JP2010045889A - 電力システム及び燃料電池車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池と蓄電装置の出力をより好適に制御することが可能な電力システム及びこの電力システムを搭載した燃料電池車両を提供する。
【解決手段】第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒと等しくなるように、バッテリ出力電圧Ｖｂａｔを昇圧する。また、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、通常時において、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒと等しくなるように、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃを昇圧する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、バッテリ６２の過電流発生時において、１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒと等しくなるように、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃを昇圧する。
【選択図】図１

Description

この発明は、燃料電池と蓄電装置とを有する電力システム及びこの電力システムを搭載した燃料電池車両に関する。より詳細には、燃料電池と負荷の間及び蓄電装置と負荷の間にＤＣ／ＤＣコンバータが配置された電力システム及びこの電力システムを搭載した燃料電池車両に関する。

燃料電池からの電力を走行モータに供給することにより駆動力を得る燃料電池車両が知られている。このような燃料電池車両の中には、燃料電池の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧して走行モータに供給するものがある（特許文献１、２）。特許文献１、２の燃料電池車両は、燃料電池及び燃料電池の出力電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータに加えて、蓄電装置及び蓄電装置の出力電圧を変圧する別のＤＣ／ＤＣコンバータを備えており、燃料電池からの電力と蓄電装置からの電力を組み合わせることにより走行モータを駆動する。

例えば、特許文献２の燃料電池車両では、燃料電池側のＤＣ／ＤＣコンバータにより燃料電池の出力電流を制御し、蓄電装置側のＤＣ／ＤＣコンバータにより蓄電装置の出力電圧を制御する（特許文献２の図２参照）。

特開２００５−３４８５３０号公報 特開２００７−３１８９３８号公報

特許文献１、２に記載されたＤＣ／ＤＣコンバータは、燃料電池車両の出力を制御する上で効果を発揮するが、燃料電池と蓄電装置の出力制御について未だ改善の余地がある。

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、燃料電池と蓄電装置の出力をより好適に制御することが可能な電力システム及びこの電力システムを搭載した燃料電池車両を提供することを目的とする。

この発明に係る電力システムは、負荷に対して並列に接続された燃料電池及び蓄電装置と、前記燃料電池と前記負荷との間に配置された第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電装置と前記負荷との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、を有するものであって、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方は、他方の通過電流を制御することを特徴とする。

この発明によれば、燃料電池と負荷との間に配置された第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電装置と負荷との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータとの少なくとも一方により、他方の通過電流を制御する。これにより、少なくとも一方を他方に協調させて制御することができる。

前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池の実際の出力電流が前記燃料電池の出力電流目標値と等しくなるように前記蓄電装置の出力電圧を変圧してもよい。

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池から前記負荷への配線と前記蓄電装置から前記負荷への配線とが合流する合流点における電圧が前記負荷の必要電圧以上になるように前記燃料電池の出力電圧を変圧することも可能である。

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記蓄電装置の実際の出力電流が前記蓄電装置の出力電流目標値と等しくなるように前記燃料電池の出力電圧を変圧してもよい。

前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記蓄電装置の実際の出力電流が当該出力電流の上限閾値を超えないように前記燃料電池の出力電圧を変圧することもできる。

前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池の実際の出力電流が当該出力電流の上限閾値を超えないように前記蓄電装置の出力電圧を変圧してもよい。

前記燃料電池の出力電圧が前記負荷の必要電圧を超えるとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータを直結状態とすること若しくは第１バイパスダイオードを経由することにより、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換なしに前記燃料電池の出力電圧を前記負荷に印加すると共に、負荷制限部により前記負荷の電力消費を制限し、又は、前記蓄電装置の出力電圧が前記負荷の必要電圧を超えるとき、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを直結状態とすること若しくは第２バイパスダイオードを経由することにより、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換なしに前記蓄電装置の出力電圧を前記負荷に印加すると共に、前記負荷制限部により前記負荷の電力消費を制限することもできる。

この発明に係る燃料電池車両は、前述した電力システムを搭載したことを特徴とする。

この発明によれば、燃料電池と負荷との間に配置された第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電装置と負荷との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータとの少なくとも一方により、他方の通過電流を制御する。これにより、少なくとも一方を他方に協調させて制御することができる。

Ａ．一実施形態
以下、この発明の一実施形態に係る燃料電池車両について図面を参照して説明する。

１．燃料電池車両１０の構成
（１）全体構成
図１は、一実施形態に係る電力システム１２を搭載した燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」と称する。）の回路図である。ＦＣ車両１０は、電力システム１２に加え、モータユニット２０を有する。電力システム１２は、ＦＣユニット４０と、バッテリユニット６０と、統括制御部８０とを有する。

モータユニット２０は、ＦＣ車両１０の力行時には、走行用のモータ２２を用いてＦＣ車両１０の走行駆動力を生成し、ＦＣ車両１０の回生時には、モータ２２が発生した回生電力（モータ回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリユニット６０に供給する。

ＦＣユニット４０は、ＦＣ車両１０の力行時には、モータユニット２０に対して燃料電池４２（以下「ＦＣ４２」と称する。）が発生した電力（ＦＣ出力電力Ｐｆｃ）［Ｗ］を供給し、ＦＣ車両１０の回生時には、ＦＣ出力電力Ｐｆｃをバッテリユニット６０に供給する。

バッテリユニット６０は、ＦＣ車両１０の力行時には、エネルギストレージである蓄電装置６２（以下「バッテリ６２」と称する。）からの電力（バッテリ出力電力Ｐｂａｔ）［Ｗ］をモータユニット２０に対して供給し、ＦＣ車両１０の回生時には、モータ回生電力Ｐｒｅｇ及びＦＣ出力電力Ｐｆｃをバッテリ６２に蓄電する。

統括制御部８０は、モータユニット２０、ＦＣユニット４０及びバッテリユニット６０を制御する。詳細については後述する。

なお、モータ回生電力Ｐｒｅｇ、ＦＣ出力電力Ｐｆｃ及びバッテリ出力電力Ｐｂａｔは、ライト、パワーウインド、ワイパー用電動機等の図示しない補機に供給してもよい。

（２）モータユニット２０
モータユニット２０は、モータ２２に加え、パワー・ドライブ・ユニット２４（以下「ＰＤＵ２４」と称する。）と、減速機２６と、シャフト２８と、車輪３０と、モータＥＣＵ３２（ＥＣＵ：Electric Control Unit）と、電圧センサ３４とを備える。

ＰＤＵ２４は、ＦＣ車両１０の力行時において、ＦＣ４２からの出力電流（ＦＣ出力電流Ｉｆｃ）［Ａ］及びバッテリ６２からの出力電流（バッテリ出力電流Ｉｂａｔ）［Ａ］とを直流／交流変換し、モータ２２を駆動する電流（モータ駆動電流Ｉｍｄ）［Ａ］としてモータ２２に供給する。このモータ駆動電流Ｉｍｄの供給に伴うモータ２２の回転は、減速機２６、シャフト２８を通じて車輪３０に伝達される。

また、ＰＤＵ２４は、ＦＣ車両１０の回生時において、モータ２２からの回生電流（モータ回生電流Ｉｍｒ）を交流／直流変換し、バッテリ充電電流Ｉｂｃとしてバッテリユニット６０に供給する。このバッテリ充電電流Ｉｂｃの供給によりバッテリ６２が充電される。

モータＥＣＵ３２は、モータ２２及びＰＤＵ２４の動作を制御する。電圧センサ３４は、ＦＣ４２からモータ２２への配線とバッテリ６２からモータ２２への配線との合流点３６ａ、３６ｂと、ＰＤＵ２４との間に配置され、合流点３６ａ、３６ｂにおける電圧（ＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕ）［Ｖ］を検出する。

（３）ＦＣユニット４０
ＦＣユニット４０は、ＦＣ４２に加え、水素タンク４４と、エアコンプレッサ４６と、ＦＣ ＥＣＵ４８と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、第１コンバータＥＣＵ５２と、バイパスダイオード５４と、逆流防止用ダイオード５６と、電流センサ５８と、電圧センサ５９を有する。

ＦＣ４２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にされている。ＦＣ４２には、水素タンク４４とエアコンプレッサ４６が配管により接続されている。水素タンク４４内の加圧水素は、ＦＣ４２のアノード電極に供給される。また、エアコンプレッサ４６により空気がＦＣ４２のカソード電極に供給される。水素タンク４４及びエアコンプレッサ４６の動作は、ＦＣ ＥＣＵ４８により制御される。ＦＣ４２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ＦＣ出力電流Ｉｆｃが生成される。ＦＣ出力電流Ｉｆｃは、電流センサ５８、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、バイパスダイオード５４及び逆流防止用ダイオード５６を介し、ＦＣ車両１０の力行時にはＰＤＵ２４に供給され、回生時にはバッテリユニット６０に供給される。

第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、いわゆるチョッパ方式の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータである。ＦＣ出力電流Ｉｆｃが第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を通過する際、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ＦＣ４２の出力電圧（ＦＣ出力電圧Ｖｆｃ）［Ｖ］を昇圧する。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作は、統括制御部８０からの指令並びにモータユニット２０の電圧センサ３４の検出値及びバッテリユニット６０の電流センサ６８（後述）の検出値に基づいて、第１コンバータＥＣＵ５２により制御される（詳細は後述する。）。第１コンバータＥＣＵ５２には、第１カウンタ５２ａが設けられている。

（４）バッテリユニット６０
バッテリユニット６０は、バッテリ６２に加え、電圧センサ６４、６６と、電流センサ６８、７０と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２と、第２コンバータＥＣＵ７４とを有する。

バッテリ６２は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の１次側１Ｓに接続されており、例えばリチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池又はキャパシタを利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。電圧センサ６４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の１次側１Ｓの電圧（１次電圧Ｖ１）［Ｖ］を検出し、電圧センサ６６は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の２次側２Ｓの電圧（２次電圧Ｖ２）［Ｖ］を検出する。電流センサ６８は、１次側１Ｓの電流（１次電流Ｉ１）［Ａ］を検出し、電流センサ７０は、２次側２Ｓの電流（２次電流Ｉ２）［Ａ］を検出する。

第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、いわゆるチョッパ方式の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＦＣ車両１０の力行時には、１次電圧Ｖ１を昇圧して２次側２Ｓに供給し、ＦＣ車両１０の回生時には、２次電圧Ｖ２を降圧して１次側１Ｓに供給する。すなわち、モータ２２が発生した回生電圧（モータ回生電圧Ｖｒｅｇ）［Ｖ］又はＦＣ４２のＦＣ出力電圧Ｖｆｃである２次電圧Ｖ２が第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２により低電圧に変換された１次電圧Ｖ１によりバッテリ６２を充電する。

第２コンバータＥＣＵ７４は、統括制御部８０からの指令並びにＦＣユニット４０の電流センサ５８の検出値に基づいて、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を制御する（詳細は後述する。）。第２コンバータＥＣＵ７４には、第２カウンタ７４ａが設けられている。

（５）統括制御部８０
統括制御部８０は、モータ２２の要求出力（モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑ）［Ｗ］やＦＣユニット４０（エアコンプレッサ４６等）の要求電力、図示しない補機の要求電力に基づいて、モータＥＣＵ３２、ＦＣ ＥＣＵ４８、第１コンバータＥＣＵ５２及び第２コンバータＥＣＵ７４を制御する（詳細は後述する。）。

統括制御部８０は、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（図１中では、特にメモリ８１を示している。）。モータＥＣＵ３２、ＦＣ ＥＣＵ４８、第１コンバータＥＣＵ５２及び第２コンバータＥＣＵ７４も同様である。

統括制御部８０と、モータＥＣＵ３２、ＦＣ ＥＣＵ４８、第１コンバータＥＣＵ５２及び第２コンバータＥＣＵ７４とは、車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信線８２を通じて相互に接続されている。これらの制御部は、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。

（６）その他
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、上述した電圧センサ３４、５９、６４、６６、電流センサ５８、６８、７０の他、通信線８２に接続されるイグニッションスイッチ８４、アクセルセンサ８６、ブレーキセンサ８８、及び車速センサ９０等がある。

２．各種制御／処理
（１）統括制御部８０における処理
図２には、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２で用いる制御目標値を統括制御部８０において算出するフローチャートが示されている。

ステップＳ１において、統括制御部８０は、アクセルセンサ８６から通知される図示しないアクセルペダルの踏込み量等に応じてモータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑを算出する。

続くステップＳ２において、統括制御部８０は、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑからモータ２２の必要電圧（モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃ）［Ｖ］を算出する。モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃの算出に際しては、統括制御部８０のメモリ８１に記憶されているモータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑとモータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃとの関係（マップ化されたデータ）が用いられる。或いは、図示しないエンジン回転数センサが検出したエンジン回転数［ｒｐｍ］及びモータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑの組合せとモータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃとの関係からモータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃを算出してもよい。

図３に示すように、本実施形態におけるモータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃの特性１００（図３中、点線で表されている。）は、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑの一次関数である。また、本実施形態のＦＣ４２は、一般的な燃料電池と同様、ＦＣ出力電流Ｉｆｃが上がるほど、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃが下がる特性（Ｉ−Ｖ特性１０２）を有する（図４参照）。このため、図３中、一点鎖線で表されているＦＣ出力電圧Ｖｆｃの特性１０４は、モータ２２の出力（モータ出力Ｐｍｒ）［Ｗ］が増加するに連れて減少する。そして、本実施形態では、モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃの特性１００とＦＣ出力電圧Ｖｆｃの特性１０４とが交差するモータ出力Ｐ２が、モータ２２の連続定格出力Ｐｃｒとなるようにモータ２２及びＦＣ４２の仕様が決定される。なお、以下では、モータ出力Ｐｍｒが、連続定格出力Ｐｃｒ以下である状態を「定常走行状態」と呼び、連続定格出力Ｐｃｒを上回る状態を「非定常走行状態」と呼ぶ。

図５には、連続定格出力Ｐｃｒを決定する方法の説明図が示されている。本実施形態の連続定格出力Ｐｃｒは、車両動力目標値であるターゲット車速Ｖｔａｒ［ｋｍ／ｈ］におけるターゲット勾配登坂時に必要なモータ出力Ｐｍｒとしての定常保証出力Ｐｃｇ［Ｗ］である。このため、定常走行状態は、定常保証出力Ｐｃｇ以下の出力でモータ２２を運転する走行モータ駆動状態であり、非定常走行状態は、定常保証出力Ｐｃｇを超える出力でモータ２２を運転する走行モータ駆動状態である。

図２に戻り、ステップＳ３において、統括制御部８０は、ＰＤＵ２４の目標電圧（ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ）［Ｖ］を算出する。算出したＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒは、モータＥＣＵ３２及び第１コンバータＥＣＵ５２に通知される。図３に示すように、ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒの特性１０６（図３中、実線で表されている。）は、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑに応じて設定される｛Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ＝ｆ（Ｐｍｒ＿ｒｅｑ）｝。そして、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑがゼロのときは、ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒは、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃよりも低くなるように設定される。

さらに、モータ出力Ｐ１（ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒの特性１０６とＦＣ出力電圧Ｖｆｃの特性１０４とが接するモータ出力Ｐｍｒ）以上、モータ出力Ｐ２（モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃの特性１００とＦＣ出力電圧Ｖｆｃの特性１０４とが交差するモータ出力Ｐｍｒ、すなわち連続定格出力Ｐｃｒ）未満では、ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒの特性１０６は、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑの増加に応じて減少する。例えば、ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒの特性１０６は、モータ出力Ｐ１、Ｐ２の間で、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃの特性１０４と同じである。

さらにまた、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑがモータ出力Ｐ２（連続定格出力Ｐｃｒ）より大きいとき、ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒの特性１０６は、モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃの特性１００と等しくなる。

図２に戻り、ステップＳ４において、統括制御部８０は、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑやＦＣユニット４０（エアコンプレッサ４６等）の要求電力、図示しない補機の要求電力に基づいて、ＦＣ４２の目標電流（ＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒ）［Ａ］を算出する。そして、算出したＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒは、ＦＣ ＥＣＵ４８及び第２コンバータＥＣＵ７４に通知される。ＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを受信したＦＣ ＥＣＵ４８は、ＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒと、電流センサ５８が検出したＦＣ出力電流Ｉｆｃとの誤差ΔＩｆｃ１（ΔＩｆｃ１＝Ｉｆｃ＿ｔａｒ−Ｉｆｃ）等に基づいて、ＦＣ４２、水素タンク４４及びエアコンプレッサ４６を制御する。また、ＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを受信した第２コンバータＥＣＵ７４は、上記誤差ΔＩｆｃ１等に基づいて、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を制御する。

なお、ＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒは、モータ要求出力Ｐｍｒ＿ｒｅｑのみに基づいて算出されるのではなく、ＦＣユニット４０の要求電力や補機の要求電力をも考慮して算出される。このため、図３中の横軸におけるモータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃの位置とＦＣ目標電圧Ｖｆｃ＿ｔａｒの位置が異なる場合もあることに留意されたい。

（２）第１コンバータＥＣＵ５２における処理
図６には、第１コンバータＥＣＵ５２が行う処理（動作モードの選択を含む。）のフローチャートが示されている。ステップＳ１１において、第１コンバータＥＣＵ５２は、バッテリユニット６０の電流センサ６８から１次電流Ｉ１を取得する。続くステップＳ１２において、第１コンバータＥＣＵ５２は、１次電流Ｉ１が所定の上限閾値（１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１）［Ａ］を超えているかどうかを判定する。この１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１は、バッテリ６２に過電流が発生しているかどうかを判定するための閾値であり、１次電流Ｉ１が１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１を所定時間［ｓ］又は所定のカウント値（第１過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ１）を超えている場合、１次電流Ｉ１が１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１を超えていることを確定し、バッテリ６２に過電流が発生していると判断する。１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１や第１過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ１は、実験値や理論値、シミュレーション値を用いることができる。

１次電流Ｉ１が１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１を超えていない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１３において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１カウンタ５２ａのカウント値ＣＴＲ１をリセットする。このカウント値ＣＴＲ１は、バッテリ６２に過電流が発生しているかどうかを判定するための閾値である。

続くステップＳ１４において、第１コンバータＥＣＵ５２は、動作モードとしてＶｐｄｕ制御モードを選択し、このＶｐｄｕ制御モードに基づいて動作する。Ｖｐｄｕ制御モードは、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒに追従させる制御モードである。

図７には、Ｖｐｄｕ制御モードにおける第１コンバータＥＣＵ５２の処理のフローチャートが示されている。ステップＳ２１において、第１コンバータＥＣＵ５２は、電圧センサ３４からＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕを、統括制御部８０からＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを取得する。ステップＳ２２において、第１コンバータＥＣＵ５２は、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ未満であるかどうかを判定する。

ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ未満である場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒに近付けるため、ステップＳ２３において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率を増加させる。具体的には、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の駆動デューティＤＵＴ１を所定値分増加させる。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の図示しないスイッチング素子のオン時間が長くなり、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃをより高い昇圧率で昇圧する。その結果、ＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕは増加し、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒに近付けることができる。なお、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率が最大値である場合、昇圧率は最大値で維持される。また、前記所定値は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率の変化に応じたＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕの変化等を考慮して適宜設定される。

ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ未満でない場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２４において、第１コンバータＥＣＵ５２は、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えるかどうかを判定する。

ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超える場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒに近付けるため、ステップＳ２５において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率を減少させる。具体的には、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の駆動デューティＤＵＴ１を所定値分低下させる。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の図示しないスイッチング素子のオン時間が短くなり、ＦＣ出力電圧Ｖｆｃをより低い昇圧率で昇圧する。その結果、ＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕは減少する。駆動デューティＤＵＴ１を低下させる所定値は、例えば、駆動デューティＤＵＴ１を増加させる所定値の負の値とすることができる。

なお、本実施形態では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率がある所定値（例えば、昇圧率０％）まで減少した場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の図示しないスイッチング素子をオフにし、バイパスダイオード５４を介してＦＣ出力電力ＰｆｃをＰＤＵ２４に供給する。或いは、前記所定値が、昇圧率０％以下の場合、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のスイッチング素子を連続的にオンにし、昇圧を行わないこと（すなわち、直結状態とすること）も可能である。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の直結状態を用いる場合、バイパスダイオード５４を省略することもできる。

ステップＳ２４において、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えない場合（Ｓ２４：Ｎｏ）、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕはＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒと等しい。そこで、ステップＳ２６において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率を維持する（変化させない）。

図６に戻り、ステップＳ１２において、１次電流Ｉ１が１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１を超えている場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１カウンタ５２ａのカウント値ＣＴＲ１を１増加させる。続くステップＳ１６において、第１コンバータＥＣＵ５２は、カウント値ＣＴＲ１が上記第１過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ１以上であるかどうかを判定する。カウント値ＣＴＲ１が第１過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ１以上でない場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。カウント値ＣＴＲ１が第１過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ１以上である場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７において、第１コンバータＥＣＵ５２は、動作モードとしてＩ１制御モードを選択し、このＩ１制御モードに基づいて動作する。

Ｉ１制御モードは、１次電流Ｉ１を所定の閾値（１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒ）［Ａ］に固定させる制御モードである。１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒは、バッテリ６２の過電流を抑制するための値であり、１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１以下に設定される。１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒが高い程、モータ供給電流Ｉｍｄを増やすことができる。１次電流上限閾値ＴＨ＿Ｉ１を１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒとして用いてもよい。

図８には、Ｉ１制御モードにおける第１コンバータＥＣＵ５２の処理のフローチャートが示されている。ステップＳ３１において、第１コンバータＥＣＵ５２は、１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒ未満であるかどうかを判定する。１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒ未満である場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、ステップＳ３２において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率を減少させる。これにより、ＦＣユニット４０（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及びバイパスダイオード５４）からの出力電流（ＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２）［Ａ］が減少し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２からの２次電流Ｉ２が増加する。その結果、１次電流Ｉ１も増加し、１次電流Ｉ１を１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒに近付けることができる。

ステップＳ３１において、１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒ未満でない場合（Ｓ３１：Ｎｏ）、ステップＳ３３において、第１コンバータＥＣＵ５２は、１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒを超えているかどうかを判定する。１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒを超えている場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、ステップＳ３４において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率を増加させる。これにより、ＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２が増加し、２次電流Ｉ２が減少する。その結果、１次電流Ｉ１も減少し、１次電流Ｉ１を１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒに近付けることができる。１次電流Ｉ１が１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒを超えていない場合（Ｓ３３：Ｎｏ）、１次電流Ｉ１は１次電流制限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒと等しい。そこで、ステップＳ３５において、第１コンバータＥＣＵ５２は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の昇圧率を維持する（昇圧率を変更しない）。

（３）第２コンバータＥＣＵ７４における処理
図９には、第２コンバータＥＣＵ７４が行う処理のフローチャートが示されている。ステップＳ４１において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣユニット４０の電流センサ５８からＦＣ出力電流Ｉｆｃを、統括制御部８０からＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを取得する。続くステップＳ４２において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒ未満であるかどうかを判定する。ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒ未満である場合（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４３において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の昇圧率を減少させる。具体的には、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の駆動デューティＤＵＴ２を所定値分低下させる。これにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の図示しないスイッチング素子のオン時間が短くなり、バッテリ出力電圧Ｖｂａｔをより低い昇圧率で昇圧する。これにより、２次電流Ｉ２が減少し、ＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２が増加する。その結果、ＦＣ出力電流Ｉｆｃも増加し、ＦＣ出力電流ＩｆｃをＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒに近付けることができる。なお、前記所定値は、ＦＣ出力電流Ｉｆｃの変化速度等を考慮して適宜設定される。

ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒ未満でない場合（Ｓ４２：Ｎｏ）、ステップＳ４４において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを超えるかどうかを判定する。ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを超える場合（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、ステップＳ４５において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の昇圧率を所定値分増加させる。これにより、２次電流Ｉ２が増加し、ＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２が減少する。その結果、ＦＣ出力電流Ｉｆｃも減少し、ＦＣ出力電流ＩｆｃをＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒに近付けることができる。ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを超えない場合（Ｓ４４：Ｎｏ）、ＦＣ出力電流ＩｆｃはＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒと等しい。そこで、ステップＳ４６において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の昇圧率を維持する（昇圧率を変更しない）。

（４）モータＥＣＵ３２における処理
図１０には、モータＥＣＵ３２が行う処理のフローチャートが示されている。ステップＳ５１において、モータＥＣＵ３２は、電圧センサ３４からＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕを、統括制御部８０からＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを取得する。続くステップＳ５２において、モータＥＣＵ３２は、ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えているかどうかを判定する。ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えている場合（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５３において、モータＥＣＵ３２は、ＰＤＵ２４に入力される電力（ＰＤＵ入力電力Ｐｐｄｕ）［Ｗ］を、モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃに対応する電力まで下げるように要求する出力制限指令をＰＤＵ２４に出力する。ＰＤＵ電圧ＶｐｄｕがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えていない場合（Ｓ５２：Ｎｏ）、ステップＳ５４において、モータＥＣＵ３２は、上記のような出力制限指令を行わず、ＰＤＵ２４は、直流／交流変換後、ＰＤＵ入力電力Ｐｐｄｕをそのままモータ２２に供給する。

３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態では、バッテリ６２とモータ２２との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２により、ＦＣ出力電流Ｉｆｃ及びＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２を制御することができる。従って、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に協調させつつ、ＦＣ出力電流Ｉｆｃ及びＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２を制御可能となる。

また、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒに等しくなるようにバッテリ出力電圧Ｖｂａｔを変圧し、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ＰＤＵ電圧Ｖｐｄｕ（ＦＣ４２からモータ２２への配線とバッテリ６２からモータ２２への配線とが合流する合流点３６ａ、３６ｂにおける電圧）がＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ（モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃに対応する）になるようにＦＣ出力電圧Ｖｆｃを変圧する。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の両方を互いに協調させて制御することができる。

上記実施形態では、Ｉ１制御モード（図６のＳ１７、図８）において、ＦＣ４２とモータ２２との間に配置された第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０により、１次電流Ｉ１（ＦＣ車両１０の力行時にバッテリ出力電流Ｉｂａｔに等しい。）及び２次電流Ｉ２を制御することができる。従って、バッテリ６２とモータ２２との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を協調させつつ、１次電流Ｉ１及び２次電流Ｉ１を制御可能となる。

上記実施形態では、Ｉ１制御モード（図６のＳ１７、図８）において、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、１次電流Ｉ１（ＦＣ車両１０の力行時にはバッテリ出力電流Ｉｂａｔと等しい。）が１次電流上限目標値Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒを超えないようにＦＣ出力電圧Ｖｆｃを変圧する。これにより、ＦＣ４２とモータ２２との間に配置された第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０により、バッテリ６２の出力制限を行うことができる。

上記実施形態では、ＦＣ出力電圧ＶｆｃがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えるとき、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を直結状態とし又はバイパスダイオード５４を経由することにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０による電圧変換なしにＦＣ出力電圧Ｖｆｃをモータ２２に供給すると共に、ＰＤＵ２４によりモータ２２の電力消費を制限する。これにより、ＦＣ出力電圧ＶｆｃがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えているときに、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を動作させても、ＦＣ出力電圧ＶｆｃをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒまで下げることができない構成を用いつつ、モータ２２の出力をより好適に制御することができる。

Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

上記実施形態では、電力システム１２を燃料電池車両１０に搭載したが、これに限られず、別の対象に搭載してもよい。例えば、電力システム１２を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、電力システム１２を家庭用電力システムとして用いてもよい。

上記実施形態では、第２コンバータＥＣＵ７４によりＦＣ出力電流Ｉｆｃ及びＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２を制御すると共に、第１コンバータＥＣＵ５２がＩ１制御モードであるとき、第１コンバータＥＣＵ５２により１次電流Ｉ１を制御したが、いずれか一方のみが他方の通過電流を制御してもよい。

上記実施形態では、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒに追従するように動作したが、これに限られない。例えば、図１１、図１２及び図１３に示すように、ＦＣ４２に過電流が発生した場合にＦＣ出力電流Ｉｆｃを別の方法で制御することも可能である。

図１１には、第２コンバータＥＣＵ７４が行う処理（動作モードの選択を含む。）の変形例のフローチャートが示されている。ステップＳ６１において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣユニット４０の電流センサ５８からＦＣ出力電流Ｉｆｃを取得する。続くステップＳ６２において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣ出力電流Ｉｆｃが所定の上限閾値（ＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃ）［Ａ］を超えているかどうかを判定する。このＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃは、ＦＣ４２に過電流が発生しているかどうかを判定するための閾値であり、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃを所定時間［ｓ］又は所定のカウント値（第２過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ２）を超えている場合、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃを超えていることを確定し、ＦＣ４２に過電流が発生していると判断する。ＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃや第２過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ２は、実験値や理論値、シミュレーション値を用いることができる。

ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃを超えていない場合（Ｓ６２：Ｎｏ）、ステップＳ６３において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２カウンタ７４ａのカウント値ＣＴＲ２をリセットする。このカウント値ＣＴＲ２は、ＦＣ４２に過電流が発生しているかどうかを判定するための閾値である。

続くステップＳ６４において、第２コンバータＥＣＵ７４は、動作モードとして第１Ｉｆｃ制御モードを選択し、この第１Ｉｆｃ制御モードに基づいて動作する。第１Ｉｆｃ制御モードは、ＦＣ出力電圧ＩｆｃをＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒに追従させる制御モードであり、図９に示した処理と同様のものである。

図１２には、図１１の第１Ｉｆｃ制御モードにおける第２コンバータＥＣＵ７４の処理のフローチャートが示されている。ステップＳ７１において、第２コンバータＥＣＵ７４は、統括制御部８０からＦＣ目標電流Ｉｆｃ＿ｔａｒを取得する。なお、１次電流Ｉ１については、図１１のステップＳ６１で既に取得済みである。続くステップＳ７２〜Ｓ７６は、図９のステップＳ４２〜Ｓ４６と同じである。

図１１に戻り、ステップＳ６２において、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃを超えている場合（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、ステップＳ６５において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２カウンタ７４ａのカウント値ＣＴＲ２を１増加させる。続くステップＳ６６において、第２コンバータＥＣＵ７４は、カウント値ＣＴＲ２が上記第２過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ２以上であるかどうかを判定する。カウント値ＣＴＲ２が第２過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ２以上でない場合（Ｓ６６：Ｎｏ）、ステップＳ６１に戻る。カウント値ＣＴＲ２が第２過電流発生判定閾値ＴＨ＿ｏｃ２以上である場合（Ｓ６６：Ｙｅｓ）、ステップＳ６７において、第２コンバータＥＣＵ７４は、動作モードとして第２Ｉｆｃ制御モードを選択し、この第２Ｉ１制御モードに基づいて動作する。第２Ｉ１制御モードは、ＦＣ出力電流Ｉｆｃを所定の閾値（ＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒ）［Ａ］に固定させる制御モードである。ＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒは、ＦＣ４２の過電流を抑制するための値であり、ＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃ以下に設定される。ＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒが高い程、モータ供給電流Ｉｍｄを増やすことができる。ＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿ＩｆｃをＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒとして用いてもよい。

図１３には、第２Ｉｆｃ制御モードにおける第２コンバータＥＣＵ７４の処理のフローチャートが示されている。ステップＳ８１において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒ未満であるかどうかを判定する。ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒ未満である場合（Ｓ８１：Ｙｅｓ）、ステップＳ８２において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の昇圧率を減少させる。これにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２側からの２次電流Ｉ２が減少し、ＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２が増加する。その結果、ＦＣ出力電流Ｉｆｃも増加し、ＦＣ出力電流ＩｆｃをＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒに近付けることができる。

ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒ未満でない場合（Ｓ８１：Ｎｏ）、ステップＳ８３において、第２コンバータＥＣＵ７４は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒを超えているかどうかを判定する。ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒを超えている場合（Ｓ８３：Ｙｅｓ）、ステップＳ８４において、第２コンバータＥＣＵ７４は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の昇圧率を増加させる。これにより、２次電流Ｉ２が増加し、ＦＣユニット出力電流Ｉｆｃ２が減少する。その結果、ＦＣ出力電流Ｉｆｃも減少し、ＦＣ出力電流ＩｆｃをＦＣ出力電流制限目標値Ｉｆｃｌｉｍ＿ｔａｒに近付けることができる。

上記変形例（図１１〜図１３）において、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、ＦＣ出力電流ＩｆｃがＦＣ出力電流上限閾値ＴＨ＿Ｉｆｃを超えないようにバッテリ出力電圧Ｖｂａｔを変圧する。これにより、バッテリ６２とモータ２２との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２により、ＦＣ４２の出力制限を行うことができる。

上記実施形態では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０として昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを用いたが、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。この場合、ＦＣ出力電圧ＶｆｃがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒよりも高い場合、ＦＣ出力電圧ＶｆｃをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒと等しくなるように降圧することができる。

上記実施形態では、ＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを、モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃに対応するものとしたが、モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃよりも高い値に対応させ、ＰＤＵ２４を出力制限することにより、モータ必要電圧Ｖｍｒ＿ｎｅｃを実現することもできる。

上記実施形態では、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と並列してバイパスダイオード５４を設けたが、図１４に示すように、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２と並列してバイパスダイオード９２を設けてもよい。これにより、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２による昇圧を要さないときは、バイパスダイオード９２を介してバッテリ６２からＰＤＵ２４に電力を供給することができる。これにより、バッテリ出力電圧ＶｂａｔがＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒを超えるときに、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ７２を動作させても、バッテリ出力電圧ＶｂａｔをＰＤＵ目標電圧Ｖｐｄｕ＿ｔａｒまで下げることができない構成を用いつつ、モータ２２の出力をより好適に制御することができる。

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。 上記実施形態の統括制御部における処理のフローチャートである。 上記実施形態におけるモータ必要電圧の特性、燃料電池の出力電圧の特性及びＰＤＵ目標電圧の特性の説明図である。 燃料電池の電流電圧特性の説明図である。 連続定格出力を決定する方法を示す説明図である。 上記実施形態の第１コンバータＥＣＵにおける処理のフローチャートである。 図６のＶｐｄｕ制御モードにおける処理の詳細を示すフローチャートである。 図６のＩ１制御モードにおける処理の詳細を示すフローチャートである。 上記実施形態の第２コンバータＥＣＵにおける処理のフローチャートである。 上記実施形態のモータＥＣＵにおける処理のフローチャートである。 前記第２コンバータＥＣＵにおける処理の変形例を示すフローチャートである。 図１１の第１Ｉｆｃ制御モードにおける処理の詳細を示すフローチャートである。 図１１の第２Ｉｆｃ制御モードにおける処理の詳細を示すフローチャートである。 図１の燃料電池車両に第２のバイパスダイオードを設けた回路図である。

符号の説明

１０…燃料電池車両 １２…電力システム
２２…モータ（負荷） ２４…ＰＤＵ（負荷制限部）
４２…燃料電池 ５０…第１ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２…第１コンバータＥＣＵ ５４…バイパスダイオード
６２…バッテリ（蓄電装置） ７２…第２ＤＣ／ＤＣコンバータ
７４…第２コンバータＥＣＵ ８０…統括制御部
９２…バイパスダイオード Ｉ１…１次電流
Ｉ１ｌｉｍ＿ｔａｒ…１次電流制限目標値
Ｉｂａｔ…バッテリ出力電流
Ｉｆｃ…ＦＣ出力電流 Ｉｆｃ＿ｔａｒ…ＦＣ目標電流
Ｉｆｃ２…ＦＣユニット出力電流 ＴＨ＿Ｉ１…１次電流上限閾値
Ｔｈ＿Ｉｆｃ…ＦＣ出力電流上限閾値 Ｖｂａｔ…バッテリ出力電圧
Ｖｆｃ…ＦＣ出力電圧 Ｖｍｒ＿ｎｅｃ…モータ必要電圧
Ｖｐｄｕ…ＰＤＵ電圧 Ｖｐｄｕ＿ｔａｒ…ＰＤＵ目標電圧

Claims (8)

1. 負荷に対して並列に接続された燃料電池及び蓄電装置と、
   前記燃料電池と前記負荷との間に配置された第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記蓄電装置と前記負荷との間に配置された第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   を有する電力システムであって、
   前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも一方は、他方の通過電流を制御する
   ことを特徴とする電力システム。
2. 請求項１記載の電力システムにおいて、
   前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池の実際の出力電流が前記燃料電池の出力電流目標値と等しくなるように前記蓄電装置の出力電圧を変圧する
   ことを特徴とする電力システム。
3. 請求項２記載の電力システムにおいて、
   前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池から前記負荷への配線と前記蓄電装置から前記負荷への配線とが合流する合流点における電圧が前記負荷の必要電圧以上になるように前記燃料電池の出力電圧を変圧する
   ことを特徴とする電力システム。
4. 請求項１記載の電力システムにおいて、
   前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記蓄電装置の実際の出力電流が前記蓄電装置の出力電流目標値と等しくなるように前記燃料電池の出力電圧を変圧する
   ことを特徴とする電力システム。
5. 請求項１記載の電力システムにおいて、
   前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記蓄電装置の出力電流が当該出力電流の上限閾値を超えないように前記燃料電池の出力電圧を変圧する
   ことを特徴とする電力システム。
6. 請求項１記載の電力システムにおいて、
   前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記燃料電池の出力電流が当該出力電流の上限閾値を超えないように前記蓄電装置の出力電圧を変圧する
   ことを特徴とする電力システム。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力システムにおいて、
   前記燃料電池の出力電圧が前記負荷の必要電圧を超えるとき、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータを直結状態とすること若しくは第１バイパスダイオードを経由することにより、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換なしに前記燃料電池の出力電圧を前記負荷に印加すると共に、負荷制限部により前記負荷の電力消費を制限し、又は
   前記蓄電装置の出力電圧が前記負荷の必要電圧を超えるとき、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータを直結状態とすること若しくは第２バイパスダイオードを経由することにより、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧変換なしに前記蓄電装置の出力電圧を前記負荷に印加すると共に、前記負荷制限部により前記負荷の電力消費を制限する
   ことを特徴とする電力システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力システムを搭載した燃料電池車両。

Images