JP2019110656A - Power supply system - Google Patents

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Yuichiro Nozaki
雄一郎 野崎
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Abstract

To improve utilization efficiency of a device in a power supply system comprising a battery and a fuel cell.SOLUTION: In a power supply system comprising a battery and a fuel cell, a fuel cell converter comprises a pair of chopper circuits connected in parallel with each other and each including a reactor whose one end is connected with a positive electrode side of the fuel cell, an upper diode connected between the other end of the reactor and a positive electrode side of a load, a lower diode connected between the other end of the reactor and a negative electrode side of the fuel cell, and a lower switching element connected in parallel to the lower diode. At the fuel cell side from a connection point of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits, a switching part for connecting and disconnecting between the fuel cell converter and the positive electrode side of the fuel cell is provided. The switching part can switch between a state where the fuel cell converter is connected with the positive electrode side of the fuel cell, and a state where the fuel cell converter is connected with an external connection part that can receive power supplied from an external AC power supply.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源システムに関する。   The present invention relates to a power supply system.

近年、負荷へ供給される電力を蓄電する二次電池であるバッテリと、バッテリと並列に負荷に接続される燃料電池とを備える電源システムが種々の装置に利用されている。例えば、特許文献1に記載されているように、バッテリに蓄電される電力を主として用いて駆動される駆動用モータの出力により走行する電動車両において、燃料電池により発電される電力を用いてバッテリを充電することによって、バッテリの残存容量(SOC:State Of Charge)が低下し電力が枯渇することを抑制しつつ走行の継続を可能にする電動車両がある。このような電動車両は、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両とも言われる。燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両では、例えば、外部電源によりバッテリが充電され、電動車両の走行中にバッテリの残存容量の低下に応じて燃料電池が起動される。   BACKGROUND In recent years, power supply systems including a battery, which is a secondary battery that stores electric power supplied to a load, and a fuel cell connected to the load in parallel with the battery, are used for various devices. For example, as described in Patent Document 1, in an electric vehicle traveling by the output of a drive motor driven mainly using electric power stored in a battery, the battery is generated using electric power generated by a fuel cell. 2. Description of the Related Art There are electric vehicles that can continue traveling while suppressing that the remaining capacity (SOC: State Of Charge) of the battery is reduced and the power is exhausted by charging. Such an electrically powered vehicle is also referred to as a fuel cell range extender type electrically powered vehicle. In a fuel cell range extender type electric vehicle, for example, the battery is charged by an external power supply, and the fuel cell is activated according to the decrease in the remaining capacity of the battery while the electric vehicle is traveling.

特開2014−143851号公報JP, 2014-143851, A

ところで、バッテリ及び燃料電池を備える電源システムにおいて、電源システムにおける装置の利用効率を向上させることが望ましいと考えられる。具体的には、上記の電源システムには、電力源の電圧に応じて当該電力源から出力される電力を昇圧するための昇圧機能を有するコンバータが設けられる場合がある。例えば、そのようなコンバータとして、バッテリに蓄電される電力を昇圧するためのバッテリコンバータ又は燃料電池により発電される電力を昇圧するための燃料電池コンバータが設けられ得る。ここで、電源システムにおいて、電力源から負荷への電力の供給が行われていない場合等に、上記のコンバータが利用されていない状況が生じ得る。このような状況は、電源システムにおける装置の利用効率の低下の要因となる。電源システムにおける装置の利用効率の低下は、電源システムにおける部品点数の増大を誘発し、ひいては電源システムが大型化する要因となり得る。   By the way, in a power supply system including a battery and a fuel cell, it is considered desirable to improve the utilization efficiency of the device in the power supply system. Specifically, the power supply system described above may be provided with a converter having a boosting function for boosting the power output from the power source according to the voltage of the power source. For example, as such a converter, a battery converter for boosting the power stored in the battery or a fuel cell converter for boosting the power generated by the fuel cell may be provided. Here, in the power supply system, when the supply of power from the power source to the load is not performed, a situation may occur where the converter is not used. Such a situation causes a reduction in the utilization efficiency of the device in the power supply system. The reduction in the utilization efficiency of the device in the power supply system may cause an increase in the number of parts in the power supply system, which in turn may cause the power supply system to become larger.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バッテリ及び燃料電池を備える電源システムにおける装置の利用効率を向上させることが可能な、新規かつ改良された電源システムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved apparatus capable of improving the utilization efficiency of a device in a power supply system including a battery and a fuel cell. Power supply system.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、負荷に接続され、前記負荷へ供給される電力を蓄電するバッテリと、電圧を変換可能な燃料電池コンバータを介して前記バッテリと並列に前記負荷に接続される燃料電池と、外部交流電源と接続された状態で前記外部交流電源から供給される電力を受電可能な外部接続部と、を備える電源システムにおいて、前記燃料電池コンバータは、前記燃料電池の正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と前記負荷の正極側との間に接続される上ダイオード、当該リアクトルの他端と前記燃料電池の負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路を備え、前記燃料電池コンバータの一対のチョッパ回路における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点より前記燃料電池側には、前記燃料電池コンバータと前記燃料電池の正極側とを断接する切替部が設けられ、前記燃料電池コンバータの切替部は、前記燃料電池コンバータが前記燃料電池の正極側に接続された状態と、前記燃料電池コンバータが前記外部接続部に接続された状態とを切り替え可能であり、前記燃料電池コンバータの動作を制御する制御装置を備える、電源システムが提供される。   To solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a battery connected to a load and storing electric power supplied to the load, and a parallel-connected battery via a fuel cell converter capable of converting voltage A power supply system comprising: a fuel cell connected to the load; and an external connection portion capable of receiving power supplied from the external AC power supply in a state of being connected to an external AC power supply, the fuel cell converter comprising: Between a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the fuel cell, an upper diode connected between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load, and between the other end of the reactor and the negative electrode side of the fuel cell A pair of chopper circuits provided in parallel with each other including a lower diode connected to the lower diode and a lower switching element connected in parallel to the lower diode; A switching unit for connecting and disconnecting the fuel cell converter and the positive electrode side of the fuel cell is provided on the fuel cell side from the connection point of upper diode, lower diode and reactor in a pair of chopper circuits of the converter, the fuel cell converter The switch unit can switch between the state in which the fuel cell converter is connected to the positive electrode side of the fuel cell and the state in which the fuel cell converter is connected to the external connection portion, and the operation of the fuel cell converter A power supply system is provided, comprising a controller for controlling

前記燃料電池コンバータの一対のチョッパ回路の各々において、上ダイオードには上スイッチング素子が並列に接続されてもよい。   In each of the pair of chopper circuits of the fuel cell converter, the upper switching element may be connected in parallel to the upper diode.

前記制御装置は、前記外部接続部が前記外部交流電源と接続されている場合に、前記燃料電池コンバータを前記外部接続部と接続させPWM整流器として動作させることによって、前記外部交流電源から前記外部接続部を介して受電される電力を用いて前記バッテリを充電させてもよい。   The control device connects the fuel cell converter to the external connection portion to operate as a PWM rectifier when the external connection portion is connected to the external AC power supply, whereby the external connection from the external AC power supply is performed. The battery may be charged using power received via the unit.

前記制御装置は、前記外部接続部が外部交流負荷と接続されている場合に、前記燃料電池コンバータを前記外部接続部と接続させPWMインバータとして動作させることによって、前記バッテリの蓄電電力を前記外部交流負荷に前記外部接続部を介して給電させてもよい。   When the external connection unit is connected to an external alternating current load, the control device causes the fuel cell converter to be connected to the external connection unit to operate as a PWM inverter, whereby the storage power of the battery is converted to the external alternating current The load may be fed via the external connection.

前記制御装置は、前記燃料電池コンバータを昇圧動作させる際に、前記燃料電池コンバータの一対のチョッパ回路の下スイッチング素子を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。   The control device may switch the lower switching elements of the pair of chopper circuits of the fuel cell converter so as to cause a phase difference when the fuel cell converter is operated to step up the voltage.

前記バッテリは、電圧を変換可能なバッテリコンバータを介して前記燃料電池及び前記燃料電池コンバータと並列に前記負荷に接続され、前記バッテリコンバータは、前記バッテリの正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と前記負荷の正極側との間に接続される上ダイオード、当該上ダイオードに並列に接続される上スイッチング素子、当該リアクトルの他端と前記バッテリの負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路を備え、前記バッテリコンバータの一対のチョッパ回路における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点より前記バッテリ側には、前記バッテリコンバータと前記バッテリの正極側とを断接する切替部が設けられ、前記バッテリコンバータの切替部は、前記バッテリコンバータが前記バッテリの正極側に接続された状態と、前記バッテリコンバータが前記外部接続部に接続された状態とを切り替え可能であり、前記制御装置は、前記バッテリコンバータの動作を制御してもよい。   The battery is connected to the load in parallel with the fuel cell and the fuel cell converter via a battery converter capable of converting a voltage, and the battery converter is a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the battery; An upper diode connected between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load, an upper switching element connected in parallel with the upper diode, and a connection between the other end of the reactor and the negative electrode side of the battery Lower diode and a pair of chopper circuits provided in parallel with each other including a lower switching element connected in parallel to the lower diode, and the connection point between the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits of the battery converter On the battery side, the battery converter and the battery A switching unit for connecting and disconnecting to the pole side is provided, and the switching unit of the battery converter is in a state in which the battery converter is connected to the positive electrode side of the battery, and a state in which the battery converter is connected to the external connection unit And the controller may control the operation of the battery converter.

前記制御装置は、前記外部接続部が外部交流負荷と接続されている場合に、前記バッテリコンバータを前記外部接続部と接続させPWMインバータとして動作させることによって、前記燃料電池の発電電力を前記外部交流負荷に前記外部接続部を介して給電させてもよい。   When the external connection portion is connected to an external AC load, the control device causes the battery converter to be connected to the external connection portion to operate as a PWM inverter, whereby the power generated by the fuel cell is converted to the external AC. The load may be fed via the external connection.

前記制御装置は、前記バッテリコンバータを昇圧動作させる際に、前記バッテリコンバータの一対のチョッパ回路の下スイッチング素子を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。   The control device may switch the lower switching elements of the pair of chopper circuits of the battery converter so as to cause a phase difference with each other when performing the boost operation of the battery converter.

前記制御装置は、前記バッテリコンバータを降圧動作させる際に、前記バッテリコンバータの一対のチョッパ回路の上スイッチング素子を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。   The control device may switch the upper switching elements of the pair of chopper circuits of the battery converter so as to generate a phase difference when the battery converter is operated to step down the battery converter.

以上説明したように本発明によれば、バッテリ及び燃料電池を備える電源システムにおける装置の利用効率を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to improve the utilization efficiency of the device in the power supply system including the battery and the fuel cell.

本発明の実施形態に係る電源システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the power supply system which concerns on embodiment of this invention. 電動車両の走行時の同実施形態に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the embodiment at the time of driving | running | working of an electric vehicle. 電動車両の走行時における燃料電池コンバータの動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement of the fuel cell converter at the time of driving | running | working of an electric vehicle. バッテリの外部充電時の同実施形態に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the embodiment at the time of the external charge of a battery. バッテリの外部充電時における燃料電池コンバータの動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement of the fuel cell converter at the time of the external charge of a battery. バッテリの蓄電電力を用いた外部交流負荷への外部給電時の同実施形態に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the embodiment at the time of the external electric power feeding to the external alternating current load which used the electrical storage electric power of the battery. バッテリの蓄電電力を用いた外部交流負荷への外部給電時における燃料電池コンバータの動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement of the fuel cell converter at the time of the external electric power feeding to the external alternating current load using the electrical storage electric power of a battery. 第1の変形例に係る電源システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the power supply system which concerns on a 1st modification. 第2の変形例に係る電源システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the power supply system which concerns on a 2nd modification. 応用例に係る電源システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the power supply system which concerns on an application example. 電動車両の走行時の応用例に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the application example at the time of driving | running | working of an electric vehicle. バッテリの外部充電時の応用例に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the application example at the time of the external charge of a battery. バッテリの蓄電電力を用いた外部交流負荷への外部給電時の応用例に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the application example at the time of the external electric power feeding to the external alternating current load using the electrical storage electric power of a battery. 燃料電池の発電電力を用いた外部交流負荷への外部給電時の応用例に係る電源システムにおける電力の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the electric power in the power supply system which concerns on the application example at the time of the external electric power feeding to the external alternating current load using the generated electric power of a fuel cell.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration will be assigned the same reference numerals and redundant description will be omitted.

<1.電源システムの構成>
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る電源システム1の構成について説明する。
<1. Power supply system configuration>
First, the configuration of a power supply system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

電源システム1は、例えば、電動車両に搭載され、当該電動車両の駆動源としてのバッテリ10及び燃料電池20と駆動用モータ32との間での送電を実現するためのシステムである。   The power supply system 1 is, for example, a system which is mounted on an electric vehicle and realizes power transmission between the battery 10 and the fuel cell 20 as a drive source of the electric vehicle and the drive motor 32.

なお、以下では、このような電源システム1を一実施形態として説明するが、本発明に係る電源システムはこのような例に限定されない。例えば、本発明に係る電源システムは、バッテリ及び燃料電池を搭載した鉄道又はその他の輸送機械等の電動車両以外の装置に搭載されてもよい。また、電源システム1における負荷30は、後述するように、インバータ31及び駆動用モータ32を含むものであるが、本発明に係る負荷は、供給される電力を消費可能であればよく、電源システムが搭載される装置に応じて適宜異なり得る。   In addition, although such a power supply system 1 is demonstrated as one Embodiment below, the power supply system which concerns on this invention is not limited to such an example. For example, the power supply system according to the present invention may be mounted on devices other than electrically powered vehicles such as railways or other transport machines equipped with batteries and fuel cells. Further, the load 30 in the power supply system 1 includes the inverter 31 and the drive motor 32 as described later, but the load according to the present invention may be capable of consuming the supplied power, and the power supply system is mounted It may vary as appropriate depending on the device to be

図1は、本実施形態に係る電源システム1の概略構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a power supply system 1 according to the present embodiment.

電源システム1は、図1に示すように、バッテリ10と、燃料電池20と、インバータ31及び駆動用モータ32を含む負荷30と、燃料電池コンバータ50と、外部接続部60と、制御装置100とを備える。   As shown in FIG. 1, the power supply system 1 includes a battery 10, a fuel cell 20, a load 30 including an inverter 31 and a drive motor 32, a fuel cell converter 50, an external connection unit 60, and a control device 100. Equipped with

電源システム1を搭載する電動車両は、バッテリ10に蓄電される電力(蓄電電力とも呼ぶ。)を用いて駆動される駆動用モータ32を駆動源として走行可能である。また、当該電動車両は、燃料電池20により発電される電力(発電電力とも呼ぶ。)を用いてバッテリ10を充電することによって、バッテリ10の残存容量SOCが低下し電力が枯渇することを抑制しつつ走行を継続可能である。   The electrically powered vehicle equipped with the power supply system 1 can travel with the drive motor 32 driven using the power stored in the battery 10 (also referred to as stored power) as a drive source. Further, the electric vehicle is used to charge the battery 10 using the electric power generated by the fuel cell 20 (also referred to as generated electric power), thereby suppressing the decrease in the remaining capacity SOC of the battery 10 and the exhaustion of the electric power. It is possible to continue traveling while.

電源システム1は、例えば、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される。燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される電源システム1では、具体的には、バッテリ10の蓄電電力が主として駆動用モータ32の駆動に用いられ、燃料電池20の発電電力が主としてバッテリ10の充電に用いられる。なお、燃料電池20の発電電力が駆動用モータ32の駆動に用いられてもよい。例えば、燃料電池20の発電電力が、バッテリ10の蓄電電力に加えて駆動用モータ32の駆動に用いられてもよい。バッテリ10の蓄電電力と燃料電池20の発電電力との間での駆動用モータ32の駆動に用いられる頻度の割合は、特に限定されない。また、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される電源システム1では、具体的には、バッテリ10は、電動車両の外部の電源から供給される電力を用いて充電され得る。   The power supply system 1 is mounted on, for example, a fuel cell range extender type electric vehicle. Specifically, in the power supply system 1 mounted on a fuel cell range extender type electric vehicle, the stored power of the battery 10 is mainly used for driving the drive motor 32, and the generated power of the fuel cell 20 is mainly used for the battery 10. Used for charging. The power generated by the fuel cell 20 may be used to drive the drive motor 32. For example, the power generated by the fuel cell 20 may be used to drive the drive motor 32 in addition to the power stored in the battery 10. The ratio of the frequency used to drive the drive motor 32 between the stored power of the battery 10 and the generated power of the fuel cell 20 is not particularly limited. Further, specifically, in power supply system 1 mounted on a fuel cell range extender type electric vehicle, battery 10 may be charged using power supplied from an external power supply of the electric vehicle.

バッテリ10は、電力を充放電可能な電池であり、駆動用モータ32へ供給される電力を蓄電する。バッテリ10としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池等の二次電池が用いられるが、これら以外の電池が用いられてもよい。   The battery 10 is a battery capable of charging and discharging electric power, and stores the electric power supplied to the drive motor 32. As the battery 10, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, a nickel hydrogen battery, a nickel cadmium battery, or a lead storage battery is used, but batteries other than these may be used.

図1に示すように、バッテリ10は、インバータ31に接続される。ゆえに、バッテリ10の蓄電電力を駆動用モータ32へインバータ31を介して供給することができる。なお、バッテリ10の蓄電電力は、電動車両に設けられる各種補機へ供給されてもよい。   As shown in FIG. 1, the battery 10 is connected to the inverter 31. Therefore, the storage power of the battery 10 can be supplied to the drive motor 32 through the inverter 31. The stored power of the battery 10 may be supplied to various auxiliary devices provided in the motor-driven vehicle.

また、バッテリ10は、当該バッテリ10へ供給される電力を用いて充電される。具体的には、バッテリ10は、燃料電池20の発電電力を用いて充電され得る。また、バッテリ10は、駆動用モータ32により回生発電される電力(回生電力)を用いて充電され得る。また、バッテリ10は、後述するように、外部交流電源から外部接続部60を介して受電される電力を用いて充電され得る。   Also, the battery 10 is charged using the power supplied to the battery 10. Specifically, battery 10 may be charged using the power generated by fuel cell 20. Also, the battery 10 can be charged using the electric power regenerated by the drive motor 32 (regenerative electric power). In addition, battery 10 may be charged using power received from an external AC power supply via external connection unit 60, as described later.

バッテリ10には、バッテリ管理装置(BMS:Battery Management System)11が設けられている。バッテリ管理装置11は、例えば、バッテリ10の電圧及び残存容量SOC等の情報を算出し、制御装置100に出力する。   The battery 10 is provided with a battery management system (BMS) 11. For example, the battery management device 11 calculates information such as the voltage of the battery 10 and the remaining capacity SOC, and outputs the information to the control device 100.

燃料電池20は、水素ガスと酸素ガスとを反応させることにより発電可能な電池である。例えば、燃料電池20は、バッテリ10の起電力と比較して低電圧の電力を発電する。燃料電池20は、図示しない水素タンクと接続されており、水素タンクには、例えば、燃料電池20に供給される高圧水素が充填されている。図示しないモータポンプ等により水素タンクから燃料電池20へ水素ガスが供給される。また、燃料電池20には、図示しないコンプレッサ等により酸素ガスとしての空気が供給される。燃料電池20への水素ガス及び酸素ガスの供給量が制御されることによって、燃料電池20の出力が制御される。   The fuel cell 20 is a cell capable of generating electric power by reacting hydrogen gas and oxygen gas. For example, the fuel cell 20 generates low-voltage power as compared to the electromotive force of the battery 10. The fuel cell 20 is connected to a hydrogen tank (not shown), and the hydrogen tank is filled with, for example, high pressure hydrogen supplied to the fuel cell 20. Hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank to the fuel cell 20 by a motor pump or the like (not shown). Further, air as an oxygen gas is supplied to the fuel cell 20 by a compressor (not shown) or the like. By controlling the supply amount of hydrogen gas and oxygen gas to the fuel cell 20, the output of the fuel cell 20 is controlled.

図1に示すように、燃料電池20は、電圧を変換可能な燃料電池コンバータ50を介してバッテリ10と並列にインバータ31に接続される。ゆえに、燃料電池20の発電電力をバッテリ10へ燃料電池コンバータ50を介して供給することができる。また、燃料電池20の発電電力をインバータ31へ燃料電池コンバータ50を介して供給することができる。   As shown in FIG. 1, the fuel cell 20 is connected to the inverter 31 in parallel with the battery 10 via a fuel cell converter 50 capable of converting a voltage. Therefore, the power generated by the fuel cell 20 can be supplied to the battery 10 through the fuel cell converter 50. Further, the power generated by the fuel cell 20 can be supplied to the inverter 31 through the fuel cell converter 50.

なお、燃料電池20の正極側と燃料電池コンバータ50との間(具体的には、後述する燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51、チョッパ回路52及び燃料電池20の正極側の接続点P59より燃料電池20側)には、燃料電池20への電流の逆流を防止する観点から、燃料電池20の正極側から燃料電池コンバータ50へ向かう一方向に電流の向きを規制するダイオード92が設けられ得る。   In addition, between the positive electrode side of the fuel cell 20 and the fuel cell converter 50 (specifically, from the connecting point P59 of the chopper circuit 51, the chopper circuit 52 and the positive electrode side of the fuel cell 20 of the fuel cell converter 50 described later) 20) may be provided with a diode 92 for restricting the direction of the current in one direction from the positive electrode side of the fuel cell 20 to the fuel cell converter 50 from the viewpoint of preventing the backflow of the current to the fuel cell 20.

負荷30は、バッテリ10から供給される電力を消費する。図1に示すように、負荷30は、インバータ31及び駆動用モータ32を含む。   The load 30 consumes the power supplied from the battery 10. As shown in FIG. 1, the load 30 includes an inverter 31 and a drive motor 32.

インバータ31は、直流電力と交流電力との間で電力を変換可能な電力変換装置であり、駆動用モータ32とバッテリ10等の電力源側との間で双方向の電力変換を行う機能を有する。   The inverter 31 is a power conversion device capable of converting power between DC power and AC power, and has a function of performing bidirectional power conversion between the drive motor 32 and the power source side such as the battery 10 or the like. .

インバータ31は、例えば、三相ブリッジ回路を含んで構成される。インバータ31にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、インバータ31による電力の変換が制御される。   The inverter 31 includes, for example, a three-phase bridge circuit. The inverter 31 is provided with a switching element, and the operation of the switching element is controlled to control conversion of power by the inverter 31.

図1に示すように、インバータ31は、駆動用モータ32と接続される。ゆえに、駆動用モータ32とバッテリ10等の電力源側との間で、インバータ31を介した双方向の電力変換を行うことができる。例えば、インバータ31は、供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ32へ供給可能である。また、インバータ31は、駆動用モータ32により回生発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ10へ供給可能である。なお、電源システム1内を流れる直流電流を平滑化する観点から、平滑コンデンサ91がインバータ31に並列に接続され得る。   As shown in FIG. 1, the inverter 31 is connected to the drive motor 32. Therefore, bidirectional power conversion via the inverter 31 can be performed between the drive motor 32 and the power source side of the battery 10 or the like. For example, the inverter 31 can convert supplied DC power into AC power and supply the AC power to the drive motor 32. Further, the inverter 31 can convert alternating current power regenerated and generated by the drive motor 32 into direct current power and supply the direct current power to the battery 10. A smoothing capacitor 91 may be connected in parallel to the inverter 31 from the viewpoint of smoothing the direct current flowing in the power supply system 1.

駆動用モータ32は、供給される電力を用いて駆動(力行駆動)されることにより動力を出力可能である。駆動用モータ32として、例えば、三相交流式のモータが用いられる。駆動用モータ32から出力された動力は、例えば、図示しないディファレンシャル装置に伝達され、ディファレンシャル装置によって左右一対の駆動輪へ分配して伝達される。また、駆動用モータ32は、電動車両の減速時に回生駆動されて車輪の回転エネルギを用いて発電する発電機としての機能(回生機能)を有してもよい。   The driving motor 32 can output power by being driven (powering drive) using the supplied power. As the drive motor 32, for example, a three-phase alternating current motor is used. The power output from the drive motor 32 is transmitted to, for example, a differential device (not shown), and distributed and transmitted to the pair of left and right drive wheels by the differential device. In addition, the drive motor 32 may have a function (regeneration function) as a generator that is regeneratively driven at the time of deceleration of the electric vehicle and generates electric power using rotational energy of the wheels.

燃料電池コンバータ50は、電圧を変換可能な電力変換装置であり、燃料電池20の発電電力を昇圧して負荷30側へ供給する機能を有する。燃料電池コンバータ50には、スイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、燃料電池コンバータ50による電力の変換が制御される。   The fuel cell converter 50 is a power converter capable of converting a voltage, and has a function of boosting the generated power of the fuel cell 20 and supplying it to the load 30 side. The fuel cell converter 50 is provided with a switching element, and the operation of the switching element is controlled to control the conversion of power by the fuel cell converter 50.

図1に示すように、燃料電池コンバータ50は、互いに並列に設けられる一対のチョッパ回路51,52を備える。   As shown in FIG. 1, the fuel cell converter 50 includes a pair of chopper circuits 51 and 52 provided in parallel to each other.

チョッパ回路51は、上スイッチング素子511、下スイッチング素子512、上ダイオード513、下ダイオード514、及びリアクトル515を含む。燃料電池20の正極側にリアクトル515の一端が接続される。上ダイオード513は、リアクトル515の他端とインバータ31の正極側との間に接続されるダイオードである。上ダイオード513は、具体的には、リアクトル515の他端からインバータ31の正極側へ向かう一方向に電流の向きを規制する。下ダイオード514は、リアクトル515の他端と燃料電池20の負極側との間に接続されるダイオードである。下ダイオード514は、具体的には、燃料電池20の負極側からリアクトル515の他端へ向かう一方向に電流の向きを規制する。上スイッチング素子511は、上ダイオード513に並列に接続されるスイッチング素子である。下スイッチング素子512は、下ダイオード514に並列に接続されるスイッチング素子である。   Chopper circuit 51 includes an upper switching element 511, a lower switching element 512, an upper diode 513, a lower diode 514, and a reactor 515. One end of a reactor 515 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20. The upper diode 513 is a diode connected between the other end of the reactor 515 and the positive electrode side of the inverter 31. Specifically, the upper diode 513 regulates the direction of the current in one direction from the other end of the reactor 515 toward the positive electrode side of the inverter 31. The lower diode 514 is a diode connected between the other end of the reactor 515 and the negative electrode side of the fuel cell 20. Specifically, lower diode 514 regulates the direction of current in one direction from the negative electrode side of fuel cell 20 to the other end of reactor 515. The upper switching element 511 is a switching element connected in parallel to the upper diode 513. The lower switching element 512 is a switching element connected in parallel to the lower diode 514.

チョッパ回路52は、上スイッチング素子521、下スイッチング素子522、上ダイオード523、下ダイオード524、及びリアクトル525を含む。燃料電池20の正極側にリアクトル525の一端が接続される。上ダイオード523は、リアクトル525の他端とインバータ31の正極側との間に接続されるダイオードである。上ダイオード523は、具体的には、リアクトル525の他端からインバータ31の正極側へ向かう一方向に電流の向きを規制する。下ダイオード524は、リアクトル525の他端と燃料電池20の負極側との間に接続されるダイオードである。下ダイオード524は、具体的には、燃料電池20の負極側からリアクトル525の他端へ向かう一方向に電流の向きを規制する。上スイッチング素子521は、上ダイオード523に並列に接続されるスイッチング素子である。下スイッチング素子522は、下ダイオード524に並列に接続されるスイッチング素子である。   Chopper circuit 52 includes an upper switching element 521, a lower switching element 522, an upper diode 523, a lower diode 524, and a reactor 525. One end of a reactor 525 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20. The upper diode 523 is a diode connected between the other end of the reactor 525 and the positive electrode side of the inverter 31. Specifically, the upper diode 523 regulates the direction of the current in one direction from the other end of the reactor 525 to the positive electrode side of the inverter 31. The lower diode 524 is a diode connected between the other end of the reactor 525 and the negative electrode side of the fuel cell 20. Specifically, lower diode 524 regulates the direction of current in one direction from the negative electrode side of fuel cell 20 to the other end of reactor 525. The upper switching element 521 is a switching element connected in parallel to the upper diode 523. The lower switching element 522 is a switching element connected in parallel to the lower diode 524.

チョッパ回路51,52の各スイッチング素子としては、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等が用いられる。   As each switching element of the chopper circuits 51 and 52, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like is used.

燃料電池コンバータ50の各チョッパ回路において、上スイッチング素子511(521)がOFFに維持された状態で、下スイッチング素子512(522)がスイッチング動作(換言すると、ONとOFFを繰り返す動作)を行うことによって、燃料電池20の発電電力が昇圧されて負荷30側へ供給される。この際、燃料電池コンバータ50の各チョッパ回路では、下スイッチング素子512(522)がONであるときにリアクトル515(525)へ磁気エネルギが蓄積され、下スイッチング素子512(522)がOFFであるときにリアクトル515(525)から磁気エネルギが放出される。   In each chopper circuit of the fuel cell converter 50, the lower switching element 512 (522) performs a switching operation (in other words, an operation of repeating ON and OFF) in a state where the upper switching element 511 (521) is maintained OFF. Thus, the power generated by the fuel cell 20 is boosted and supplied to the load 30 side. At this time, in each chopper circuit of fuel cell converter 50, magnetic energy is stored in reactor 515 (525) when lower switching element 512 (522) is ON, and the lower switching element 512 (522) is OFF. The magnetic energy is released from the reactor 515 (525).

ここで、燃料電池コンバータ50の一対のチョッパ回路51,52における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P51,P52より燃料電池20側には、燃料電池コンバータ50と燃料電池20の正極側とを断接する切替部59が設けられる。切替部59は、燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側に接続された状態と、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態とを切り替え可能である。   Here, on the fuel cell 20 side from the connection points P51 and P52 of the upper diode, lower diode and reactor in the pair of chopper circuits 51 and 52 of the fuel cell converter 50, the fuel cell converter 50 and the positive electrode side of the fuel cell 20 are A switching unit 59 is provided. The switching unit 59 can switch between a state in which the fuel cell converter 50 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 and a state in which the fuel cell converter 50 is connected to the external connection portion 60.

図1に示すように、切替部59は、スイッチ591及びスイッチ592を含む。   As shown in FIG. 1, the switching unit 59 includes a switch 591 and a switch 592.

スイッチ591は、チョッパ回路51における上ダイオード513、下ダイオード514及びリアクトル515の接続点P51より燃料電池20側に設けられ、設置位置においてチョッパ回路51と燃料電池20の正極側とを断接する。例えば、スイッチ591は、チョッパ回路51、チョッパ回路52及び燃料電池20の正極側の接続点P59とリアクトル515との間に設けられる。また、スイッチ591は、設置位置においてチョッパ回路51と外部接続部60の一方の極側とを接続可能であり、チョッパ回路51が燃料電池20の正極側に接続された状態と、チョッパ回路51が外部接続部60の一方の極側に接続された状態とを切り替え可能である。   The switch 591 is provided on the fuel cell 20 side with respect to the connection point P51 of the upper diode 513, the lower diode 514 and the reactor 515 in the chopper circuit 51, and connects the chopper circuit 51 and the positive electrode side of the fuel cell 20 at the installation position. For example, the switch 591 is provided between the chopper circuit 51, the chopper circuit 52, and the connection point P59 on the positive electrode side of the fuel cell 20 and the reactor 515. Further, the switch 591 can connect the chopper circuit 51 and one of the pole sides of the external connection portion 60 at the installation position, and the chopper circuit 51 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20. It can be switched to the state of being connected to one of the pole sides of the external connection portion 60.

スイッチ592は、チョッパ回路52における上ダイオード523、下ダイオード524及びリアクトル525の接続点P52より燃料電池20側に設けられ、設置位置においてチョッパ回路52と燃料電池20の正極側とを断接する。例えば、スイッチ592は、チョッパ回路51、チョッパ回路52及び燃料電池20の正極側の接続点P59とリアクトル525との間に設けられる。また、スイッチ592は、設置位置においてチョッパ回路52と外部接続部60の他方の極側とを接続可能であり、チョッパ回路52が燃料電池20の正極側に接続された状態と、チョッパ回路52が外部接続部60の他方の極側に接続された状態とを切り替え可能である。   The switch 592 is provided on the fuel cell 20 side from the connection point P52 of the upper diode 523, the lower diode 524 and the reactor 525 in the chopper circuit 52, and connects the chopper circuit 52 and the positive electrode side of the fuel cell 20 at the installation position. For example, the switch 592 is provided between the reactor 525 and the connection point P59 on the positive electrode side of the chopper circuit 51, the chopper circuit 52, and the fuel cell 20. The switch 592 can connect the chopper circuit 52 and the other pole side of the external connection unit 60 at the installation position, and the chopper circuit 52 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20. It is possible to switch to the state of being connected to the other pole side of the external connection portion 60.

スイッチ591によりチョッパ回路51が燃料電池20の正極側と接続され、かつ、スイッチ592によりチョッパ回路52が燃料電池20の正極側と接続された状態が、燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側に接続された状態に相当する。一方、スイッチ591によりチョッパ回路51が外部接続部60の一方の極側と接続され、かつ、スイッチ592によりチョッパ回路52が外部接続部60の他方の極側と接続された状態が、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態に相当する。   In the state where the chopper circuit 51 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 by the switch 591 and the chopper circuit 52 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 by the switch 592 It corresponds to the state of being connected to On the other hand, the fuel cell converter is in a state where the chopper circuit 51 is connected to one pole side of the external connection section 60 by the switch 591 and the chopper circuit 52 is connected to the other pole side of the external connection section 60 by the switch 592 50 corresponds to a state in which the external connection unit 60 is connected.

燃料電池コンバータ50は、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態において、外部接続部60と負荷30側との間での電力変換を実行可能である。例えば、燃料電池コンバータ50は、外部接続部60から供給される交流電流を直流電力に変換して負荷30側へ供給可能である。また、燃料電池コンバータ50は、負荷30側から供給される直流電力を交流電力に変換して外部接続部60へ供給可能である。なお、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態における燃料電池コンバータ50による電力変換については、後述にて詳細に説明する。   The fuel cell converter 50 can execute power conversion between the external connection portion 60 and the load 30 side in a state where the fuel cell converter 50 is connected to the external connection portion 60. For example, the fuel cell converter 50 can convert alternating current supplied from the external connection unit 60 into direct current power and supply it to the load 30 side. Further, the fuel cell converter 50 can convert DC power supplied from the load 30 side into AC power and supply the AC power to the external connection unit 60. The power conversion by the fuel cell converter 50 in a state in which the fuel cell converter 50 is connected to the external connection unit 60 will be described in detail later.

外部接続部60は、電源システム1が搭載される装置(本実施形態では、電動車両)の外部の装置である外部装置と接続可能であり、外部装置と接続された状態において、電源システム1と外部装置との間で電力の受給を行う。具体的には、外部接続部60は、電源システム1と外部装置との間で単相交流電力の受給を行う。   The external connection unit 60 can be connected to an external device that is an external device of the device (in the present embodiment, the electric vehicle) on which the power supply system 1 is mounted, and in the state of being connected to the external device Receive power from external devices. Specifically, the external connection unit 60 receives single-phase AC power between the power supply system 1 and an external device.

例えば、外部接続部60は、外部の交流電源である外部交流電源と接続された状態で外部交流電源から供給される電力を受電可能である。また、例えば、外部接続部60は、外部の交流負荷である外部交流負荷と接続された状態で外部交流負荷へ電力を給電可能である。外部交流負荷は、例えば、V2H(Vehicle to Home)と称されるシステムにおける家庭用の各種負荷であってもよい。   For example, the external connection unit 60 can receive power supplied from the external AC power supply in a state of being connected to the external AC power supply that is an external AC power supply. Also, for example, the external connection unit 60 can supply power to the external AC load in a state of being connected to the external AC load which is an external AC load. The external AC load may be various home loads, for example, in a system called V2H (Vehicle to Home).

図1に示すように、外部接続部60は、例えば、外部側回路61、内部側回路62及びトランス63を含む。外部側回路61は、電動車両の外部の外部装置と接続可能に設けられる回路であり、一対の極を有する。内部側回路62は、燃料電池コンバータ50と接続可能に設けられる回路であり、一対の極を有する。トランス63は、外部側回路61と内部側回路62との間で電圧を変換可能な変圧器である。また、外部側回路61と内部側回路62との間は、トランス63によって絶縁され得る。   As shown in FIG. 1, the external connection unit 60 includes, for example, an external circuit 61, an internal circuit 62, and a transformer 63. The external side circuit 61 is a circuit provided so as to be connectable to an external device outside the electrically powered vehicle, and has a pair of poles. The internal circuit 62 is a circuit provided so as to be connectable to the fuel cell converter 50, and has a pair of poles. The transformer 63 is a transformer capable of converting a voltage between the external circuit 61 and the internal circuit 62. Further, the external circuit 61 and the internal circuit 62 can be insulated by the transformer 63.

例えば、外部側回路61に外部交流電源が接続された状態において、外部交流電源から外部側回路61へ電力が供給される。当該電力は、トランス63によって変圧された後に、内部側回路62へ供給される。この際、燃料電池コンバータ50が外部接続部60と接続されている場合、内部側回路62から燃料電池コンバータ50へ電力が供給され得る。また、例えば、外部側回路61に外部交流負荷が接続された状態において、燃料電池コンバータ50が外部接続部60と接続されている場合、燃料電池コンバータ50から内部側回路62へ電力が供給され得る。この際、内部側回路62へ供給された電力は、トランス63によって変圧された後に、外部側回路61を介して外部交流負荷へ供給される。   For example, in a state where the external alternating current power supply is connected to the external side circuit 61, power is supplied from the external alternating current power supply to the external side circuit 61. The power is transformed by the transformer 63 and then supplied to the internal circuit 62. At this time, when the fuel cell converter 50 is connected to the external connection unit 60, power can be supplied from the internal circuit 62 to the fuel cell converter 50. Also, for example, when the fuel cell converter 50 is connected to the external connection unit 60 in a state where an external AC load is connected to the external side circuit 61, power can be supplied from the fuel cell converter 50 to the internal side circuit 62. . At this time, the power supplied to the internal circuit 62 is transformed by the transformer 63 and then supplied to the external AC load through the external circuit 61.

制御装置100は、演算処理装置であるCPU(Central Processing Unit)、CPUが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるROM(Read Only Memory)及びCPUの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるRAM(Random Access Memory)等で構成される。   The control device 100 includes a central processing unit (CPU) that is an arithmetic processing unit, a read only memory (ROM) that is a storage element that stores programs used by the CPU, arithmetic parameters, and the like. It is comprised by RAM (Random Access Memory) etc. which are memory elements to store temporarily.

また、制御装置100は、電源システム1に設けられる各装置と通信を行う。制御装置100と各装置との通信は、例えば、CAN(Controller Area Network)通信を用いて実現される。例えば、制御装置100は、燃料電池20、インバータ31、燃料電池コンバータ50及びバッテリ管理装置11と通信を行う。本実施形態に係る制御装置100が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、CAN等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。   Further, the control device 100 communicates with each device provided in the power supply system 1. Communication between the control device 100 and each device is realized, for example, using CAN (Controller Area Network) communication. For example, the control device 100 communicates with the fuel cell 20, the inverter 31, the fuel cell converter 50, and the battery management device 11. The functions of the control device 100 according to the present embodiment may be divided by a plurality of control devices, and in this case, the plurality of control devices may be connected to each other via a communication bus such as CAN.

例えば、制御装置100は、燃料電池20への水素ガス及び酸素ガスの供給量を制御することによって、燃料電池20の出力を制御する。また、例えば、制御装置100は、インバータ31のスイッチング素子の動作を制御することによって、インバータ31による電力の変換を制御する。それにより、駆動用モータ32による動力の生成及び回生発電が制御される。また、例えば、制御装置100は、燃料電池コンバータ50の一対のチョッパ回路51,52のスイッチング素子の動作を制御することによって、チョッパ回路51,52による電力の変換を制御する。また、例えば、制御装置100は、燃料電池コンバータ50の切替部59の動作を制御することによって、燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側に接続された状態と、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態との切り替えを制御する。このように、制御装置100は、燃料電池コンバータ50の動作を制御する。   For example, the control device 100 controls the output of the fuel cell 20 by controlling the supply amount of hydrogen gas and oxygen gas to the fuel cell 20. Further, for example, the control device 100 controls the conversion of power by the inverter 31 by controlling the operation of the switching element of the inverter 31. Thereby, generation of power by the driving motor 32 and regenerative power generation are controlled. Further, for example, the control device 100 controls the conversion of power by the chopper circuits 51 and 52 by controlling the operation of the switching elements of the pair of chopper circuits 51 and 52 of the fuel cell converter 50. Further, for example, the control device 100 controls the operation of the switching unit 59 of the fuel cell converter 50 to connect the fuel cell converter 50 to the positive electrode side of the fuel cell 20, and the fuel cell converter 50 is externally connected. It controls switching with the state connected to the unit 60. Thus, control device 100 controls the operation of fuel cell converter 50.

<2.電源システムの動作>
続いて、図2〜図7を参照して、本実施形態に係る電源システム1の動作について説明する。
<2. Power supply system operation>
Subsequently, the operation of the power supply system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

電源システム1の各装置の動作は、電動車両の運転状態に応じて制御装置100によって制御される。以下では、このような電源システム1の各動作について説明する。   The operation of each device of the power supply system 1 is controlled by the control device 100 according to the driving state of the electric vehicle. Below, each operation | movement of such a power supply system 1 is demonstrated.

(走行時)
まず、図2及び図3を参照して、電動車両の走行時の電源システム1の動作について説明する。図2は、電動車両の走行時の電源システム1における電力の流れを示す模式図である。図3は、電動車両の走行時における燃料電池コンバータ50の動作について説明するための図である。なお、本明細書で参照する図2等の電源システムにおける電力の流れを示す図面では、電力の流れが太線矢印によって示されている。
(During driving)
First, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, an operation of the power supply system 1 when the electric powered vehicle travels will be described. FIG. 2 is a schematic view showing the flow of electric power in the power supply system 1 when the electric powered vehicle travels. FIG. 3 is a diagram for describing the operation of fuel cell converter 50 when the electric vehicle is traveling. In the drawings showing the flow of power in the power supply system of FIG. 2 etc. referred to in the present specification, the flow of power is indicated by thick arrows.

電動車両の走行時において、制御装置100は、バッテリ10の蓄電電力を主として用いて駆動用モータ32が駆動され、燃料電池20の発電電力を用いてバッテリ10の充電等が行われるように、電源システム1を制御する。   At the time of traveling of the electric vehicle, control device 100 uses power stored in battery 10 mainly to drive drive motor 32 and uses generated power of fuel cell 20 to charge battery 10 and the like. Control system 1

制御装置100は、電動車両の走行時に、切替部59の動作を制御することによって、燃料電池コンバータ50を燃料電池20の正極側と接続させる。それにより、具体的には、図2に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により燃料電池20の正極側と接続される。   The control device 100 connects the fuel cell converter 50 to the positive electrode side of the fuel cell 20 by controlling the operation of the switching unit 59 when the electric vehicle is traveling. Thereby, specifically, as shown in FIG. 2, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to the positive electrode side of fuel cell 20 by switches 591 and 592.

制御装置100は、電動車両の走行時に、例えば、駆動用モータ32の出力が要求値と一致するように、加減速指令量及び車速等のパラメータに基づいて、駆動用モータ32の出力を制御する。この際、制御装置100は、図2に示すように、インバータ31の動作を制御することによって、バッテリ10の蓄電電力を駆動用モータ32へインバータ31を介して供給させる。   The control device 100 controls the output of the drive motor 32 based on parameters such as the acceleration / deceleration command amount and the vehicle speed so that, for example, the output of the drive motor 32 matches the required value when the electric vehicle travels. . At this time, as shown in FIG. 2, the control device 100 supplies the storage power of the battery 10 to the driving motor 32 through the inverter 31 by controlling the operation of the inverter 31.

制御装置100は、電動車両の走行時に、切替部59により燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側と接続されることによって、図2に示すように、燃料電池20の発電電力を負荷30側へ燃料電池コンバータ50を介して供給させることができる。それにより、燃料電池20の発電電力を用いたバッテリ10の充電及び駆動用モータ32への燃料電池20の発電電力の給電が実現される。   As shown in FIG. 2, the control device 100 connects the fuel cell converter 50 to the positive electrode side of the fuel cell 20 by the switching unit 59 when the electric vehicle is traveling, so that the generated power of the fuel cell 20 is on the load 30 side. Can be supplied to the fuel cell via the fuel cell converter 50. As a result, charging of the battery 10 using the generated power of the fuel cell 20 and feeding of the generated power of the fuel cell 20 to the driving motor 32 are realized.

例えば、制御装置100は、バッテリ10の残存容量SOCが閾値以下である場合に、バッテリ10を充電するために、燃料電池20の発電電力をバッテリ10へ燃料電池コンバータ50を介して供給させる。閾値は、例えば、バッテリ10の残存容量SOCが低下し電力が枯渇することなく電動車両の走行を継続できるか否かを適切に判定し得る値に設定される。また、例えば、制御装置100は、電動車両の走行時において、バッテリ10の出力が要求値に対して不足する場合、駆動用モータ32へ給電するために、燃料電池20の発電電力をインバータ31へ燃料電池コンバータ50を介して供給させる。   For example, when the remaining capacity SOC of the battery 10 is equal to or less than the threshold value, the control device 100 supplies the generated power of the fuel cell 20 to the battery 10 via the fuel cell converter 50 in order to charge the battery 10. The threshold value is set to, for example, a value that can appropriately determine whether the traveling of the electric-powered vehicle can be continued without the remaining capacity SOC of the battery 10 decreasing and the power being exhausted. Further, for example, when the output of the battery 10 is insufficient for the required value during traveling of the electrically powered vehicle, the control device 100 sends the generated power of the fuel cell 20 to the inverter 31 to supply power to the drive motor 32. The fuel is supplied via the fuel cell converter 50.

上記のように、燃料電池20の発電電力を負荷30側へ供給させる際において、制御装置100は、燃料電池20の発電電力を燃料電池コンバータ50によって昇圧させて負荷30側へ供給させる。具体的には、制御装置100は、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52の下スイッチング素子512,522をスイッチング動作させることによって、燃料電池20の発電電力を昇圧させる。このような燃料電池コンバータ50の動作を昇圧動作とも呼ぶ。   As described above, when the generated power of the fuel cell 20 is supplied to the load 30 side, the control device 100 boosts the generated power of the fuel cell 20 by the fuel cell converter 50 and supplies the generated power to the load 30 side. Specifically, control device 100 boosts the generated power of fuel cell 20 by switching the lower switching elements 512 and 522 of chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50. Such operation of the fuel cell converter 50 is also referred to as step-up operation.

例えば、制御装置100は、燃料電池コンバータ50を昇圧動作させる際に、三角波状のキャリア波を生成し、当該キャリア波と電圧指令値とを比較することによって、下スイッチング素子512,522の開閉タイミングを示すパルス波状の指令信号を生成する。そして、制御装置100は、指令信号を燃料電池コンバータ50に出力することにより、当該指令信号に応じたスイッチング動作を下スイッチング素子512,522に行わせる。   For example, when boosting operation of fuel cell converter 50, control device 100 generates a triangular carrier wave, and compares the carrier wave with the voltage command value to open / close timing of lower switching elements 512, 522. Generates a pulse-like command signal indicating. Then, the control device 100 outputs a command signal to the fuel cell converter 50 to cause the lower switching elements 512 and 522 to perform switching operation according to the command signal.

このように、キャリア波との比較対象となる電圧指令値の設定値に応じて下スイッチング素子512,522の指令信号が決定されるので、制御装置100は、電圧指令値を適宜設定することによって、下スイッチング素子512,522のスイッチング動作のデューティー比を制御することができる。ここで、昇圧前の電圧(燃料電池20の発電電力の電圧)をV_inとし、昇圧後の電圧(燃料電池コンバータ50より負荷30側の電圧)をV_outとした場合、デューティー比γは以下の式(1)によって表される。   As described above, since the command signals of the lower switching elements 512 and 522 are determined according to the set value of the voltage command value to be compared with the carrier wave, the control device 100 sets the voltage command value appropriately. The duty ratio of the switching operation of the lower switching elements 512 and 522 can be controlled. Here, assuming that the voltage before boosting (the voltage of the power generated by the fuel cell 20) is V_in and the voltage after boosting (the voltage closer to the load 30 than the fuel cell converter 50) is V_out, the duty ratio γ is It is represented by (1).

Figure 2019110656
Figure 2019110656

例えば、制御装置100は、まず、所望の昇圧比が得られるように、デューティー比γを式(1)に基づいて決定する。そして、制御装置100は、デューティー比γがそのように決定された値になるように、電圧指令値を設定する。それにより、燃料電池コンバータ50の昇圧動作における昇圧比が適切に制御される。   For example, first, the control device 100 determines the duty ratio γ based on the equation (1) so as to obtain a desired boost ratio. Then, control device 100 sets the voltage command value such that duty ratio γ becomes the value thus determined. Thereby, the boosting ratio in the boosting operation of fuel cell converter 50 is appropriately controlled.

制御装置100は、燃料電池コンバータ50を昇圧動作させる際に、下スイッチング素子512,522を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。   When boosting operation of fuel cell converter 50, control device 100 may switch lower switching elements 512 and 522 so that a phase difference occurs between them.

この場合、例えば、制御装置100は、図3に示すように、下スイッチング素子512,522のキャリア波を、互いに180°の位相差が生じるように生成する。そして、制御装置100は、下スイッチング素子512,522の各々について、キャリア波が電圧指令値以上となる区間でONとなるように指令信号を生成する。それにより、下スイッチング素子512,522の指令信号を互いに180°の位相差が生じるように生成することができるので、下スイッチング素子512,522を互いに180°の位相差が生じるようにスイッチング動作させることができる。ゆえに、リアクトル515を流れる電流iuとリアクトル525を流れる電流ivとの間で、180°の位相差が生じる。よって、燃料電池20に流れる電流i(換言すると、電流iuと電流ivとを合成した電流)の周期が、下スイッチング素子512,522のスイッチング動作が同位相である場合と比較して、半減される。ゆえに、下スイッチング素子512,522のスイッチング動作に起因して脈動する電流リップルに相当する電流iの振幅を低減することができる。   In this case, for example, as shown in FIG. 3, the control device 100 generates carrier waves of the lower switching elements 512 and 522 so as to cause a phase difference of 180 °. Then, for each of lower switching elements 512 and 522, control device 100 generates a command signal to be turned on in a section where the carrier wave is equal to or higher than the voltage command value. Thereby, the command signals of the lower switching elements 512 and 522 can be generated so as to cause a phase difference of 180 ° to each other, so that the lower switching elements 512 and 522 are switched to perform a phase difference of 180 ° to each other. be able to. Therefore, a phase difference of 180 ° occurs between current iu flowing through reactor 515 and current iv flowing through reactor 525. Therefore, the cycle of the current i (in other words, the current obtained by combining the current iu and the current iv) flowing to the fuel cell 20 is halved compared to the case where the switching operations of the lower switching elements 512 and 522 have the same phase. Ru. Therefore, the amplitude of the current i corresponding to the pulsating current ripple can be reduced due to the switching operation of the lower switching elements 512 and 522.

なお、制御装置100により生成される下スイッチング素子512,522のキャリア波の間での位相差は、180°以外であってもよい。その場合においても、下スイッチング素子512,522の指令信号を、互いに位相差が生じるように生成することができる。ゆえに、電流iuと電流ivとの間で位相差を生じさせることができる。よって、燃料電池20に流れる電流iにおける低周波成分を弱めることができるので、下スイッチング素子512,522のスイッチング動作に起因して脈動する電流リップルに相当する電流iの振幅を低減することができる。   The phase difference between the carrier waves of lower switching elements 512 and 522 generated by control device 100 may be other than 180 °. Even in that case, the command signals of the lower switching elements 512 and 522 can be generated so as to cause a phase difference with each other. Therefore, a phase difference can be generated between the current iu and the current iv. Therefore, since the low frequency component of the current i flowing to the fuel cell 20 can be weakened, the amplitude of the current i corresponding to the pulsating current ripple due to the switching operation of the lower switching elements 512 and 522 can be reduced. .

(外部充電時)
次に、図4及び図5を参照して、バッテリ10の外部充電時の電源システム1の動作について説明する。バッテリ10の外部充電は、外部交流電源201から受電される電力を用いたバッテリ10の充電に相当する。図4は、バッテリ10の外部充電時の電源システム1における電力の流れを示す模式図である。図5は、バッテリ10の外部充電時における燃料電池コンバータ50の動作について説明するための図である。
(When charging externally)
Next, the operation of the power supply system 1 at the time of external charging of the battery 10 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The external charging of the battery 10 corresponds to charging of the battery 10 using the power received from the external AC power supply 201. FIG. 4 is a schematic view showing the flow of power in the power supply system 1 when the battery 10 is externally charged. FIG. 5 is a diagram for describing the operation of fuel cell converter 50 at the time of external charging of battery 10.

電動車両の停車時等に、外部接続部60に外部交流電源201が接続される場合がある。そのような場合において、制御装置100は、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10が充電されるように、電源システム1を制御する。   When the electrically powered vehicle is stopped, the external AC power supply 201 may be connected to the external connection unit 60. In such a case, control device 100 controls power supply system 1 such that battery 10 is charged using the power received from external AC power supply 201 through external connection unit 60.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、切替部59の動作を制御することによって、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させる。それにより、具体的には、図4に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により外部接続部60と接続される。   When external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 connects fuel cell converter 50 to external connection unit 60 by controlling the operation of switching unit 59. Thus, specifically, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to external connection unit 60 by switches 591 and 592 as shown in FIG.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、切替部59により燃料電池コンバータ50が外部接続部60と接続されることによって、図4に示すように、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を負荷30側へ燃料電池コンバータ50を介して供給させることができる。それにより、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いたバッテリ10の充電が実現され得る。   When external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 is connected to external connection unit 60 by switching unit 59, as shown in FIG. Power received from the AC power supply 201 through the external connection unit 60 can be supplied to the load 30 through the fuel cell converter 50. Thereby, charging of battery 10 using the power received from external AC power supply 201 through external connection unit 60 can be realized.

上記のように、外部交流電源201から受電される電力を負荷30側へ供給させる際において、制御装置100は、外部交流電源201から受電される電力を燃料電池コンバータ50によって整流させて負荷30側へ供給させる。具体的には、制御装置100は、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52の上スイッチング素子511,521及び下スイッチング素子512,522をスイッチング動作させることによって、外部交流電源201から受電される電力を整流させる。このような燃料電池コンバータ50の動作を整流動作とも呼ぶ。   As described above, when the power received from the external AC power supply 201 is supplied to the load 30 side, the control device 100 rectifies the power received from the external AC power supply 201 by the fuel cell converter 50 to the load 30 side. Supply to Specifically, control device 100 causes power to be received from external AC power supply 201 by switching upper switching elements 511 and 521 and lower switching elements 512 and 522 of chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50. Rectify Such operation of the fuel cell converter 50 is also referred to as rectification operation.

制御装置100は、燃料電池コンバータ50を整流動作させる際に、例えば、燃料電池コンバータ50をPWM整流器として動作させる。PWM整流器は、PWM方式の制御を用いて交流電力を直流電力へ変換するものである。   When rectifying operation of fuel cell converter 50, control device 100 causes, for example, fuel cell converter 50 to operate as a PWM rectifier. The PWM rectifier converts AC power to DC power using PWM control.

この場合、例えば、制御装置100は、図5に示すように、三角波状のキャリア波及び当該キャリア波に対して180°の位相差を有する反転キャリア波を生成する。そして、制御装置100は、リアクトル515,525の入力側(外部接続部60側)における電圧Vsと同一の周波数を有する正弦波状の信号波を生成する。なお、信号の位相は、後述するリアクトル515,525の入力側(外部接続部60側)における電流isの位相として所望の位相が得られるように適宜設定される。また、信号の振幅は、燃料電池コンバータ50より負荷30側の電圧Voとして所望の電圧が得られるように適宜設定される。   In this case, for example, as shown in FIG. 5, the control device 100 generates a triangular carrier wave and an inverted carrier wave having a phase difference of 180 ° with respect to the carrier wave. Then, control device 100 generates a sinusoidal signal wave having the same frequency as voltage Vs on the input side (external connection unit 60 side) of reactors 515 and 525. The phase of the signal is appropriately set such that a desired phase can be obtained as the phase of the current is on the input side (external connection unit 60 side) of reactors 515 and 525 described later. Further, the amplitude of the signal is appropriately set such that a desired voltage can be obtained as the voltage Vo closer to the load 30 than the fuel cell converter 50.

そして、制御装置100は、キャリア波及び反転キャリア波と信号波とを比較することによって、上スイッチング素子511,521及び下スイッチング素子512,522の各スイッチング素子について指令信号を生成する。制御装置100は、生成された指令信号を燃料電池コンバータ50に出力することにより、当該指令信号に応じたスイッチング動作を各スイッチング素子に行わせる。   Then, the control device 100 generates a command signal for each of the upper switching elements 511 and 521 and the lower switching elements 512 and 522 by comparing the carrier wave and the inverted carrier wave with the signal wave. The control device 100 outputs the generated command signal to the fuel cell converter 50 to cause each switching element to perform a switching operation according to the command signal.

例えば、制御装置100は、上スイッチング素子511について、キャリア波が信号波より小さくなる区間でONとなるように指令信号を生成する。また、制御装置100は、下スイッチング素子512について、キャリア波が信号波以上となる区間でONとなるように指令信号を生成する。また、制御装置100は、上スイッチング素子521について、反転キャリア波が信号波以上となる区間でONとなるように指令信号を生成する。また、制御装置100は、下スイッチング素子522について、反転キャリア波が信号波より小さくなる区間でONとなるように指令信号を生成する。   For example, the control device 100 generates a command signal such that the upper switching element 511 is turned on in a section where the carrier wave is smaller than the signal wave. Further, the control device 100 generates a command signal such that the lower switching element 512 is turned on in a section where the carrier wave is equal to or greater than the signal wave. Further, the control device 100 generates a command signal such that the upper switching element 521 is turned on in a section where the inversion carrier wave is equal to or larger than the signal wave. Further, the control device 100 generates a command signal such that the lower switching element 522 is turned on in a section where the inverted carrier wave is smaller than the signal wave.

上記のように生成される各スイッチング素子の指令信号は、図5に示すように、上スイッチング素子511,521及び下スイッチング素子512,522のうちONとなる2つのスイッチング素子の組み合わせが順次切り替えられるような信号になる。このような指令信号に応じたスイッチング動作を各スイッチング素子が行うことによって、リアクトル515,525に磁気エネルギが蓄積される状態とリアクトル515,525から磁気エネルギが負荷30側に放出される状態とが交互に繰り返され続ける。それにより、外部交流電源201から受電される交流電力が、燃料電池コンバータ50により直流電流に整流されて負荷30側へ供給される。ゆえに、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10を充電させることができる。   As shown in FIG. 5, the command signal of each switching element generated as described above sequentially switches combinations of two switching elements turned on among the upper switching elements 511 and 521 and the lower switching elements 512 and 522. It becomes such a signal. As each switching element performs a switching operation according to such a command signal, there is a state in which magnetic energy is accumulated in reactors 515 and 525 and a state in which magnetic energy is released from reactors 515 and 525 to the load 30 side. Continue to be repeated alternately. As a result, the AC power received from the external AC power supply 201 is rectified to a DC current by the fuel cell converter 50 and supplied to the load 30 side. Therefore, battery 10 can be charged using the power received from external AC power supply 201 via external connection unit 60.

なお、図5においてハッチングが付されていない指令信号は、当該指令信号に応じてONになる当該スイッチング素子には電流が流れず、当該スイッチング素子と並列に接続されているダイオードに電流が流れる旨を示している。   It should be noted that in the command signal not hatched in FIG. 5, no current flows in the switching element turned on in response to the command signal, and current flows in the diode connected in parallel with the switching element Is shown.

ここで、図5に示すように、リアクトル515,525の出力側(接続点P51側)における電圧VcはVo、0又は−Voの値をとり、電圧Vcの平均値は信号波と同位相の正弦波状になる。また、リアクトル515,525の入力側(外部接続部60側)における電流isは、電圧Vsと略一致する位相を有する正弦波状になる。電流isの位相は信号波の位相に依存するので、信号波の位相を適切に決定することによって、電流isの位相を制御することができる。例えば、図5に示すように、制御装置100は、電流isの位相を電圧Vsと略一致するように制御する。それにより、燃料電池コンバータ50の整流動作における力率を改善することができる。   Here, as shown in FIG. 5, voltage Vc at the output side (connection point P51 side) of reactors 515 and 525 takes a value of Vo, 0 or -Vo, and the average value of voltage Vc is in phase with the signal wave It becomes sinusoidal. In addition, the current is at the input side (external connection unit 60 side) of the reactors 515 and 525 has a sine wave having a phase substantially matching the voltage Vs. Since the phase of the current is depends on the phase of the signal wave, the phase of the current is can be controlled by appropriately determining the phase of the signal wave. For example, as shown in FIG. 5, the control device 100 controls the phase of the current is to substantially coincide with the voltage Vs. Thereby, the power factor in the rectification operation of fuel cell converter 50 can be improved.

上記のように、制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させ、例えば、燃料電池コンバータ50をPWM整流器として動作させることによって、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10を充電させ得る。   As described above, when external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 causes fuel cell converter 50 to be connected to external connection unit 60, and for example, fuel cell converter 50 serves as a PWM rectifier. By operating, the battery 10 can be charged using the power received from the external AC power supply 201 via the external connection unit 60.

なお、電源システム1の構成から上スイッチング素子511,521が省略されてもよい。その場合には、制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させ、例えば、燃料電池コンバータ50をダイオードブリッジとして動作させることによって、外部交流電源201から受電される交流電力を直流電流に整流させて燃料電池コンバータ50より負荷30側へ供給させることができる。ゆえに、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10を充電させることができる。制御装置100は、燃料電池コンバータ50をダイオードブリッジとして動作させる場合、具体的には、下スイッチング素子512,522をOFFに維持する。   The upper switching elements 511 and 521 may be omitted from the configuration of the power supply system 1. In that case, when external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 connects fuel cell converter 50 to external connection unit 60, and for example, fuel cell converter 50 serves as a diode bridge. By operating it, the AC power received from the external AC power supply 201 can be rectified to a DC current and supplied from the fuel cell converter 50 to the load 30 side. Therefore, battery 10 can be charged using the power received from external AC power supply 201 via external connection unit 60. Specifically, when the fuel cell converter 50 is operated as a diode bridge, the control device 100 maintains the lower switching elements 512 and 522 OFF.

また、上記では、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力をバッテリ10の充電に用いる例を説明したが、外部交流電源201から受電される電力は駆動用モータ32へ供給されてもよい。例えば、制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、駆動用モータ32の駆動要求があった際等に、図4において二点鎖線の矢印によって示すように、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を駆動用モータ32へインバータ31を介して供給させてもよい。   Also, in the above, an example was described in which the power received from the external AC power supply 201 via the external connection unit 60 is used to charge the battery 10 when the external connection unit 60 is connected to the external AC power supply 201. The power received from the external AC power supply 201 may be supplied to the drive motor 32. For example, when external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 makes a request for driving drive motor 32, for example, as indicated by the double-dotted line arrow in FIG. The power received from the external AC power supply 201 through the external connection unit 60 may be supplied to the driving motor 32 through the inverter 31.

(外部給電時)
次に、図6及び図7を参照して、外部交流負荷202への外部給電時の電源システム1の動作について説明する。本実施形態では、外部交流負荷202への外部給電は、バッテリ10の蓄電電力を用いた外部交流負荷202への給電に相当する。図6は、バッテリ10の蓄電電力を用いた外部交流負荷202への外部給電時の電源システム1における電力の流れを示す模式図である。図7は、バッテリ10の蓄電電力を用いた外部交流負荷202への外部給電時における燃料電池コンバータ50の動作について説明するための図である。
(At the time of external power feeding)
Next, the operation of the power supply system 1 at the time of external power feeding to the external AC load 202 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In the present embodiment, external power feeding to the external AC load 202 corresponds to power feeding to the external AC load 202 using the stored power of the battery 10. FIG. 6 is a schematic view showing the flow of power in the power supply system 1 at the time of external power feeding to the external AC load 202 using the stored power of the battery 10. FIG. 7 is a diagram for describing the operation of fuel cell converter 50 at the time of external power feeding to external AC load 202 using the storage power of battery 10.

電動車両の停車時等に、外部接続部60に外部交流負荷202が接続される場合がある。そのような場合において、制御装置100は、バッテリ10の蓄電電力が外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電されるように、電源システム1を制御する。   When the electric powered vehicle is stopped, the external AC load 202 may be connected to the external connection unit 60. In such a case, control device 100 controls power supply system 1 such that the stored power of battery 10 is supplied to external AC load 202 via external connection unit 60.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、切替部59の動作を制御することによって、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させる。それにより、具体的には、図6に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により外部接続部60と接続される。   When external connection unit 60 is connected to external AC load 202, control device 100 connects fuel cell converter 50 to external connection unit 60 by controlling the operation of switching unit 59. Thus, specifically, as shown in FIG. 6, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to external connection unit 60 by switches 591 and 592.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、切替部59により燃料電池コンバータ50が外部接続部60と接続されることによって、図6に示すように、バッテリ10の蓄電電力を外部接続部60側へ燃料電池コンバータ50を介して供給させることができる。それにより、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることが実現され得る。   When external connection unit 60 is connected to external AC load 202, control device 100 causes fuel cell converter 50 to be connected to external connection unit 60 by switching unit 59, as shown in FIG. The stored power of 10 can be supplied to the external connection unit 60 side through the fuel cell converter 50. Thereby, it can be realized that the stored power of the battery 10 is supplied to the external AC load 202 via the external connection unit 60.

上記のように、バッテリ10の蓄電電力を外部接続部60側へ供給させる際において、制御装置100は、バッテリ10の蓄電電力を燃料電池コンバータ50によって交流電流に変換させて外部接続部60側へ供給させる。具体的には、制御装置100は、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52の上スイッチング素子511,521及び下スイッチング素子512,522をスイッチング動作させることによって、バッテリ10の蓄電電力を交流電流に変換させる。このような燃料電池コンバータ50の動作を直流交流変換動作とも呼ぶ。   As described above, when the storage power of the battery 10 is supplied to the external connection unit 60 side, the control device 100 converts the storage power of the battery 10 into an alternating current by the fuel cell converter 50 to the external connection unit 60 side. Supply. Specifically, control device 100 performs switching operation of upper switching elements 511 and 521 and lower switching elements 512 and 522 of chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 to convert the stored power of battery 10 to alternating current. To convert. Such operation of the fuel cell converter 50 is also referred to as direct current to alternating current conversion operation.

制御装置100は、燃料電池コンバータ50を直流交流変換動作させる際に、例えば、燃料電池コンバータ50をPWMインバータとして動作させる。PWMインバータは、PWM方式の制御を用いて直流電力を交流電力へ変換するものである。   The control device 100 operates, for example, the fuel cell converter 50 as a PWM inverter when the fuel cell converter 50 performs the DC / AC conversion operation. The PWM inverter converts DC power into AC power using PWM control.

この場合、例えば、制御装置100は、図7に示すように、三角波状のキャリア波及び当該キャリア波に対して180°の位相差を有する反転キャリア波を生成する。そして、制御装置100は、リアクトル515,525の出力側(外部接続部60側)における電圧Vsの目標値と同一の周波数を有する正弦波状の信号波を生成する。なお、信号の位相は、後述するリアクトル515,525の出力側(外部接続部60側)における電流isの位相として所望の位相が得られるように適宜設定される。また、信号の振幅は、電圧Vsの振幅が目標値に近づくように適宜設定される。   In this case, for example, as shown in FIG. 7, the control device 100 generates a triangular carrier wave and an inverted carrier wave having a phase difference of 180 ° with respect to the carrier wave. Then, control device 100 generates a sinusoidal signal wave having the same frequency as the target value of voltage Vs on the output side (external connection unit 60 side) of reactors 515 and 525. The phase of the signal is appropriately set such that a desired phase can be obtained as the phase of the current is on the output side (external connection unit 60 side) of reactors 515 and 525 described later. Further, the amplitude of the signal is appropriately set such that the amplitude of the voltage Vs approaches the target value.

そして、制御装置100は、キャリア波及び反転キャリア波と信号波とを比較することによって、上スイッチング素子511,521及び下スイッチング素子512,522の各スイッチング素子について指令信号を生成する。制御装置100は、生成された指令信号を燃料電池コンバータ50に出力することにより、当該指令信号に応じたスイッチング動作を各スイッチング素子に行わせる。   Then, the control device 100 generates a command signal for each of the upper switching elements 511 and 521 and the lower switching elements 512 and 522 by comparing the carrier wave and the inverted carrier wave with the signal wave. The control device 100 outputs the generated command signal to the fuel cell converter 50 to cause each switching element to perform a switching operation according to the command signal.

例えば、制御装置100は、上スイッチング素子511について、キャリア波が信号波より小さくなる区間でONとなるように指令信号を生成する。また、制御装置100は、下スイッチング素子512について、キャリア波が信号波以上となる区間でONとなるように指令信号を生成する。また、制御装置100は、上スイッチング素子521について、反転キャリア波が信号波以上となる区間でONとなるように指令信号を生成する。また、制御装置100は、下スイッチング素子522について、反転キャリア波が信号波より小さくなる区間でONとなるように指令信号を生成する。   For example, the control device 100 generates a command signal such that the upper switching element 511 is turned on in a section where the carrier wave is smaller than the signal wave. Further, the control device 100 generates a command signal such that the lower switching element 512 is turned on in a section where the carrier wave is equal to or greater than the signal wave. Further, the control device 100 generates a command signal such that the upper switching element 521 is turned on in a section where the inversion carrier wave is equal to or larger than the signal wave. Further, the control device 100 generates a command signal such that the lower switching element 522 is turned on in a section where the inverted carrier wave is smaller than the signal wave.

上記のように生成される各スイッチング素子の指令信号は、図7に示すように、上スイッチング素子511,521及び下スイッチング素子512,522のうちONとなる2つのスイッチング素子の組み合わせが順次切り替えられるような信号になる。このような指令信号に応じたスイッチング動作を各スイッチング素子が行うことによって、リアクトル515,525に磁気エネルギが蓄積される状態とリアクトル515,525から磁気エネルギが外部接続部60側へ放出される状態とが交互に繰り返され続ける。それにより、バッテリ10の蓄電電力が、燃料電池コンバータ50により交流電流に変換されて外部接続部60側へ供給される。ゆえに、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることができる。この際、燃料電池コンバータ50による直流交流変換後の電圧Vsは目標値と略一致する。   As shown in FIG. 7, the command signal of each switching element generated as described above sequentially switches combinations of two switching elements turned on among the upper switching elements 511 and 521 and the lower switching elements 512 and 522. It becomes such a signal. A state in which magnetic energy is stored in reactors 515 and 525 and a state in which magnetic energy is released from reactors 515 and 525 to external connection unit 60 by each switching element performing a switching operation according to such a command signal And continue to be repeated alternately. Thereby, the stored power of the battery 10 is converted into an alternating current by the fuel cell converter 50 and supplied to the external connection portion 60 side. Therefore, the storage power of the battery 10 can be supplied to the external AC load 202 via the external connection unit 60. At this time, the voltage Vs after direct current to alternating current conversion by the fuel cell converter 50 substantially matches the target value.

なお、図7においてハッチングが付されていない指令信号は、当該指令信号に応じてONになる当該スイッチング素子には電流が流れず、当該スイッチング素子と並列に接続されているダイオードに電流が流れる旨を示している。   It should be noted that in the command signal not hatched in FIG. 7, no current flows in the switching element turned on in response to the command signal, and current flows in the diode connected in parallel with the switching element Is shown.

ここで、図7に示すように、リアクトル515,525の入力側(接続点P51側)における電圧Vcは燃料電池コンバータ50より負荷30側の電圧Vo、0又は−Voの値をとり、電圧Vcの平均値は信号波と同位相の正弦波状になる。また、リアクトル515,525の出力側(外部接続部60側)における電流isは、電圧Vsに対して略180°の位相差を有する正弦波状になる。電流isの位相は信号波の位相に依存するので、信号波の位相を適切に決定することによって、電流isの位相を制御することができる。例えば、図7に示すように、制御装置100は、電流isの位相を電圧Vsに対して略180°の位相差が生じるように制御する。それにより、燃料電池コンバータ50の直流交流変換動作における力率を改善することができる。   Here, as shown in FIG. 7, voltage Vc at the input side (connection point P51 side) of reactors 515, 525 takes voltage Vo, 0 or -Vo on the side of load 30 from fuel cell converter 50, and voltage Vc The average value of is sinusoidal in phase with the signal wave. In addition, the current is at the output side (external connection unit 60 side) of the reactors 515 and 525 has a sine wave shape having a phase difference of approximately 180 ° with respect to the voltage Vs. Since the phase of the current is depends on the phase of the signal wave, the phase of the current is can be controlled by appropriately determining the phase of the signal wave. For example, as shown in FIG. 7, the control device 100 controls the phase of the current is so that a phase difference of approximately 180 ° with respect to the voltage Vs occurs. Thus, the power factor in the direct current to alternating current conversion operation of fuel cell converter 50 can be improved.

上記のように、制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させ、例えば、燃料電池コンバータ50をPWMインバータとして動作させることによって、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させ得る。   As described above, when the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202, the control device 100 connects the fuel cell converter 50 to the external connection unit 60. For example, the fuel cell converter 50 is used as a PWM inverter. By operating, the stored power of the battery 10 can be supplied to the external AC load 202 via the external connection portion 60.

なお、上記では、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、バッテリ10の蓄電電力を燃料電池コンバータ50によって交流電流に変換させて外部交流負荷202に給電させる例を説明したが、負荷30により回生発電される電力が外部交流負荷202に給電されてもよい。例えば、制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている状態で負荷30が回生発電を実行可能である場合に、図6において二点鎖線の矢印によって示すように、負荷30により回生発電される電力を燃料電池コンバータ50によって交流電流に変換させて外部交流負荷202に給電させてもよい。   In the above, when the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202, the example has been described in which the stored power of the battery 10 is converted to an AC current by the fuel cell converter 50 and the power is supplied to the external AC load 202. However, the power regenerated by the load 30 may be supplied to the external AC load 202. For example, when the load 30 can execute regenerative power generation in a state where the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202, for example, the control device 100 loads the load as indicated by the dashed double-dotted arrow in FIG. The power regenerated by the power generation 30 may be converted into an alternating current by the fuel cell converter 50 and may be supplied to the external AC load 202.

<3.電源システムの効果>
続いて、本実施形態に係る電源システム1の効果について説明する。
<3. Power system effect>
Then, the effect of power supply system 1 concerning this embodiment is explained.

本実施形態に係る電源システム1では、燃料電池コンバータ50は、燃料電池20の正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と負荷30の正極側との間に接続される上ダイオード、当該リアクトルの他端と燃料電池20の負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路51,52を備える。また、燃料電池コンバータ50の一対のチョッパ回路51,52における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P51,P52より燃料電池20側には、燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側に接続された状態と、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態とを切り替え可能な切替部59が設けられる。   In the power supply system 1 according to the present embodiment, the fuel cell converter 50 is a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20, and an upper diode connected between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load 30. A pair of chopper circuits 51 and 52 provided in parallel, each including a lower diode connected between the other end of the reactor and the negative electrode side of the fuel cell 20 and a lower switching element connected in parallel to the lower diode; Prepare. Further, the fuel cell converter 50 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 on the fuel cell 20 side from the connection points P51 and P52 of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits 51 and 52 of the fuel cell converter 50. A switching unit 59 is provided which can switch between the closed state and the state in which the fuel cell converter 50 is connected to the external connection unit 60.

それにより、外部接続部60に外部交流電源201が接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させ整流動作させることによって、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10を充電させることができる。ゆえに、駆動用モータ32の駆動が停止している電動車両の停車時等に、燃料電池コンバータ50をバッテリ10の外部充電における電力の変換のために利用することができる。よって、電動車両の停車時等に、燃料電池コンバータ50が利用されていない状況が生じることを抑制することができる。したがって、バッテリ10及び燃料電池20を備える電源システム1における装置の利用効率を向上させることができる。   As a result, when the external AC power supply 201 is connected to the external connection unit 60, the fuel cell converter 50 is connected to the external connection unit 60 and is rectified, whereby the external AC power supply 201 is connected via the external connection unit 60. The power received can be used to charge the battery 10. Therefore, the fuel cell converter 50 can be used to convert the electric power in the external charging of the battery 10 when, for example, the electric vehicle stops driving the drive motor 32. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a situation where the fuel cell converter 50 is not used when the electrically powered vehicle is stopped or the like. Therefore, the utilization efficiency of the device in the power supply system 1 including the battery 10 and the fuel cell 20 can be improved.

さらに、本実施形態によれば、電源システム1における装置の利用効率が向上されることによって、電源システム1における部品点数の増大を抑制することができる。例えば、バッテリ10の外部充電における電力の変換(具体的には、外部交流電源201から受電される直流電力の整流)を行うための装置を電源システム1に追加的に設けることを抑制することができる。ゆえに、電源システム1が大型化することを抑制することができる。   Furthermore, according to the present embodiment, by improving the utilization efficiency of the device in the power supply system 1, it is possible to suppress an increase in the number of parts in the power supply system 1. For example, suppressing additional provision of a device for performing conversion of power in external charging of battery 10 (specifically, rectification of DC power received from external AC power supply 201) to power supply system 1 it can. Therefore, an increase in the size of the power supply system 1 can be suppressed.

また、本実施形態に係る電源システム1では、燃料電池コンバータ50の一対のチョッパ回路51,52の各々において、上ダイオードには上スイッチング素子が並列に接続され得る。それにより、外部接続部60に外部交流負荷202が接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させ直流交流変換動作させることによって、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることができる。ゆえに、電動車両の停車時等に、燃料電池コンバータ50を外部交流負荷202への外部給電における電力の変換のために利用することができる。よって、電源システム1における装置の利用効率をより効果的に向上させることができる。   Further, in the power supply system 1 according to the present embodiment, in each of the pair of chopper circuits 51 and 52 of the fuel cell converter 50, the upper switching element may be connected in parallel to the upper diode. Thereby, when external AC load 202 is connected to external connection portion 60, electric power stored in battery 10 is converted to external AC load 202 by connecting fuel cell converter 50 to external connection portion 60 and performing DC / AC conversion operation. Can be fed via the external connection 60. Therefore, fuel cell converter 50 can be used for conversion of electric power in external power supply to external AC load 202 when the electric vehicle is stopped or the like. Therefore, the utilization efficiency of the device in the power supply system 1 can be more effectively improved.

また、本実施形態に係る電源システム1では、制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させPWM整流器として動作させることによって、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10を充電させ得る。それにより、燃料電池コンバータ50の整流動作における力率を改善させつつ、外部交流電源201から受電される電力を用いてバッテリ10を充電させることができる。   Further, in the power supply system 1 according to the present embodiment, the control device 100 operates as a PWM rectifier by connecting the fuel cell converter 50 to the external connection unit 60 when the external connection unit 60 is connected to the external AC power supply 201. Thus, the battery 10 can be charged using the power received from the external AC power supply 201 via the external connection unit 60. As a result, while improving the power factor in the rectification operation of fuel cell converter 50, battery 10 can be charged using the power received from external AC power supply 201.

また、本実施形態に係る電源システム1では、制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させPWMインバータとして動作させることによって、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させ得る。それにより、燃料電池コンバータ50の直流交流変換動作における力率を改善させつつ、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に給電させることができる。   Further, in the power supply system 1 according to the present embodiment, the control device 100 operates as a PWM inverter by connecting the fuel cell converter 50 to the external connection unit 60 when the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202. Thus, the stored power of the battery 10 can be supplied to the external AC load 202 via the external connection portion 60. Thus, the stored power of the battery 10 can be supplied to the external AC load 202 while improving the power factor in the DC-AC conversion operation of the fuel cell converter 50.

また、本実施形態に係る電源システム1では、制御装置100は、燃料電池コンバータ50を昇圧動作させる際に、燃料電池コンバータ50の一対のチョッパ回路51,52の下スイッチング素子512,522を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させ得る。それにより、リアクトル515を流れる電流とリアクトル525を流れる電流との間で位相差を生じさせることができるので、下スイッチング素子512,522のスイッチング動作に起因して脈動する電流リップルを低減することができる。   Further, in the power supply system 1 according to the present embodiment, the control device 100 causes the lower switching elements 512, 522 of the pair of chopper circuits 51, 52 of the fuel cell converter 50 to mutually The switching operation can be performed so that a phase difference occurs. Thereby, a phase difference can be generated between the current flowing through reactor 515 and the current flowing through reactor 525, so that the pulsating current ripple due to the switching operation of lower switching elements 512 and 522 can be reduced. it can.

<4.変形例>
続いて、図8及び図9を参照して、変形例に係る電源システムについて説明する。
<4. Modified example>
Subsequently, a power supply system according to a modification will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

[第1の変形例]
まず、図8を参照して、第1の変形例に係る電源システム1aについて説明する。図8は、第1の変形例に係る電源システム1aの概略構成を示す模式図である。
[First Modification]
First, a power supply system 1a according to a first modification will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic view showing a schematic configuration of a power supply system 1a according to a first modification.

第1の変形例に係る電源システム1aは、上述した電源システム1と比較して、燃料電池コンバータのチョッパ回路51,52における切替部59の設置位置について異なる。   The power supply system 1a according to the first modification differs from the power supply system 1 described above in the installation position of the switching unit 59 in the chopper circuits 51 and 52 of the fuel cell converter.

第1の変形例に係る燃料電池コンバータ50aでは、切替部59は、上述した電源システム1と同様に、チョッパ回路51に設けられるスイッチ591及びチョッパ回路52に設けられるスイッチ592を含む。   In the fuel cell converter 50a according to the first modification, the switching unit 59 includes a switch 591 provided in the chopper circuit 51 and a switch 592 provided in the chopper circuit 52, as in the power supply system 1 described above.

図8に示すように、第1の変形例では、スイッチ591は、上ダイオード513、下ダイオード514及びリアクトル515の接続点P51とリアクトル515との間に設けられる。スイッチ591は、このような設置位置においてチョッパ回路51と燃料電池20の正極側とを断接する。また、スイッチ591は、このような設置位置においてチョッパ回路51と外部接続部60の一方の極側とを接続可能であり、チョッパ回路51が燃料電池20の正極側に接続された状態と、チョッパ回路51が外部接続部60の一方の極側に接続された状態とを切り替え可能である。   As shown in FIG. 8, in the first modification, the switch 591 is provided between a connection point P51 of the upper diode 513, the lower diode 514, and the reactor 515, and the reactor 515. The switch 591 connects and disconnects the chopper circuit 51 and the positive electrode side of the fuel cell 20 at such an installation position. Further, the switch 591 can connect the chopper circuit 51 to one of the pole sides of the external connection portion 60 at such an installation position, and the chopper circuit 51 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20; It is possible to switch between the state where the circuit 51 is connected to one of the pole sides of the external connection portion 60.

また、図8に示すように、第1の変形例では、スイッチ592は、上ダイオード523、下ダイオード524及びリアクトル525の接続点P52とリアクトル525との間に設けられる。スイッチ592は、このような設置位置においてチョッパ回路52と燃料電池20の正極側とを断接する。また、スイッチ592は、このような設置位置においてチョッパ回路51と外部接続部60の他方の極側とを接続可能であり、チョッパ回路52が燃料電池20の正極側に接続された状態と、チョッパ回路52が外部接続部60の他方の極側に接続された状態とを切り替え可能である。   Further, as shown in FIG. 8, in the first modification, the switch 592 is provided between a connection point P52 of the upper diode 523 and the lower diode 524 and the reactor 525 and the reactor 525. Switch 592 connects chopper circuit 52 with the positive electrode side of fuel cell 20 at such an installation position. The switch 592 can connect the chopper circuit 51 to the other pole side of the external connection portion 60 at such an installation position, and the chopper circuit 52 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20; It is possible to switch between the state where the circuit 52 is connected to the other pole side of the external connection 60.

第1の変形例では、燃料電池コンバータ50aにおける切替部59の設置位置が上記のような位置となっているので、燃料電池コンバータ50aを切替部59により外部接続部60と接続させた場合、外部接続部60の内部側回路62と燃料電池コンバータ50aによって形成される回路には、リアクトル515,525は含まれない。   In the first modification, the installation position of the switching unit 59 in the fuel cell converter 50a is as described above. Therefore, when the fuel cell converter 50a is connected to the external connection unit 60 by the switching unit 59, the external Reactors 515 and 525 are not included in the circuit formed by the inner side circuit 62 of the connection portion 60 and the fuel cell converter 50a.

ここで、外部接続部60のトランス63は、具体的には、外部側回路61の一部に巻回されコイルと、内部側回路62の一部に巻回されコイルとを含む。このようなトランス63のコイルのうちの一部は変圧作用に寄与せず、漏れインダクタンスが生じる。ゆえに、第1の変形例では、燃料電池コンバータ50aを外部接続部60と接続させた場合、外部接続部60の内部側回路62と燃料電池コンバータ50aによって形成される回路において、トランス63の内部側回路62側のコイルのうちの一部をリアクトルとして機能させることができる。   Here, specifically, the transformer 63 of the external connection portion 60 includes a coil wound around a part of the external circuit 61 and a coil wound around a part of the inner circuit 62. Some of the coils of such a transformer 63 do not contribute to the transformation, resulting in leakage inductance. Therefore, in the first modification, when the fuel cell converter 50a is connected to the external connection portion 60, in the circuit formed by the internal side circuit 62 of the external connection portion 60 and the fuel cell converter 50a, the internal side of the transformer 63 A part of the coils on the circuit 62 side can function as a reactor.

したがって、外部接続部60に外部交流電源201が接続されている場合に、燃料電池コンバータ50aを外部接続部60と接続させ、上述した電源システム1と同様に、燃料電池コンバータ50aを整流動作させることができる。また、外部接続部60に外部交流負荷202が接続されている場合に、燃料電池コンバータ50aを外部接続部60と接続させ、上述した電源システム1と同様に、燃料電池コンバータ50aを直流交流変換動作させることができる。   Therefore, when the external AC power supply 201 is connected to the external connection unit 60, the fuel cell converter 50a is connected to the external connection unit 60, and the fuel cell converter 50a is rectified as in the power supply system 1 described above. Can. Further, when the external AC load 202 is connected to the external connection portion 60, the fuel cell converter 50a is connected to the external connection portion 60, and the fuel cell converter 50a is subjected to DC / AC conversion operation as in the power supply system 1 described above. It can be done.

上記のように、燃料電池コンバータのチョッパ回路51,52における切替部59の設置位置は、チョッパ回路51,52における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P51,P52より燃料電池20側であればよく、特に限定されない。   As described above, if the installation position of the switching unit 59 in the chopper circuit 51, 52 of the fuel cell converter is closer to the fuel cell 20 than the connection point P51, P52 of the upper diode, lower diode and reactor in the chopper circuit 51, 52 Well, not particularly limited.

[第2の変形例]
次に、図9を参照して、第2の変形例に係る電源システム1bについて説明する。図9は、第2の変形例に係る電源システム1bの概略構成を示す模式図である。
Second Modified Example
Next, a power supply system 1b according to a second modification will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic view showing a schematic configuration of a power supply system 1b according to a second modification.

第2の変形例に係る電源システム1bは、上述した電源システム1と比較して、燃料電池コンバータに設けられるチョッパ回路の数について異なる。   The power supply system 1b according to the second modification differs from the above-described power supply system 1 in the number of chopper circuits provided in the fuel cell converter.

図9に示すように、第2の変形例に係る燃料電池コンバータ50bは、上述したチョッパ回路51,52に加えて、チョッパ回路53,54をさらに備える。燃料電池コンバータ50bの4つのチョッパ回路51,52,53,54は、互いに並列に設けられる。チョッパ回路53,54は、例えば、チョッパ回路51、チョッパ回路52及び燃料電池20の正極側の接続点P59と接続される。   As shown in FIG. 9, a fuel cell converter 50b according to the second modification further includes chopper circuits 53 and 54 in addition to the chopper circuits 51 and 52 described above. The four chopper circuits 51, 52, 53, 54 of the fuel cell converter 50b are provided in parallel to one another. The chopper circuits 53 and 54 are connected to, for example, the chopper circuit 51, the chopper circuit 52, and the connection point P59 on the positive electrode side of the fuel cell 20.

チョッパ回路53,54は、上スイッチング素子531,541、下スイッチング素子532,542、上ダイオード533,543、下ダイオード534,544、及びリアクトル535,545を含む。燃料電池20の正極側にリアクトル535,545の一端が接続される。上ダイオード533,543は、リアクトル535,545の他端とインバータ31の正極側との間に接続されるダイオードである。上ダイオード533,543は、具体的には、リアクトル535,545の他端からインバータ31の正極側へ向かう一方向に電流の向きを規制する。下ダイオード534,544は、リアクトル535,545の他端と燃料電池20の負極側との間に接続されるダイオードである。下ダイオード534,544は、具体的には、燃料電池20の負極側からリアクトル535,545の他端へ向かう一方向に電流の向きを規制する。上スイッチング素子531,541は、上ダイオード533,543に並列に接続されるスイッチング素子である。下スイッチング素子532,542は、下ダイオード534,544に並列に接続されるスイッチング素子である。   The chopper circuits 53 and 54 include upper switching elements 531 and 541, lower switching elements 532 and 542, upper diodes 533 and 543, lower diodes 534 and 544, and reactors 535 and 545. One end of the reactors 535 and 545 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20. The upper diodes 533 and 543 are diodes connected between the other ends of the reactors 535 and 545 and the positive electrode side of the inverter 31. Specifically, upper diodes 533 and 543 regulate the direction of the current in one direction from the other end of reactors 535 and 545 toward the positive electrode side of inverter 31. The lower diodes 534 and 544 are diodes connected between the other ends of the reactors 535 and 545 and the negative electrode side of the fuel cell 20. Specifically, lower diodes 534 and 544 regulate the direction of current in one direction from the negative electrode side of fuel cell 20 to the other end of reactors 535 and 545. The upper switching elements 531 and 541 are switching elements connected in parallel to the upper diodes 533 and 543. The lower switching elements 532 and 542 are switching elements connected in parallel to the lower diodes 534 and 544.

また、第2の変形例に係る燃料電池コンバータ50bのチョッパ回路51,52,53,54における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P51,P52,P53,P54より燃料電池20側には、燃料電池コンバータ50bと燃料電池20の正極側とを断接する切替部59bが設けられる。切替部59bは、上述した切替部59と同様に、燃料電池コンバータ50bが燃料電池20の正極側に接続された状態と、燃料電池コンバータ50bが外部接続部60bに接続された状態とを切り替え可能である。   Further, from the connection points P51, P52, P53, P54 of the upper diode, lower diode and reactor in the chopper circuits 51, 52, 53, 54 of the fuel cell converter 50b according to the second modification, the fuel cell 20 side A switching unit 59 b is provided to connect and disconnect the cell converter 50 b and the positive electrode side of the fuel cell 20. Similar to the switching unit 59 described above, the switching unit 59b can switch between the state in which the fuel cell converter 50b is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 and the state in which the fuel cell converter 50b is connected to the external connection unit 60b. It is.

ここで、第2の変形例に係る外部接続部60bは、図9に示すように、上述した外部接続部60と異なり、1つの外部側回路61bに対してトランス63bを介して2つの内部側回路62b,62bを備える。内部側回路62b,62bの各々は、一対の極を有する。   Here, as shown in FIG. 9, the external connection unit 60b according to the second modification differs from the external connection unit 60 described above in that two internal sides are connected to one external circuit 61b via a transformer 63b. Circuits 62b and 62b are provided. Each of the inner circuits 62b, 62b has a pair of poles.

図9に示すように、第2の変形例に係る切替部59bは、上述したスイッチ591,592に加えて、スイッチ593,594をさらに備える。スイッチ593,594は、例えば、接続点P59とリアクトル535,545との間に設けられる。   As shown in FIG. 9, the switching unit 59 b according to the second modification further includes switches 593 and 594 in addition to the switches 591 and 592 described above. Switches 593 and 594 are provided, for example, between connection point P59 and reactors 535 and 545.

スイッチ591は、設置位置においてチョッパ回路51と外部接続部60bの一方の内部側回路62bの一方の極側とを接続可能であり、スイッチ592は、設置位置においてチョッパ回路52と外部接続部60bの一方の内部側回路62bの他方の極側とを接続可能である。ゆえに、スイッチ591,592は、チョッパ回路51,52が燃料電池20の正極側に接続された状態と、チョッパ回路51,52が外部接続部60bの一方の内部側回路62bに接続された状態とを切り替え可能である。   Switch 591 is able to connect chopper circuit 51 and one pole side of one internal circuit 62b of external connection portion 60b at the installation position, and switch 592 has chopper circuit 52 and external connection portion 60b at the installation position. The other pole side of one internal circuit 62b can be connected. Therefore, the switches 591 and 592 are in a state in which the chopper circuits 51 and 52 are connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 and a state in which the chopper circuits 51 and 52 are connected to one internal circuit 62b of the external connection portion 60b. Can be switched.

また、スイッチ593は、設置位置においてチョッパ回路53と外部接続部60bの他方の内部側回路62bの一方の極側とを接続可能であり、スイッチ594は、設置位置においてチョッパ回路54と外部接続部60bの他方の内部側回路62bの他方の極側とを接続可能である。ゆえに、スイッチ593,594は、チョッパ回路53,54が燃料電池20の正極側に接続された状態と、チョッパ回路53,54が外部接続部60bの他方の内部側回路62bに接続された状態とを切り替え可能である。   The switch 593 can connect the chopper circuit 53 and one pole side of the other internal circuit 62b of the external connection portion 60b at the installation position, and the switch 594 can connect the chopper circuit 54 and the external connection portion at the installation position. The other pole side of the other internal circuit 62b of 60b can be connected. Therefore, in the switches 593 and 594, the chopper circuits 53 and 54 are connected to the positive electrode side of the fuel cell 20, and the chopper circuits 53 and 54 are connected to the other internal circuit 62b of the external connection portion 60b. Can be switched.

スイッチ591,592によりチョッパ回路51,52が燃料電池20の正極側と接続され、かつ、スイッチ593,594によりチョッパ回路53,54が燃料電池20の正極側と接続された状態が、燃料電池コンバータ50bが燃料電池20の正極側に接続された状態に相当する。一方、スイッチ591,592によりチョッパ回路51,52が外部接続部60bの一方の内部側回路62bと接続され、かつ、スイッチ593,594によりチョッパ回路53,54が外部接続部60bの他方の内部側回路62bと接続された状態が、燃料電池コンバータ50bが外部接続部60bに接続された状態に相当する。   A state in which the chopper circuits 51 and 52 are connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 by the switches 591 and 592 and the chopper circuits 53 and 54 are connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 by the switches 593 and 594 is a fuel cell converter 50b corresponds to a state in which the positive electrode side of the fuel cell 20 is connected. On the other hand, chopper circuits 51 and 52 are connected to one internal circuit 62b of external connection unit 60b by switches 591 and 592, and chopper circuits 53 and 54 are connected to the other internal side of external connection unit 60b by switches 593 and 594. The state in which the fuel cell converter 50b is connected to the circuit 62b corresponds to the state in which the fuel cell converter 50b is connected to the external connection portion 60b.

第2の変形例では、外部接続部60bに外部交流電源201が接続されている場合に、燃料電池コンバータ50bを外部接続部60bと接続させ、例えば、チョッパ回路53,54をチョッパ回路51,52について上述した動作と同様に動作させることによって、燃料電池コンバータ50bを整流動作させることができる。また、外部接続部60bに外部交流負荷202が接続されている場合に、燃料電池コンバータ50bを外部接続部60bと接続させ、例えば、チョッパ回路53,54をチョッパ回路51,52について上述した動作と同様に動作させることによって、燃料電池コンバータ50bを直流交流変換動作させることができる。   In the second modification, when the external AC power supply 201 is connected to the external connection unit 60b, the fuel cell converter 50b is connected to the external connection unit 60b. For example, the chopper circuits 53 and 54 are chopper circuits 51 and 52, respectively. The fuel cell converter 50b can be rectified by operating in the same manner as the operation described above. Further, when the external AC load 202 is connected to the external connection portion 60b, the fuel cell converter 50b is connected to the external connection portion 60b, and for example, the chopper circuits 53 and 54 operate as described above for the chopper circuits 51 and 52 By operating similarly, the fuel cell converter 50b can perform DC / AC conversion operation.

また、第2の変形例では、上述した電源システム1と同様に、制御装置100は、例えば電動車両の走行時等において、燃料電池コンバータ50bを昇圧動作させる際に、下スイッチング素子512,522,532,542を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。   Further, in the second modification, as in the power supply system 1 described above, the control device 100 lowers the switching elements 512, 522, when the fuel cell converter 50b is operated for boosting, for example, when the electric vehicle is traveling. The switches 532 and 542 may be switched to generate a phase difference.

この場合、例えば、制御装置100は、下スイッチング素子512,522,532,542のキャリア波を、互いに90°の位相差が生じるように生成する。そして、制御装置100は、下スイッチング素子512,522,532,542の各々について、キャリア波が電圧指令値以上となる区間でONとなるように指令信号を生成する。それにより、下スイッチング素子512,522,532,542の指令信号が互いに90°の位相差が生じるように生成されるので、下スイッチング素子512,522,532,542を互いに90°の位相差が生じるようにスイッチング動作させることができる。ゆえに、リアクトル515,525,535,545を流れる各電流の間で、90°の位相差が生じる。よって、燃料電池20に流れる電流の周期が、下スイッチング素子512,522,532,542のスイッチング動作が同位相である場合と比較して、4分の1になる。ゆえに、下スイッチング素子512,522,532,542のスイッチング動作に起因して脈動する電流リップルに相当する燃料電池20に流れる電流の振幅をより効果的に低減することができる。   In this case, for example, the control device 100 generates carrier waves of the lower switching elements 512, 522, 532, and 542 so that a phase difference of 90 ° occurs with each other. Then, control device 100 generates a command signal such that each of lower switching elements 512, 522, 532 and 542 is turned on in a section where the carrier wave is equal to or higher than the voltage command value. As a result, the command signals of the lower switching elements 512, 522, 532, 542 are generated so that a phase difference of 90 ° occurs with each other, so that the lower switching elements 512, 522, 532, 542 are 90 ° with each other. A switching operation can be made to occur. Therefore, a 90 ° phase difference occurs between the currents flowing through reactors 515, 525, 535, 545. Therefore, the period of the current flowing through the fuel cell 20 is one fourth of that in the case where the switching operations of the lower switching elements 512, 522, 532, 542 have the same phase. Therefore, the amplitude of the current flowing through the fuel cell 20 corresponding to the pulsating current ripple due to the switching operation of the lower switching elements 512, 522, 532, 542 can be reduced more effectively.

上記のように、燃料電池コンバータに設けられ上述した切替部を有するチョッパ回路の数は、少なくとも2つ以上あればよく、特に限定されない。   As described above, the number of chopper circuits provided in the fuel cell converter and having the above-described switching unit may be at least two, and is not particularly limited.

<5.応用例>
続いて、図10〜図14を参照して、応用例に係る電源システム2について説明する。
<5. Application example>
Subsequently, a power supply system 2 according to the application example will be described with reference to FIGS. 10 to 14.

[構成]
まず、図10を参照して、応用例に係る電源システム2の構成について説明する。図10は、応用例に係る電源システム2の概略構成を示す模式図である。
[Constitution]
First, the configuration of the power supply system 2 according to the application example will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic view showing a schematic configuration of a power supply system 2 according to an application example.

図10に示すように、応用例に係る電源システム2は、上述した電源システム1と比較して、バッテリコンバータ40をさらに備える。   As shown in FIG. 10, the power supply system 2 according to the application example further includes a battery converter 40 as compared to the power supply system 1 described above.

応用例では、図10に示すように、バッテリ10は、電圧を変換可能なバッテリコンバータ40を介して燃料電池20及び燃料電池コンバータ50と並列にインバータ31に接続される。ゆえに、バッテリ10の蓄電電力をインバータ31にバッテリコンバータ40を介して供給することができる。なお、バッテリ10の蓄電電力は、電動車両に設けられる各種補機へ供給されてもよい。また、負荷30側から供給される電力をバッテリ10にバッテリコンバータ40を介して供給することができる。   In the application example, as shown in FIG. 10, the battery 10 is connected to the inverter 31 in parallel with the fuel cell 20 and the fuel cell converter 50 via the battery converter 40 capable of converting a voltage. Therefore, the storage power of the battery 10 can be supplied to the inverter 31 via the battery converter 40. The stored power of the battery 10 may be supplied to various auxiliary devices provided in the motor-driven vehicle. Further, the power supplied from the load 30 can be supplied to the battery 10 through the battery converter 40.

バッテリコンバータ40は、電圧を変換可能な電力変換装置であり、バッテリ10の蓄電電力を昇圧して負荷30側へ供給する機能を有する。さらに、バッテリコンバータ40は、負荷30側から供給される電力を降圧してバッテリ10に供給する機能を有する。バッテリコンバータ40には、スイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、バッテリコンバータ40による電力の変換が制御される。   The battery converter 40 is a power converter capable of converting a voltage, and has a function of boosting the stored power of the battery 10 and supplying it to the load 30 side. Furthermore, the battery converter 40 has a function of stepping down the power supplied from the load 30 and supplying the power to the battery 10. The battery converter 40 is provided with a switching element, and by controlling the operation of the switching element, conversion of power by the battery converter 40 is controlled.

図10に示すように、バッテリコンバータ40は、互いに並列に設けられる一対のチョッパ回路41,42を備える。   As shown in FIG. 10, the battery converter 40 includes a pair of chopper circuits 41 and 42 provided in parallel to each other.

チョッパ回路41は、上スイッチング素子411、下スイッチング素子412、上ダイオード413、下ダイオード414、及びリアクトル415を含む。バッテリ10の正極側にリアクトル415の一端が接続される。上ダイオード413は、リアクトル415の他端とインバータ31の正極側との間に接続されるダイオードである。上ダイオード413は、具体的には、リアクトル415の他端からインバータ31の正極側へ向かう一方向に電流の向きを規制する。下ダイオード414は、リアクトル415の他端とバッテリ10の負極側との間に接続されるダイオードである。下ダイオード414は、具体的には、バッテリ10の負極側からリアクトル415の他端へ向かう一方向に電流の向きを規制する。上スイッチング素子411は、上ダイオード413に並列に接続されるスイッチング素子である。下スイッチング素子412は、下ダイオード414に並列に接続されるスイッチング素子である。   The chopper circuit 41 includes an upper switching element 411, a lower switching element 412, an upper diode 413, a lower diode 414, and a reactor 415. One end of a reactor 415 is connected to the positive electrode side of the battery 10. The upper diode 413 is a diode connected between the other end of the reactor 415 and the positive electrode side of the inverter 31. Specifically, the upper diode 413 regulates the direction of current in one direction from the other end of the reactor 415 toward the positive electrode side of the inverter 31. The lower diode 414 is a diode connected between the other end of the reactor 415 and the negative electrode side of the battery 10. Specifically, lower diode 414 regulates the direction of the current in one direction from the negative electrode side of battery 10 to the other end of reactor 415. The upper switching element 411 is a switching element connected in parallel to the upper diode 413. The lower switching element 412 is a switching element connected in parallel to the lower diode 414.

チョッパ回路42は、上スイッチング素子421、下スイッチング素子422、上ダイオード423、下ダイオード424、及びリアクトル425を含む。バッテリ10の正極側にリアクトル425の一端が接続される。上ダイオード423は、リアクトル425の他端とインバータ31の正極側との間に接続されるダイオードである。上ダイオード423は、具体的には、リアクトル425の他端からインバータ31の正極側へ向かう一方向に電流の向きを規制する。下ダイオード424は、リアクトル425の他端とバッテリ10の負極側との間に接続されるダイオードである。下ダイオード424は、具体的には、バッテリ10の負極側からリアクトル425の他端へ向かう一方向に電流の向きを規制する。上スイッチング素子421は、上ダイオード423に並列に接続されるスイッチング素子である。下スイッチング素子422は、下ダイオード424に並列に接続されるスイッチング素子である。   The chopper circuit 42 includes an upper switching element 421, a lower switching element 422, an upper diode 423, a lower diode 424, and a reactor 425. One end of a reactor 425 is connected to the positive electrode side of the battery 10. The upper diode 423 is a diode connected between the other end of the reactor 425 and the positive electrode side of the inverter 31. Specifically, the upper diode 423 regulates the direction of the current in one direction from the other end of the reactor 425 to the positive electrode side of the inverter 31. The lower diode 424 is a diode connected between the other end of the reactor 425 and the negative electrode side of the battery 10. Specifically, lower diode 424 regulates the direction of the current in one direction from the negative electrode side of battery 10 to the other end of reactor 425. The upper switching element 421 is a switching element connected in parallel to the upper diode 423. The lower switching element 422 is a switching element connected in parallel to the lower diode 424.

チョッパ回路41,42の各スイッチング素子としては、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等が用いられる。   As each switching element of the chopper circuits 41 and 42, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like is used.

バッテリコンバータ40の各チョッパ回路において、上スイッチング素子411(421)がOFFに維持された状態で、下スイッチング素子412(422)がスイッチング動作を行うことによって、バッテリ10の蓄電電力が昇圧されて負荷30側へ供給される。この際、バッテリコンバータ40の各チョッパ回路では、下スイッチング素子412(422)がONであるときにリアクトル415(425)へ磁気エネルギが蓄積され、下スイッチング素子412(422)がOFFであるときにリアクトル415(425)から磁気エネルギが放出される。   In each chopper circuit of battery converter 40, the lower switching element 412 (422) performs switching operation in a state where upper switching element 411 (421) is maintained OFF, whereby the stored power of battery 10 is boosted and the load It is supplied to the 30 side. At this time, in each chopper circuit of battery converter 40, magnetic energy is stored in reactor 415 (425) when lower switching element 412 (422) is ON, and when lower switching element 412 (422) is OFF. Magnetic energy is released from the reactor 415 (425).

また、バッテリコンバータ40の各チョッパ回路において、下スイッチング素子412(422)がOFFに維持された状態で、上スイッチング素子411(421)がスイッチング動作を行うことによって、負荷30側から供給される電力が降圧されてバッテリ10に供給される。この際、バッテリコンバータ40の各チョッパ回路では、上スイッチング素子411(421)がONであるときにリアクトル415(425)へ磁気エネルギが蓄積され、上スイッチング素子411(421)がOFFであるときにリアクトル415(425)から磁気エネルギが放出される。   In each chopper circuit of battery converter 40, power is supplied from load 30 by upper switching element 411 (421) performing a switching operation while lower switching element 412 (422) is maintained OFF. Is stepped down and supplied to the battery 10. At this time, in each chopper circuit of battery converter 40, magnetic energy is stored in reactor 415 (425) when upper switching element 411 (421) is ON, and when upper switching element 411 (421) is OFF. Magnetic energy is released from the reactor 415 (425).

ここで、バッテリコンバータ40の一対のチョッパ回路41,42における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P41,P42よりバッテリ10側には、バッテリコンバータ40とバッテリ10の正極側とを断接する切替部49が設けられる。切替部49は、バッテリコンバータ40がバッテリ10の正極側に接続された状態と、バッテリコンバータ40が外部接続部60に接続された状態とを切り替え可能である。   Here, on the battery 10 side from the connection points P41 and P42 of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits 41 and 42 of the battery converter 40, a switching portion for connecting and disconnecting the battery converter 40 and the positive electrode side of the battery 10 49 are provided. Switching unit 49 is capable of switching between a state in which battery converter 40 is connected to the positive electrode side of battery 10 and a state in which battery converter 40 is connected to external connection portion 60.

図10に示すように、切替部49は、スイッチ491及びスイッチ492を含む。   As shown in FIG. 10, the switching unit 49 includes a switch 491 and a switch 492.

スイッチ491は、チョッパ回路41における上ダイオード413、下ダイオード414及びリアクトル415の接続点P41よりバッテリ10側に設けられ、設置位置においてチョッパ回路41とバッテリ10の正極側とを断接する。例えば、スイッチ491は、チョッパ回路41、チョッパ回路42及びバッテリ10の正極側の接続点P49とリアクトル415との間に設けられる。また、スイッチ491は、設置位置においてチョッパ回路41と外部接続部60の一方の極側とを接続可能であり、チョッパ回路41がバッテリ10の正極側に接続された状態と、チョッパ回路41が外部接続部60の一方の極側に接続された状態とを切り替え可能である。   The switch 491 is provided on the battery 10 side from the connection point P41 of the upper diode 413, the lower diode 414, and the reactor 415 in the chopper circuit 41, and connects the chopper circuit 41 and the positive electrode side of the battery 10 at the installation position. For example, the switch 491 is provided between the chopper circuit 41, the chopper circuit 42, and the connection point P49 on the positive electrode side of the battery 10 and the reactor 415. The switch 491 can connect the chopper circuit 41 to one of the pole sides of the external connection unit 60 at the installation position, and the chopper circuit 41 is connected to the positive electrode side of the battery 10; It is possible to switch to the state of being connected to one of the pole sides of the connection portion 60.

スイッチ492は、チョッパ回路42における上ダイオード423、下ダイオード424及びリアクトル425の接続点P42よりバッテリ10側に設けられ、設置位置においてチョッパ回路42とバッテリ10の正極側とを断接する。例えば、スイッチ492は、チョッパ回路41、チョッパ回路42及びバッテリ10の正極側の接続点P49とリアクトル425との間に設けられる。また、スイッチ492は、設置位置においてチョッパ回路42と外部接続部60の他方の極側とを接続可能であり、チョッパ回路42がバッテリ10の正極側に接続された状態と、チョッパ回路42が外部接続部60の他方の極側に接続された状態とを切り替え可能である。   The switch 492 is provided on the battery 10 side from the connection point P42 of the upper diode 423 and the lower diode 424 and the reactor 425 in the chopper circuit 42, and connects and connects the chopper circuit 42 and the positive electrode side of the battery 10 at the installation position. For example, the switch 492 is provided between the chopper circuit 41, the chopper circuit 42, and the connection point P49 on the positive electrode side of the battery 10 and the reactor 425. Further, switch 492 can connect chopper circuit 42 to the other pole side of external connection portion 60 at the installation position, and a state where chopper circuit 42 is connected to the positive pole side of battery 10, chopper circuit 42 is externally It is possible to switch to the state of being connected to the other pole side of the connection portion 60.

スイッチ491によりチョッパ回路41がバッテリ10の正極側と接続され、かつ、スイッチ492によりチョッパ回路42がバッテリ10の正極側と接続された状態が、バッテリコンバータ40がバッテリ10の正極側に接続された状態に相当する。一方、スイッチ491によりチョッパ回路41が外部接続部60の一方の極側と接続され、かつ、スイッチ492によりチョッパ回路42が外部接続部60の他方の極側と接続された状態が、バッテリコンバータ40が外部接続部60に接続された状態に相当する。   When the chopper circuit 41 is connected to the positive side of the battery 10 by the switch 491 and the chopper circuit 42 is connected to the positive side of the battery 10 by the switch 492, the battery converter 40 is connected to the positive side of the battery 10 It corresponds to the state. On the other hand, battery converter 40 is in a state where chopper circuit 41 is connected to one pole side of external connection portion 60 by switch 491 and chopper circuit 42 is connected to the other pole side of external connection portion 60 by switch 492. Corresponds to the state of being connected to the external connection unit 60.

バッテリコンバータ40は、バッテリコンバータ40が外部接続部60に接続された状態において、外部接続部60と負荷30側との間での電力変換を実行可能である。例えば、バッテリコンバータ40は、負荷30側から供給される直流電力を交流電力に変換して外部接続部60へ供給可能である。なお、バッテリコンバータ40が外部接続部60に接続された状態におけるバッテリコンバータ40による電力変換については、後述にて詳細に説明する。   The battery converter 40 can perform power conversion between the external connection unit 60 and the load 30 side in a state where the battery converter 40 is connected to the external connection unit 60. For example, the battery converter 40 can convert DC power supplied from the load 30 side into AC power and supply the AC power to the external connection unit 60. The power conversion by the battery converter 40 in the state where the battery converter 40 is connected to the external connection unit 60 will be described in detail later.

応用例では、制御装置100は、バッテリコンバータ40の一対のチョッパ回路41,42のスイッチング素子の動作を制御することによって、チョッパ回路41,42による電力の変換を制御する。また、例えば、制御装置100は、バッテリコンバータ40の切替部49の動作を制御することによって、バッテリコンバータ40がバッテリ10の正極側に接続された状態と、バッテリコンバータ40が外部接続部60に接続された状態との切り替えを制御する。このように、制御装置100は、バッテリコンバータ40の動作を制御する。   In the application example, the control device 100 controls the conversion of power by the chopper circuits 41 and 42 by controlling the operation of the switching elements of the pair of chopper circuits 41 and 42 of the battery converter 40. Also, for example, the control device 100 controls the operation of the switching unit 49 of the battery converter 40 to connect the battery converter 40 to the positive electrode side of the battery 10 and connect the battery converter 40 to the external connection unit 60. Control the switching between the two states. Thus, control device 100 controls the operation of battery converter 40.

[動作]
続いて、図11〜図14を参照して、応用例に係る電源システム2の動作について説明する。
[Operation]
Subsequently, the operation of the power supply system 2 according to the application example will be described with reference to FIGS.

(走行時)
まず、図11を参照して、電動車両の走行時の電源システム2の動作について説明する。図11は、電動車両の走行時の電源システム2における電力の流れを示す模式図である。
(During driving)
First, with reference to FIG. 11, the operation of the power supply system 2 when the electric powered vehicle travels will be described. FIG. 11 is a schematic view showing the flow of electric power in the power supply system 2 when the electric powered vehicle travels.

電動車両の走行時において、制御装置100は、バッテリ10の蓄電電力を主として用いて駆動用モータ32が駆動され、燃料電池20の発電電力を用いてバッテリ10の充電等が行われるように、電源システム2を制御する。   At the time of traveling of the electric vehicle, control device 100 uses power stored in battery 10 mainly to drive drive motor 32 and uses generated power of fuel cell 20 to charge battery 10 and the like. Control system 2

制御装置100は、電動車両の走行時に、切替部59の動作を制御することによって、燃料電池コンバータ50を燃料電池20の正極側と接続させる。それにより、具体的には、図11に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により燃料電池20の正極側と接続される。また、制御装置100は、切替部49の動作を制御することによって、バッテリコンバータ40をバッテリ10の正極側と接続させる。それにより、具体的には、図11に示すように、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42が、スイッチ491,492によりバッテリ10の正極側と接続される。   The control device 100 connects the fuel cell converter 50 to the positive electrode side of the fuel cell 20 by controlling the operation of the switching unit 59 when the electric vehicle is traveling. Thereby, specifically, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to the positive electrode side of fuel cell 20 by switches 591 and 592 as shown in FIG. Further, control device 100 connects battery converter 40 to the positive electrode side of battery 10 by controlling the operation of switching unit 49. Thereby, specifically, chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40 are connected to the positive electrode side of battery 10 by switches 491 and 492 as shown in FIG.

制御装置100は、電動車両の走行時に、切替部59により燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側と接続されることによって、図11に示すように、燃料電池20の発電電力を負荷30側へ燃料電池コンバータ50を介して供給させることができる。この際、制御装置100は、燃料電池20の発電電力を燃料電池コンバータ50によって昇圧させて負荷30側へ供給させる。このような燃料電池コンバータ50による昇圧動作については、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による昇圧動作と同様であるので、説明を省略する。   The control device 100 connects the fuel cell converter 50 to the positive electrode side of the fuel cell 20 by the switching unit 59 when the electric vehicle is traveling, thereby, as shown in FIG. Can be supplied to the fuel cell via the fuel cell converter 50. At this time, the control device 100 boosts the generated power of the fuel cell 20 by the fuel cell converter 50 and supplies it to the load 30 side. The boosting operation by the fuel cell converter 50 is the same as the boosting operation by the fuel cell converter 50 in the power supply system 1 described above, and thus the description thereof is omitted.

制御装置100は、電動車両の走行時に、例えば、駆動用モータ32の出力が要求値と一致するように、加減速指令量及び車速等のパラメータに基づいて、駆動用モータ32の出力を制御する。ここで、電動車両の走行時には、切替部49によりバッテリコンバータ40がバッテリ10の正極側と接続されることによって、制御装置100は、図11に示すように、バッテリ10の蓄電電力を負荷30側へバッテリコンバータ40を介して供給させることができる。   The control device 100 controls the output of the drive motor 32 based on parameters such as the acceleration / deceleration command amount and the vehicle speed so that, for example, the output of the drive motor 32 matches the required value when the electric vehicle travels. . Here, when the electric powered vehicle is traveling, the control unit 100 connects the stored power of the battery 10 to the load 30 side as shown in FIG. 11 by the battery converter 40 being connected to the positive electrode side of the battery 10 by the switching unit 49. Can be supplied via the battery converter 40.

上記のように、バッテリ10の蓄電電力を負荷30側へ供給させる際において、制御装置100は、バッテリ10の蓄電電力をバッテリコンバータ40によって昇圧させて負荷30側へ供給させる。具体的には、制御装置100は、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42の下スイッチング素子412,422をスイッチング動作させることによって、バッテリ10の蓄電電力を昇圧させる。このようなバッテリコンバータ40の動作を昇圧動作とも呼ぶ。   As described above, when the storage power of the battery 10 is supplied to the load 30 side, the control device 100 boosts the storage power of the battery 10 by the battery converter 40 and supplies it to the load 30 side. Specifically, control device 100 boosts the stored power of battery 10 by switching the lower switching elements 412 and 422 of chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40. Such operation of the battery converter 40 is also referred to as step-up operation.

例えば、制御装置100は、バッテリコンバータ40を昇圧動作させる際に、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による昇圧動作と同様に、三角波状のキャリア波と電圧指令値とを比較することによって、下スイッチング素子412,422の開閉タイミングを示すパルス波状の指令信号を生成する。そして、制御装置100は、指令信号をバッテリコンバータ40に出力することにより、当該指令信号に応じたスイッチング動作を下スイッチング素子412,422に行わせる。   For example, when boosting operation of battery converter 40, control device 100 compares the triangular carrier wave with the voltage command value in the same manner as the boosting operation by fuel cell converter 50 in power supply system 1 described above. A pulse wave command signal indicating the open / close timing of the lower switching elements 412 and 422 is generated. Then, the control device 100 outputs a command signal to the battery converter 40 to cause the lower switching elements 412 and 422 to perform switching operation according to the command signal.

また、制御装置100は、例えば、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による昇圧動作と同様に、所望の昇圧比が得られるように、下スイッチング素子412,422のデューティー比を決定する。そして、制御装置100は、デューティー比がそのように決定された値になるように、電圧指令値を設定する。それにより、バッテリコンバータ40の昇圧動作における昇圧比が適切に制御される。   In addition, for example, similarly to the boosting operation by the fuel cell converter 50 in the power supply system 1 described above, the control device 100 determines the duty ratio of the lower switching elements 412 and 422 so as to obtain a desired boost ratio. Then, control device 100 sets the voltage command value such that the duty ratio becomes the value thus determined. Thereby, the boosting ratio in the boosting operation of battery converter 40 is appropriately controlled.

また、制御装置100は、バッテリコンバータ40を昇圧動作させる際に、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による昇圧動作と同様に、下スイッチング素子412,422を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。例えば、制御装置100は、下スイッチング素子412,422のキャリア波を互いに180°の位相差が生じるように生成することによって、下スイッチング素子412,422を互いに180°の位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。なお、制御装置100により生成される下スイッチング素子412,422のキャリア波の間での位相差は、180°以外であってもよい。   Further, when boosting operation of battery converter 40, control device 100 switches lower switching elements 412 and 422 so that a phase difference occurs between them similarly to the boosting operation by fuel cell converter 50 in power supply system 1 described above. You may operate it. For example, the control device 100 switches the lower switching elements 412 and 422 so that they have a phase difference of 180 ° by generating carrier waves of the lower switching elements 412 and 422 so as to cause a phase difference of 180 degrees. You may operate it. The phase difference between the carrier waves of lower switching elements 412 and 422 generated by control device 100 may be other than 180 °.

制御装置100は、電動車両の走行時に、切替部49によりバッテリコンバータ40がバッテリ10の正極側と接続されることによって、図11において二点鎖線の矢印によって示すように、負荷30側から供給される電力をバッテリ10にバッテリコンバータ40を介して供給させることができる。それにより、燃料電池20の発電電力を用いたバッテリ10の充電及び駆動用モータ32の回生電力を用いたバッテリ10の充電が実現される。   The control device 100 is supplied from the load 30 side as shown by the two-dot chained arrow in FIG. 11 as the battery converter 40 is connected to the positive electrode side of the battery 10 by the switching unit 49 when the electric vehicle is traveling. Power can be supplied to the battery 10 via the battery converter 40. As a result, charging of the battery 10 using the power generated by the fuel cell 20 and charging of the battery 10 using regenerative power of the driving motor 32 are realized.

上記のように、負荷30側から供給される電力をバッテリ10に供給させる際において、制御装置100は、負荷30側から供給される電力をバッテリコンバータ40によって降圧させてバッテリ10に供給させる。具体的には、制御装置100は、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42の上スイッチング素子411,421をスイッチング動作させることによって、駆動用モータ32の回生電力を降圧させる。このようなバッテリコンバータ40の動作を降圧動作とも呼ぶ。   As described above, when the power supplied from the load 30 side is supplied to the battery 10, the control device 100 reduces the power supplied from the load 30 side by the battery converter 40 and supplies the power to the battery 10. Specifically, control device 100 reduces the regenerative power of drive motor 32 by switching the upper switching elements 411 and 421 of chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40. Such operation of the battery converter 40 is also referred to as step-down operation.

例えば、制御装置100は、バッテリコンバータ40を降圧動作させる際に、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による昇圧動作と同様に、三角波状のキャリア波と電圧指令値とを比較することによって、上スイッチング素子411,421の開閉タイミングを示すパルス波状の指令信号を生成する。そして、制御装置100は、指令信号をバッテリコンバータ40に出力することにより、当該指令信号に応じたスイッチング動作を上スイッチング素子411,421に行わせる。   For example, when step-down operation of battery converter 40 is performed, control device 100 compares the triangular carrier wave with the voltage command value in the same manner as the boosting operation by fuel cell converter 50 in power supply system 1 described above. A pulse wave command signal indicating the open / close timing of the upper switching elements 411 and 421 is generated. Then, the control device 100 causes the upper switching elements 411 and 421 to perform the switching operation according to the command signal by outputting the command signal to the battery converter 40.

このように、キャリア波との比較対象となる電圧指令値の設定値に応じて上スイッチング素子411,421の指令信号が決定されるので、制御装置100は、電圧指令値を適宜設定することによって、上スイッチング素子411,421のスイッチング動作のデューティー比を制御することができる。ここで、降圧前の電圧(バッテリコンバータ40より負荷30側の電圧)をV_inとし、降圧後の電圧(バッテリコンバータ40よりバッテリ10側の電圧)をV_outとした場合、デューティー比γは以下の式(2)によって表される。   As described above, since the command signals of the upper switching elements 411 and 421 are determined according to the set value of the voltage command value to be compared with the carrier wave, the control device 100 sets the voltage command value appropriately. The duty ratio of the switching operation of the upper switching elements 411 and 421 can be controlled. Here, assuming that the voltage before voltage reduction (voltage on the load 30 side from the battery converter 40) is V_in and the voltage after voltage reduction (voltage on the battery 10 side from the battery converter 40) is V_out, the duty ratio γ is It is represented by (2).

Figure 2019110656
Figure 2019110656

例えば、制御装置100は、まず、所望の降圧比が得られるように、デューティー比γを式(2)に基づいて決定する。そして、制御装置100は、デューティー比γがそのように決定された値になるように、電圧指令値を設定する。それにより、バッテリコンバータ40の降圧動作における降圧比が適切に制御される。   For example, the control device 100 first determines the duty ratio γ based on the equation (2) so as to obtain a desired step-down ratio. Then, control device 100 sets the voltage command value such that duty ratio γ becomes the value thus determined. Thereby, the step-down ratio in the step-down operation of battery converter 40 is appropriately controlled.

また、制御装置100は、バッテリコンバータ40を降圧動作させる際に、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による昇圧動作と同様に、上スイッチング素子411,421を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。例えば、制御装置100は、上スイッチング素子411,421のキャリア波を互いに180°の位相差が生じるように生成することによって、上スイッチング素子411,421を互いに180°の位相差が生じるようにスイッチング動作させてもよい。なお、制御装置100により生成される上スイッチング素子411,421のキャリア波の間での位相差は、180°以外であってもよい。   Further, when step-down operation of battery converter 40 is performed, control device 100 switches upper switching elements 411 and 421 such that a phase difference occurs between them, similarly to the boosting operation by fuel cell converter 50 in power supply system 1 described above. You may operate it. For example, the control device 100 generates the carrier waves of the upper switching elements 411 and 421 so as to cause a 180 ° phase difference with each other, thereby switching the upper switching elements 411 and 421 so that a 180 ° phase difference with each other. You may operate it. The phase difference between the carrier waves of the upper switching elements 411 and 421 generated by the control device 100 may be other than 180 °.

(外部充電時)
次に、図12を参照して、バッテリ10の外部充電時の電源システム2の動作について説明する。図12は、バッテリ10の外部充電時の電源システム2における電力の流れを示す模式図である。
(When charging externally)
Next, with reference to FIG. 12, the operation of the power supply system 2 at the time of external charging of the battery 10 will be described. FIG. 12 is a schematic view showing the flow of power in the power supply system 2 when the battery 10 is externally charged.

電動車両の停車時等に、外部接続部60に外部交流電源201が接続される場合がある。そのような場合において、制御装置100は、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を用いてバッテリ10が充電されるように、電源システム2を制御する。   When the electrically powered vehicle is stopped, the external AC power supply 201 may be connected to the external connection unit 60. In such a case, control device 100 controls power supply system 2 such that battery 10 is charged using the power received from external AC power supply 201 through external connection unit 60.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、切替部59の動作を制御することによって、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させる。それにより、具体的には、図12に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により外部接続部60と接続される。また、制御装置100は、切替部49の動作を制御することによって、バッテリコンバータ40をバッテリ10の正極側と接続させる。それにより、具体的には、図12に示すように、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42が、スイッチ491,492によりバッテリ10の正極側と接続される。   When external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 connects fuel cell converter 50 to external connection unit 60 by controlling the operation of switching unit 59. Thus, specifically, as shown in FIG. 12, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to external connection unit 60 by switches 591 and 592. Further, control device 100 connects battery converter 40 to the positive electrode side of battery 10 by controlling the operation of switching unit 49. Thereby, specifically, chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40 are connected to the positive electrode side of battery 10 by switches 491 and 492 as shown in FIG.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、切替部59により燃料電池コンバータ50が外部接続部60と接続されることによって、図12に示すように、外部交流電源201から外部接続部60を介して受電される電力を負荷30側へ燃料電池コンバータ50を介して供給させることができる。それにより、外部交流電源201から受電される電力を用いてバッテリ10を充電させることができる。この際、制御装置100は、外部交流電源201から受電される電力を燃料電池コンバータ50によって整流させて負荷30側へ供給させる。このような燃料電池コンバータ50による整流動作については、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による整流動作と同様であるので、説明を省略する。   When external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, control device 100 connects fuel cell converter 50 to external connection unit 60 by switching unit 59, as shown in FIG. Power received from the AC power supply 201 through the external connection unit 60 can be supplied to the load 30 through the fuel cell converter 50. Thereby, battery 10 can be charged using the power received from external AC power supply 201. At this time, the control device 100 rectifies the power received from the external AC power supply 201 by the fuel cell converter 50 and supplies the rectified power to the load 30 side. The rectification operation by the fuel cell converter 50 is the same as the rectification operation by the fuel cell converter 50 in the power supply system 1 described above, and thus the description thereof is omitted.

ここで、外部交流電源201から受電される電力を用いてバッテリ10を充電させる場合、バッテリ10に供給される電力の電圧をバッテリ10により充電可能な電圧である充電電圧に調整する必要がある。   Here, in the case of charging the battery 10 using the power received from the external AC power supply 201, it is necessary to adjust the voltage of the power supplied to the battery 10 to a charging voltage which can be charged by the battery 10.

制御装置100は、燃料電池コンバータ50の整流動作を制御することによって、バッテリ10に供給される電力の電圧を調整することができる。さらに、制御装置100は、バッテリコンバータ40の降圧動作を制御することによっても、バッテリ10に供給される電力の電圧を調整することができる。よって、制御装置100は、燃料電池コンバータ50の整流動作及びバッテリコンバータ40の降圧動作の双方を適切に制御することによって、バッテリ10に供給される電力の電圧を充電電圧に調整することができる。なお、制御装置100は、スイッチング損失を低減する観点から、燃料電池コンバータ50の整流動作の制御のみによってバッテリ10に供給される電力の電圧を充電電圧に調整し、バッテリコンバータ40のスイッチング動作を停止させてもよい。   Control device 100 can adjust the voltage of the power supplied to battery 10 by controlling the rectifying operation of fuel cell converter 50. Furthermore, control device 100 can also adjust the voltage of the power supplied to battery 10 by controlling the step-down operation of battery converter 40. Therefore, control device 100 can adjust the voltage of the power supplied to battery 10 to the charging voltage by appropriately controlling both the rectifying operation of fuel cell converter 50 and the step-down operation of battery converter 40. From the viewpoint of reducing the switching loss, control device 100 adjusts the voltage of the power supplied to battery 10 to the charging voltage only by controlling the rectification operation of fuel cell converter 50, and stops the switching operation of battery converter 40. You may

なお、外部接続部60が外部交流電源201と接続されている場合に、上述した電源システム1と同様に、図12において二点鎖線の矢印によって示すように、外部交流電源201から受電される電力がインバータ31及び駆動用モータ32へ供給されてもよい。   When external connection unit 60 is connected to external AC power supply 201, power is received from external AC power supply 201 as shown by the double-dotted line arrow in FIG. 12 as in power supply system 1 described above. May be supplied to the inverter 31 and the drive motor 32.

(外部給電時)
次に、図13及び図14を参照して、外部交流負荷202への外部給電時の電源システム2の動作について説明する。応用例では、外部交流負荷202への外部給電は、バッテリ10の蓄電電力を用いた外部交流負荷202への給電と、燃料電池20の発電電力を用いた外部交流負荷202への給電とを含む。以下で詳細に説明するように、応用例では、バッテリ10の蓄電電力及び燃料電池20の発電電力の双方を外部交流負荷202への給電に利用することができるので、外部交流負荷202へ給電可能な電力の総量を増大させることができる。
(At the time of external power feeding)
Next, with reference to FIG. 13 and FIG. 14, the operation of the power supply system 2 at the time of external power feeding to the external AC load 202 will be described. In the application example, the external power feeding to the external AC load 202 includes power feeding to the external AC load 202 using the stored power of the battery 10 and power feeding to the external AC load 202 using the generated power of the fuel cell 20. . As will be described in detail below, in the application example, since both the stored power of the battery 10 and the generated power of the fuel cell 20 can be used to feed the external AC load 202, the external AC load 202 can be powered. Total power can be increased.

まず、図13を参照して、バッテリ10の蓄電電力を用いた外部交流負荷202への外部給電時の電源システム2の動作について説明する。図13は、バッテリ10の蓄電電力を用いた外部交流負荷202への外部給電時の電源システム2における電力の流れを示す模式図である。   First, with reference to FIG. 13, an operation of the power supply system 2 at the time of external power feeding to the external AC load 202 using the stored power of the battery 10 will be described. FIG. 13 is a schematic diagram showing the flow of power in the power supply system 2 at the time of external power feeding to the external AC load 202 using the stored power of the battery 10.

電動車両の停車時等に、外部接続部60に外部交流負荷202が接続される場合がある。そのような場合において、制御装置100は、例えば、バッテリ10の蓄電電力が外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電されるように、電源システム2を制御し得る。   When the electric powered vehicle is stopped, the external AC load 202 may be connected to the external connection unit 60. In such a case, control device 100 may control power supply system 2 such that the stored power of battery 10 is supplied to external AC load 202 via external connection unit 60, for example.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、切替部59の動作を制御することによって、例えば、燃料電池コンバータ50を外部接続部60と接続させる。それにより、具体的には、図13に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により外部接続部60と接続される。また、上記のように切替部59が制御される場合、制御装置100は、切替部49の動作を制御することによって、バッテリコンバータ40をバッテリ10の正極側と接続させる。それにより、具体的には、図13に示すように、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42が、スイッチ491,492によりバッテリ10の正極側と接続される。   When the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202, the control device 100 controls the operation of the switching unit 59 to connect, for example, the fuel cell converter 50 to the external connection unit 60. Thereby, specifically, as shown in FIG. 13, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to external connection unit 60 by switches 591 and 592. Further, when the switching unit 59 is controlled as described above, the control device 100 controls the operation of the switching unit 49 to connect the battery converter 40 to the positive electrode side of the battery 10. Thus, specifically, as shown in FIG. 13, chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40 are connected to the positive electrode side of battery 10 by switches 491 and 492.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続され、上記のように切替部59及び切替部49が制御される場合に、燃料電池コンバータ50が外部接続部60と接続されることによって、図13に示すように、バッテリ10の蓄電電力を外部接続部60側へ燃料電池コンバータ50を介して供給させることができる。それにより、バッテリ10の蓄電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることが実現され得る。この際、制御装置100は、バッテリ10の蓄電電力を燃料電池コンバータ50によって交流電流に変換させて外部接続部60側へ供給させる。このような燃料電池コンバータ50による直流交流変換動作については、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による直流交流動作と同様であるので、説明を省略する。   In control device 100, fuel cell converter 50 is connected to external connection unit 60 when external connection unit 60 is connected to external AC load 202, and switching unit 59 and switching unit 49 are controlled as described above. Thus, as shown in FIG. 13, the stored power of the battery 10 can be supplied to the external connection portion 60 side via the fuel cell converter 50. Thereby, it can be realized that the stored power of the battery 10 is supplied to the external AC load 202 via the external connection unit 60. At this time, the control device 100 converts the stored power of the battery 10 into an alternating current by the fuel cell converter 50 and supplies it to the external connection unit 60 side. The direct current to alternating current conversion operation by the fuel cell converter 50 is the same as the direct current to alternating current operation by the fuel cell converter 50 in the power supply system 1 described above, and thus the description thereof is omitted.

ここで、バッテリ10の蓄電電力を交流電流に変換させて外部接続部60側へ供給させる場合、リアクトル515,525の出力側(外部接続部60側)における電圧を目標値に調整する必要がある。   Here, in the case where the storage power of the battery 10 is converted to an alternating current and supplied to the external connection unit 60 side, it is necessary to adjust the voltage at the output side (external connection unit 60 side) of the reactors 515 and 525 to a target value. .

制御装置100は、燃料電池コンバータ50の直流交流変換動作を制御することによって、リアクトル515,525の出力側における電圧を調整することができる。さらに、制御装置100は、バッテリコンバータ40の昇圧動作を制御することによっても、リアクトル515,525の出力側における電圧を調整することができる。よって、制御装置100は、燃料電池コンバータ50の直流交流変換動作及びバッテリコンバータ40の昇圧動作の双方を適切に制御することによって、リアクトル515,525の出力側における電圧を目標値に調整することができる。なお、制御装置100は、スイッチング損失を低減する観点から、燃料電池コンバータ50の直流交流変換動作の制御のみによってリアクトル515,525の出力側における電圧を目標値に調整し、バッテリコンバータ40のスイッチング動作を停止させてもよい。   Control device 100 can adjust the voltage at the output side of reactors 515 and 525 by controlling the DC / AC conversion operation of fuel cell converter 50. Furthermore, control device 100 can also adjust the voltage at the output side of reactors 515 and 525 by controlling the step-up operation of battery converter 40. Therefore, control device 100 can adjust the voltage at the output side of reactors 515 and 525 to a target value by appropriately controlling both the DC / AC conversion operation of fuel cell converter 50 and the boost operation of battery converter 40. it can. From the viewpoint of reducing switching loss, control device 100 adjusts the voltage at the output side of reactors 515 and 525 to a target value only by controlling the DC / AC conversion operation of fuel cell converter 50, and performs switching operation of battery converter 40. May be stopped.

なお、外部接続部60が外部交流負荷202と接続され、上記のように切替部59及び切替部49が制御される場合に、上述した電源システム1と同様に、図13において二点鎖線の矢印によって示すように、負荷30により回生発電される電力が燃料電池コンバータ50によって交流電流に変換されて外部交流負荷202に給電されてもよい。   When external connection unit 60 is connected to external AC load 202 and switching unit 59 and switching unit 49 are controlled as described above, arrows of dashed-two dotted lines in FIG. 13 as in power supply system 1 described above. The electric power regenerated by the load 30 may be converted into an alternating current by the fuel cell converter 50 and supplied to the external AC load 202, as shown by the equation (1).

次に、図14を参照して、燃料電池20の発電電力を用いた外部交流負荷202への外部給電時の電源システム2の動作について説明する。図14は、燃料電池20の発電電力を用いた外部交流負荷202への外部給電時の電源システム2における電力の流れを示す模式図である。   Next, with reference to FIG. 14, the operation of the power supply system 2 at the time of external power feeding to the external AC load 202 using the generated power of the fuel cell 20 will be described. FIG. 14 is a schematic view showing the flow of power in the power supply system 2 at the time of external power feeding to the external AC load 202 using the generated power of the fuel cell 20.

電動車両の停車時等に、外部接続部60に外部交流負荷202が接続される場合において、制御装置100は、燃料電池20の発電電力が外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電されるように、電源システム2を制御してもよい。   When the external AC load 202 is connected to the external connection unit 60 when the electric vehicle stops, etc., in the control device 100, the generated power of the fuel cell 20 is supplied to the external AC load 202 via the external connection unit 60. To control the power supply system 2.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、切替部59の動作を制御することによって、例えば、燃料電池コンバータ50を燃料電池20の正極側と接続させる。それにより、具体的には、図14に示すように、燃料電池コンバータ50のチョッパ回路51,52が、スイッチ591,592により燃料電池20の正極側と接続される。また、上記のように切替部59が制御される場合、制御装置100は、切替部49の動作を制御することによって、バッテリコンバータ40を外部接続部60と接続させる。それにより、具体的には、図14に示すように、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42が、スイッチ491,492により外部接続部60と接続される。   When the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202, the control device 100 controls the operation of the switching unit 59 to connect, for example, the fuel cell converter 50 to the positive electrode side of the fuel cell 20. Thus, specifically, chopper circuits 51 and 52 of fuel cell converter 50 are connected to the positive electrode side of fuel cell 20 by switches 591 and 592 as shown in FIG. When the switching unit 59 is controlled as described above, the control device 100 controls the operation of the switching unit 49 to connect the battery converter 40 to the external connection unit 60. Thereby, specifically, chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40 are connected to external connection unit 60 by switches 491 and 492 as shown in FIG.

制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続され、上記のように切替部59及び切替部49が制御される場合に、バッテリコンバータ40が外部接続部60と接続されることによって、図14に示すように、燃料電池20の発電電力を外部接続部60側へバッテリコンバータ40を介して供給させることができる。それにより、燃料電池20の発電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることが実現され得る。   In control device 100, battery converter 40 is connected to external connection unit 60 when external connection unit 60 is connected to external AC load 202 and switching unit 59 and switching unit 49 are controlled as described above. As shown in FIG. 14, the generated power of the fuel cell 20 can be supplied to the external connection unit 60 side via the battery converter 40. Thereby, it can be realized that the generated power of the fuel cell 20 is supplied to the external AC load 202 via the external connection portion 60.

上記のように、燃料電池20の発電電力を外部接続部60側へ供給させる際において、制御装置100は、燃料電池20の発電電力をバッテリコンバータ40によって交流電流に変換させて外部接続部60側へ供給させる。具体的には、制御装置100は、バッテリコンバータ40のチョッパ回路41,42の上スイッチング素子411,421及び下スイッチング素子412,422をスイッチング動作させることによって、燃料電池20の発電電力を交流電流に変換させる。このようなバッテリコンバータ40の動作を直流交流変換動作とも呼ぶ。   As described above, when the generated power of the fuel cell 20 is supplied to the external connection portion 60 side, the control device 100 converts the generated power of the fuel cell 20 into an alternating current by the battery converter 40 and the external connection portion 60 side. Supply to Specifically, control device 100 performs switching operation of upper switching elements 411 and 421 and lower switching elements 412 and 422 of chopper circuits 41 and 42 of battery converter 40 to convert generated power of fuel cell 20 into alternating current. To convert. Such operation of the battery converter 40 is also referred to as DC-AC conversion operation.

制御装置100は、バッテリコンバータ40を直流交流変換動作させる際に、例えば、バッテリコンバータ40を上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による直流交流動作と同様に、PWMインバータとして動作させる。   When the battery converter 40 performs the DC / AC conversion operation, for example, the control device 100 causes the battery converter 40 to operate as a PWM inverter in the same manner as the DC / AC operation by the fuel cell converter 50 in the power supply system 1 described above.

この場合、例えば、制御装置100は、上述した電源システム1における燃料電池コンバータ50による直流交流動作と同様に、三角波状のキャリア波及び反転キャリア波を生成し、リアクトル415,425の出力側(外部接続部60側)における電圧の目標値と同一の周波数を有する正弦波状の信号波を生成する。そして、制御装置100は、キャリア波及び反転キャリア波と信号波とを比較することによって、バッテリコンバータ40の各スイッチング素子について指令信号を生成し、バッテリコンバータ40に出力することにより、当該指令信号に応じたスイッチング動作を各スイッチング素子に行わせる。   In this case, for example, the control device 100 generates triangular wave carrier waves and inverted carrier waves in the same manner as the direct current alternating current operation by the fuel cell converter 50 in the power supply system 1 described above. A sine wave signal wave having the same frequency as the target value of the voltage at the connection portion 60) is generated. Then, control device 100 generates a command signal for each switching element of battery converter 40 by comparing the carrier wave and the inverted carrier wave with the signal wave, and outputs the command signal to battery converter 40 to generate the command signal. Each switching element is caused to perform a corresponding switching operation.

それにより、燃料電池20の発電電力が、バッテリコンバータ40により交流電流に変換されて外部接続部60側へ供給される。ゆえに、燃料電池20の発電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることができる。この際、バッテリコンバータ40による直流交流変換後の電圧は目標値と略一致する。   Thereby, the power generated by the fuel cell 20 is converted into an alternating current by the battery converter 40 and supplied to the external connection portion 60 side. Therefore, the power generated by the fuel cell 20 can be supplied to the external AC load 202 via the external connection portion 60. At this time, the voltage after direct current to alternating current conversion by the battery converter 40 substantially matches the target value.

上記のように、制御装置100は、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、バッテリコンバータ40を外部接続部60と接続させ、例えば、バッテリコンバータ40をPWMインバータとして動作させることによって、燃料電池20の発電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させ得る。   As described above, when external connection unit 60 is connected to external AC load 202, control device 100 connects battery converter 40 to external connection unit 60, and operates, for example, battery converter 40 as a PWM inverter. Thus, the generated power of the fuel cell 20 can be supplied to the external AC load 202 via the external connection portion 60.

ここで、燃料電池20の発電電力を交流電流に変換させて外部接続部60側へ供給させる場合、リアクトル415,425の出力側(外部接続部60側)における電圧を目標値に調整する必要がある。   Here, in the case where the generated power of the fuel cell 20 is converted to an alternating current and supplied to the external connection unit 60 side, it is necessary to adjust the voltage on the output side (external connection unit 60 side) of the reactors 415 and 425 to a target value is there.

制御装置100は、バッテリコンバータ40の直流交流変換動作を制御することによって、リアクトル415,425の出力側における電圧を調整することができる。さらに、制御装置100は、燃料電池コンバータ50の昇圧動作を制御することによっても、リアクトル415,425の出力側における電圧を調整することができる。よって、制御装置100は、バッテリコンバータ40の直流交流変換動作及び燃料電池コンバータ50の昇圧動作の双方を適切に制御することによって、リアクトル415,425の出力側における電圧を目標値に調整することができる。なお、制御装置100は、スイッチング損失を低減する観点から、バッテリコンバータ40の直流交流変換動作の制御のみによってリアクトル415,425の出力側における電圧を目標値に調整し、燃料電池コンバータ50のスイッチング動作を停止させてもよい。   Control device 100 can adjust the voltage at the output side of reactors 415 and 425 by controlling the DC / AC conversion operation of battery converter 40. Furthermore, control device 100 can also adjust the voltage at the output side of reactors 415 and 425 by controlling the boosting operation of fuel cell converter 50. Therefore, control device 100 adjusts the voltage at the output side of reactors 415 and 425 to a target value by appropriately controlling both the DC / AC conversion operation of battery converter 40 and the boost operation of fuel cell converter 50. it can. Control device 100 adjusts the voltage at the output side of reactors 415 and 425 to a target value only by controlling the DC / AC conversion operation of battery converter 40 from the viewpoint of reducing switching loss, and the switching operation of fuel cell converter 50 May be stopped.

なお、外部接続部60が外部交流負荷202と接続され、上記のように切替部59及び切替部49が制御される場合に、上述した電源システム1と同様に、図14において二点鎖線の矢印によって示すように、負荷30により回生発電される電力がバッテリコンバータ40によって交流電流に変換されて外部交流負荷202に給電されてもよい。   When external connection unit 60 is connected to external AC load 202 and switching unit 59 and switching unit 49 are controlled as described above, the arrow of the two-dot chain line in FIG. 14 as in power supply system 1 described above. The power regenerated by the load 30 may be converted into an alternating current by the battery converter 40 and supplied to the external AC load 202, as shown by

[効果]
続いて、応用例に係る電源システム2の効果について説明する。
[effect]
Subsequently, the effects of the power supply system 2 according to the application example will be described.

応用例に係る電源システム2では、バッテリコンバータ40は、バッテリ10の正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と負荷30の正極側との間に接続される上ダイオード、当該上ダイオードに並列に接続される上スイッチング素子、当該リアクトルの他端とバッテリ10の負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路41,42を備える。また、バッテリコンバータ40の一対のチョッパ回路41,42における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P41,P42よりバッテリ10側には、バッテリコンバータ40がバッテリ10の正極側に接続された状態と、バッテリコンバータ40が外部接続部60に接続された状態とを切り替え可能な切替部49が設けられる。   In the power supply system 2 according to the application example, the battery converter 40 includes a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the battery 10, an upper diode connected between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load 30, A pair of parallel circuits including an upper switching element connected in parallel to the diode, a lower diode connected between the other end of the reactor and the negative electrode side of the battery 10, and a lower switching element connected in parallel to the lower diode The chopper circuit 41, 42 provided in A state in which the battery converter 40 is connected to the positive electrode side of the battery 10 on the battery 10 side from the connection points P41 and P42 of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits 41 and 42 of the battery converter 40; A switching unit 49 is provided which can switch between the state where battery converter 40 is connected to external connection unit 60.

それにより、外部接続部60に外部交流電源201が接続されている場合に、バッテリコンバータ40を外部接続部60と接続させ直流交流変換動作させることによって、燃料電池20の発電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させることができる。ゆえに、駆動用モータ32の駆動が停止している電動車両の停車時等に、バッテリコンバータ40を外部交流負荷202への外部給電における電力の変換のために利用することができる。よって、電動車両の停車時等に、バッテリコンバータ40が利用されていない状況が生じることを抑制することができる。したがって、バッテリ10及び燃料電池20を備える電源システム2における装置の利用効率をさらに効果的に向上させることができる。   Thereby, when external AC power supply 201 is connected to external connection portion 60, battery converter 40 is connected to external connection portion 60 to perform DC / AC conversion operation, whereby the generated power of fuel cell 20 is transmitted to external AC load 202. Can be fed via the external connection 60. Therefore, the battery converter 40 can be used for conversion of electric power in external power supply to the external AC load 202, for example, when the electric powered vehicle whose driving of the driving motor 32 is stopped is stopped. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a situation where the battery converter 40 is not used when the electrically powered vehicle is stopped or the like. Therefore, the utilization efficiency of the device in the power supply system 2 including the battery 10 and the fuel cell 20 can be further effectively improved.

さらに、応用例によれば、電源システム2における装置の利用効率がさらに効果的に向上されることによって、電源システム2における部品点数の増大をさらに効果的に抑制することができる。例えば、外部交流負荷202への外部給電における電力の変換(具体的には、電力源の直流電力から交流電流への変換)を行うための装置を電源システム2に追加的に設けることを抑制することができる。ゆえに、電源システム2が大型化することをさらに効果的に抑制することができる。   Furthermore, according to the application example, the use efficiency of the device in the power supply system 2 is further effectively improved, whereby the increase in the number of components in the power supply system 2 can be further effectively suppressed. For example, the power supply system 2 is prevented from additionally providing a device for performing conversion of power in external power supply to the external AC load 202 (specifically, conversion of DC power of the power source to AC current). be able to. Therefore, an increase in the size of the power supply system 2 can be suppressed more effectively.

また、応用例に係る電源システム2では、外部接続部60が外部交流負荷202と接続されている場合に、バッテリコンバータ40を外部接続部60と接続させPWMインバータとして動作させることによって、燃料電池20の発電電力を外部交流負荷202に外部接続部60を介して給電させ得る。それにより、バッテリコンバータ40の直流交流変換動作における力率を改善させつつ、燃料電池20の発電電力を外部交流負荷202に給電させることができる。   In the power supply system 2 according to the application example, when the external connection unit 60 is connected to the external AC load 202, the fuel cell 20 is connected by connecting the battery converter 40 to the external connection unit 60 and operating as a PWM inverter. The generated power can be supplied to the external AC load 202 via the external connection unit 60. Thus, the power generated by the fuel cell 20 can be supplied to the external AC load 202 while improving the power factor in the DC-AC conversion operation of the battery converter 40.

また、応用例に係る電源システム2では、バッテリコンバータ40を昇圧動作させる際に、バッテリコンバータ40の一対のチョッパ回路41,42の下スイッチング素子412,422を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させ得る。それにより、リアクトル415を流れる電流とリアクトル425を流れる電流との間で位相差を生じさせることができるので、下スイッチング素子412,422のスイッチング動作に起因して脈動する電流リップルを低減することができる。   Further, in the power supply system 2 according to the application example, when the battery converter 40 is subjected to a boost operation, the switching operations of the lower switching elements 412 and 422 of the pair of chopper circuits 41 and 42 of the battery converter 40 are mutually different. It can be done. Thereby, a phase difference can be generated between the current flowing through reactor 415 and the current flowing through reactor 425, so that the pulsating current ripple due to the switching operation of lower switching elements 412 and 422 can be reduced. it can.

また、応用例に係る電源システム2では、バッテリコンバータ40を降圧動作させる際に、バッテリコンバータ40の一対のチョッパ回路41,42の上スイッチング素子411,421を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させ得る。それにより、リアクトル415を流れる電流とリアクトル425を流れる電流との間で位相差を生じさせることができるので、上スイッチング素子411,421のスイッチング動作に起因して脈動する電流リップルを低減することができる。   Further, in the power supply system 2 according to the application example, when the battery converter 40 performs the step-down operation, the switching operations of the upper switching elements 411 and 421 of the pair of chopper circuits 41 and 42 of the battery converter 40 are mutually generated. It can be done. Thereby, since a phase difference can be generated between the current flowing through reactor 415 and the current flowing through reactor 425, it is possible to reduce the pulsating current ripple due to the switching operation of upper switching elements 411 and 421. it can.

<6.むすび>
以上説明したように、本実施形態に係る電源システム1では、燃料電池コンバータ50は、燃料電池20の正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と負荷30の正極側との間に接続される上ダイオード、当該リアクトルの他端と燃料電池20の負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路51,52を備える。また、燃料電池コンバータ50の一対のチョッパ回路51,52における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点P51,P52より燃料電池20側には、燃料電池コンバータ50が燃料電池20の正極側に接続された状態と、燃料電池コンバータ50が外部接続部60に接続された状態とを切り替え可能な切替部59が設けられる。
<6. End>
As described above, in the power supply system 1 according to the present embodiment, the fuel cell converter 50 is a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20, between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load 30. And a lower diode connected between the other end of the reactor and the negative electrode of the fuel cell 20, and a pair of lower switching elements connected in parallel to the lower diode. Chopper circuits 51 and 52 are provided. Further, the fuel cell converter 50 is connected to the positive electrode side of the fuel cell 20 on the fuel cell 20 side from the connection points P51 and P52 of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits 51 and 52 of the fuel cell converter 50. A switching unit 59 is provided which can switch between the closed state and the state in which the fuel cell converter 50 is connected to the external connection unit 60.

それにより、電動車両の停車時等に、燃料電池コンバータ50をバッテリ10の外部充電における電力の変換のために利用することができるので、燃料電池コンバータ50が利用されていない状況が生じることを抑制することができる。よって、バッテリ10及び燃料電池20を備える電源システム1における装置の利用効率を向上させることができる。さらに、本実施形態によれば、電源システム1における装置の利用効率が向上されることによって、電源システム1における部品点数の増大を抑制することができるので、電源システム1が大型化することを抑制することができる。   Thereby, since the fuel cell converter 50 can be used for conversion of the electric power in the external charging of the battery 10 when the electric vehicle stops, etc., the occurrence of a situation where the fuel cell converter 50 is not used is suppressed. can do. Therefore, the utilization efficiency of the device in the power supply system 1 including the battery 10 and the fuel cell 20 can be improved. Furthermore, according to the present embodiment, the use efficiency of the devices in the power supply system 1 is improved, so that the increase in the number of parts in the power supply system 1 can be suppressed, so the enlargement of the power supply system 1 is suppressed. can do.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those skilled in the art to which the present invention belongs can conceive of various modifications or applications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also fall within the technical scope of the present invention.

1,1a,1b,2 電源システム
10 バッテリ
11 バッテリ管理装置
20 燃料電池
30 負荷
31 インバータ
32 駆動用モータ
40 バッテリコンバータ
41,42 チョッパ回路
49 切替部
50,50a,50b 燃料電池コンバータ
51,52,53,54 チョッパ回路
59,59b 切替部
60,60b 外部接続部
100 制御装置
201 外部交流電源
202 外部交流負荷
1, 1a, 1b, 2 power supply system 10 battery 11 battery management unit 20 fuel cell 30 load 31 inverter 32 driving motor 40 battery converter 41, 42 chopper circuit 49 switching unit 50, 50a, 50b fuel cell converter 51, 52, 53 , 54 chopper circuit 59, 59b switching unit 60, 60b external connection unit 100 control device 201 external AC power supply 202 external AC load

Claims (9)

負荷に接続され、前記負荷へ供給される電力を蓄電するバッテリと、
電圧を変換可能な燃料電池コンバータを介して前記バッテリと並列に前記負荷に接続される燃料電池と、
外部交流電源と接続された状態で前記外部交流電源から供給される電力を受電可能な外部接続部と、
を備える電源システムにおいて、
前記燃料電池コンバータは、前記燃料電池の正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と前記負荷の正極側との間に接続される上ダイオード、当該リアクトルの他端と前記燃料電池の負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路を備え、
前記燃料電池コンバータの一対のチョッパ回路における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点より前記燃料電池側には、前記燃料電池コンバータと前記燃料電池の正極側とを断接する切替部が設けられ、
前記燃料電池コンバータの切替部は、前記燃料電池コンバータが前記燃料電池の正極側に接続された状態と、前記燃料電池コンバータが前記外部接続部に接続された状態とを切り替え可能であり、
前記燃料電池コンバータの動作を制御する制御装置を備える、
電源システム。
A battery connected to a load and storing power supplied to the load;
A fuel cell connected to the load in parallel with the battery via a fuel cell converter capable of converting voltage;
An external connection portion capable of receiving power supplied from the external AC power supply in a state of being connected to the external AC power supply;
In a power supply system comprising
The fuel cell converter includes a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the fuel cell, an upper diode connected between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load, the other end of the reactor and the fuel cell A pair of chopper circuits provided in parallel with each other, including a lower diode connected between the negative electrode side and the lower diode and a lower switching element connected in parallel to the lower diode;
A switching unit for connecting and disconnecting the fuel cell converter and the positive electrode side of the fuel cell is provided on the fuel cell side from the connection point of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits of the fuel cell converter
The switching unit of the fuel cell converter is capable of switching between a state in which the fuel cell converter is connected to the positive electrode side of the fuel cell and a state in which the fuel cell converter is connected to the external connection portion.
A controller for controlling the operation of the fuel cell converter;
Power system.
前記燃料電池コンバータの一対のチョッパ回路の各々において、上ダイオードには上スイッチング素子が並列に接続される、
請求項1に記載の電源システム。
In each of the pair of chopper circuits of the fuel cell converter, the upper switching element is connected in parallel to the upper diode.
The power supply system according to claim 1.
前記制御装置は、前記外部接続部が前記外部交流電源と接続されている場合に、前記燃料電池コンバータを前記外部接続部と接続させPWM整流器として動作させることによって、前記外部交流電源から前記外部接続部を介して受電される電力を用いて前記バッテリを充電させる、
請求項2に記載の電源システム。
The control device connects the fuel cell converter to the external connection portion to operate as a PWM rectifier when the external connection portion is connected to the external AC power supply, whereby the external connection from the external AC power supply is performed. Charging the battery using power received via the
The power supply system according to claim 2.
前記制御装置は、前記外部接続部が外部交流負荷と接続されている場合に、前記燃料電池コンバータを前記外部接続部と接続させPWMインバータとして動作させることによって、前記バッテリの蓄電電力を前記外部交流負荷に前記外部接続部を介して給電させる、
請求項2又は3に記載の電源システム。
When the external connection unit is connected to an external alternating current load, the control device causes the fuel cell converter to be connected to the external connection unit to operate as a PWM inverter, whereby the storage power of the battery is converted to the external alternating current Feed the load via the external connection,
The power supply system according to claim 2 or 3.
前記制御装置は、前記燃料電池コンバータを昇圧動作させる際に、前記燃料電池コンバータの一対のチョッパ回路の下スイッチング素子を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させる、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電源システム。
The control device causes the lower switching elements of the pair of chopper circuits of the fuel cell converter to perform switching operations so as to cause a phase difference when the fuel cell converter is subjected to a boost operation.
The power supply system according to any one of claims 1 to 4.
前記バッテリは、電圧を変換可能なバッテリコンバータを介して前記燃料電池及び前記燃料電池コンバータと並列に前記負荷に接続され、
前記バッテリコンバータは、前記バッテリの正極側に一端が接続されるリアクトル、当該リアクトルの他端と前記負荷の正極側との間に接続される上ダイオード、当該上ダイオードに並列に接続される上スイッチング素子、当該リアクトルの他端と前記バッテリの負極側との間に接続される下ダイオード及び当該下ダイオードに並列に接続される下スイッチング素子を含む一対の互いに並列に設けられるチョッパ回路を備え、
前記バッテリコンバータの一対のチョッパ回路における上ダイオード、下ダイオード及びリアクトルの接続点より前記バッテリ側には、前記バッテリコンバータと前記バッテリの正極側とを断接する切替部が設けられ、
前記バッテリコンバータの切替部は、前記バッテリコンバータが前記バッテリの正極側に接続された状態と、前記バッテリコンバータが前記外部接続部に接続された状態とを切り替え可能であり、
前記制御装置は、前記バッテリコンバータの動作を制御する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電源システム。
The battery is connected to the load in parallel with the fuel cell and the fuel cell converter through a battery converter capable of converting a voltage,
In the battery converter, a reactor whose one end is connected to the positive electrode side of the battery, an upper diode connected between the other end of the reactor and the positive electrode side of the load, and an upper switching connected in parallel to the upper diode A pair of chopper circuits provided in parallel with each other, including a device, a lower diode connected between the other end of the reactor and the negative electrode side of the battery, and a lower switching device connected in parallel with the lower diode;
A switching unit for connecting and disconnecting the battery converter and the positive electrode side of the battery is provided on the battery side from the connection point of the upper diode, the lower diode and the reactor in the pair of chopper circuits of the battery converter;
The switching unit of the battery converter is capable of switching between the state in which the battery converter is connected to the positive electrode side of the battery and the state in which the battery converter is connected to the external connection portion.
The control device controls the operation of the battery converter,
The power supply system according to any one of claims 1 to 5.
前記制御装置は、前記外部接続部が外部交流負荷と接続されている場合に、前記バッテリコンバータを前記外部接続部と接続させPWMインバータとして動作させることによって、前記燃料電池の発電電力を前記外部交流負荷に前記外部接続部を介して給電させる、
請求項6に記載の電源システム。
When the external connection portion is connected to an external AC load, the control device causes the battery converter to be connected to the external connection portion to operate as a PWM inverter, whereby the power generated by the fuel cell is converted to the external AC. Feed the load via the external connection,
The power supply system according to claim 6.
前記制御装置は、前記バッテリコンバータを昇圧動作させる際に、前記バッテリコンバータの一対のチョッパ回路の下スイッチング素子を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させる、
請求項6又は7に記載の電源システム。
The control device causes the lower switching elements of the pair of chopper circuits of the battery converter to perform a switching operation so as to cause a phase difference when the battery converter is subjected to a boost operation.
The power supply system according to claim 6 or 7.
前記制御装置は、前記バッテリコンバータを降圧動作させる際に、前記バッテリコンバータの一対のチョッパ回路の上スイッチング素子を、互いに位相差が生じるようにスイッチング動作させる、
請求項6〜8のいずれか一項に記載の電源システム。
The control device switches the upper switching elements of the pair of chopper circuits of the battery converter so as to cause a phase difference when the battery converter is operated to step down the battery converter.
The power supply system according to any one of claims 6 to 8.
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