動電圧）ＵＨによりオン又はオフされ、下アームスイッチング素子８２は、駆動信号（駆動電圧）ＵＬによりオン又はオフされる。

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、バッテリ２４の開放電圧ＯＣＶをＯＣＶ≒Ｖ１と描いている。

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。

従って、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、上述したように、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、発電電圧Ｖｆの減少に応じて流し出される電流である発電電流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、通常時には、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電圧制御目標値Ｖ２ｔａｒ（図３参照）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。

図３は、２次電圧制御モード時（電圧制御目標値Ｖ２ｔａｒ）におけるコンバータ制御部５４の機能ブロック図である。

この２次電圧制御モードでは、統括制御部５６で演算された２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍがポート１０１を通じて演算点１３２に減算信号として供給されると共に、演算点１３３に除算信号として供給される。

また、電圧センサ６１（図１参照）で検出された１次電圧Ｖ１（物理値、検出値）がポート１１４、Ａ／Ｄ変換器（第１Ａ／Ｄコンバータ）１２１及び入力処理部１２３を通じて演算点１３３に乗算信号として供給されると共に、判定器１２７にも供給される。さらに、電圧センサ６３で検出された２次電圧Ｖ２（物理値、検出値）がポート１１６、Ａ／Ｄ変換器（第２Ａ／Ｄコンバータ）１２２及び入力処理部１２５を通じて演算点１３２に加算信号として供給されると共に、判定器１２７にも供給される。

すなわち、コンバータ制御部５４は、一組の電圧センサ６１、６３が検出した（一組の）１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２に割り付けて入力していることになる。

演算点１３２は、電圧制御目標値Ｖ２ｔａｒ（２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍ）と、２次電圧Ｖ２との偏差ｅ（ｅ＝Ｖ２−Ｖ２ｔａｒ）を、ＰＩＤ処理部１３５に出力する。ＰＩＤ処理部１３５は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）動作部であり、偏差ｅをデューティの補正値である補正デューティΔＤに変換して、セレクタ１２９の接点１３１に出力する。なお、補正デューティΔＤは、Ｐ項成分による補正デューティΔＤｐと、Ｉ項成分による補正デューティΔＤｉと、Ｄ項成分による補正デューティΔＤｄとの合成値である（ΔＤ＝ΔＤｐ＋ΔＤｉ＋ΔＤｄ）。

演算点１３３は、１次電圧Ｖ１から電圧制御目標値Ｖ２ｔａｒを除して得られる基準デューティＤｓ（Ｄｓ＝Ｖ１／Ｖ２ｔａｒ＝Ｖ１／Ｖ２ｃｏｍ）をセレクタ１４５の接点１３９に出力する。

判定器１２７は、入力処理部１２３から供給される１次電圧Ｖ１に基づいて、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３が機能停止（故障）しているか否かを判定すると共に、入力処理部１２５から供給される２次電圧Ｖ２に基づいて、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５が機能停止（故障）しているか否かを判定し、判定結果に基づいて、セレクタ１２９の可動接点１３７又はセレクタ１４５の可動接点１４３を切り替える。

ここで、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５の機能停止に関わる具体的な判定処理について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図４は、判定器１２７での判定結果の一覧表を示している。

判定器１２７は、２次電圧Ｖ２と２次電圧閾値Ｖｔｈ２とを比較し、２次電圧Ｖ２が２次電圧閾値Ｖｔｈ２以上であれば（Ｖ２≧Ｖｔｈ２）、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５が機能停止していない（正常である）と判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ１をセレクタ１２９に出力する。セレクタ１２９は、判定結果信号Ｓｊ１に基づいて可動接点１３７を接点１３１側に切り替える。これにより、接点１３１に供給された補正デューティΔＤは、可動接点１３７を介して演算点１３４に加算信号として供給される。

また、判定器１２７は、２次電圧Ｖ２と２次電圧閾値Ｖｔｈ２とを比較し、２次電圧Ｖ２が２次電圧閾値Ｖｔｈ２よりも低ければ（Ｖ２＜Ｖｔｈ２）、通常では検出され得ないような検出値が２次電圧Ｖ２として入力処理部１２５から供給されているので、Ａ／Ｄ変換器１２２又は入力処理部１２５が機能停止しているものと判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ１をセレクタ１２９に出力する。セレクタ１２９は、判定結果信号Ｓｊ１に基づいて可動接点１３７を接点１２０側に切り替える。これにより、演算点１３４には、０［％］のデューティが供給される。すなわち、ＰＩＤ処理部１３５から演算点１３４への補正デューティΔＤの出力が阻止される。

次に、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３の機能停止に関わる具体的な判定処理について説明する。

判定器１２７は、１次電圧Ｖ１と１次電圧閾値Ｖｔｈ１とを比較し、１次電圧Ｖ１が１次電圧閾値Ｖｔｈ１以上であれば（Ｖ１≧Ｖｔｈ１）、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３が機能停止していない（正常である）と判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ２をセレクタ１４５に出力する。セレクタ１４５は、判定結果信号Ｓｊ２に基づいて可動接点１４３を接点１３９側に切り替える。これにより、セレクタ１４５の接点１３９に供給された基準デューティＤｓは、可動接点１４３を介して演算点１３４に加算信号として供給される。

また、判定器１２７は、１次電圧Ｖ１と１次電圧閾値Ｖｔｈ１とを比較し、１次電圧Ｖ１が１次電圧閾値Ｖｔｈ１よりも低ければ（Ｖ１＜Ｖｔｈ１）、通常では検出され得ないような検出値が１次電圧Ｖ１として入力処理部１２３から供給されているので、Ａ／Ｄ変換器１２１又は入力処理部１２３が機能停止しているものと判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ２をセレクタ１４５に出力する。セレクタ１４５は、判定結果信号Ｓｊ２に基づいて可動接点１４３を接点１４１側に切り替える。これにより、演算点１３４には、０［％］のデューティが供給される。すなわち、演算点１３３から演算点１３４への基準デューティＤｓの出力が阻止される。

演算点１３４は、一方の入力である補正デューティΔＤと、他方の入力である基準デューティＤｓとを加算して、加算結果としての駆動デューティＤ（Ｄ＝Ｄｓ＋ΔＤ＝Ｖ１／Ｖ２ｔａｒ＋ΔＤ）をＰＷＭ（パルス幅変調）処理部１３６に出力する。

ＰＷＭ処理部１３６は、駆動デューティＤに基づき、上アームスイッチング素子８１にポート１３８を通じて駆動デューティＤＨ（ＤＨ＝Ｖ１／Ｖ２ｔａｒ＋ΔＤ）の駆動信号ＵＨを供給すると共に、下アームスイッチング素子８２に駆動デューティＤＬ｛ＤＬ＝１−（Ｖ１／Ｖ２ｔａｒ＋ΔＤ）｝の駆動信号ＵＬを供給する。

従って、２次電圧制御モード時に、（１）Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２及び入力処理部１２３、１２５が共に機能停止していない（共に正常である）場合には、補正デューティΔＤ（フィードバック制御）及び基準デューティＤｓ（フィードフォワード制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

また、（２）Ａ／Ｄ変換器１２１又は入力処理部１２３が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５が正常である）場合には、補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

さらに、（３）Ａ／Ｄ変換器１２２又は入力処理部１２５が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３が正常である）場合には、基準デューティＤｓ（フィードフォワード制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

この結果、前記２次電圧制御モード時には、上記（１）〜（３）のいずれかにより設定された駆動デューティＤＨ、ＤＬによって、各アームスイッチング素子８１、８２がオン又はオフ（ＤＣ／ＤＣコンバータ３６が制御）される。

コンバータ制御部５４は、上述したように、通常時には、２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍに基づき２次電圧Ｖ２を制御するいわゆる２次電圧制御モード（図３及び図４参照）にてＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御するが、これに限らず、必要に応じて、統括制御部５６からの１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍに基づき１次電圧Ｖ１を制御する１次電圧制御モード（図５及び図６参照）、統括制御部５６からの１次電流指令値Ｉ１ｃｏｍに基づき１次電流Ｉ１を制御する１次電流制御モード（図７及び図８参照）、又は、統括制御部５６からの２次電流指令値Ｉ２ｃｏｍに基づき２次電流Ｉ２を制御する２次電流制御モード（図９及び図１０参照）に制御モードを切り替えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することも可能である。

図５は、１次電圧制御モード時におけるコンバータ制御部５４の機能ブロック図を示す。また、図６は、１次電圧制御モード時における判定器１２７での判定結果の一覧表を示している。なお、図３及び図４と同じ構成要素については、同一の参照数字を付けて、その詳細な説明を省略し、以下同様とする。

１次電圧制御モードによる制御は、電力ケーブル１８（図１参照）の断線故障等によりバッテリ２４が開放状態にされる等、バッテリ２４が故障とみなされる特殊な場合に行われる。

この１次電圧制御モードでは、統括制御部５６で演算された１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍがポート１０１を通じて演算点１３２に加算信号として供給されると共に、演算点１３３に乗算信号として供給される。演算点１３２は、電圧制御目標値Ｖ１ｔａｒ（１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍ）と、１次電圧Ｖ１との偏差ｅ（ｅ＝Ｖ１ｔａｒ−Ｖ１）を、ＰＩＤ処理部１３５に出力する。演算点１３３は、電圧制御目標値Ｖ１ｔａｒから２次電圧Ｖ２を除して得られる基準デューティＤｓ（Ｄｓ＝Ｖ１ｔａｒ／Ｖ２）をセレクタ１４５の接点１３９に出力する。

この場合でも、コンバータ制御部５４は、一組の電圧センサ６１、６３が検出した（一組の）１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２に割り付けて入力している。

従って、図５及び図６に示すように、１次電圧制御モード時に、（４）Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２及び入力処理部１２３、１２５が共に機能停止していない（共に正常である）場合には、補正デューティΔＤ（フィードバック制御）及び基準デューティＤｓ（フィードフォワード制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

また、（５）Ａ／Ｄ変換器１２２又は入力処理部１２５が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３が正常である）場合には、補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

さらに、（６）Ａ／Ｄ変換器１２１又は入力処理部１２３が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５が正常である）場合には、基準デューティＤｓ（フィードフォワード制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

この結果、前記１次電圧制御モード時でも、上記（４）〜（６）のいずれかにより設定された駆動デューティＤＨ、ＤＬによって、各アームスイッチング素子８１、８２がオン又はオフ（ＤＣ／ＤＣコンバータ３６が制御）される。

図７は、１次電流制御モード時におけるコンバータ制御部５４の機能ブロック図を示す。また、図８は、１次電流制御モード時における判定器１４８での判定結果の一覧表を示している。

なお、１次電流制御モードによる制御は、１次電流Ｉ１が過大な電流となったときに、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（制限）する目的で行われる。

この１次電流制御モードでは、電流センサ６２で検出された１次電流Ｉ１（物理値、検出値）がポート１１５、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３を通じてセレクタ１５０の接点１５１に供給されると共に、判定器１４８にも供給される。また、電圧センサ６３で検出された２次電圧Ｖ２がポート１１６、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５を通じて１次電流算出部１４６に供給されると共に、電流センサ６４で検出された２次電流Ｉ２（物理値、検出値）がポート１１７、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５を通じて１次電流算出部１４６に供給される。さらに、電圧センサ６１で検出された１次電圧Ｖ１がポート１４０、Ａ／Ｄ変換器（第３Ａ／Ｄコンバータ）１４２及び入力処理部１４４を通じて１次電流算出部１４６に供給される。

すなわち、コンバータ制御部５４は、一組の電圧センサ６１、６３が検出した（一組の）１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の電流センサ６２、６４が検出した（一組の）１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２に割り付けて入力していることになる。

１次電流算出部１４６は、入力処理部１２５から供給された２次電圧Ｖ２及び２次電流Ｉ２と、入力処理部１４４から供給された１次電圧Ｖ１とに基づいて、１次電流Ｉ１を算出（推定）し、算出した１次電流Ｉ１をセレクタ１５０の接点１５３及び判定器１４８に出力する。具体的に、１次電流算出部１４６では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の１次側１Ｓの電力Ｖ１×Ｉ１と、２次側２Ｓの電力Ｖ２×Ｉ２とが等しいとみなすことにより（Ｖ１×Ｉ１＝Ｖ２×Ｉ２）、１次電流Ｉ１（Ｉ１＝Ｖ２×Ｉ２÷Ｖ１）を算出する。

判定器１４８は、前述した判定器１２７（図３及び図５参照）と略同一の機能を有し、入力処理部１２３から供給される１次電流Ｉ１と、１次電流閾値Ｉｔｈ１とを比較し、１次電流Ｉ１が１次電流閾値Ｉｔｈ１よりも小さければ（Ｉ１＜Ｉｔｈ１）、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３が機能停止していない（正常である）と判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ３をセレクタ１５０に出力する。セレクタ１５０は、判定結果信号Ｓｊ３に基づいて可動接点１５５を接点１５１側に切り替える。

また、判定器１４８は、入力処理部１２３から供給される１次電流Ｉ１と、１次電流閾値Ｉｔｈ１とを比較し、１次電流Ｉ１が１次電流閾値Ｉｔｈ１以上であれば（Ｉ１≧Ｉｔｈ１）、通常では検出され得ないような検出値が１次電流Ｉ１として入力処理部１２３から供給されているので、Ａ／Ｄ変換器１２１又は入力処理部１２３が機能停止しているものと判定し、次に、１次電流算出部１４６にて算出した１次電流Ｉ１と、１次電流閾値Ｉｔｈ１とを比較し、算出した１次電流Ｉ１が１次電流閾値よりも小さければ（Ｉ１＜Ｉｔｈ１）、Ａ／Ｄ変換器１２２、１４２、入力処理部１２５、１４４及び１次電流算出部１４６が機能停止していない（正常である）と判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ３をセレクタ１５０に出力する。セレクタ１５０は、判定結果信号Ｓｊ３に基づいて可動接点１５５を接点１５３側に切り替える。

従って、セレクタ１５０は、可動接点１５５を接点１５１側に切り替えた際には入力処理部１２３から供給される１次電流Ｉ１を減算信号として演算点１３２に供給し、一方で、可動接点１５５を接点１５３側に切り替えた際には１次電流算出部１４６にて算出した１次電流Ｉ１を減算信号として演算点１３２に供給する。

演算点１３２は、電流制御目標値Ｉ１ｔａｒ（１次電流指令値Ｉ１ｃｏｍ）と、１次電流Ｉ１との偏差ｅ（ｅ＝Ｉ１ｔａｒ−Ｉ１）を、ＰＩＤ処理部１３５に出力し、ＰＩＤ処理部１３５は、偏差ｅを補正デューティΔＤに変換し、変換した補正デューティΔＤを駆動デューティＤ（Ｄ＝ΔＤ）としてＰＷＭ処理部１３６に出力する。

従って、１次電流制御モード時に、（７）Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２、入力処理部１２３、１２５、１４４及び１次電流算出部１４６が共に機能停止していない（共に正常である）場合には、電流センサ６２にて検出した１次電流Ｉ１を用いて得られる補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

また、（８）Ａ／Ｄ変換器１２１又は入力処理部１２３が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２２、１４２、入力処理部１２５、１４４及び１次電流算出部１４６が共に正常である）場合には、１次電流算出部１４６で算出した１次電流Ｉ１を用いて得られる補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

さらに、（９）Ａ／Ｄ変換器１２２、１４２、入力処理部１２５、１４４又は１次電流算出部１４６が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３が正常である）場合には、電流センサ６２にて検出した１次電流Ｉ１を用いて得られる補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

この結果、前記１次電流制御モード時には、上記（７）〜（９）のいずれかにより設定された駆動デューティＤＨ、ＤＬによって各アームスイッチング素子８１、８２がオン又はオフ（ＤＣ／ＤＣコンバータ３６が制御）される。

図９は、２次電流制御モード時におけるコンバータ制御部５４の機能ブロック図を示す。また、図１０は、２次電流制御モード時における判定器１５６での判定結果の一覧表を示している。

なお、２次電流制御モードによる制御は、２次電流Ｉ２が過大な電流となったときに、燃料電池２２、インバータ３４及びモータ２６の保護のために該２次電流Ｉ２を直接的に制御（制限）する目的で、あるいは、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を間接的に制御（制限）する目的で行われる。

この２次電流制御モードでは、電圧センサ６１で検出された１次電圧Ｖ１がポート１１４、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３を通じて２次電流算出部１５４に供給されると共に、電流センサ６２で検出された１次電流Ｉ１がポート１１５、Ａ／Ｄ変換器１２１及び入力処理部１２３を通じて２次電流算出部１５４に供給される。また、電流センサ６４で検出された２次電流Ｉ２がポート１１７、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５を通じてセレクタ１５８の接点１５９及び判定器１５６に供給される。さらに、電圧センサ６３で検出された２次電圧Ｖ２がポート１５２、Ａ／Ｄ変換器（第４Ａ／Ｄコンバータ）１４２及び入力処理部１４４を通じて２次電流算出部１５４に供給される。

すなわち、この場合でも、コンバータ制御部５４は、一組の電圧センサ６１、６３が検出した（一組の）１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の電流センサ６２、６４が検出した（一組の）１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２に割り付けて入力している。

２次電流算出部１５４は、前述した１次電流算出部１４６（図７参照）と略同一の機能を有し、入力処理部１２３から供給された１次電圧Ｖ１及び１次電流Ｉ１と、入力処理部１４４から供給された２次電圧Ｖ２とから、２次電流Ｉ２を算出（推定）する（Ｉ２＝Ｖ１×Ｉ１÷Ｖ２）。

判定器１５６は、前述した判定器１４８と略同一の機能を有し、入力処理部１２５から供給される２次電流Ｉ２と、２次電流閾値Ｉｔｈ２とを比較し、２次電流Ｉ２が２次電流閾値Ｉｔｈ２よりも小さければ（Ｉ２＜Ｉｔｈ２）、Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５が機能停止していない（正常である）と判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ４をセレクタ１５８に出力する。セレクタ１５８は、判定結果信号Ｓｊ４に基づいて可動接点１６３を接点１５９側に切り替える。

また、判定器１５６は、入力処理部１２５から供給される２次電流Ｉ２と、２次電流閾値Ｉｔｈ２とを比較し、２次電流Ｉ２が２次電流閾値Ｉｔｈ２以上であれば（Ｉ２≧Ｉｔｈ２）、通常では検出され得ないような検出値が２次電流Ｉ２として入力処理部１２５から供給されているので、Ａ／Ｄ変換器１２２又は入力処理部１２５が機能停止しているものと判定し、次に、２次電流算出部１５４にて算出した２次電流Ｉ２と、２次電流閾値Ｉｔｈ２とを比較し、算出した２次電流Ｉ２が２次電流閾値Ｉｔｈ２よりも小さければ（Ｉ２＜Ｉｔｈ２）、Ａ／Ｄ変換器１２１、１４２、入力処理部１２３、１４４及び２次電流算出部１５４が機能停止していない（正常である）と判定し、この判定結果を示す判定結果信号Ｓｊ４をセレクタ１５８に出力する。セレクタ１５８は、判定結果信号Ｓｊ４に基づいて可動接点１６３を接点１６１側に切り替える。

従って、セレクタ１５８は、可動接点１６３を接点１５９側に切り替えた際には入力処理部１２５から供給される２次電流Ｉ２を減算信号として演算点１３２に供給し、一方で、可動接点１６３を接点１６１側に切り替えた際には２次電流算出部１５４にて算出した２次電流Ｉ２を減算信号として演算点１３２に供給する。

演算点１３２は、電流制御目標値Ｉ２ｔａｒ（２次電流指令値Ｉ２ｃｏｍ）と、２次電流Ｉ２との偏差ｅ（ｅ＝Ｉ２ｔａｒ−Ｉ２）を、ＰＩＤ処理部１３５に出力し、ＰＩＤ処理部１３５は、偏差ｅを補正デューティΔＤに変換し、変換した補正デューティΔＤを駆動デューティＤ（Ｄ＝ΔＤ）としてＰＷＭ処理部１３６に出力する。

従って、２次電流制御モード時に、（１０）Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２、入力処理部１２３、１２５、１４４及び２次電流算出部１５４が共に機能停止していない（共に正常である）場合には、電流センサ６４にて検出した２次電流Ｉ２を用いて得られる補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

また、（１１）Ａ／Ｄ変換器１２２又は入力処理部１２５が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２１、１４２、入力処理部１２３、１４４及び２次電流算出部１５４が正常である）場合には、２次電流算出部１５４で算出した２次電流Ｉ２を用いて得られる補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

さらに、（１２）Ａ／Ｄ変換器１２１、１４２、入力処理部１２３、１４４又は２次電流算出部１５４が機能停止している（Ａ／Ｄ変換器１２２及び入力処理部１２５が正常である）場合には、電流センサ６４にて検出した２次電流Ｉ２を用いて得られる補正デューティΔＤ（フィードバック制御）に基づいて駆動デューティＤＨ、ＤＬが設定される。

この結果、前記２次電流制御モード時には、上記（１０）〜（１２）のいずれかにより設定された駆動デューティＤＨ、ＤＬによって各アームスイッチング素子８１、８２がオン又はオフ（ＤＣ／ＤＣコンバータ３６が制御）される。

図１１は、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２及び入力処理部１２３、１２５の機能ブロック図である。

なお、各Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２（図３、図５、図７及び図９参照）は、互いに同じ機能を有し、一方で、入力処理部１２３、１２５、１４４も、互いに同じ機能を有するので、図１１では、一例として、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２及び入力処理部１２３、１２５を図示している。

ここでは、ポート１１４、１１５を通じてＡ／Ｄ変換器１２１に１次電圧Ｖ１及び１次電流Ｉ１がそれぞれ割り付けられて入力され、一方で、ポート１１６、１１７を通じてＡ／Ｄ変換器１２２に２次電圧Ｖ２及び２次電流Ｉ２がそれぞれ割り付けられて入力される場合について説明する。

Ａ／Ｄ変換器１２１は、電圧センサ６１から供給されるアナログ信号の１次電圧Ｖ１をサンプリング処理部１６０にてＡ／Ｄ変換（サンプリング処理）し、処理後の１次電圧Ｖ１を入力処理部１２３に出力する。また、Ａ／Ｄ変換器１２１は、電流センサ６２から供給されるアナログ信号の１次電流Ｉ１をサンプリング処理部１６２にてサンプリング処理し、処理後の１次電流Ｉ１を入力処理部１２３に出力する。

一方、Ａ／Ｄ変換器１２２は、電圧センサ６３から供給されるアナログ信号の２次電圧Ｖ２をサンプリング処理部１６４にてサンプリング処理し、処理後の２次電圧Ｖ２を入力処理部１２５に出力する。また、Ａ／Ｄ変換器１２２は、電流センサ６４から供給されるアナログ信号の２次電流Ｉ２をサンプリング処理部１６６にてサンプリング処理し、処理後の２次電流Ｉ２を入力処理部１２５に出力する。

図１２Ａ〜図１２Ｄは、各制御モード時におけるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２での１スイッチング周期Ｔ（ＰＷＭ制御周期）内での一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリングを示すタイムチャートである。

図１２Ａ〜図１２Ｄに示すように、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２は、各制御モードにおいて、１スイッチング周期Ｔの期間中、所定の時間間隔で、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２と一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２とを交互にサンプリングしているが、各制御モードによって、前記スイッチング周期Ｔ中、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数と、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数とを下記のように設定している。

すなわち、図１２Ａに示す２次電圧制御モード及び図１２Ｂに示す１次電圧制御モードでは、２次電圧Ｖ２又は１次電圧Ｖ１を制御するために、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２は、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数を、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数よりも多く設定している。一方、図１２Ｃに示す１次電流制御モード及び図１２Ｄに示す２次電流制御モードでは、１次電流Ｉ１又は２次電流Ｉ２を制御するために、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２は、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数を、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数よりも多く設定している。

なお、１次電流制御モード及び２次電流制御モードは、１次電流Ｉ１又は２次電流Ｉ２の電流値が所定の制限電流値（上限値）に近づいたときに、２次電圧制御モード（又は１次電圧制御モード）から切り替わる制御モードであるので、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２では、実際上、前記電流値が前記制限電流値に近づいたときに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数を、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数よりも多く設定するようにしている。

また、図１１及び図１２Ａ〜図１２Ｄでは、各Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２に、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２がそれぞれ割り付けられて入力される場合について説明しているが、この実施形態では、これに限定されるものではない。すなわち、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２を割り付けて入力する場合、あるいは、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を割り付けて入力する場合に、Ａ／Ｄ変換器１２１は、１スイッチング周期Ｔ中、割り付けて入力した１次電圧Ｖ１又は１次電流Ｉ１についてサンプリング処理を行い、一方で、Ａ／Ｄ変換器１２２は、１スイッチング周期Ｔ中、割り付けて入力した２次電圧Ｖ２又は２次電流Ｉ２についてサンプリング処理を行えばよいことは勿論である。

図１１に戻って、入力処理部１２３、１２５は、Ａ／Ｄ変換器１２１にてサンプリング処理された、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２（Ａ／Ｄ値）について、３スイッチング周期（３Ｔ）分のＡ／Ｄ値を格納可能な先入れ先出し（ＦＩＦＯ）型のバッファ１６８、１７０、１７２、１７４をそれぞれ有する。

この場合、各バッファ１６８、１７０、１７２、１７４は、入力側（Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２側）から出力側に向かって、サンプリング処理部１６０、１６２、１６４、１６６から供給される１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２の各Ａ／Ｄ値をそれぞれ格納する１スイッチング周期Ｔ分の格納エリアと、各Ａ／Ｄ値について所定の平均値算出処理を行う１スイッチング周期Ｔ分の格納エリアと、前記平均値算出処理が完了したＡ／Ｄ値（Ａ／Ｄ平均値）を出力する１スイッチング周期Ｔ分の格納エリアとの、３スイッチング周期（３Ｔ）分の格納エリアから構成されるメモリである。

従って、入力処理部１２３、１２５から出力される各Ａ／Ｄ値（Ａ／Ｄ平均値）は、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２から入力処理部１２３、１２５に供給される１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のＡ／Ｄ値に対して、２スイッチング周期（２Ｔ）前のＡ／Ｄ値となる。

ここで、１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２の各Ａ／Ｄ値に対する平均値算出処理について説明する。

前記平均値算出処理では、１スイッチング周期Ｔ内の各Ａ／Ｄ値のうち、その最大値及び最小値を除いたＡ／Ｄ値について平均化処理を行い、その平均値（Ａ／Ｄ平均値）を１スイッチング周期Ｔ内のＡ／Ｄ値として設定する。すなわち、入力処理部１２３、１２５は、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２から供給される１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２の１スイッチング周期Ｔ分の各Ａ／Ｄ値について、前記各Ａ／Ｄ平均値となるように前記各Ａ／Ｄ値を調整し、調整後の前記各Ａ／Ｄ平均値を前記平均化処理後の１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２の各Ａ／Ｄ値として設定し出力する。

なお、前記最大値とは、駆動信号ＵＨにより上アームスイッチング素子８１がオンした時に発生するスイッチングノイズ（図１５参照）に応じた１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のＡ／Ｄ値をいい、一方で、前記最小値とは、駆動信号ＵＬにより下アームスイッチング素子８２がオンした時に発生するスイッチングノイズに応じた１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のＡ／Ｄ値をいう。すなわち、前記最大値及び前記最小値は、スイッチングノイズに起因したＡ／Ｄ値であり、本来の１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のＡ／Ｄ値ではないので、入力処理部１２３、１２５では、これらの最大値及び最小値を排除した状態で、１スイッチング周期Ｔ分の各Ａ／Ｄ値に対する平均値算出処理を行う。

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且つ動作するものであり、次に、コンバータ制御部５４によるＤＣ／ＤＣコンバータ３６の制御に関して、２次電圧制御モードで制御する場合について、図１３〜図１５を参照しながら説明する。

２次電圧制御モードにおいては、上述したように、統括制御部５６（図１参照）は、燃料電池２２の状態、バッテリ２４の状態及びモータ２６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との配分（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に処理周期毎に指令を送出する。この場合、コンバータ制御部５４のポート１０１には、２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍが送出される。

すなわち、図１３のステップＳ１１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Ｓ１２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Ｓ１３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２次電圧指令値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。

この場合、燃料電池分担負荷量Ｌｆの指令（２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍ）を受信したコンバータ制御部５４は、ステップＳ１４において、基本的に、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の各アームスイッチング素子８１、８２の駆動デューティ（図１５に示す駆動信号ＵＨ、ＵＬのオンデューティ）を制御する（２次電圧制御モード）。

この場合、スイッチング周期Ｔ中、駆動信号ＵＨ、ＵＬは、デッドタイムＴｄを挟んた状態で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８２に供給される（図１５参照）。この結果、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８２は、デッドタイムＴｄを挟んで交互にスイッチング周期Ｔ（５０［μＳ］）の中で１回ずつスイッチングされることになる。

なお、図１５中、電圧センサ６３（図１参照）により検出される２次電圧Ｖ２には、駆動信号ＵＨから時間Ｔ１だけ遅れて最大値のピークが発生している。これは、駆動信号ＵＨの供給から時間Ｔ１だけ遅れて上アームスイッチング素子８１がオンした時に発生するスイッチングノイズが２次電圧Ｖ２に重畳したものである。また、駆動信号ＵＬから時間Ｔ２（Ｔ１≒Ｔ２）だけ遅れて最小値のピークが発生している。これは、駆動信号ＵＬの供給から時間Ｔ２だけ遅れて下アームスイッチング素子８２がオンした時に発生するスイッチングノイズが２次電圧Ｖ２に重畳したものである。従って、これらのピーク（最大値及び最小値）は、本来の２次電圧Ｖ２の検出値（物理値）ではないことになる。

図１４は、ステップＳ１４について、入力処理部１２３、１２５、１４４における一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２（のＡ／Ｄ値）に対する平均値算出処理を詳細に説明するためのフローチャートである。

ここでは、代表的に、入力処理部１２５（図３及び図１１参照）における２次電圧Ｖ２の平均値算出処理について説明するが、１次電圧Ｖ１、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のＡ／Ｄ値についても、同様の方法にてＡ／Ｄ平均値を算出することが可能である。

ステップＳ２１において、入力処理部１２５は、１スイッチング周期Ｔ内に（２次電圧Ｖ２のＡ／Ｄ値の）データが獲得（検出）できたか否かを判定する。獲得できた場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）に、入力処理部１２５は、所定の変数Ｊを０に設定し（ステップＳ２２）、次に、変数Ｊの値（データ数を示す値）が１スイッチング周期Ｔ内で獲得したＡ／Ｄ値のデータ数よりも少ないか否かを判定する（ステップＳ２３）。

変数Ｊの示すデータ数が前記獲得したデータ数よりも少なければ（ステップＳ２３のＹＥＳ）、入力処理部１２５は、バッファ１７２（図７参照）に格納されている１つのＡ／Ｄ値を所定のテンポラリ変数に設定し（ステップＳ２４）、次に、該テンポラリ変数の積算値を算出する（ステップＳ２５）。その後、前記テンポラリ変数に設定したＡ／Ｄ値について、その最大値及び最小値をそれぞれ抽出（獲得）し（ステップＳ２６、Ｓ２７）、次に、現在設定されている変数Ｊのデータ数に１だけ足したものを該変数Ｊの新たなデータ数に設定し直し（ステップＳ２８）、ステップＳ２３の処理に戻る。そして、ステップＳ２３において、変数Ｊの示すデータ数が、獲得したデータ数に到達するまで、ステップＳ２３〜Ｓ２８の処理を繰り返し行う。

ステップＳ２３において、変数Ｊの示すデータ数が、獲得したデータ数に到達した場合（ステップＳ２３のＮＯ）には、入力処理部１２５は、獲得したデータ数が１であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において、データ数が１であれば（ステップＳ２９のＹＥＳ）、入力処理部１２５は、テンポラリ変数の積算値、すなわち、獲得した１つのＡ／Ｄ値を２次電圧Ｖ２のＡ／Ｄ値の平均値（Ａ／Ｄ平均値）とみなす（ステップＳ３０）。

また、ステップＳ２９において、獲得したデータ数が１ではなく、複数である場合（ステップＳ２９のＮＯ）に、入力処理部１２５は、獲得したデータ数が２であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において、データ数が２であれば（ステップＳ３１のＹＥＳ）、入力処理部１２５は、（テンポラリ変数の積算値）／２、すなわち、獲得した２つのＡ／Ｄ値の平均を２次電圧Ｖ２のＡ／Ｄ平均値とみなす（ステップＳ３２）。

さらに、ステップＳ３１において、獲得したデータ数が２でなく、３以上である場合（ステップＳ３１のＮＯ）に、入力処理部１２５は、｛（テンポラリ変数の積算値）−（Ａ／Ｄ値の最大値）−（Ａ／Ｄ値の最小値）｝／｛（獲得したデータ数）−２｝、すなわち、獲得したＡ／Ｄ値の最大値及び最小値を除いたものについての平均を２次電圧Ｖ２のＡ／Ｄ平均値とみなす（ステップＳ３３）。なお、この式において、｛（獲得したデータ数）−２｝中の「２」は、除かれた前記最大値及び前記最小値の数を示している。

そして、ステップＳ２１において、Ａ／Ｄ値の獲得がなければ（ステップＳ２１のＮＯ）、入力処理部１２５は、上述の平均化処理を行わない。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、又は、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２に割り付けて入力することにより、各Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２に割り付けて入力した物理値（一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２の検出値、又は、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２の検出値）のサンプリング数（標本化数）が増加する。すなわち、複数のＡ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２に各物理値（各検出値）を割り付けて入力することで、各Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２における各検出値のサンプリング数が確実に増加する。

これにより、各物理値（各検出値）の検出精度が向上し、該各物理値を制御パラメータとしてＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する際に、該ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対する制御精度（動作精度）を向上することができる。

また、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２のうち、いずれか１つのＡ／Ｄ変換器が機能停止した場合に、機能停止していない残りのＡ／Ｄ変換器に割り付けて入力した電圧又は電流を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することにより、コンバータ制御部５４は、前記１つのＡ／Ｄ変換器の機能停止に関わりなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を正常に制御する（動作させる）ことができる。

さらに、１次電圧Ｖ１又は１次電流Ｉ１をＡ／Ｄ変換器１２１に割り付けて入力すると共に、２次電圧Ｖ２又は２次電流Ｉ２をＡ／Ｄ変換器１２２に割り付けて入力した場合に、どちらか一方のＡ／Ｄ変換器が機能停止した際には、機能停止していないＡ／Ｄ変換器に割り付けて入力した電圧又は電流と、電圧制御目標値Ｖ１ｔａｒ、Ｖ２ｔａｒ又は電流制御目標値Ｉ１ｔａｒ、Ｉ２ｔａｒとを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御する。これにより、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２のどちらか一方が機能停止（故障）しても、機能停止していないＡ／Ｄ変換器に割り付けて入力した電圧又は電流と上述の目標値とを用いることにより、前記機能停止に関わりなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を正常に制御することができる。

そして、判定器１２７、１４８、１５６によってＡ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２の機能停止を判定し、判定結果に基づくフィードバック制御又はフィードフォワード制御によりＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御することにより、Ａ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２のいずれか１つが機能停止した場合であっても、コンバータ制御部５４は、機能停止していないＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換した物理値（Ａ／Ｄ値）と、電圧制御目標値Ｖ１ｔａｒ、Ｖ２ｔａｒ又は電流制御目標値Ｉ１ｔａｒ、Ｉ２ｔａｒとを用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を精度よく且つ確実に制御することが可能である。

さらにまた、コンバータ制御部５４がＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対して電圧制御（１次電圧制御モード又は２次電圧制御モードによる制御）を行う場合には、１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数を１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数よりも多くし、一方で、コンバータ制御部５４がＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対して電流制御（１次電流制御モード又は２次電流制御モードによる制御）を行う場合には、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数を１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数よりも多くすることにより、前記電圧制御又は前記電流制御を精度よく行うことが可能となる。

さらにまた、各アームスイッチング素子８１、８２がオンした時には、一組のの１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２（の各物理値）にスイッチングノイズが重畳して、該各物理値（検出値）のレベルが乱れるので、該スイッチングノイズを示す検出値（Ａ／Ｄ値）を用いないことにより、コンバータ制御部５４が前記スイッチングノイズに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３６を誤って制御することを確実に阻止することができる。

さらに、スイッチング周期Ｔで各アームスイッチング素子８１、８２をオンする場合に、コンバータ制御部５４は、スイッチング周期Ｔ内での１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１又は２次電流Ｉ２の各Ａ／Ｄ平均値を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御するので、スイッチングノイズ等による検出値の急激な時間変化を、１次電圧Ｖ１、２次電圧Ｖ２、１次電流Ｉ１又は２次電流Ｉ２の平均化によって吸収することができ、さらに、該Ａ／Ｄ平均値を用いることでＤＣ／ＤＣコンバータ３６を精度よく制御することができる。

また、Ａ／Ｄ値の最大値及び最小値は、前記スイッチングノイズを示す（検出値に応じた）Ａ／Ｄ値とみなすことができるので、前記最大値及び前記最小値を除くＡ／Ｄ値を用いてＡ／Ｄ平均値を算出することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の制御への前記スイッチングノイズの影響を確実に除去することができる。

そして、ハイブリッド直流電源システム１０では、上述したＶＣＵ２３を採用することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対する制御精度が向上するので、燃料電池２２から引き出される電力を精度よく制御することができ、この結果、該燃料電池２２を効率よく稼動することが可能となる。

この効果について、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照しながら具体的に説明する。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、モータ２６が必要とする電流Ｉｍ及び電圧Ｖｆａ（電力）を示すポイントが参照数字の１８２である場合に、前記電力のうち、燃料電池２２の負担分は、燃料電池出力特性９１上、参照数字１８０に示す電圧Ｖｆａ及び発電電流Ｉｆａのポイントとなる。

この場合、図１６Ａに示す発電電流Ｉｆａ及び電流Ｉｍが比較的小さな燃料電池２２の低出力領域では、２次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）の変化に対して発電電流Ｉｆａは比較的に緩やかに変化する。すなわち、前記低出力領域では、燃料電池出力特性９１上、ポイント１８０の位置を制御することは比較的に容易である。

これに対して、図１６Ｂに示す発電電流Ｉｆａ及び電流Ｉｍが比較的大きな燃料電池２２の高出力領域では、２次電圧Ｖ２（発電電圧Ｖｆ）の僅かな変化に対して発電電流Ｉｆａは大きく変動するので、燃料電池出力特性９１上、ポイント１８０の位置を制御することは比較的に困難である。

そこで、この実施形態では、上述したように、（１）一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２、並びに、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換器１２１、１２２、１４２に割り付けて入力し、（２）２次電圧制御モードでは、一組の１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２のサンプリング数を、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２のサンプリング数よりも多くし、（３）１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２の各Ａ／Ｄ平均値を用いることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に対する制御精度を向上させるようにしているので、前記高出力領域においても２次電圧Ｖ２を精度よく調整することができる。この結果、２次電圧Ｖ２に応じて発電電流Ｉｆａを精度よく調整することが可能となり、前記高出力領域において、燃料電池出力特性９１上のポイント１８０を正確に制御することができる。

従って、この実施形態によれば、前記高出力領域を含む燃料電池出力特性９１の全ての領域において、モータ２６が要求するポイント１８２（電力）に対してポイント１８０を正確に制御することが可能となり、燃料電池２２を効率よく稼動して、燃料電池車両２０の燃費（燃費効率）を向上することができる。

さらにまた、１次電流制御モードにおいては、１次電流Ｉ１が制限電流値以下となるように、一組の１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ２を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を制御するので、１次電流Ｉ１を精度よく制御することができ、過剰な充放電電流に起因したバッテリ２４の劣化や故障を確実に防止することが可能となる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書及び図面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相及びＷ相の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勿論である。

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。 ２次電圧制御モード時におけるコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図３の判定器での判定結果の一覧表である。 １次電圧制御モード時におけるコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図５の判定器での判定結果の一覧表である。 １次電流制御モード時におけるコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図７の判定器での判定結果の一覧表である。 ２次電流制御モード時におけるコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図９の判定器での判定結果の一覧表である。 Ａ／Ｄ変換器及び入力処理部の機能ブロック図である。 図１２Ａ〜図１２Ｄは、各制御モード時におけるＡ／Ｄ変換器での電圧及び電流のサンプリングを示すタイムチャートである。 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。 入力処理部におけるＡ／Ｄ値の平均値算出処理を説明するためのフローチャートである。 ２次電圧に重畳するスイッチングノイズを示すタイムチャートである。 図１６Ａ及び図１６Ｂは、この実施形態の効果を説明するための燃料電池の電流電圧特性の説明図である。

符号の説明

１０…ハイブリッド直流電源システム ２０…燃料電池車両
２２…燃料電池 ２３…ＶＣＵ
２４…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 ６１、６３…電圧センサ
６２、６４…電流センサ ８１…上アームスイッチング素子
８２…下アームスイッチング素子
１２１、１２２、１４２…Ａ／Ｄ変換器 １２３、１２５、１４４…入力処理部
１２７、１４８、１５６…判定器
１２９、１４５、１５０、１５８…セレクタ
１４６…１次電流算出部 １５４…２次電流算出部
１６０、１６２、１６４、１６６…サンプリング処理部
１６８〜１７４…バッファ

Claims (16)

1. 第１電力装置と、
   第２電力装置と、
   前記第１電力装置と前記第２電力装置との間に配置され、スイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記第１電力装置側の電圧（以下、１次電圧という。）及び前記第２電力装置側の電圧（以下、２次電圧という。）をそれぞれ検出する一組の電圧検出手段、又は、前記第１電力装置側の電流（以下、１次電流という。）及び前記第２電力装置側の電流（以下、２次電流という。）をそれぞれ検出する一組の電流検出手段のうち、少なくともどちらか一組の検出手段と、
   複数のＡ／Ｄコンバータを有し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記どちらか一組の検出手段が検出した、一組の前記１次電圧及び前記２次電圧、又は、一組の前記１次電流及び前記２次電流について、それぞれ異なる第１Ａ／Ｄコンバータ及び第２Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
2. 請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、前記第１Ａ／Ｄコンバータ又は前記第２Ａ／Ｄコンバータのうち、どちらか一方のＡ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、機能停止していない残りのＡ／Ｄコンバータに割り付けて入力した電圧又は電流を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
3. 請求項２記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、
   前記１次電圧又は前記１次電流を前記第１Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力すると共に、前記２次電圧又は前記２次電流を前記第２Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力し、
   前記どちらか一方のＡ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、前記機能停止していないＡ／Ｄコンバータに割り付けて入力した電圧又は電流と、前記１次電圧、前記２次電圧、前記１次電流又は前記２次電流の目標値とを用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
4. 請求項３記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、前記第１Ａ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、
   前記２次電圧又は前記２次電流と、前記２次電圧又は前記２次電流の目標値とを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するか、
   あるいは、前記２次電圧と、前記１次電圧の目標値とを用いたフィードフォワード制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
5. 請求項３又は４記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、
   前記１次電圧を割り付けて入力する第３Ａ／Ｄコンバータをさらに有し、
   前記第１Ａ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、前記１次電圧、前記２次電圧及び前記２次電流と、前記１次電流の目標値とを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
6. 請求項３記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、前記第２Ａ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、
   前記１次電圧又は前記１次電流と、前記１次電圧又は前記１次電流の目標値とを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するか、
   あるいは、前記１次電圧と、前記２次電圧の目標値とを用いたフィードフォワード制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
7. 請求項３又は６記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、
   前記２次電圧を割り付けて入力する第４Ａ／Ｄコンバータをさらに有し、
   前記第２Ａ／Ｄコンバータが機能停止した場合に、前記１次電圧、前記２次電圧及び前記１次電流と、前記２次電流の目標値とを用いたフィードバック制御に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記一組の１次電圧及び２次電圧、並びに、前記一組の１次電流及び２次電流を、それぞれ異なる前記第１Ａ／Ｄコンバータ及び前記第２Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力する場合に、
   前記制御部は、前記１次電圧又は前記２次電圧を制御するときには、
   前記第１Ａ／Ｄコンバータ及び前記第２Ａ／Ｄコンバータでの前記一組の１次電圧及び２次電圧のサンプリング数を前記一組の１次電流及び２次電流のサンプリング数よりも多くする
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
   前記一組の１次電圧及び２次電圧、並びに、前記一組の１次電流及び２次電流を、それぞれ異なる前記第１Ａ／Ｄコンバータ及び前記第２Ａ／Ｄコンバータに割り付けて入力する場合に、
   前記制御部は、前記１次電流又は前記２次電流を制御するときには、
   前記第１Ａ／Ｄコンバータ及び前記第２Ａ／Ｄコンバータでの前記一組の１次電流及び２次電流のサンプリング数を前記一組の１次電圧及び２次電圧のサンプリング数よりも多くする
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
    前記一組の１次電圧及び２次電圧、又は、前記一組の１次電流及び２次電流を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する場合に、
    前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記スイッチング素子がオンした時の前記一組の１次電圧及び２次電圧、又は、前記一組の１次電流及び２次電流の値を用いない
    ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
    所定のスイッチング周期で前記スイッチング素子をオンする場合に、
    前記制御部は、前記スイッチング周期内での前記１次電圧、前記２次電圧、前記１次電流又は前記２次電流の平均値を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
    ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
12. 請求項１１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
    前記制御部は、前記スイッチング周期内での前記１次電圧、前記２次電圧、前記１次電流又は前記２次電流の値のうち、最大値と最小値とを除いた値の平均値を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
    ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置を有し、
    前記第１電力装置は、蓄電装置であり、
    前記第２電力装置は、燃料電池であり、
    前記制御部は、前記燃料電池側の前記２次電圧が該２次電圧の目標値となるように、前記一組の１次電圧及び２次電圧を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
    ことを特徴とする電力システム。
14. 請求項１３記載の電力システムにおいて、
    前記制御部は、前記蓄電装置側の前記１次電流が制限電流値以下となるように、前記一組の１次電流及び２次電流を用いて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
    ことを特徴とする電力システム。
15. 請求項１３又は１４記載の電力システムを有し、
    前記燃料電池には、駆動回路を介して車輪を回転させる電動機が接続される
    ことを特徴とする燃料電池車両。
16. 第１電力装置と第２電力装置との間にＤＣ／ＤＣコンバータが配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ装置で、制御部により前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する場合に、
    前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記第１電力装置側の電圧（以下、１次電圧という。）及び前記第２電力装置側の電圧（以下、２次電圧という。）を一組の電圧検出手段によりそれぞれ検出し、又は、前記第１電力装置側の電流（以下、１次電流という。）及び前記第２電力装置側の電流（以下、２次電流という。）を一組の電流検出手段によりそれぞれ検出し、
    検出した、一組の前記１次電圧及び前記２次電圧、又は、一組の前記１次電流及び前記２次電流について、前記制御部内の第１Ａ／Ｄコンバータ及び第２Ａ／Ｄコンバータにそれぞれ割り付けて入力する
    ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置の制御部に対する物理値入力方法。

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