JP2019213321A - Power control system - Google Patents

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Abstract

To provide a power control system capable of reducing load on a power converter.SOLUTION: A power control system 100 comprises: an SOFC 10 for generating power of a low voltage; a high voltage battery 12 which is charged with the power generated by the SOFC 10; a first running motor 20 that receives supply of power from the high voltage battery 12; a power converter connected between the SOFC 10 and the high voltage battery 12; and a second running motor 26 that receives supply of power from the SOFC 10. The power converter includes an insulation-type power converter (FC insulation converter 14).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、電力制御システムに関する。   The present invention relates to a power control system.

特許文献1は、電力生成装置としての燃料電池スタックと外部負荷及び電力貯蔵装置との間に電力変換器を配置し、電力変換器によって電力貯蔵装置の要求に応じて燃料電池スタックからパルス電流を取り出すシステムを開示している。   Patent document 1 arrange | positions a power converter between the fuel cell stack as an electric power generation apparatus, an external load, and a power storage device, and uses the power converter to generate a pulse current from the fuel cell stack according to the demand of the power storage device. A retrieval system is disclosed.

上記の電力生成装置を高電圧安全要求対象部品の対象外の部品として取り扱い可能にすることを目的として、電力生成装置の出力電圧が所定電圧未満でも賄えるように高い昇圧比を持ち、且つ電力生成装置と電力貯蔵装置とを電気的に絶縁する電力変換器として絶縁型電力変換器を適用することが提案されている。これにより、当該システムを電動車両に搭載する際の電力生成装置の電動車両内でのレイアウト自由度が向上する。一方、当該システムを電動車両に搭載する場合、電力生成装置には高出力のものが要求され、これに対応して電力変換器に対しても高出力のものが要求されることが予想される。   In order to enable the above power generation device to be handled as a component not subject to high voltage safety requirements, the power generation device has a high step-up ratio so that the output voltage of the power generation device can be covered even below a predetermined voltage and generates power It has been proposed to apply an insulated power converter as a power converter that electrically insulates the device from the power storage device. Thereby, the layout freedom degree in the electric vehicle of the electric power generation apparatus at the time of mounting the said system in an electric vehicle improves. On the other hand, when the system is mounted on an electric vehicle, the power generation device is required to have a high output, and in response to this, the power converter is also required to have a high output. .

特許第4616247号公報Japanese Patent No. 46616247

しかし、電力変換器であって高出力なものを車載可能なサイズで実現することは困難であり、仮に車載可能であったとしてもコストアップや電力変換器の変換効率の低下の問題を引き起こす。   However, it is difficult to realize a power converter having a high output in a size that can be mounted on a vehicle, and even if it can be mounted on a vehicle, it causes a problem of an increase in cost and a decrease in conversion efficiency of the power converter.

そこで、本発明は、電力変換器に対する負担を軽減する電力制御システムを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the power control system which reduces the burden with respect to a power converter.

本発明のある態様によれば、低電圧の電力を生成する電力生成装置と、電力生成装置により生成される電力で充電される高電圧バッテリと、高電圧バッテリから電力の供給を受ける第1外部負荷と、電力生成装置と高電圧バッテリの間に接続された電力変換器と、電力生成装置から電力の供給を受ける第2外部負荷と、を備える。そして、電力変換装置が、絶縁型電力変換器を含む、電力制御システムが提供される。   According to an aspect of the present invention, a power generation device that generates low-voltage power, a high-voltage battery that is charged with power generated by the power generation device, and a first external that is supplied with power from the high-voltage battery A load, a power converter connected between the power generation device and the high voltage battery, and a second external load that receives supply of power from the power generation device. Then, a power control system is provided in which the power conversion device includes an insulated power converter.

上記態様であれば、電力変換器として絶縁型電力変換器を用いたので、高電圧バッテリに比べて電圧が低い電力生成装置を用いることができる。よって、電力生成装置に不都合が発生した際であっても、電力生成装置の電圧が高いことにより生じるリスクを低減できる。   If it is the said aspect, since the insulation type power converter was used as a power converter, the electric power generation apparatus with a voltage lower than a high voltage battery can be used. Therefore, even when a problem occurs in the power generation device, it is possible to reduce the risk caused by the high voltage of the power generation device.

絶縁型電力変換器は磁気部品を使用するため大電流化するとサイズが増大する。しかし、上記態様であれば、電力変換器を介することなく電力生成装置の出力を直接第2外部負荷に供給するため当該絶縁型電力変換器の通過電流の増大を回避することができる。よって、例えば、レイアウト要求が厳しい電動車両においても出力の大きい電力変換器を車載可能なサイズで搭載することがき、電力生成装置が供給する電力により電動車両の航続距離を延長させるレンジエクステンダシステムを実現することができる。さらに、当該絶縁型電力変換器の通過電流の増大を回避することで当該絶縁型電力変換器での損失を回避でき、システム効率を向上させることができる。   Insulated power converters use magnetic components, so the size increases as the current increases. However, if it is the said aspect, since the output of an electric power generation apparatus is directly supplied to a 2nd external load, without passing through a power converter, the increase in the passing current of the said insulated power converter can be avoided. Therefore, for example, even in an electric vehicle with strict layout requirements, a power converter with a large output can be installed in a size that can be mounted on a vehicle, and a range extender system that extends the cruising distance of an electric vehicle with the power supplied by the power generation device is realized can do. Furthermore, by avoiding an increase in the passing current of the insulated power converter, a loss in the insulated power converter can be avoided, and the system efficiency can be improved.

図1は、第1実施形態の電力制御システムの構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the power control system according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態の電力制御システムにおいて高出力状態を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a high output state in the power control system of the first embodiment. 図3は、第1実施形態の電力制御システムにおいてFC絶縁コンバータの駆動を停止させた状態を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state where driving of the FC insulating converter is stopped in the power control system of the first embodiment. 図4は、第1実施形態の電力制御システムにおいてFC絶縁コンバータ及び第1走行モータの駆動を停止させた状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state where driving of the FC insulating converter and the first travel motor is stopped in the power control system of the first embodiment. 図5は、第1実施形態の電力制御システムにおいて回生電力が発生した状態を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which regenerative power is generated in the power control system of the first embodiment. 図6は、第1実施形態の電力制御システムの比較例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a comparative example of the power control system of the first embodiment. 図7は、第2実施形態の電力制御システムの構成を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the power control system of the second embodiment. 図8は、第3実施形態の電力制御システムの構成を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the power control system of the third embodiment. 図9は、第3実施形態の電力制御システムの制御態様を説明するフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a control mode of the power control system of the third embodiment. 図10は、相互に出力特性が異なる2つのSOFC10−1及びSOFC10−2のそれぞれのIV曲線の概要を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an outline of IV curves of two SOFCs 10-1 and SOFC 10-2 having different output characteristics. 図11は、第4実施形態の電力制御システムの構成を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the power control system of the fourth embodiment. 図12は、第4実施形態の電力制御システムの制御態様を説明するフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating a control mode of the power control system of the fourth embodiment. 図13は、第5実施形態の電力制御システムの構成を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the power control system of the fifth embodiment. 図14は、第5実施形態の電力制御システムの制御態様を説明するフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating a control mode of the power control system according to the fifth embodiment.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の電力制御システム100の概略構成を説明する図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power control system 100 according to the first embodiment.

図示のように、電力制御システム100は、電力生成装置としてのSOFC(固体酸化物形燃料電池:solid oxide fuel cell)10と、SOFC10が生成(発電)する電力、又は外部から供給される電力で充電される高電圧バッテリ12と、SOFC10と高電圧バッテリ12の間に配置された電力変換器としてのFC絶縁コンバータ14と、を備え、FC絶縁コンバータ14の高電圧側と高電圧バッテリ12とが高電圧ライン16により接続され、FC絶縁コンバータ14の低電圧側とSOFC10とが低電圧ライン22に接続されたものである。   As shown in the figure, the power control system 100 includes a SOFC (solid oxide fuel cell) 10 as a power generator and power generated (generated) by the SOFC 10 or power supplied from the outside. A high voltage battery 12 to be charged, and an FC insulation converter 14 as a power converter disposed between the SOFC 10 and the high voltage battery 12, and the high voltage side of the FC insulation converter 14 and the high voltage battery 12 are The low voltage side of the FC insulation converter 14 and the SOFC 10 are connected to the low voltage line 22 by the high voltage line 16.

また、電力制御システム100は、高電圧ライン16に第1モータインバータ18を介して接続され高電圧バッテリ12から供給される電力で駆動する第1外部負荷としての第1走行モータ20と、低電圧ライン22に第2モータインバータ24を介して接続されSOFC10から供給される電力で駆動する第2外部負荷としての第2走行モータ26(第2外部負荷)と、を備える。ここで、第2外部負荷は、第2走行モータ26以外に、SOFC10を駆動させる燃料系補機及び空気系補機や、電動車両用の補機(エアコン、ヘッドライト等)を適用することもできる。   Further, the power control system 100 includes a first traveling motor 20 as a first external load connected to the high voltage line 16 via the first motor inverter 18 and driven by power supplied from the high voltage battery 12, and a low voltage. And a second traveling motor 26 (second external load) serving as a second external load connected to the line 22 via the second motor inverter 24 and driven by electric power supplied from the SOFC 10. Here, as the second external load, in addition to the second traveling motor 26, a fuel system auxiliary device and an air system auxiliary device for driving the SOFC 10, and an auxiliary device for an electric vehicle (air conditioner, headlight, etc.) may be applied. it can.

SOFC10は、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、アノード(燃料極)とカソード(空気極)により挟み込んで得られるセルを積層してなるSOFCスタックとして構成される。SOFC10は、燃料極に燃料ガス(水素)の供給を受けるとともに、空気極に酸化ガス(酸素)の供給を受けることで発電する。   The SOFC 10 is configured as an SOFC stack formed by stacking cells obtained by sandwiching an electrolyte layer formed of a solid oxide such as ceramic between an anode (fuel electrode) and a cathode (air electrode). The SOFC 10 generates power by receiving the supply of fuel gas (hydrogen) to the fuel electrode and the supply of oxidizing gas (oxygen) to the air electrode.

本実施形態におけるSOFC10は、例えば高電圧バッテリ12の充電電力が要求に対して不足している場合などに、FC絶縁コンバータ14により要求電力に応じた所定の電流の出力(発電)が行われる。また、SOFC10は、第2走行モータ26からの電力要求に基づき、第2走行モータ26に適宜電力を供給する。   In the SOFC 10 in the present embodiment, for example, when the charging power of the high voltage battery 12 is insufficient for the request, the FC insulation converter 14 outputs a predetermined current (power generation) according to the required power. Further, the SOFC 10 appropriately supplies power to the second travel motor 26 based on the power request from the second travel motor 26.

なお、SOFC10を構成する各単位セルは、1.0V程度の出力電圧となる。したがって、単位セルの積層数を適宜調節することで、SOFC10の出力電圧を任意に調節することができる。   Each unit cell constituting the SOFC 10 has an output voltage of about 1.0V. Therefore, the output voltage of the SOFC 10 can be arbitrarily adjusted by appropriately adjusting the number of stacked unit cells.

本実施形態では、より安全性を高める観点からSOFC10の電圧をできるだけ低くするように、単位セルの積層数を調節する。特に、SOFC10の最大出力電圧が60V未満となるように、単位セルの積層数を調節する。なお、SOFC10は、さらに燃料系補機及び空気系補機を含む燃料電池システムとして構成されていても良い。   In the present embodiment, the number of stacked unit cells is adjusted so that the voltage of the SOFC 10 is as low as possible from the viewpoint of further improving safety. In particular, the number of stacked unit cells is adjusted so that the maximum output voltage of the SOFC 10 is less than 60V. The SOFC 10 may be configured as a fuel cell system that further includes a fuel system auxiliary machine and an air system auxiliary machine.

SOFC10の起動時及び通常発電時にSOFC10を駆動させるための燃料系補機(燃料ポンプ、インジェクタ等)及び空気系補機(コンプレッサ等)に電力を供給する必要がある。起動時においては、例えば、高電圧バッテリ12から燃料系補機及び空気系補機に電力を供給することができ、通常発電時においては、例えば、高電圧バッテリ12又はSOFC10から燃料系補機及び空気系補機に電力を供給することができる。   It is necessary to supply power to a fuel system auxiliary machine (fuel pump, injector, etc.) and an air system auxiliary machine (compressor, etc.) for driving the SOFC 10 at the time of startup and normal power generation. At the time of start-up, for example, power can be supplied from the high voltage battery 12 to the fuel system auxiliary device and the air system auxiliary device. At the time of normal power generation, for example, the fuel system auxiliary device and the high voltage battery 12 or the SOFC 10 Electric power can be supplied to the air system auxiliary machine.

高電圧バッテリ12は、例えば、リチウムイオンバッテリー等の二次電池で構成される。また、高電圧バッテリ12は、FC絶縁コンバータ14により調節されたSOFC10の発電電力、若しくは外部電力によって充電される。また、高電圧バッテリ12は、第1走行モータ20からの電力要求に基づき、第1走行モータ20に適宜電力を供給する。   The high voltage battery 12 is composed of a secondary battery such as a lithium ion battery, for example. Further, the high voltage battery 12 is charged by the generated power of the SOFC 10 adjusted by the FC insulation converter 14 or external power. Further, the high voltage battery 12 appropriately supplies power to the first travel motor 20 based on the power request from the first travel motor 20.

FC絶縁コンバータ14は、SOFC10の発電電力(又は第2走行モータ26で発生した回生電力)を第1走行モータ20に供給すべく、又は当該発電電力等を高電圧バッテリ12に充電すべく、SOFC10の出力電圧を調節する絶縁型のDCDCコンバータにより構成される。FC絶縁コンバータ14は、SOFC10側の低電圧ライン22に接続する低圧側スイッチング部14aと、高電圧バッテリ12及び第1走行モータ20に結線される高電圧ライン16に接続する高圧側スイッチング部14bと、低圧側スイッチング部14aと高圧側スイッチング部14bの間を接続する絶縁トランス14cを有する。   The FC insulation converter 14 is configured to supply the generated power of the SOFC 10 (or regenerative power generated by the second travel motor 26) to the first travel motor 20, or to charge the high-voltage battery 12 with the generated power or the like. It is comprised by the insulation type DCDC converter which adjusts the output voltage. The FC insulation converter 14 includes a low voltage side switching unit 14 a connected to the low voltage line 22 on the SOFC 10 side, and a high voltage side switching unit 14 b connected to the high voltage line 16 connected to the high voltage battery 12 and the first traveling motor 20. The insulation transformer 14c connects the low-voltage side switching unit 14a and the high-voltage side switching unit 14b.

FC絶縁コンバータ14において、低圧側スイッチング部14aと高圧側スイッチング部14bは、電気的に絶縁しているが、絶縁トランス14cにより磁気的に結合している。低圧側スイッチング部14aは、SOFC10が出力する直流電圧を交流電圧に変換して絶縁トランス14cの一次側コイルに出力する。また、高圧側スイッチング部14bは絶縁トランス14cの二次側コイルが出力する交流電圧を直流電圧に変換して高電圧ライン出力する。   In the FC insulation converter 14, the low voltage side switching unit 14a and the high voltage side switching unit 14b are electrically insulated, but are magnetically coupled by the insulation transformer 14c. The low voltage side switching unit 14a converts the DC voltage output from the SOFC 10 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the primary coil of the insulating transformer 14c. Further, the high voltage side switching unit 14b converts the AC voltage output from the secondary coil of the insulating transformer 14c into a DC voltage and outputs the high voltage line.

絶縁トランス14cは、入力側の低電圧ライン22の電圧を所定の昇圧比で昇圧して高電圧ライン16に出力できるように、当該昇圧比に対応する一次側コイルと二次側コイルとの巻数比が設定されている。以下では、絶縁トランス14cの巻数比に応じて定まる昇圧比を「基本昇圧比」とも称する。よって、低圧側スイッチング部14aが出力する交流電圧が絶縁トランス14cの一次側コイルに供給されて磁束が発生し、当該磁束により絶縁トランス14cの二次側に誘導起電力が発生し、これが「基本昇圧比」により定まる交流電圧となって高圧側スイッチング部14bに入力される。   The insulation transformer 14c increases the number of turns of the primary side coil and the secondary side coil corresponding to the boost ratio so that the voltage of the input low voltage line 22 can be boosted at a predetermined boost ratio and output to the high voltage line 16. The ratio is set. Hereinafter, the step-up ratio determined according to the turn ratio of the insulating transformer 14c is also referred to as “basic step-up ratio”. Therefore, the AC voltage output from the low-voltage side switching unit 14a is supplied to the primary coil of the insulating transformer 14c to generate a magnetic flux, and the magnetic flux generates an induced electromotive force on the secondary side of the insulating transformer 14c. An AC voltage determined by the “boost ratio” is input to the high voltage side switching unit 14b.

さらに、図1には示していないが、FC絶縁コンバータ14は、絶縁トランス14cの巻数比に応じた基本昇圧比を微調節するためのコンデンサ又はリアクトル等で構成される共振回路を含んでいる。   Further, although not shown in FIG. 1, the FC insulation converter 14 includes a resonance circuit composed of a capacitor, a reactor, or the like for finely adjusting the basic step-up ratio according to the turn ratio of the insulation transformer 14c.

上記構成により、本実施形態の電力制御システム100では、FC絶縁コンバータ14の低圧側スイッチング部14a又は高圧側スイッチング部14bに対して所定のスイッチング制御を行うによって、第1走行モータ20の要求電力、又は高電圧バッテリ12に充電要求に応じて当該高電圧バッテリ12にSOFC10の発電電力を供給することができるように、SOFC10の出力電圧(低電圧ライン22の電圧)を調節することができる。   With the above configuration, in the power control system 100 of the present embodiment, the required power of the first traveling motor 20 is obtained by performing predetermined switching control on the low-voltage side switching unit 14a or the high-voltage side switching unit 14b of the FC insulation converter 14. Alternatively, the output voltage of the SOFC 10 (the voltage of the low voltage line 22) can be adjusted so that the generated power of the SOFC 10 can be supplied to the high voltage battery 12 in response to a charge request.

そして、特に、FC絶縁コンバータ14が絶縁トランス14cを有していることで、当該FC絶縁コンバータ14を挟んだ低電圧ライン22(SOFC10側)と高電圧ライン16(高電圧バッテリ12側)を電気的に絶縁しつつも、SOFC10から高電圧バッテリ12への電力供給が可能となっている。   In particular, since the FC insulation converter 14 includes the insulation transformer 14c, the low voltage line 22 (SOFC 10 side) and the high voltage line 16 (high voltage battery 12 side) sandwiching the FC insulation converter 14 are electrically connected. While being insulated, power can be supplied from the SOFC 10 to the high voltage battery 12.

第1走行モータ20は、三相交流モータで構成されている。第1走行モータ20は、高電圧バッテリ12から供給される電力によって駆動され、さらにFC絶縁コンバータ14を介してSOFC10から供給される補助電力によって駆動の補助がなされる。また、第1走行モータ20には、高電圧バッテリ12から供給される直流電力を交流電力に変換する第1モータインバータ18が設けられている。第1走行モータ20は、例えば電動車両の前輪を駆動させるものとして用いられる。なお、第1モータインバータ18は、第1走行モータ20が交流の回生電力を発生している場合にこれを直流の回生電力に変換して高電圧ライン16に供給する。   The first travel motor 20 is a three-phase AC motor. The first traveling motor 20 is driven by electric power supplied from the high voltage battery 12 and is further assisted by auxiliary electric power supplied from the SOFC 10 via the FC insulation converter 14. Further, the first traveling motor 20 is provided with a first motor inverter 18 that converts DC power supplied from the high voltage battery 12 into AC power. The first traveling motor 20 is used, for example, to drive the front wheels of an electric vehicle. In addition, the 1st motor inverter 18 converts this into direct-current regenerative power, and supplies it to the high voltage line 16, when the 1st driving motor 20 is generating alternating current regenerative power.

第2走行モータ26は、第1走行モータ20同様に三相交流モータで構成されている。第2走行モータ26は、SOFC10から供給される電力によって駆動される。また、第2走行モータ26には、高電圧バッテリ12から供給される直流電力を交流電力に変換する第2モータインバータ24が設けられている。第2走行モータ26は、例えば電動車両の後輪を駆動させるものとして用いられる。なお、第2モータインバータ24は、第2走行モータ26が交流の回生電力を発生している場合にこれを直流の回生電力に変換して低電圧ライン22に供給する。   Similar to the first travel motor 20, the second travel motor 26 is a three-phase AC motor. The second traveling motor 26 is driven by electric power supplied from the SOFC 10. The second traveling motor 26 is provided with a second motor inverter 24 that converts DC power supplied from the high voltage battery 12 into AC power. The second traveling motor 26 is used, for example, to drive the rear wheels of the electric vehicle. In addition, the 2nd motor inverter 24 converts this into direct-current regenerative electric power, and supplies it to the low voltage line 22 when the 2nd traveling motor 26 is generating alternating-current regenerative electric power.

コントローラ9は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたコンピュータ、特にマイクロコンピュータで構成される。そして、コントローラ9は、本実施形態の処理を実行可能にプログラムされている。なお、コントローラ9は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態の各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていても良い。   The controller 9 is constituted by a computer, particularly a microcomputer, provided with a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 9 is programmed to execute the processing of the present embodiment. Note that the controller 9 may be configured as a single device, or may be divided into a plurality of devices, and each control of the present embodiment may be configured to be distributed and processed by the plurality of devices.

コントローラ9は、後述のように、電動車両側から送信される目標出力の大きさを読み取り、当該目標出力に対する応答が高出力状態(図2)、通常出力状態(図1)、中出力状態(図3)、低出力状態(図4)のいずれかになるかを判断する。また、コントローラ9は、ブレーキ操作があった場合には回生電力発生状態(図5)であると判断する。そして、コントローラ9は、各状態に応じて、SOFC10、高電圧バッテリ12、FC絶縁コンバータ14、第1モータインバータ18(第1走行モータ20)、第2モータインバータ24(第2走行モータ26)の駆動制御を行う。   As will be described later, the controller 9 reads the magnitude of the target output transmitted from the electric vehicle side, and the response to the target output is a high output state (FIG. 2), a normal output state (FIG. 1), a medium output state ( 3), it is determined whether the output state is low (FIG. 4). Further, the controller 9 determines that a regenerative power generation state (FIG. 5) is present when a brake operation is performed. Then, the controller 9 determines the SOFC 10, the high voltage battery 12, the FC insulation converter 14, the first motor inverter 18 (first travel motor 20), and the second motor inverter 24 (second travel motor 26) according to each state. Drive control is performed.

本実施形態では、通常出力状態(図1)、又は高出力状態(図2)において、第1走行モータ20を高電圧バッテリ12の電力とFC絶縁コンバータ14を介して供給されたSOFC10からの補助電力により駆動させ、第2走行モータ26をSOFC10からの電力により駆動させている。また、中出力状態(図3)において、FC絶縁コンバータ14を停止させ、第1走行モータ20を高電圧バッテリ12の電力により駆動させ、第2走行モータ26をSOFC10からの電力により駆動させている。さらに、低出力状態(図4)において、FC絶縁コンバータ14を停止させ且つ第1走行モータ20への電力供給を停止し、第2走行モータ26をSOFC10からの電力により駆動させている。   In the present embodiment, in the normal output state (FIG. 1) or the high output state (FIG. 2), the first traveling motor 20 is supplemented from the power of the high voltage battery 12 and the SOFC 10 supplied via the FC insulation converter 14. The second traveling motor 26 is driven by electric power from the SOFC 10 by being driven by electric power. Further, in the medium output state (FIG. 3), the FC insulation converter 14 is stopped, the first traveling motor 20 is driven by the power of the high voltage battery 12, and the second traveling motor 26 is driven by the power from the SOFC 10. . Further, in the low output state (FIG. 4), the FC insulation converter 14 is stopped and the power supply to the first travel motor 20 is stopped, and the second travel motor 26 is driven by the power from the SOFC 10.

すなわち、本実施形態では、通常出力状態(図1)及び高出力状態(図2)では第1走行モータ20に接続した前輪(後輪でも良い)が電動車両を主として駆動させる駆動輪となっており、低出力状態では第2走行モータ26に接続した後輪(前輪でも良い)が電動車両を主として駆動させる駆動輪になっている。   That is, in the present embodiment, in the normal output state (FIG. 1) and the high output state (FIG. 2), the front wheels (or rear wheels) connected to the first travel motor 20 are the drive wheels that mainly drive the electric vehicle. In the low output state, the rear wheels (or front wheels) connected to the second travel motor 26 are drive wheels that mainly drive the electric vehicle.

ここで、第1走行モータ20の定格出力は、第2走行モータ26よりも大きく設計することが好適である。これにより、定格出力の大きい第1走行モータ20に高電圧バッテリ12(SOFC10よりも出力が大きい)がFC絶縁コンバータ14を介さずに直接接続される。したがって、通常出力状態(図1)及び高出力状態(図2)において、SOFC10からFC絶縁コンバータ14を介して高電圧ライン16に供給する電力は高電圧バッテリ12の出力を一定量補助する程度で済み、FC絶縁コンバータ14の高出力化を回避している。   Here, it is preferable that the rated output of the first travel motor 20 is designed to be larger than that of the second travel motor 26. Thereby, the high voltage battery 12 (the output is larger than that of the SOFC 10) is directly connected to the first traveling motor 20 having a large rated output without passing through the FC insulation converter 14. Therefore, in the normal output state (FIG. 1) and the high output state (FIG. 2), the electric power supplied from the SOFC 10 to the high voltage line 16 via the FC insulation converter 14 only supports a certain amount of the output of the high voltage battery 12. The high output of the FC isolation converter 14 is avoided.

なお、電力制御システム100には、必要に応じて、SOFC10の停止中などにおいて、高電圧バッテリ12とSOFC10の接続を物理的に遮断するためのリレーを、低電圧ライン22などに設けても良い。   Note that the power control system 100 may be provided with a relay on the low voltage line 22 or the like for physically disconnecting the connection between the high voltage battery 12 and the SOFC 10 when the SOFC 10 is stopped. .

上記構成の電力制御システム100によれば、FC絶縁コンバータ14により、高電圧側の高電圧バッテリ12及び第1走行モータ20と、低電圧側のSOFC10及び第2走行モータ26を電気的に絶縁しつつ、SOFC10の発電電力を第1走行モータ20に供給し、又は当該発電電力を高電圧バッテリ12に充電することができる。   According to the power control system 100 having the above configuration, the high voltage battery 12 and the first travel motor 20 are electrically insulated from the low voltage side SOFC 10 and the second travel motor 26 by the FC isolation converter 14. Meanwhile, the generated power of the SOFC 10 can be supplied to the first traveling motor 20, or the high-voltage battery 12 can be charged with the generated power.

[第1実施形態の動作]
図6は、第1実施形態の電力制御システム100の比較例を説明する図である。第1実施家形態の電力制御システム100の動作を図6に示す比較例と比較しつつ説明する。
[Operation of First Embodiment]
FIG. 6 is a diagram illustrating a comparative example of the power control system 100 according to the first embodiment. Operation | movement of the power control system 100 of 1st Embodiment is demonstrated, comparing with the comparative example shown in FIG.

図6に示すように、本実施形態の電力制御システム100の比較例では、低電圧ライン22に第2走行モータ26が取り付けられておらず、第1走行モータ20のみにより電動車両の駆動制御が行われる。そして、第1走行モータ20(第1モータインバータ18)からの要求により高電圧バッテリ12及びSOFC10から電力が供給されるようになっており、高電圧バッテリ12の負担を軽減することで電動車両の航続距離を伸ばす構成となっている。   As shown in FIG. 6, in the comparative example of the power control system 100 of the present embodiment, the second travel motor 26 is not attached to the low voltage line 22, and the drive control of the electric vehicle is performed only by the first travel motor 20. Done. The electric power is supplied from the high voltage battery 12 and the SOFC 10 in response to a request from the first traveling motor 20 (first motor inverter 18), and the burden on the high voltage battery 12 is reduced to reduce the load on the electric vehicle. The cruising range is increased.

ところで、電動車両におけるSOFC10のレイアウト自由度の向上の観点から、高電圧安全要求対象部品の対象外となるように出力電圧が60Vよりも低い電圧(図6では30V)となるように設計し、且つSOFC10と高電圧バッテリ12が電気的に互いに絶縁したシステムを構築とすることが提案されている。   By the way, from the viewpoint of improving the layout flexibility of the SOFC 10 in the electric vehicle, the output voltage is designed to be a voltage lower than 60V (30V in FIG. 6) so as not to be a target of the high voltage safety requirement target part, In addition, it has been proposed to construct a system in which the SOFC 10 and the high voltage battery 12 are electrically insulated from each other.

そこで、図6に示すように、例えば電動車両から要求される第1走行モータ20の目標出力が80kWである場合に、高電圧バッテリ12から第1走行モータ20に50kW出力し、SOFC10からの出力(30kW)を昇圧比の高いFC絶縁コンバータ14を介して第1走行モータ20に出力することで目標出力を満たす制御を行うことが考えられる。   Therefore, as shown in FIG. 6, for example, when the target output of the first travel motor 20 required from the electric vehicle is 80 kW, 50 kW is output from the high voltage battery 12 to the first travel motor 20 and the output from the SOFC 10 It is conceivable to perform control that satisfies the target output by outputting (30 kW) to the first traveling motor 20 via the FC insulation converter 14 having a high step-up ratio.

当該制御を行うには、FC絶縁コンバータ14の出力が30kW要求されることになる。しかし、このような高出力のFC絶縁コンバータ14を構築するには絶縁トランス14c等の大型化・重量化が避けられず、電動車両に搭載することが困難となる。   In order to perform the control, the output of the FC insulation converter 14 is required to be 30 kW. However, in order to construct such a high-output FC insulation converter 14, it is inevitable to increase the size and weight of the insulation transformer 14c and the like, and it is difficult to mount it on an electric vehicle.

そこで、本実施形態では、図1(通常出力状態)に示すように、低電圧ライン22に第2モータインバータ24を介して第2走行モータ26を接続し、電力制御システム100全体の目標出力を第1走行モータ20と第2走行モータ26に分散させている。そして、第2走行モータ26がFC絶縁コンバータ14を介さずにSOFC10から電力供給を受ける構成としている。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1 (normal output state), the second traveling motor 26 is connected to the low voltage line 22 via the second motor inverter 24, and the target output of the entire power control system 100 is obtained. The first traveling motor 20 and the second traveling motor 26 are dispersed. The second traveling motor 26 is configured to receive power supply from the SOFC 10 without going through the FC insulation converter 14.

これにより、FC絶縁コンバータ14は、第1走行モータ20に高出力の電力を供給する必要はなくなり、FC絶縁コンバータ14を車載可能な状態で電動車両に搭載することができる。   Thereby, the FC insulation converter 14 does not need to supply high output power to the first travel motor 20, and the FC insulation converter 14 can be mounted on an electric vehicle in a state where the FC insulation converter 14 can be mounted on the vehicle.

ここで、第2モータインバータ24(第1モータインバータ18も同様)は、トランスやコイルなどの磁気部品は不要であり、主にパワー素子キャパシタだけで構成されるため、大電流の回路構成が可能である。また、必要に応じてFC絶縁コンバータ14との電力分担を図ることができる。   Here, the second motor inverter 24 (the same applies to the first motor inverter 18) does not require a magnetic component such as a transformer or a coil, and is mainly composed of only a power element capacitor, so that a circuit configuration with a large current is possible. It is. Moreover, the electric power sharing with the FC insulation converter 14 can be aimed at as needed.

よって、FC絶縁コンバータ14は、SOFC10が発電した電力の一部を高電圧ライン16に供給することができる。これにより、第1走行モータ20の目標出力の一部をFC絶縁コンバータ14から供給することが可能となり、高電圧バッテリ12の負担を軽減することができる。   Therefore, the FC insulation converter 14 can supply a part of the power generated by the SOFC 10 to the high voltage line 16. As a result, a part of the target output of the first traveling motor 20 can be supplied from the FC insulation converter 14, and the burden on the high voltage battery 12 can be reduced.

図1に示す通常出力状態において、コントローラ9は、SOFC10、高電圧バッテリ12、FC絶縁コンバータ14、第1モータインバータ18(第1走行モータ20)、第2モータインバータ24(第2走行モータ26)を駆動させている。そして、例えば、図1に示すように、電動車両から要求される電力制御システム100の目標出力が80kWである場合に、当該目標出力を第1走行モータ20に56kW、第2走行モータ26に24kWに分散させている。   In the normal output state shown in FIG. 1, the controller 9 includes the SOFC 10, the high voltage battery 12, the FC insulation converter 14, the first motor inverter 18 (first traveling motor 20), and the second motor inverter 24 (second traveling motor 26). Is driving. For example, as shown in FIG. 1, when the target output of the power control system 100 required from the electric vehicle is 80 kW, the target output is 56 kW for the first travel motor 20 and 24 kW for the second travel motor 26. Are dispersed.

例えば、SOFC10においては、30kW(30V×1000A)の電力が発電できるように設計されている。発電電力のうち、24kWを第2走行モータ26に供給し、6kWをFC絶縁コンバータ14に供給している。よって、第2走行モータ26は24kW(30V×800A)の出力により駆動する。   For example, the SOFC 10 is designed to generate power of 30 kW (30 V × 1000 A). Of the generated power, 24 kW is supplied to the second traveling motor 26 and 6 kW is supplied to the FC insulation converter 14. Therefore, the second traveling motor 26 is driven by an output of 24 kW (30 V × 800 A).

一方、第1走行モータ20において、割り当てられた目標出力56kWのうち6kW(30V×200A)分はFC絶縁コンバータ14から供給され、50kW分は高電圧バッテリ12から供給される。したがって、本実施形態においても、SOFC10(FC絶縁コンバータ14)が第1走行モータ20の目標出力の一部を賄うことで、高電圧バッテリ12の負担を軽減することができる。   On the other hand, in the first traveling motor 20, 6 kW (30 V × 200 A) of the allocated target output 56 kW is supplied from the FC insulation converter 14, and 50 kW is supplied from the high voltage battery 12. Therefore, also in the present embodiment, the SOFC 10 (FC insulation converter 14) covers a part of the target output of the first traveling motor 20, whereby the burden on the high voltage battery 12 can be reduced.

図2は、第1実施形態の電力制御システム100において高出力状態を説明する図である。第1実施形態の電力制御システム100は、図6に示す比較例よりも高い出力を無理なく発生させることができる。図2に示す高出力状態において、コントローラ9は、SOFC10、高電圧バッテリ12、FC絶縁コンバータ14、第1モータインバータ18(第1走行モータ20)、第2モータインバータ24(第2走行モータ26)を駆動させている。そして、図2に示すように、高電圧バッテリ12の出力を74kWに引き上げることにより、第1走行モータ20で80kW、第2走行モータ26で24kW、トータル104kWの駆動力を出力することができる。このような高出力状態においても、FC絶縁コンバータ14の出力は6kWとなっているので、FC絶縁コンバータ14に対する負担が増加することはない。   FIG. 2 is a diagram illustrating a high output state in the power control system 100 of the first embodiment. The power control system 100 of the first embodiment can reasonably generate an output higher than that of the comparative example shown in FIG. In the high output state shown in FIG. 2, the controller 9 includes the SOFC 10, the high voltage battery 12, the FC insulation converter 14, the first motor inverter 18 (first traveling motor 20), and the second motor inverter 24 (second traveling motor 26). Is driving. Then, as shown in FIG. 2, by raising the output of the high voltage battery 12 to 74 kW, the first traveling motor 20 can output 80 kW, the second traveling motor 26 can output 24 kW, and a total driving force of 104 kW. Even in such a high output state, since the output of the FC insulation converter 14 is 6 kW, the burden on the FC insulation converter 14 does not increase.

図3は、第1実施形態の電力制御システム100においてFC絶縁コンバータ14の駆動を停止させた状態を説明する図である。図3では、電動車両から要求される電力制御システム100の目標出力が80kW(通常出力状態)よりも低い中出力状態(SOFC10の出力よりも大きい出力と定義できる)であるときの動作を示している。図3に示す中出力状態において、コントローラ9は、SOFC10、高電圧バッテリ12、第1モータインバータ18(第1走行モータ20)、第2モータインバータ24(第2走行モータ26)を駆動させ、FC絶縁コンバータ14の駆動を停止させている。すなわち、中出力状態では、FC絶縁コンバータ14の駆動を停止させ、第1走行モータ20を高電圧バッテリ12からの電力により駆動させ第2走行モータ26をSOFC10からの電力により駆動させる。このように目標出力が中出力状態に該当するときは、FC絶縁コンバータ14の駆動を停止させることができるので、FC絶縁コンバータ14における電力ロスを回避することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the drive of the FC insulation converter 14 is stopped in the power control system 100 of the first embodiment. FIG. 3 shows an operation when the target output of the power control system 100 required from the electric vehicle is in a medium output state (which can be defined as an output larger than the output of the SOFC 10) lower than 80 kW (normal output state). Yes. In the medium output state shown in FIG. 3, the controller 9 drives the SOFC 10, the high voltage battery 12, the first motor inverter 18 (first traveling motor 20), and the second motor inverter 24 (second traveling motor 26) to generate FC. The drive of the insulating converter 14 is stopped. That is, in the medium output state, the drive of the FC insulation converter 14 is stopped, the first travel motor 20 is driven by the power from the high voltage battery 12, and the second travel motor 26 is driven by the power from the SOFC 10. As described above, when the target output corresponds to the medium output state, the drive of the FC insulation converter 14 can be stopped, so that the power loss in the FC insulation converter 14 can be avoided.

図4は、第1実施形態の電力制御システム100においてFC絶縁コンバータ14及び第1走行モータ20の駆動を停止させた状態を説明する図である。図4では、電動車両から要求される電力制御システム100の目標出力がSOFC10の最大出力(例えば、30kW)よりも低い低出力状態の動作を示している。低出力状態において、コントローラ9は、SOFC10、第2モータインバータ24(第2走行モータ26)を駆動させ、高電圧バッテリ12、第1モータインバータ18(第1走行モータ20)、FC絶縁コンバータ14の駆動を停止させている。すなわち、低出力状態では、第2走行モータ26が第2モータインバータ24を介してSOFC10から電力が供給され駆動するのみとなっており、高電圧バッテリ12、第1走行モータ20、FC絶縁コンバータ14の駆動は停止している。   FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the drive of the FC insulation converter 14 and the first travel motor 20 is stopped in the power control system 100 of the first embodiment. FIG. 4 shows an operation in a low output state in which the target output of the power control system 100 required from the electric vehicle is lower than the maximum output (for example, 30 kW) of the SOFC 10. In the low output state, the controller 9 drives the SOFC 10, the second motor inverter 24 (second travel motor 26), the high voltage battery 12, the first motor inverter 18 (first travel motor 20), and the FC insulation converter 14. The drive is stopped. That is, in the low output state, the second traveling motor 26 is only driven by being supplied with electric power from the SOFC 10 via the second motor inverter 24, and the high voltage battery 12, the first traveling motor 20, and the FC isolation converter 14 are driven. The drive is stopped.

このように目標出力が低いときは、FC絶縁コンバータ14の駆動を停止させることができるので、FC絶縁コンバータ14における電力ロスを回避することができる。さらに高電圧バッテリ12(及び第1走行モータ20)の駆動も停止させることができるので、高電圧バッテリ12のSOC(充電率)を維持することができる。   Thus, when the target output is low, the drive of the FC insulation converter 14 can be stopped, so that power loss in the FC insulation converter 14 can be avoided. Furthermore, since the driving of the high voltage battery 12 (and the first travel motor 20) can also be stopped, the SOC (charge rate) of the high voltage battery 12 can be maintained.

また、この場合、FC絶縁コンバータ14を駆動させて、SOFC10が発電した電力の一部を高電圧ライン16に供給することで、高電圧バッテリ12を充電することもできる。   In this case, the high-voltage battery 12 can also be charged by driving the FC insulation converter 14 and supplying a part of the power generated by the SOFC 10 to the high-voltage line 16.

図5は、第1実施形態の電力制御システム100において回生電力が発生した状態を説明する図である。電動車両の走行中においてドライバーがブレーキ操作を行うと、第1走行モータ20及び第2走行モータ26において回生ブレーキが発生して電動車両の速度が低下する。このとき、コントローラ9は、高電圧バッテリ12の出力を停止させる。また、コントローラ9は、SOFC10の出力を停止、若しくはSOFC10の燃料系補機及び空気系補機の駆動電力を賄う程度までに低下させる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which regenerative power is generated in the power control system 100 of the first embodiment. When the driver performs a braking operation while the electric vehicle is traveling, regenerative braking is generated in the first traveling motor 20 and the second traveling motor 26, and the speed of the electric vehicle decreases. At this time, the controller 9 stops the output of the high voltage battery 12. In addition, the controller 9 stops the output of the SOFC 10 or reduces it to a level that can cover the drive power of the fuel system auxiliary equipment and air system auxiliary equipment of the SOFC 10.

一方、第1走行モータ20及び第2走行モータ26において、回生ブレーキに伴う回生電力が発生する(回生電力発生状態)。このため、コントローラ9は、一次側が第1走行モータ20となり二次側が高電圧ライン16となるように第1モータインバータ18を駆動させる。これにより、第1走行モータ20で発生した回生電力を高電圧バッテリ12に充電することができる。また、コントローラ9は、FC絶縁コンバータ14を駆動させ、一次側が第2走行モータ26となり二次側が低電圧ライン22となるように第2モータインバータ24を駆動させる。これにより、第2走行モータ26で発生した回生電力をFC絶縁コンバータ14の最大出力(例えば6kW(30V×200A))以下となる条件でFC絶縁コンバータ14を介して高電圧バッテリ12に充電することができる。   On the other hand, in the 1st driving | running | working motor 20 and the 2nd driving | running | working motor 26, the regenerative electric power accompanying regenerative braking generate | occur | produces (regenerative electric power generation state). For this reason, the controller 9 drives the first motor inverter 18 so that the primary side becomes the first traveling motor 20 and the secondary side becomes the high voltage line 16. Thereby, the regenerative electric power generated by the first traveling motor 20 can be charged to the high voltage battery 12. Further, the controller 9 drives the FC insulation converter 14 and drives the second motor inverter 24 so that the primary side becomes the second traveling motor 26 and the secondary side becomes the low voltage line 22. As a result, the regenerative power generated by the second traveling motor 26 is charged to the high voltage battery 12 via the FC insulation converter 14 under the condition that the maximum output of the FC insulation converter 14 (for example, 6 kW (30 V × 200 A)) or less. Can do.

[第1実施形態の効果]
第1実施形態の電力制御システム100は、低電圧の電力を生成するSOFC10(電力生成装置)と、SOFC10により生成される電力で充電される高電圧バッテリ12と、高電圧バッテリ12から電力の供給を受ける第1走行モータ20(第1外部負荷)と、SOFC10と高電圧バッテリ12の間に接続されたFC絶縁コンバータ14(電力変換器)と、SOFC10から電力の供給を受ける第2走行モータ26(第2外部負荷)と、を備え、FC絶縁コンバータ14が、絶縁型電力変換器を含む。
[Effect of the first embodiment]
The power control system 100 of the first embodiment includes a SOFC 10 (power generation device) that generates low-voltage power, a high-voltage battery 12 that is charged with power generated by the SOFC 10, and power supply from the high-voltage battery 12. Receiving first traveling motor 20 (first external load), FC insulation converter 14 (power converter) connected between SOFC 10 and high voltage battery 12, and second traveling motor 26 receiving power supply from SOFC 10 (Second external load), and FC insulation converter 14 includes an insulation type power converter.

上記構成によれば、電力変換器(FC絶縁コンバータ14)として絶縁型電力変換器を用いたので、高電圧バッテリ12に比べて電圧が低いSOFC10(電力生成装置)を用いることができ電気的安全性を確保することができる。よって、SOFC10に不都合が発生した際であっても、SOFC10の電圧が高いことにより生じるリスクを低減できる。   According to the above configuration, since the insulation type power converter is used as the power converter (FC insulation converter 14), the SOFC 10 (power generation device) having a voltage lower than that of the high voltage battery 12 can be used. Sex can be secured. Therefore, even when a problem occurs in the SOFC 10, the risk caused by the high voltage of the SOFC 10 can be reduced.

絶縁型電力変換器(FC絶縁コンバータ14)は磁気部品を使用するため大電流化するとサイズが増大する。しかし、上記態様であれば、FC絶縁コンバータ14を介することなくSOFC10の出力を直接第2走行モータ26に供給するため当該絶縁型電力変換器の通過電流の増大を回避することができる。よって、例えば、レイアウト要求が厳しい電動車両においても出力の大きいFC絶縁コンバータ14を車載可能なサイズで搭載することがき、SOFC10が供給する電力により電動車両の航続距離を延長させるレンジエクステンダシステムを実現することができる。さらに、当該絶縁型電力変換器の通過電流の増大を回避することで当該絶縁型電力変換器での損失を回避でき、システム効率を向上させることができる。   Since the insulated power converter (FC insulated converter 14) uses magnetic parts, its size increases when the current is increased. However, if it is the said aspect, since the output of SOFC10 is directly supplied to the 2nd traveling motor 26 without passing through the FC insulation converter 14, the increase in the passing current of the said insulation type power converter can be avoided. Therefore, for example, even in an electric vehicle with strict layout requirements, it is possible to mount the FC isolated converter 14 having a large output in a size that can be mounted on a vehicle, and realize a range extender system that extends the cruising distance of the electric vehicle by the power supplied by the SOFC 10. be able to. Furthermore, by avoiding an increase in the passing current of the insulated power converter, a loss in the insulated power converter can be avoided, and the system efficiency can be improved.

第1実施形態において、高電圧バッテリ12から第1走行モータ20へ電力の供給を行い、SOFC10から第2走行モータ26へ電力の供給を行い、SOFC10で発電した電力を、FC絶縁コンバータ14を介して第1走行モータ20へ補助する電力として供給する。   In the first embodiment, power is supplied from the high voltage battery 12 to the first travel motor 20, power is supplied from the SOFC 10 to the second travel motor 26, and the power generated by the SOFC 10 is passed through the FC insulation converter 14. And supplied to the first traveling motor 20 as auxiliary power.

上記構成により、FC絶縁コンバータ14は、SOFC10から第1走行モータ20へ補助する電力に対応できる程度に設計すれば済むので、SOFC10の全電力を、FC絶縁コンバータ14を介して第1走行モータ20に供給する場合と比較して、FC絶縁コンバータ14の小型化・低コスト化を図ることが可能となる。また、FC絶縁コンバータ14における電力損失を低減することができる。   With the above configuration, the FC insulation converter 14 only needs to be designed to the extent that it can support the electric power supplemented from the SOFC 10 to the first traveling motor 20, so that the entire electric power of the SOFC 10 is transferred to the first traveling motor 20 via the FC insulation converter 14. As compared with the case of supplying to FC, it is possible to reduce the size and cost of the FC insulating converter 14. Moreover, the power loss in the FC insulation converter 14 can be reduced.

第1実施形態において、高電圧バッテリ12から第1走行モータ20へ電力の供給を行い、SOFC10から第2走行モータ26へ電力の供給を行い、FC絶縁コンバータ14は停止させる。   In the first embodiment, power is supplied from the high voltage battery 12 to the first travel motor 20, power is supplied from the SOFC 10 to the second travel motor 26, and the FC insulation converter 14 is stopped.

上記構成により、FC絶縁コンバータ14における電力損失を回避することができる。   With the above configuration, power loss in the FC insulation converter 14 can be avoided.

第1実施形態において、SOFC10から第2走行モータ26へ電力の供給を行い、FC絶縁コンバータ14は停止させる。   In the first embodiment, power is supplied from the SOFC 10 to the second traveling motor 26, and the FC insulating converter 14 is stopped.

上記構成により、電力制御システム100の目標出力が、第2走行モータ26のみで賄える場合は、SOFC10から第2走行モータ26へ直接電力を供給することにより、FC絶縁コンバータ14を介することなく、SOFC10の電力で電動車両を駆動できることから、FC絶縁コンバータ14での電力損失を回避することができ、システム効率の向上を図ることができる。   With the above configuration, when the target output of the power control system 100 can be covered only by the second traveling motor 26, the SOFC 10 can be supplied directly from the SOFC 10 to the second traveling motor 26 without passing through the FC insulation converter 14. Since the electric vehicle can be driven with this power, it is possible to avoid power loss in the FC insulation converter 14 and improve system efficiency.

第1実施形態において、第2走行モータ26から回生電力が生じている場合は、FC絶縁コンバータ14を介して高電圧バッテリ12を充電する電力として供給する。   In the first embodiment, when regenerative power is generated from the second traveling motor 26, it is supplied as power for charging the high-voltage battery 12 via the FC insulation converter 14.

上記構成により、高電圧バッテリ12のSOC(充電率)を高め、システム効率を向上させることができる。   With the above configuration, the SOC (charge rate) of the high-voltage battery 12 can be increased and the system efficiency can be improved.

以上、説明した第1実施形態の電力制御システム100においては、種々の変更が可能である。例えば、SOFC10の出力電圧を電力制御システム100が搭載される装置の要求等に応じて適宜設定することが可能である。   As described above, various modifications can be made in the power control system 100 of the first embodiment described above. For example, the output voltage of the SOFC 10 can be set as appropriate according to the requirements of the device in which the power control system 100 is mounted.

上記のように、SOFC10は、電力制御システム100が搭載される装置(自動車及び鉄道車両等)において所定の安全要求が課される高電圧安全要求対象部品と判断される基準となる所定電圧未満の最大出力電圧をとるように構成されても良い。   As described above, the SOFC 10 is less than a predetermined voltage, which is a standard that is determined as a high-voltage safety requirement target part that is subject to a predetermined safety requirement in an apparatus (such as an automobile or a railcar) on which the power control system 100 is mounted. It may be configured to take the maximum output voltage.

すなわち、電力制御システム100が搭載される装置によっては、人体等に対する電気的安全性を確保する観点から、当該装置内における配置位置や所定の絶縁処理を施す等のより厳しい安全対策が要求される高電圧安全要求対象部品が法規等によって定められている場合がある。そして、ある部品がこのような高電圧安全要求対象部品であるか否かの判断は、通常、当該部品の動作電圧の大きさを基準として行われる。   In other words, depending on the device on which the power control system 100 is mounted, more stringent safety measures such as the arrangement position in the device and a predetermined insulation treatment are required from the viewpoint of securing electrical safety to the human body and the like. The parts subject to high voltage safety requirements may be stipulated by laws and regulations. The determination as to whether a certain component is such a high-voltage safety requirement target component is usually made based on the magnitude of the operating voltage of the component.

このような事情に鑑みて、電力制御システム100が搭載される装置に応じて高電圧安全要求対象部品であると判断される基準となる電圧を上記所定電圧とすることで、SOFC10の最大出力電圧を高電圧安全要求対象部品と判断される電圧未満とすることができる。   In view of such circumstances, the maximum output voltage of the SOFC 10 is determined by setting the reference voltage that is determined to be a high-voltage safety request target component according to the device on which the power control system 100 is mounted as the predetermined voltage. Can be less than the voltage determined to be a high-voltage safety requirement target part.

これにより、SOFC10を電力制御システム100が搭載される装置の電気的安全性の観点から定められる高電圧安全要求対象部品から外すことができ、SOFC10のレイアウト自由度、即ち電動車両全体のレイアウト自由度を向上させることができる。   As a result, the SOFC 10 can be removed from the high-voltage safety requirement target parts determined from the viewpoint of the electrical safety of the device in which the power control system 100 is mounted, and the layout freedom of the SOFC 10, that is, the layout freedom of the entire electric vehicle. Can be improved.

特に、SOFC10は、最大出力電圧が60V未満となるように構成されても良い。このようにSOFC10の最大出力電圧を設定することで、本実施形態の電力制御システム100が特に自動車に搭載される場合において、当該SOFC10をより確実に高電圧安全要求対象部品から外すことができ、SOFC10のレイアウト自由度、即ち電動車両全体のレイアウト自由度を向上させることができる。   In particular, the SOFC 10 may be configured such that the maximum output voltage is less than 60V. By setting the maximum output voltage of the SOFC 10 in this way, when the power control system 100 of the present embodiment is particularly mounted on an automobile, the SOFC 10 can be more reliably removed from the high-voltage safety requirement target component, The layout freedom of the SOFC 10, that is, the layout freedom of the entire electric vehicle can be improved.

ここで、自動車においては、衝突時に比較的大きく損傷することが想定される車両の前方領域や後方領域(以下、単に「衝突領域」とも記載する)においては、安全上の観点から高電圧安全要求対象部品を配置しないことが要求されている。そして、高電圧安全要求対象部品と判断される基準となる電圧は、概ね60Vと定められている。   Here, in the case of automobiles, high voltage safety requirements are required from the viewpoint of safety in the front area and rear area of the vehicle (hereinafter also simply referred to as “collision area”) that are assumed to be relatively damaged during a collision. It is required not to arrange the target parts. And the voltage used as the reference | standard judged as a high voltage safety request | requirement target component is generally set to 60V.

このような状況に対して、SOFC10をその最大出力電圧が60V未満となるように構成して高電圧安全要求対象部品の対象から外していることで、高電圧安全要求対象部品であれば配置が想定されない車両の前方領域や後方領域においてもSOFC10を配置することができる。   In such a situation, the SOFC 10 is configured such that its maximum output voltage is less than 60V and excluded from the target of the high voltage safety requirement target component. The SOFC 10 can also be arranged in a front region or a rear region of a vehicle that is not assumed.

さらに、このようにSOFC10の最大出力電圧を60V未満としても、SOFC10を高電圧バッテリ12等の高電圧系統と直接電気的に接続させると、高電圧バッテリ12とともにSOFC10が高電圧安全要求対象部品に該当することとなる。   Furthermore, even if the maximum output voltage of the SOFC 10 is less than 60 V as described above, when the SOFC 10 is directly electrically connected to a high voltage system such as the high voltage battery 12, the SOFC 10 becomes a high voltage safety required component together with the high voltage battery 12. Applicable.

しかし、本実施形態の電力制御システム100では、既に説明したように、FC絶縁コンバータ14によって、SOFC10と高電圧バッテリ12及び第1走行モータ20の間が相互に電気的に絶縁されている。これにより、SOFC10が高電圧バッテリ12を含む高電圧系統から独立した部品とすることができる。したがって、FC絶縁コンバータ14によりSOFC10をより確実に高電圧安全要求対象部品から外すことができる。結果として、SOFC10を、自動車の衝突領域を含めた任意の領域に配置することができるので、車両全体のレイアウト自由度を向上させることができる。   However, in the power control system 100 of this embodiment, as already described, the SOFC 10, the high voltage battery 12, and the first travel motor 20 are electrically insulated from each other by the FC isolation converter 14. Thereby, the SOFC 10 can be a component independent of the high voltage system including the high voltage battery 12. Therefore, the SOFC 10 can be more reliably removed from the high-voltage safety requirement target component by the FC insulation converter 14. As a result, the SOFC 10 can be arranged in any area including the collision area of the automobile, so that the degree of freedom in layout of the entire vehicle can be improved.

ところで、本願発明に関連する先行技術として特開2008−199802号公報が挙げられる。当該先行技術では、DC−DCコンバータの一方側に燃料電池が接続され、DC−DCコンバータの他方側にバッテリが接続され、燃料電池とDC−DCコンバータとを接続する接続線に第一モータが電気的に接続され、バッテリとDC−DCコンバータとを接続する接続線に第二モータが電気的に接続された構成が開示されている(先行技術図1)。そして、第一モータに供給すべき電力が燃料電池によって発電可能な電力を超えるときのみ、DC−DCコンバータを介してバッテリから第一モータへの電力供給を許可するとしている(先行技術段落[0039])。   By the way, JP-A-2008-199802 is mentioned as a prior art relevant to this invention. In the prior art, the fuel cell is connected to one side of the DC-DC converter, the battery is connected to the other side of the DC-DC converter, and the first motor is connected to the connection line connecting the fuel cell and the DC-DC converter. A configuration is disclosed in which a second motor is electrically connected to a connection line that is electrically connected and connects a battery and a DC-DC converter (prior art FIG. 1). Only when the power to be supplied to the first motor exceeds the power that can be generated by the fuel cell, the power supply from the battery to the first motor is permitted via the DC-DC converter (prior art paragraph [0039] ]).

しかし、先行技術では、第一モータの定格連続出力が第二モータよりも高く、第一モータが主駆動輪を駆動させるシステムとなっており(先行技術段落[0034])、バッテリは第一モータにDC−DCコンバータを介して接続されている。したがって、バッテリから定格連続出力の大きい第一モータに電力を供給するためには、DC−DCコンバータとしては高出力なものを適用する必要がある。さらに、前記のように、燃料電池を高電圧安全要求対象部品からはずすためには、DC−DCコンバータとしては絶縁型のものを適用する必要がある。しかし、絶縁型のDC−DCコンバータであって高出力なものを車載可能なサイズで実現することは困難であり、仮に車載可能であったとしてもコストアップやDC−DCコンバータの変換効率の低下の問題を引き起こす。   However, in the prior art, the rated continuous output of the first motor is higher than that of the second motor, and the first motor drives the main drive wheel (prior art paragraph [0034]), and the battery is the first motor. Are connected via a DC-DC converter. Therefore, in order to supply electric power from the battery to the first motor having a large rated continuous output, it is necessary to apply a high output as the DC-DC converter. Furthermore, as described above, in order to remove the fuel cell from the high voltage safety requirement target part, it is necessary to apply an insulated type DC-DC converter. However, it is difficult to realize an insulated DC-DC converter having a high output in a size that can be mounted in a vehicle. Even if it can be mounted in a vehicle, the cost increases and the conversion efficiency of the DC-DC converter decreases. Cause problems.

しかし、本実施形態では、前記のように、第1走行モータ20の定格出力が、第2走行モータ26の定格出力よりも大きく設計されている。これにより、定格出力の大きい第1走行モータ20に高電圧バッテリ12(SOFC10よりも出力が大きい)がFC絶縁コンバータ14を介さずに直接接続される。したがって、通常出力状態(図1)及び高出力状態(図2)において、SOFC10からFC絶縁コンバータ14を介して高電圧ライン16に供給する電力は高電圧バッテリ12の出力を一定量補助する程度で済み、FC絶縁コンバータ14の高出力化を回避している。   However, in the present embodiment, as described above, the rated output of the first traveling motor 20 is designed to be larger than the rated output of the second traveling motor 26. Thereby, the high voltage battery 12 (the output is larger than that of the SOFC 10) is directly connected to the first traveling motor 20 having a large rated output without passing through the FC insulation converter 14. Therefore, in the normal output state (FIG. 1) and the high output state (FIG. 2), the electric power supplied from the SOFC 10 to the high voltage line 16 via the FC insulation converter 14 only supports a certain amount of the output of the high voltage battery 12. The high output of the FC isolation converter 14 is avoided.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態について説明する。なお、以後の説明において、第1実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、必要な場合を除いてその説明は省略する。図7は、第2実施形態の電力制御システム100の構成を説明する図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment will be described. In the following description, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted unless necessary. FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the power control system 100 according to the second embodiment.

第2実施形態の電力制御システム100は、第2走行モータ26と並列に接続された第3走行モータ30(第3外部負荷)を備え、SOFC10は、第2走行モータ26及び第3走行モータ30に電力を供給する構成となっている。   The power control system 100 of the second embodiment includes a third travel motor 30 (third external load) connected in parallel with the second travel motor 26, and the SOFC 10 includes the second travel motor 26 and the third travel motor 30. It is the structure which supplies electric power to.

第3走行モータ30は、低電圧ライン22に第3モータインバータ28を介して低電圧ライン22に電気的に接続されている。第3走行モータ30は、第2走行モータ26同様に電動車両の後輪の駆動力として用いることが可能である。第3モータインバータ28は、第2モータインバータ24と同様に低電圧ライン22に接続され、SOFC10から出力される直流電圧を交流電圧に変換して第3走行モータ30に出力するものである。なお、第3モータインバータ28は、第3走行モータ30が交流の回生電力を発生している場合にこれを直流の回生電力に変換して低電圧ライン22に供給する。   The third traveling motor 30 is electrically connected to the low voltage line 22 via the third motor inverter 28. The third traveling motor 30 can be used as the driving force for the rear wheels of the electric vehicle, like the second traveling motor 26. The third motor inverter 28 is connected to the low voltage line 22 similarly to the second motor inverter 24, converts the DC voltage output from the SOFC 10 into an AC voltage, and outputs the AC voltage to the third traveling motor 30. In addition, the 3rd motor inverter 28 converts this into direct-current regenerative power, when the 3rd driving | running | working motor 30 is generating alternating current regenerative power, and supplies it to the low voltage line 22. FIG.

なお、第3外部負荷としては、第3走行モータ30のほかに、SOFC10を駆動させる燃料系補機及び空気系補機や、電動車両用の補機(エアコン、ヘッドライト等)に適用することができる。なお、第3外部負荷は低電圧ライン22に複数接続してもよい。   In addition to the third traveling motor 30, the third external load is applied to a fuel system auxiliary device and air system auxiliary device for driving the SOFC 10, and an auxiliary device for an electric vehicle (air conditioner, headlight, etc.). Can do. A plurality of third external loads may be connected to the low voltage line 22.

コントローラ9は、第1実施形態と同様に、高出力状態(図2)、通常出力状態(図1)、中出力状態(図3)、低出力状態(図4)、回生電力発生状態(図5)の各状態に応じて、SOFC10、高電圧バッテリ12、FC絶縁コンバータ14、第1モータインバータ18(第1走行モータ20)、第2モータインバータ24(第2走行モータ26)、第3モータインバータ28(第3走行モータ30)の駆動制御を行う。   As in the first embodiment, the controller 9 includes a high output state (FIG. 2), a normal output state (FIG. 1), a medium output state (FIG. 3), a low output state (FIG. 4), and a regenerative power generation state (FIG. 5) according to each state, the SOFC 10, the high voltage battery 12, the FC insulation converter 14, the first motor inverter 18 (first traveling motor 20), the second motor inverter 24 (second traveling motor 26), and the third motor. Drive control of the inverter 28 (third traveling motor 30) is performed.

図1に示すように、電動車両から要求される第1実施形態の電力制御システム100の目標出力が80kWである場合、第1実施形態の第2走行モータ26に対して24kWの目標出力が割り当てられる。   As shown in FIG. 1, when the target output of the power control system 100 of the first embodiment requested from the electric vehicle is 80 kW, a target output of 24 kW is assigned to the second travel motor 26 of the first embodiment. It is done.

一方、図7に示すように、電動車両から要求される第2実施形態の電力制御システム100の目標出力が80kWである場合、第2実施形態の第2走行モータ26に対して12kWの目標出力が割り当てられ、第2実施形態の第3走行モータ30に対して12kWの目標出力が割り当てられる。   On the other hand, as shown in FIG. 7, when the target output of the power control system 100 of the second embodiment required from the electric vehicle is 80 kW, the target output of 12 kW for the second travel motor 26 of the second embodiment. And a target output of 12 kW is assigned to the third traveling motor 30 of the second embodiment.

このように、低電圧ライン22側の目標出力を第2走行モータ26と第3走行モータ30に割り当てることにより、第2モータインバータ24及び第3モータインバータ28に対する負担を軽減することができる。   Thus, by assigning the target output on the low voltage line 22 side to the second travel motor 26 and the third travel motor 30, the burden on the second motor inverter 24 and the third motor inverter 28 can be reduced.

[第3実施形態]
図8は、第3実施形態の電力制御システム100の構成を説明する図である。第3実施形態の電力制御システム100は、高電圧ライン16に対してFC絶縁コンバータ14−1とFC絶縁コンバータ14−2が並列に接続されている。そして、FC絶縁コンバータ14−1にSOFC10−1が低電圧ライン22−1を介して接続され、低電圧ライン22−1に第2モータインバータ24−1を介して第2走行モータ26−1が接続されている。同様に、FC絶縁コンバータ14−2にSOFC10−2が低電圧ライン22−2を介して接続され、低電圧ライン22−2に第2モータインバータ24−2を介して第2走行モータ26−2が接続されている。ここで、例えば、SOFC10−1及びSOFC10−2は、SOFC10と同様のものであり、同様の符号が表記された他の構成要素も同様に取り扱うものとする。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the power control system 100 according to the third embodiment. In the power control system 100 of the third embodiment, the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2 are connected in parallel to the high voltage line 16. The SOFC 10-1 is connected to the FC insulation converter 14-1 via the low voltage line 22-1 and the second traveling motor 26-1 is connected to the low voltage line 22-1 via the second motor inverter 24-1. It is connected. Similarly, the SOFC 10-2 is connected to the FC insulation converter 14-2 via the low voltage line 22-2, and the second traveling motor 26-2 is connected to the low voltage line 22-2 via the second motor inverter 24-2. Is connected. Here, for example, the SOFC 10-1 and the SOFC 10-2 are the same as the SOFC 10, and other components having the same reference numerals are also handled in the same manner.

本実施形態において、2つのSOFC10−1,10−2を配置した背景の一つについて説明する。ただし、以下で説明する背景は本実施形態の構成を限定するものではない。   In the present embodiment, one background in which two SOFCs 10-1 and 10-2 are arranged will be described. However, the background described below does not limit the configuration of the present embodiment.

前記のように、出力電圧の小さいSOFC10を構成すれば、当該SOFC10の電気的安全性が向上することとなる。一方で、出力電圧の小さいSOFC10の場合、例えば高電圧バッテリ12の要求充電量が比較的大きい場合等のSOFC10に対する要求発電電力が大きい場合においては、当該要求発電電力を確保すべくSOFC10からの取り出し電流を増大させる必要がある。しかし、単体のSOFC10から取り出すことのできる電流の大きさには限度がある。   As described above, if the SOFC 10 having a small output voltage is configured, the electrical safety of the SOFC 10 is improved. On the other hand, in the case of the SOFC 10 with a low output voltage, for example, when the required generated power for the SOFC 10 is large, such as when the required charge amount of the high-voltage battery 12 is relatively large, the SOFC 10 is taken out from the SOFC 10 to secure the required generated power The current needs to be increased. However, there is a limit to the amount of current that can be extracted from a single SOFC 10.

これに対して、本実施形態の電力制御システム100では、出力電圧の小さいSOFC10を配置した場合であっても、より好適に要求発電電力を確保する観点から、2つのSOFC10−1,10−2を並列に配置している。   On the other hand, in the power control system 100 of the present embodiment, even when the SOFC 10 having a small output voltage is disposed, the two SOFCs 10-1 and 10-2 are more suitably secured from the viewpoint of securing the required generated power. Are arranged in parallel.

さらに、2つのSOFC10−1,10−2を並列に配置する場合においても、一台のFC絶縁コンバータ14によって2つのSOFC10−1,10−2からの取り出し電流をまとめて制御することが可能である。ただし、2つのSOFC10−1,10−2の個体差などの要因でこれらの出力特性(IV特性)がばらつくことが想定される。   Further, even when two SOFCs 10-1 and 10-2 are arranged in parallel, it is possible to collectively control the extraction currents from the two SOFCs 10-1 and 10-2 by one FC insulation converter 14. is there. However, it is assumed that these output characteristics (IV characteristics) vary due to factors such as individual differences between the two SOFCs 10-1 and 10-2.

このように出力特性がばらついた2つのSOFC10−1,10−2において、各SOFC10−1,10−2から同一の取り出し電流を取り出すと、それぞれの電圧の低下度合が異なるため、SOFC10−1,10−2の間の電圧がばらつくこととなる。特に、取り出し電流が大きくなると、出力特性の相違による電圧のばらつきが大きくなる(図10参照)。   In the two SOFCs 10-1 and 10-2 having different output characteristics as described above, when the same extraction current is extracted from each of the SOFCs 10-1 and 10-2, the degree of decrease in the respective voltages is different. The voltage between 10-2 will vary. In particular, when the extraction current increases, the voltage variation due to the difference in output characteristics increases (see FIG. 10).

したがって、一台のFC絶縁コンバータ14によって2つのSOFC10−1,10−2からの取り出し電流をまとめて制御する場合には、これらの内のより低い方の特性に合わせて電流の取り出しを行う必要がある。すなわち、2つのSOFC10−1,10−2の内の出力特性が低い方がボトルネックとなって、出力特性が高い方のパフォーマンスを十分に引き出せないという状況が想定される。   Therefore, when the currents taken out from the two SOFCs 10-1 and 10-2 are collectively controlled by a single FC insulation converter 14, it is necessary to take out the current in accordance with the lower of these characteristics. There is. That is, a situation is assumed in which the lower of the output characteristics of the two SOFCs 10-1 and 10-2 becomes a bottleneck, and the performance of the higher output characteristics cannot be sufficiently obtained.

本発明者らは、このような状況に着目して、各SOFC10−1,10−2に個別にFC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2を接続することで、SOFC10−1,10−2のそれぞれの出力特性に応じた取り出し電流の制御を行うことに想到した。これにより、いずれのSOFC10−1,10−2からも出力特性に応じた個別の好適な電流の取り出しを実行することができる。   The present inventors paying attention to such a situation, connect the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2 to each of the SOFCs 10-1 and 10-2 individually, so that the SOFCs 10-1 and 10-2 are connected. The present inventors have conceived of controlling the extraction current in accordance with each output characteristic of -2. As a result, it is possible to extract individual suitable currents according to the output characteristics from any of the SOFCs 10-1 and 10-2.

上記知見を踏まえ、図8に示すように、本実施形態の電力制御システム100は、上記構成に加え、SOFC10−1とFC絶縁コンバータ14−1の間の低電圧ライン22−1に配置された低圧側電流センサ32−1及び低圧側電圧センサ34−1と、SOFC10−2とFC絶縁コンバータ14−2の間の低電圧ライン22−2に配置された低圧側電流センサ32−2及び低圧側電圧センサ34−2と、FC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2の出力側の高電圧ライン16に配置された高圧側電圧センサ36と、を有している。   Based on the above knowledge, as shown in FIG. 8, the power control system 100 of the present embodiment is arranged in the low voltage line 22-1 between the SOFC 10-1 and the FC insulation converter 14-1 in addition to the above configuration. The low voltage side current sensor 32-1 and the low voltage side voltage sensor 34-1, and the low voltage side current sensor 32-2 and the low voltage side arranged in the low voltage line 22-2 between the SOFC 10-2 and the FC insulation converter 14-2. The voltage sensor 34-2 and the high-voltage side voltage sensor 36 disposed on the high-voltage line 16 on the output side of the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2.

低圧側電流センサ32−1は、SOFC10−1の取り出し電流に相当する低電圧ライン22−1の電流(以下では、単に「第1低圧側電流Ilow1」とも称する)を検出する。また、低圧側電圧センサ34−1は、SOFC10−1の出力電圧(FC絶縁コンバータ14−1の入力電圧)に相当する電圧(以下では、単に「第1低圧側電圧Vlow1」とも称する)を検出する。   The low voltage side current sensor 32-1 detects the current of the low voltage line 22-1 corresponding to the extraction current of the SOFC 10-1 (hereinafter, also simply referred to as “first low voltage side current Ilow1”). The low voltage side voltage sensor 34-1 detects a voltage corresponding to the output voltage of the SOFC 10-1 (the input voltage of the FC insulation converter 14-1) (hereinafter also simply referred to as “first low voltage side voltage Vlow1”). To do.

さらに、低圧側電流センサ32−2は、SOFC10−2の取り出し電流に相当する低電圧ライン22−2の電流(以下では、単に「第2低圧側電流Ilow2」とも称する)を検出する。また、低圧側電圧センサ34−2は、SOFC10−2の出力電圧(FC絶縁コンバータ14−2の入力電圧)に相当する電圧(以下では、単に「第2低圧側電圧Vlow2」とも称する)を検出する。   Further, the low voltage side current sensor 32-2 detects a current of the low voltage line 22-2 (hereinafter, also simply referred to as “second low voltage side current Ilow2”) corresponding to the extraction current of the SOFC 10-2. The low voltage side voltage sensor 34-2 detects a voltage corresponding to the output voltage of the SOFC 10-2 (the input voltage of the FC insulation converter 14-2) (hereinafter also simply referred to as “second low voltage side voltage Vlow2”). To do.

また、高圧側電圧センサ36は、FC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2の出力電圧に相当する高電圧ライン16の電圧(以下では、単に「高圧側電圧Vhigh」とも記載する)を検出する。   Further, the high voltage side voltage sensor 36 is a voltage of the high voltage line 16 corresponding to the output voltage of the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2 (hereinafter, also simply referred to as “high voltage side voltage Vhigh”). To detect.

さらに、電力制御システム100は、FC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2を制御する変圧器個別制御ユニットとしてのコントローラ90を備えている。   Furthermore, the power control system 100 includes a controller 90 as a transformer individual control unit that controls the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2.

コントローラ90は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたコンピュータ、特にマイクロコンピュータで構成される。そして、コントローラ90は、本実施形態の処理を実行可能にプログラムされている。なお、コントローラ90は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態の各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていても良い。   The controller 90 is constituted by a computer, particularly a microcomputer, provided with a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 90 is programmed to execute the processing of the present embodiment. The controller 90 may be configured as a single device, or may be divided into a plurality of devices, and may be configured so that each control of the present embodiment is distributedly processed by the plurality of devices.

そして、本実施形態においてコントローラ90は、低圧側電流センサ32−1で検出される第1低圧側電流検出値Ilow1d、低圧側電圧センサ34−1で検出される第1低圧側電圧検出値Vlow1d、低圧側電流センサ32−2で検出される第2低圧側電流検出値Ilow2d、低圧側電圧センサ34−2で検出される第2低圧側電圧検出値Vlow2d、及び高圧側電圧センサ36で検出される高圧側電圧検出値Vhighdに基づいてFC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2のそれぞれをスイッチング制御して昇圧比を制御する。以下、コントローラ90による制御をより詳細に説明する。   In the present embodiment, the controller 90 includes a first low-voltage side current detection value Ilow1d detected by the low-voltage side current sensor 32-1, a first low-voltage side voltage detection value Vlow1d detected by the low-voltage side voltage sensor 34-1. The second low voltage side current detection value Ilow2d detected by the low voltage side current sensor 32-2, the second low voltage side voltage detection value Vlow2d detected by the low voltage side voltage sensor 34-2, and the high voltage side voltage sensor 36. Based on the high-voltage side voltage detection value Vhighd, each of the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2 is subjected to switching control to control the step-up ratio. Hereinafter, the control by the controller 90 will be described in more detail.

図9は、第3実施形態の電力制御システム100の制御態様を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートで示す各ステップは必ずしも以下で説明する順番に限定されるものではなく、可能な範囲で各ステップの入れ替えが可能である。   FIG. 9 is a flowchart illustrating a control mode of the power control system 100 according to the third embodiment. In addition, each step shown in this flowchart is not necessarily limited to the order demonstrated below, and can replace each step in the possible range.

図示のように、ステップS110において、コントローラ90は、例えば図示しない充電量(SOC)センサの検出値、又は第1走行モータ20に供給する補助電力の値に基づいて高電圧ライン16に出力する電力(要求電力)を演算する。   As illustrated, in step S <b> 110, the controller 90 outputs power to the high voltage line 16 based on, for example, a detection value of a charge amount (SOC) sensor (not illustrated) or a value of auxiliary power supplied to the first travel motor 20. (Required power) is calculated.

ステップS120において、コントローラ190は、演算した要求電力からSOFC10−1及びSOFC10−2のトータルの要求発電電力を演算する。   In step S120, the controller 190 calculates the total required generated power of the SOFC 10-1 and SOFC 10-2 from the calculated required power.

ステップS130において、コントローラ90は、第1低圧側電流目標値Ilow1t及び第2低圧側電流目標値Ilow2tを演算する。具体的に、コントローラ90は、演算した要求発電電力を満たしつつ、取得した第1低圧側電圧検出値Vlow1dと第2低圧側電圧検出値Vlow2dの偏差が許容値ΔV以下となるように第1低圧側電流目標値Ilow1t及び第2低圧側電流目標値Ilow2tを演算する。   In step S130, the controller 90 calculates the first low voltage side current target value Ilow1t and the second low voltage side current target value Ilow2t. Specifically, the controller 90 satisfies the calculated required generated power, and the first low voltage so that a deviation between the acquired first low voltage side voltage detection value Vlow1d and the second low voltage side voltage detection value Vlow2d is equal to or less than an allowable value ΔV. The side current target value Ilow1t and the second low voltage side current target value Ilow2t are calculated.

すなわち、コントローラ90は、高電圧ライン16側の要求電力を満たしつつ、第1低圧側電圧Vlow1(SOFC10−1の電圧)と第2低圧側電圧Vlow2(SOFC10−2の電圧)のばらつきを抑制する観点から、第1低圧側電流目標値Ilow1t(SOFC10−1の取り出し電流目標値)及び第2低圧側電流目標値Ilow2t(SOFC10−2の取り出し電流目標値)を演算する。   That is, the controller 90 suppresses variations in the first low-voltage side voltage Vlow1 (the voltage of the SOFC 10-1) and the second low-voltage side voltage Vlow2 (the voltage of the SOFC 10-2) while satisfying the required power on the high voltage line 16 side. From the viewpoint, the first low-voltage side current target value Ilow1t (SOFC10-1 extraction current target value) and the second low-voltage side current target value Ilow2t (SOFC10-2 extraction current target value) are calculated.

図10は、相互に出力特性が異なる2つのSOFC10−1及びSOFC10−2のそれぞれのIV曲線の概要を示す図である。なお、図においては、SOFC10−1のIV曲線を実線で示し、SOFC10−2のIV曲線を破線で示す。すなわち、本実施形態では、SOFC10−1の出力特性がSOFC10−2の出力特性よりも高いと仮定する。   FIG. 10 is a diagram showing an outline of IV curves of two SOFCs 10-1 and SOFC 10-2 having different output characteristics. In the figure, the IV curve of SOFC 10-1 is indicated by a solid line, and the IV curve of SOFC 10-2 is indicated by a broken line. That is, in this embodiment, it is assumed that the output characteristics of the SOFC 10-1 are higher than the output characteristics of the SOFC 10-2.

図から理解されるように、相互に出力特性が異なるSOFC10−1及びSOFC10−2の場合には、同じ電流を取り出しでもそれに応じた出力電圧が相違することとなる。特に、取り出し電流が大きくなる領域では、第1低圧側電圧Vlow1と第2低圧側電圧Vlow2の差は大きくなる。したがって、本実施形態では、第1低圧側電圧Vlow1と第2低圧側電圧Vlow2の差を小さくする観点から、各SOFC10−1,10−2からの取り出し電流の目標値である第1低圧側電流目標値Ilow1t及び第2低圧側電流目標値Ilow2tをそれぞれの出力特性に応じて設定する。   As understood from the figure, in the case of the SOFC 10-1 and SOFC 10-2 having different output characteristics, even if the same current is taken out, the output voltage corresponding to the same current is different. In particular, in the region where the extraction current increases, the difference between the first low-voltage side voltage Vlow1 and the second low-voltage side voltage Vlow2 increases. Therefore, in the present embodiment, from the viewpoint of reducing the difference between the first low-voltage side voltage Vlow1 and the second low-voltage side voltage Vlow2, the first low-voltage side current that is the target value of the extraction current from each of the SOFCs 10-1 and 10-2. The target value Ilow1t and the second low-voltage side current target value Ilow2t are set according to the respective output characteristics.

例えば、コントローラ90は、図10の点線で示す第1低圧側電流Ilow1の値を第1低圧側電流目標値Ilow1tに設定した場合、当該第1低圧側電流目標値Ilow1tに相当する電流をSOFC10−1から取り出した場合の第1低圧側電圧検出値Vlow1dに対して、SOFC10−2の出力電圧に相当する第2低圧側電圧検出値Vlow2dが上記許容値ΔV以下の範囲に収まる領域(図5のハッチングされた領域)から、上記トータルの要求発電電力を考慮した第2低圧側電流目標値Ilow2tを選択する。   For example, when the value of the first low-voltage side current Ilow1 indicated by the dotted line in FIG. 10 is set to the first low-voltage side current target value Ilow1t, the controller 90 sets the current corresponding to the first low-voltage side current target value Ilow1t to the SOFC10− 5 is a region where the second low-voltage side voltage detection value Vlow2d corresponding to the output voltage of the SOFC 10-2 falls within the allowable value ΔV or less with respect to the first low-voltage side voltage detection value Vlow1d in the case of taking out from 1 (FIG. 5). From the hatched area), the second low-voltage side current target value Ilow2t is selected in consideration of the total required generated power.

そして、ステップS140において、コントローラ90は、第1低圧側電流検出値Ilow1d及び第2低圧側電流検出値Ilow2dが、それぞれステップS130で演算した第1低圧側電流目標値Ilow1t及び第2低圧側電流目標値Ilow2tに近づくように、FC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2のそれぞれの昇圧比を制御する。   In step S140, the controller 90 determines that the first low-voltage side current detection value Ilow1d and the second low-voltage-side current detection value Ilow2d are the first low-voltage-side current target value Ilow1t and the second low-voltage-side current target that are calculated in step S130, respectively. The step-up ratios of the FC insulation converter 14-1 and the FC insulation converter 14-2 are controlled so as to approach the value Ilow2t.

以上説明したように、本実施形態では、2つのSOFC10−1,10−2のそれぞれの出力特性に応じた好適な取り出し電流の設定が可能となる各FC絶縁コンバータ14−1及びFC絶縁コンバータ14−2のスイッチング制御が実現される。   As described above, in the present embodiment, each FC insulation converter 14-1 and FC insulation converter 14 capable of setting a suitable extraction current according to the output characteristics of the two SOFCs 10-1 and 10-2. -2 switching control is realized.

なお、上記制御において、SOFC10−1の第2走行モータ26−1(第2モータインバータ24−1)側への要求電流(要求電力)が発生している場合、Ilow1tは、当該Ilow1tから当該要求電流を差し引いた値を取り出し電流とすればよい。同様に、SOFC10−2の第2走行モータ26−2(第2モータインバータ24−2)側への要求電流(要求電力)が発生している場合、Ilow2tは、当該Ilow2tから当該要求電流を差し引いた値を取り出し電流とすればよい。また、SOFC10−1の第2走行モータ26−1側への要求電流の大きさと、SOFC10−2の第2走行モータ26−2側への要求電流の大きさと、を一致させ、第2走行モータ26−1の出力と第2走行モータ26−2の出力を一致させることも可能である。   In the above control, when a required current (required power) to the second traveling motor 26-1 (second motor inverter 24-1) side of the SOFC 10-1 is generated, Ilow1t is changed from the Ilow1t to the request. A value obtained by subtracting the current may be taken as the current. Similarly, when a required current (required power) to the second traveling motor 26-2 (second motor inverter 24-2) side of the SOFC 10-2 is generated, Ilow2t subtracts the required current from the Ilow2t. The obtained value may be taken as the current. Further, the magnitude of the required current to the second traveling motor 26-1 side of the SOFC 10-1 and the magnitude of the requested current to the second traveling motor 26-2 side of the SOFC 10-2 are made to coincide with each other, so that the second traveling motor It is also possible to make the output of 26-1 coincide with the output of the second traveling motor 26-2.

SOFC10−1及びSOFC10−2の出力特性がほぼ同様である場合は、上記制御は不要であり、低圧側電流センサ32−1,32−2,低圧側電圧センサ34−1,34−2及び高圧側電圧センサ36を省略することができる。   When the output characteristics of the SOFC 10-1 and SOFC 10-2 are substantially the same, the above control is unnecessary, and the low-voltage side current sensors 32-1, 32-2, the low-voltage side voltage sensors 34-1 and 34-2, and the high-voltage The side voltage sensor 36 can be omitted.

[第4実施形態]
図11は、第4実施形態の電力制御システム100の構成を説明する図である。図示のように、本実施形態の電力制御システム100の電力変換器は、第1実施形態で説明したFC絶縁コンバータ14に加えて、FC絶縁コンバータ14の出力電圧を所定の昇圧比で昇圧する補助昇圧器としての非絶縁型昇圧コンバータ44を有している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the power control system 100 according to the fourth embodiment. As shown in the figure, the power converter of the power control system 100 of this embodiment includes an auxiliary device that boosts the output voltage of the FC insulation converter 14 at a predetermined boost ratio in addition to the FC insulation converter 14 described in the first embodiment. A non-insulated boost converter 44 as a booster is included.

非絶縁型昇圧コンバータ44は、スイッチング制御により一定範囲で昇圧比を設定し得るチャージポンプ方式等の昇圧コンバータとして構成される。そして、本実施形態において、非絶縁型昇圧コンバータ44は、FC絶縁コンバータ14と高電圧バッテリ12の間に接続されている。   The non-insulated boost converter 44 is configured as a boost converter of a charge pump system or the like that can set a boost ratio within a certain range by switching control. In the present embodiment, the non-insulated boost converter 44 is connected between the FC insulating converter 14 and the high-voltage battery 12.

以上の構成を有する本実施形態の電力制御システム100では、FC絶縁コンバータ14は、低電圧ライン22におけるSOFC10の出力電圧を基本昇圧比で昇圧して中電圧ライン38に出力する。そして、非絶縁型昇圧コンバータ44は、中電圧ライン38の電圧を所定の昇圧比(以下では、「補助昇圧比」とも称する)で昇圧して高電圧ライン16に出力する。   In the power control system 100 of the present embodiment having the above configuration, the FC insulation converter 14 boosts the output voltage of the SOFC 10 in the low voltage line 22 by the basic boost ratio and outputs it to the intermediate voltage line 38. The non-insulated boost converter 44 boosts the voltage of the medium voltage line 38 at a predetermined boost ratio (hereinafter also referred to as “auxiliary boost ratio”) and outputs the boosted voltage to the high voltage line 16.

すなわち、本実施形態では、SOFC10の出力電圧が、FC絶縁コンバータ14及び非絶縁型昇圧コンバータ44の順で2段階昇圧された後に高電圧バッテリ12に供給されることとなる。   That is, in the present embodiment, the output voltage of the SOFC 10 is boosted in two steps in the order of the FC isolated converter 14 and the non-insulated boost converter 44 and then supplied to the high voltage battery 12.

特に、本実施形態では、SOFC10の出力電圧を第1段目のFC絶縁コンバータ14の昇圧回路(絶縁トランス14c)で比較的大きい基本昇圧比で昇圧しつつ、第2段目の非絶縁型昇圧コンバータ44の制御によって補助昇圧比を高精度に調節することができる。結果として、高電圧バッテリ12の要求充電電力等に応じて、FC絶縁コンバータ14及び非絶縁型昇圧コンバータ44による実質的なSOFC10の出力電圧に対する昇圧比(基本昇圧比×補助昇圧比)を好適に調節することが可能となる。   In particular, in the present embodiment, the output voltage of the SOFC 10 is boosted at a relatively large basic boost ratio by the booster circuit (insulating transformer 14c) of the first-stage FC isolation converter 14, and the second-stage non-insulated booster is boosted. The auxiliary boost ratio can be adjusted with high accuracy by the control of the converter 44. As a result, the boost ratio (basic boost ratio x auxiliary boost ratio) with respect to the actual output voltage of the SOFC 10 by the FC isolated converter 14 and the non-insulated boost converter 44 is suitably set according to the required charging power of the high voltage battery 12 and the like. It becomes possible to adjust.

より具体的には、本実施形態の電力制御システム100では、SOFC10の出力電圧が基本的にFC絶縁コンバータ14の基本昇圧によって、高電圧バッテリ12の要求充電電力に応じた所望の目標電圧付近まで昇圧される。   More specifically, in the power control system 100 of the present embodiment, the output voltage of the SOFC 10 basically reaches the vicinity of a desired target voltage corresponding to the required charging power of the high voltage battery 12 by the basic boosting of the FC insulation converter 14. Boosted.

しかし、例えば、高電圧バッテリ12の要求電力の変動等に起因して、SOFC10の出力電圧の昇圧比を比較的短い時間で適宜調節する必要が生じることが想定される。本実施形態では、非絶縁型昇圧コンバータ44によって、比較的短時間の間におけるSOFC10の出力電圧の実質的な昇圧比の調節にも好適に対応することができる。   However, it is assumed that the boost ratio of the output voltage of the SOFC 10 needs to be appropriately adjusted in a relatively short time due to, for example, fluctuations in required power of the high voltage battery 12. In the present embodiment, the non-insulated boost converter 44 can suitably cope with the adjustment of the substantial boost ratio of the output voltage of the SOFC 10 in a relatively short time.

さらに、本実施形態では、前記のようにSOFC10の出力電圧を高電圧安全要求対象部品の対象となる電圧より低い電圧(60V未満)とし、且つ所定の電圧により高電圧ライン16に電力を供給するように、FC絶縁コンバータ14、及び非絶縁型昇圧コンバータ44の昇圧比をそれぞれ制御できるようになっている。   Further, in the present embodiment, as described above, the output voltage of the SOFC 10 is set to a voltage (less than 60V) lower than the voltage that is the target of the high voltage safety requirement target part, and power is supplied to the high voltage line 16 with a predetermined voltage. As described above, the boost ratios of the FC isolated converter 14 and the non-insulated boost converter 44 can be controlled.

このため、本実施形態の電力制御システム100は、図11に示すように、低電圧ライン22に配置された低圧側電流センサ32及び低圧側電圧センサ34と、中電圧ライン38に配置された中電圧側電流センサ40及び中電圧側電圧センサ42と、高電圧ライン16に配置された高圧側電圧センサ36と、を有している。   Therefore, the power control system 100 of the present embodiment includes a low voltage side current sensor 32 and a low voltage side voltage sensor 34 disposed in the low voltage line 22 and a medium voltage line 38 as illustrated in FIG. The voltage side current sensor 40 and the medium voltage side voltage sensor 42, and the high voltage side voltage sensor 36 disposed on the high voltage line 16 are included.

低圧側電流センサ32は、SOFC10の出力電流に相当する低圧側電流Ilowを検出する。また、低圧側電圧センサ34は、低電圧ライン22の電圧である低圧側電圧Vlowを検出する。   The low voltage side current sensor 32 detects a low voltage side current Ilow corresponding to the output current of the SOFC 10. Further, the low voltage side voltage sensor 34 detects the low voltage side voltage Vlow which is the voltage of the low voltage line 22.

また、中電圧側電流センサ40は、FC絶縁コンバータ14から非絶縁型昇圧コンバータ44への入力電流に相当する中電圧側電流Imedを検出する。また、中電圧側電圧センサ42は、中電圧ライン38の電圧である中電圧側電圧Vmedを検出する。   Further, the medium voltage side current sensor 40 detects the medium voltage side current Imed corresponding to the input current from the FC isolated converter 14 to the non-insulated boost converter 44. Further, the medium voltage side voltage sensor 42 detects a medium voltage side voltage Vmed which is a voltage of the medium voltage line 38.

さらに、高圧側電圧センサ36は、高電圧ライン16の電圧(高電圧バッテリ12の電圧に相当)である高圧側電圧Vhighを検出する。   Further, the high voltage side voltage sensor 36 detects a high voltage side voltage Vhigh which is a voltage of the high voltage line 16 (corresponding to a voltage of the high voltage battery 12).

さらに、電力制御システム100は、FC絶縁コンバータ14及び非絶縁型昇圧コンバータ44を制御するコントローラ190を備えている。   Furthermore, the power control system 100 includes a controller 190 that controls the FC isolated converter 14 and the non-insulated boost converter 44.

コントローラ190は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたコンピュータ、特にマイクロコンピュータで構成される。そして、コントローラ90は、本実施形態の処理を実行可能にプログラムされている。なお、コントローラ190は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態の各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていても良い。   The controller 190 is constituted by a computer, particularly a microcomputer, provided with a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 90 is programmed to execute the processing of the present embodiment. Note that the controller 190 may be configured as a single device, or may be divided into a plurality of devices, and each control of the present embodiment may be configured to be distributed and processed by the plurality of devices.

そして、本実施形態においてコントローラ190は、低圧側電流センサ32で検出される低圧側電流検出値Ilowd、低圧側電圧センサ34で検出される低圧側電圧検出値Vlowd、中電圧側電流センサ40で検出される中電圧側電流検出値Imedd、中電圧側電圧センサ42で検出される中電圧側電圧検出値Vmedd、及び高圧側電圧センサ36で検出される高圧側電圧検出値Vhighdに基づいてFC絶縁コンバータ14及び非絶縁型昇圧コンバータ44を制御する。以下、本実施形態におけるコントローラ190による制御をより詳細に説明する。   In this embodiment, the controller 190 detects the low voltage side current detection value Ilowd detected by the low voltage side current sensor 32, the low voltage side voltage detection value Vlowd detected by the low voltage side voltage sensor 34, and the medium voltage side current sensor 40. Based on the detected medium voltage side current detection value Imedd, the medium voltage side voltage detection value Vmedd detected by the medium voltage side voltage sensor 42, and the high voltage side voltage detection value Vhighd detected by the high voltage side voltage sensor 36, the FC insulation converter 14 and the non-insulated boost converter 44 are controlled. Hereinafter, the control by the controller 190 in this embodiment will be described in more detail.

図12は、第4実施形態の電力制御システム100の制御態様を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートで示す各ステップは必ずしも以下で説明する順番に限定されるものではなく、可能な範囲で各ステップの入れ替えが可能である。   FIG. 12 is a flowchart illustrating a control mode of the power control system 100 according to the fourth embodiment. In addition, each step shown in this flowchart is not necessarily limited to the order demonstrated below, and can replace each step in the possible range.

図示のように、ステップS210において、コントローラ190は、例えば図示しない充電量(SOC)センサにより検出される高電圧バッテリ12の充電量検出値(又は推定値)に基づいて、高電圧バッテリ12の受け入れ可能電力(要求充電電力)を演算する。   As illustrated, in step S210, the controller 190 accepts the high voltage battery 12 based on, for example, a charge amount detection value (or estimated value) of the high voltage battery 12 detected by a charge amount (SOC) sensor (not shown). The possible power (required charging power) is calculated.

ステップS220において、コントローラ190は、演算した高電圧バッテリ12の要求充電電力からSOFC10に対する要求発電電力を演算する。このとき、第2走行モータ26からの要求電力がある場合には、当該要求発電電力に第2走行モータ26用の要求電力を加算する。   In step S220, the controller 190 calculates the required generated power for the SOFC 10 from the calculated required charging power of the high-voltage battery 12. At this time, if there is a required power from the second traveling motor 26, the required power for the second traveling motor 26 is added to the required generated power.

ステップS230において、コントローラ190は、演算した要求発電電力、及び低圧側電圧検出値Vlowdに基づいてSOFC10の取り出し電流補正目標値(以下では、「第1取り出し電流目標値」とも称する)を演算する。すなわち、第1取り出し電流目標値は、高電圧バッテリ12の充電電力の要求を満たしつつも、低電圧ライン22の電圧(低圧側電圧Vlow)が高電圧安全要求対象部品の対象となる、ある上限値を超えないように制限する観点から演算されるSOFC10の取り出し電流(低圧側電流Ilow)の目標値である。   In step S230, the controller 190 calculates the extraction current correction target value of the SOFC 10 (hereinafter also referred to as “first extraction current target value”) based on the calculated required generated power and the low-voltage side voltage detection value Vlowd. That is, the first extraction current target value is a certain upper limit at which the voltage of the low voltage line 22 (low voltage Vlow) is the target of the high voltage safety requirement target part while satisfying the charge power requirement of the high voltage battery 12. This is the target value of the extraction current (low-voltage side current Ilow) of the SOFC 10 calculated from the viewpoint of limiting so as not to exceed the value.

具体的に、本実施形態において、コントローラ190は、先ず、演算した要求発電電力に基づいてSOFC10の基本取り出し電流目標値を演算する。そして、SOFC10の出力特性(IV特性)に基づいて低圧側電圧検出値Vlowdが所定の上限電圧Vlim(例えば60V)未満となるように基本取り出し電流目標値を補正した値を第1取り出し電流目標値として設定する。なお、前記のように、第2走行モータ26からの要求電力(要求電流)がある場合には、第1取り出し電流目標値は、当該第1取り出し電流目標値から当該要求電流を指し引いた値を適用する。   Specifically, in the present embodiment, the controller 190 first calculates the basic current extraction target value of the SOFC 10 based on the calculated required generated power. Then, based on the output characteristic (IV characteristic) of the SOFC 10, a value obtained by correcting the basic extraction current target value so that the low-voltage side voltage detection value Vlowd is less than a predetermined upper limit voltage Vlim (for example, 60V) is used as the first extraction current target value. Set as. As described above, when there is a required power (required current) from the second traveling motor 26, the first extracted current target value is a value obtained by subtracting the requested current from the first extracted current target value. Apply.

なお、第1取り出し電流目標値は、要求発電電力を満たしつつも低圧側電圧検出値Vlowdを制限する観点から演算される目標値であるので、本来の第1取り出し電流目標値に基づいて定まる基本取り出し電流目標値以上の値に設定されることとなる。   Note that the first target current value is a target value that is calculated from the viewpoint of limiting the low-voltage-side voltage detection value Vlowd while satisfying the required generated power, and therefore is determined based on the original first target current value. The value is set to a value equal to or greater than the extraction current target value.

ステップS240において、コントローラ190は、ステップS230で演算した第1取り出し電流目標値及び高圧側電圧検出値Vhighdに基づいて、FC絶縁コンバータ14及び非絶縁型昇圧コンバータ44を制御する。   In step S240, the controller 190 controls the FC isolated converter 14 and the non-insulated boost converter 44 based on the first target current value calculated in step S230 and the high-voltage side voltage detection value Vhighd.

具体的には、コントローラ190は、低圧側電流検出値Ilowdが第1取り出し電流目標値に近づくように、FC絶縁コンバータ14及び非絶縁型昇圧コンバータ44をスイッチング制御してトータルの昇圧比(基本昇圧比+補助昇圧比)を調節する。   Specifically, the controller 190 performs switching control of the FC isolated converter 14 and the non-insulated boost converter 44 so that the low-voltage-side current detection value Ilowd approaches the first extraction current target value, so that the total boost ratio (basic boost ratio) Ratio + auxiliary boost ratio).

したがって、本実施形態によれば、低圧側電圧Vlowを上限電圧Vlim未満(例えば、60V未満)に維持しつつ、高電圧バッテリ12に所望の電力を充電し得る各コンバータの制御の一態様が提供されることとなる。   Therefore, according to the present embodiment, an aspect of control of each converter capable of charging the high voltage battery 12 with desired power while maintaining the low voltage side voltage Vlow below the upper limit voltage Vlim (for example, less than 60 V) is provided. Will be.

ここで、本実施形態の電力制御システム100は、FC絶縁コンバータ14の絶縁トランス14cにより低電圧ライン22と中電圧ライン38の間が電気的に絶縁されている。したがって、低電圧ライン22の電圧である低圧側電圧Vlowが上限電圧Vlim未満に維持されると、FC絶縁コンバータ14の入力側の低電圧ライン22及びSOFC10の動作電圧を実質的に上限電圧Vlim未満とすることができる。すなわち、低電圧ライン22及びSOFC10の電気的安全性をより向上させることができる。   Here, in the power control system 100 of the present embodiment, the low voltage line 22 and the medium voltage line 38 are electrically insulated by the insulation transformer 14 c of the FC insulation converter 14. Therefore, when the low-voltage side voltage Vlow that is the voltage of the low-voltage line 22 is maintained below the upper limit voltage Vlim, the operating voltage of the low-voltage line 22 on the input side of the FC isolation converter 14 and the SOFC 10 is substantially less than the upper limit voltage Vlim. It can be. That is, the electrical safety of the low voltage line 22 and the SOFC 10 can be further improved.

特に、本実施形態の電力制御システム100が自動車に搭載される場合であって、上限電圧Vlimを60V未満の値に設定すれば、低電圧ライン22及びSOFC10を実質的に動作電圧が60V未満の部品に設定できるので、これらを既に説明した高電圧安全要求対象部品から外すことができる。   In particular, when the power control system 100 of the present embodiment is mounted on an automobile, if the upper limit voltage Vlim is set to a value less than 60V, the operating voltage of the low voltage line 22 and the SOFC 10 is substantially less than 60V. Since they can be set to parts, they can be removed from the already described high voltage safety required parts.

結果として、本実施形態における電力制御システム100を自動車に搭載する際において、低電圧ライン22及びSOFC10の車両上の配置レイアウト自由度を向上させることができる。   As a result, when the power control system 100 according to the present embodiment is mounted on an automobile, the layout layout flexibility on the vehicle of the low voltage line 22 and the SOFC 10 can be improved.

なお、さらに、本実施形態の電力制御システム100において、SOFC10の実質的な最大出力電圧が60V未満となるように当該SOFC10を構成しても良い。これにより、上記の低圧側電圧Vlowが60V未満に維持される制御と相まってより確実に、SOFC10及び低電圧ライン22を含む低電圧系の部品を60V未満に維持することができるので、これら部品の電気的な安全性をより一層高めることができる。   Furthermore, in the power control system 100 of the present embodiment, the SOFC 10 may be configured so that the substantial maximum output voltage of the SOFC 10 is less than 60V. This makes it possible to more reliably maintain the low-voltage components including the SOFC 10 and the low-voltage line 22 in combination with the control in which the low-voltage side voltage Vlow is maintained below 60V. Electrical safety can be further enhanced.

[第5実施形態]
図13は、第5実施形態の電力制御システム100の構成を説明する図である。図示のように、本実施形態では第4実施形態に係る電力制御システム100に対して、非絶縁型昇圧コンバータ44とFC絶縁コンバータ14の配置位置が入れ替わった構成をとっている。すなわち、本実施形態の電力制御システム100では、SOFC10とFC絶縁コンバータ14の間に非絶縁型昇圧コンバータ44が配置されている。なお、他の構成については第4実施形態に係る電力制御システム100と同様である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the power control system 100 according to the fifth embodiment. As illustrated, in the present embodiment, the arrangement of the non-insulated boost converter 44 and the FC insulating converter 14 is changed with respect to the power control system 100 according to the fourth embodiment. That is, in the power control system 100 of the present embodiment, the non-insulated boost converter 44 is disposed between the SOFC 10 and the FC isolated converter 14. Other configurations are the same as those of the power control system 100 according to the fourth embodiment.

以上の構成を有する本実施形態の電力制御システム100では、非絶縁型昇圧コンバータ44は、低電圧ライン22におけるSOFC10の出力電圧を昇圧して中電圧ライン38に出力する。そして、FC絶縁コンバータ14は、中電圧ライン38の電圧を昇圧して高電圧ライン16に出力する。すなわち、本実施形態においては、SOFC10の出力電圧が、非絶縁型昇圧コンバータ44及びFC絶縁コンバータ14の順で2段階昇圧された後に高電圧バッテリ12に供給されることとなる。   In the power control system 100 of the present embodiment having the above configuration, the non-insulated boost converter 44 boosts the output voltage of the SOFC 10 in the low voltage line 22 and outputs it to the intermediate voltage line 38. The FC isolation converter 14 boosts the voltage of the medium voltage line 38 and outputs the boosted voltage to the high voltage line 16. That is, in the present embodiment, the output voltage of the SOFC 10 is boosted in two steps in the order of the non-insulated boost converter 44 and the FC isolated converter 14 and then supplied to the high voltage battery 12.

特に、本実施形態では、SOFC10の出力電圧を第1段目の非絶縁型昇圧コンバータ44の制御に応じて高電圧バッテリ12の要求に応じた補助昇圧比の調節を行いつつ、当該非絶縁型昇圧コンバータ44により昇圧された中電圧ライン38の電圧をさらに第2段目のFC絶縁コンバータ14によって昇圧することで、FC絶縁コンバータ14から高電圧ライン16への出力電圧を適切に調節することができる。   In particular, in the present embodiment, the output voltage of the SOFC 10 is adjusted to the non-insulated type while adjusting the auxiliary boost ratio according to the requirements of the high voltage battery 12 according to the control of the non-insulated boost converter 44 in the first stage. The output voltage from the FC isolation converter 14 to the high voltage line 16 can be appropriately adjusted by further boosting the voltage of the medium voltage line 38 boosted by the boost converter 44 by the FC isolation converter 14 in the second stage. it can.

また、本実施形態においても、第4実施形態と同様に、高電圧バッテリ12の要求電力の変動等に応じた非絶縁型昇圧コンバータ44及びFC絶縁コンバータ14の2段昇圧におけるトータルの昇圧比(補助昇圧比×基本昇圧比)を、応答性の良い非絶縁型昇圧コンバータ44に対するスイッチング制御によって好適に調節することができる。   Also in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the total boost ratio in the two-stage boosting of the non-insulated boost converter 44 and the FC isolated converter 14 in accordance with fluctuations in required power of the high-voltage battery 12 ( (Auxiliary boost ratio × basic boost ratio) can be suitably adjusted by switching control for the non-insulated boost converter 44 having good responsiveness.

さらに、本実施形態の電力制御システム100では、非絶縁型昇圧コンバータ44の入力側にSOFC10が配置されている構成をとっているので、SOFC10の出力電力の大きさによってはSOFC10から非絶縁型昇圧コンバータ44へ入力される電流が比較的大きくなること状況が想定される。   Furthermore, since the power control system 100 of the present embodiment has a configuration in which the SOFC 10 is disposed on the input side of the non-insulated boost converter 44, depending on the magnitude of the output power of the SOFC 10, the SOFC 10 can be configured to increase the non-insulated boost. A situation is assumed in which the current input to the converter 44 is relatively large.

このような状況に対して本実施形態では、非絶縁型昇圧コンバータ44の回路に絶縁トランス14cが用いられない非絶縁型コンバータとして構成されるので、SOFC10からの入力電流が大きくなることによる非絶縁型昇圧コンバータ44のサイズの大型化が抑制される。   In this embodiment, the circuit of the non-insulated boost converter 44 is configured as a non-insulated converter in which the insulating transformer 14c is not used. Therefore, non-insulated due to an increase in input current from the SOFC 10 An increase in size of the type boost converter 44 is suppressed.

より詳細に説明すると、絶縁トランス14cを有するFC絶縁コンバータ14にSOFC10から直接的に電流が入力される構成の場合、当該入力電流が大きくなるとそれを許容すべく絶縁トランス14cの構成部品(巻線及び鉄心等)が大型に構成されることとなり、FC絶縁コンバータ14全体のサイズアップに繋がる。   More specifically, in the case of a configuration in which current is directly input from the SOFC 10 to the FC isolation converter 14 having the isolation transformer 14c, the component (winding) of the isolation transformer 14c is allowed to allow the input current to increase when the input current increases. And the iron core, etc.) are configured to be large, leading to an increase in the size of the FC insulating converter 14 as a whole.

これに対して、非絶縁型昇圧コンバータ44は、主としてインダクタ又はコンデンサ等の回路素子で構成されるので、入力電流が大きくなってもこれら回路素子のサイズアップはFC絶縁コンバータ14と比べると限定的にすることができる。したがって、本実施形態のように非絶縁型昇圧コンバータ44をSOFC10とFC絶縁コンバータ14の間に配置することで、非絶縁型昇圧コンバータ44を含みシステム全体の大型化も抑制することができる。   On the other hand, the non-insulated boost converter 44 is mainly composed of circuit elements such as an inductor or a capacitor, so that the increase in size of these circuit elements is limited as compared with the FC isolated converter 14 even when the input current increases. Can be. Therefore, by disposing the non-insulated boost converter 44 between the SOFC 10 and the FC isolated converter 14 as in the present embodiment, the size of the entire system including the non-isolated boost converter 44 can be suppressed.

結果として、本実施形態の電力制御システム100において出力の比較的大きいSOFC10を配置しても、出力が大きいことに起因する非絶縁型昇圧コンバータ44への入力電流の増大に対するシステムのサイズアップの度合いがより小さくなるので、システムの大型化を抑制しつつ、より出力の大きいSOFC10を採用することができる。   As a result, even if the SOFC 10 having a relatively large output is arranged in the power control system 100 of the present embodiment, the degree of system size increase with respect to the increase in the input current to the non-insulated boost converter 44 due to the large output Therefore, the SOFC 10 having a higher output can be employed while suppressing an increase in the size of the system.

図14は、第5実施形態の電力制御システム100の制御態様を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートで示す各ステップは必ずしも以下で説明する順番に限定されるものではなく、可能な範囲で各ステップの入れ替えが可能である。   FIG. 14 is a flowchart illustrating a control mode of the power control system 100 according to the fifth embodiment. In addition, each step shown in this flowchart is not necessarily limited to the order demonstrated below, and can replace each step in the possible range.

図示のように、ステップS210において、コントローラ190は、第4実施形態と同様に、高電圧バッテリ12の充電量検出値(又は推定値)に基づいて、高電圧バッテリ12の要求充電電力を演算する。   As illustrated, in step S210, the controller 190 calculates the required charging power of the high voltage battery 12 based on the detected charge amount (or estimated value) of the high voltage battery 12 in the same manner as in the fourth embodiment. .

ステップS320において、コントローラ190は、演算した高電圧バッテリ12の要求充電電力からSOFC10に対する要求発電電力を演算する。このとき、第2走行モータ26からの要求電力がある場合には、当該要求発電電力に第2走行モータ26用の要求電力を加算する。   In step S320, the controller 190 calculates the required generated power for the SOFC 10 from the calculated required charging power of the high-voltage battery 12. At this time, if there is a required power from the second traveling motor 26, the required power for the second traveling motor 26 is added to the required generated power.

ステップS330において、コントローラ190は、演算した要求発電電力、及び低圧側電圧検出値Vlowdに基づいてSOFC10の取り出し電流補正目標値(以下では、「第2取り出し電流目標値」とも称する)及び中電圧側電流目標値を演算する。   In step S330, the controller 190 determines the SOFC 10 extraction current correction target value (hereinafter also referred to as “second extraction current target value”) and the medium voltage side based on the calculated required generated power and the low-voltage side voltage detection value Vlowd. Calculate the current target value.

ここで、第2取り出し電流目標値は、高電圧バッテリ12の充電電力の要求を満たしつつも、低電圧ライン22の電圧(低圧側電圧Vlow)がある上限値を超えないように制限する観点から演算されるSOFC10の取り出し電流(低圧側電流Ilow)の目標値である。なお、前記のように、第2走行モータ26からの要求電力(要求電流)がある場合には、第2取り出し電流目標値は、当該第2取り出し電流目標値から当該要求電流を指し引いた値を適用する。   Here, from the viewpoint of limiting the second extraction current target value so that the voltage of the low voltage line 22 (low voltage Vlow) does not exceed a certain upper limit value while satisfying the charge power requirement of the high voltage battery 12. This is the target value of the calculated extraction current (low-voltage side current Ilow) of the SOFC 10. As described above, when there is a required power (required current) from the second traveling motor 26, the second extracted current target value is a value obtained by subtracting the requested current from the second extracted current target value. Apply.

したがって、本実施形態において、コントローラ190は、第4実施形態で説明した第1取り出し電流目標値の演算と同様の演算によって、第2取り出し電流目標値を演算する。   Therefore, in this embodiment, the controller 190 calculates the second extraction current target value by the same calculation as the calculation of the first extraction current target value described in the fourth embodiment.

さらに、ステップS340において、コントローラ190は、低圧側電圧検出値Vlowd、中電圧側電圧検出値Vmedd、及び演算した第2取り出し電流目標値に基づいて中電圧側電流目標値を演算する。   Furthermore, in step S340, the controller 190 calculates the medium voltage side current target value based on the low voltage side voltage detection value Vlowd, the medium voltage side voltage detection value Vmedd, and the calculated second extraction current target value.

ここで、中電圧側電流目標値は、中電圧ライン38の電圧(中電圧側電圧Vmed)が、高電圧安全要求対象部品の対象となる、ある上限値を超えないように制限する観点から演算される中電圧側電流Imed(非絶縁型昇圧コンバータ44の出力電流に相当)の目標値である。   Here, the intermediate voltage side current target value is calculated from the viewpoint of limiting the voltage of the intermediate voltage line 38 (intermediate voltage side voltage Vmed) so as not to exceed a certain upper limit that is a target of the high voltage safety requirement target component. The target value of the medium voltage side current Imed (corresponding to the output current of the non-insulated boost converter 44).

具体的に、コントローラ190は、低圧側電圧検出値Vlowdと演算された第2取り出し電流目標値を乗算して供給電力Pを演算する。そして、コントローラ190は、演算した供給電力Pに基づいて基本中電圧側電流目標値を演算する。さらに、コントローラ190は、中電圧側電圧検出値Vmeddが上限電圧Vlim未満となるように基本中電圧側電流目標値を補正した値を中電圧側電圧目標値として設定する。   Specifically, the controller 190 calculates the supply power P by multiplying the low-voltage side voltage detection value Vlowd by the calculated second extraction current target value. Then, the controller 190 calculates a basic medium voltage side current target value based on the calculated supply power P. Furthermore, the controller 190 sets a value obtained by correcting the basic medium voltage side current target value so that the medium voltage side voltage detection value Vmedd is less than the upper limit voltage Vlim as the medium voltage side voltage target value.

そして、ステップS350において、コントローラ190は、演算した第2取り出し電流目標値及び中電圧側電流目標値に基づいて、非絶縁型昇圧コンバータ44及びFC絶縁コンバータ14を制御する。   In step S350, the controller 190 controls the non-insulated boost converter 44 and the FC isolated converter 14 based on the calculated second extraction current target value and medium voltage side current target value.

具体的には、コントローラ190は、低圧側電流検出値Ilowd及び中電圧側電圧検出値Vmeddがそれぞれ第1取り出し電流目標値及び中電圧側電流目標値に近づくように、非絶縁型昇圧コンバータ44及びFC絶縁コンバータ14をスイッチング制御してトータルの昇圧比(基本昇圧比+補助昇圧比)を調節する。   Specifically, the controller 190 sets the non-isolated boost converter 44 and the non-isolated boost converter 44 and the low voltage side current detection value Ilowd and the medium voltage side voltage detection value Vmedd so as to approach the first extraction current target value and the medium voltage side current target value, respectively. The FC isolation converter 14 is controlled to adjust the total boost ratio (basic boost ratio + auxiliary boost ratio).

したがって、本実施形態では、上記各ステップ、特にステップS330〜ステップS350の処理によって、低圧側電圧Vlow及び中電圧側電圧Vmedはいずれも上限電圧Vlim未満に制御されることとなる。   Therefore, in the present embodiment, both the low-voltage side voltage Vlow and the medium-voltage side voltage Vmed are controlled to be lower than the upper limit voltage Vlim by the above steps, in particular, the processing of steps S330 to S350.

ここで、本実施形態の電力制御システム100は、FC絶縁コンバータ14の絶縁トランス14cにより中電圧ライン38と高電圧ライン16の間が電気的に絶縁されている。したがって低圧側電圧Vlow及び中電圧側電圧Vmedの双方が上限電圧Vlim未満に維持されると、中電圧ライン38、非絶縁型昇圧コンバータ44、低電圧ライン22、及びSOFC10の動作電圧を実質的に上限電圧Vlim未満とすることができる。すなわち、これら各部品の電気的安全性をより向上させることができる。   Here, in the power control system 100 of the present embodiment, the intermediate voltage line 38 and the high voltage line 16 are electrically insulated by the insulation transformer 14 c of the FC insulation converter 14. Therefore, when both the low voltage side voltage Vlow and the medium voltage side voltage Vmed are maintained below the upper limit voltage Vlim, the operation voltages of the medium voltage line 38, the non-insulated boost converter 44, the low voltage line 22, and the SOFC 10 are substantially reduced. It can be less than the upper limit voltage Vlim. That is, the electrical safety of each of these components can be further improved.

特に、本実施形態の電力制御システム100が自動車に搭載される場合であって、上限電圧Vlimを60V未満の値に設定すれば、中電圧ライン38、非絶縁型昇圧コンバータ44、低電圧ライン22、及びSOFC10を実質的に動作電圧が60V未満の部品に設定できるので、これらを既に説明した高電圧安全要求対象部品から外すことができる。   In particular, when the power control system 100 of the present embodiment is mounted on an automobile and the upper limit voltage Vlim is set to a value less than 60 V, the medium voltage line 38, the non-insulated boost converter 44, the low voltage line 22 are set. , And the SOFC 10 can be set to components whose operating voltage is substantially less than 60V, so that they can be removed from the high voltage safety requirement target components already described.

結果として、本実施形態における電力制御システム100を自動車に搭載する際において、中電圧ライン38、非絶縁型昇圧コンバータ44、低電圧ライン22、及びSOFC10というより多くの種類の部品に対して、車両上の配置レイアウト自由度を向上させることができる。   As a result, when the power control system 100 according to the present embodiment is mounted on an automobile, the vehicle is used for more types of components such as the medium voltage line 38, the non-insulated boost converter 44, the low voltage line 22, and the SOFC 10. It is possible to improve the degree of freedom of arrangement layout.

なお、さらに、本実施形態の電力制御システム100において、SOFC10の実質的な最大出力電圧が60V未満となるように当該SOFC10を構成しても良い。これにより、上記の低圧側電圧Vlow及び中電圧側電圧Vmedが60V未満に維持される制御と相まってより確実に、SOFC10、低電圧ライン22を含む低電圧系の部品、及び中電圧ライン38を含む中電圧系の部品を60V未満に維持することができるので、これら部品の電気的な安全性をより一層高めることができる。   Furthermore, in the power control system 100 of the present embodiment, the SOFC 10 may be configured so that the substantial maximum output voltage of the SOFC 10 is less than 60V. Thereby, the low voltage side voltage Vlow and the medium voltage side voltage Vmed are more reliably coupled with the control in which the low voltage side voltage Vmed is maintained below 60V, and the SOFC 10, the low voltage system components including the low voltage line 22, and the medium voltage line 38 are included. Since the medium voltage system components can be maintained below 60 V, the electrical safety of these components can be further enhanced.

以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, each above-mentioned embodiment showed only a part of application example of the present invention, and limited the technical scope of the present invention to the concrete composition of each above-mentioned embodiment. It is not the purpose.

例えば、上記のように説明したFC絶縁コンバータ14又は非絶縁型昇圧コンバータ44の制御態様はいずれも一例であり、種々変更が可能である。すなわち、第3実施形態のFC絶縁コンバータ14−1,14−2の制御においては、各SOFC10−1,10−2の出力特性に応じてそれぞれの出力電流を調節することが可能であるならば、FC絶縁コンバータ14−1,14−2の制御に用いた高圧側電圧Vhigh等のパラメータに代えて、又はこれとともに適宜任意のパラメータを用いても良い。   For example, the control modes of the FC isolated converter 14 or the non-insulated boost converter 44 described above are merely examples, and various changes can be made. That is, in the control of the FC isolation converters 14-1 and 14-2 of the third embodiment, if the respective output currents can be adjusted according to the output characteristics of the SOFCs 10-1 and 10-2. Instead of parameters such as the high-voltage side voltage Vhigh used for controlling the FC insulation converters 14-1 and 14-2, any parameters may be used as appropriate.

同様に、第4実施形態及び第5実施形態におけるFC絶縁コンバータ14又は非絶縁型昇圧コンバータ44の制御においても、高電圧バッテリ12にその要求充電電力に応じた電力を供給しつつ、低圧側電圧Vlow、又は低圧側電圧Vlow及び中電圧側電圧Vmedを上限電圧Vlim未満に制御することが可能であるならば、これら第4実施形態及び第5実施形態の制御に用いた各パラメータに代えて、又はこれとともに適宜任意のパラメータを用いても良い。   Similarly, in the control of the FC isolated converter 14 or the non-insulated boost converter 44 in the fourth and fifth embodiments, the low voltage side voltage is supplied to the high voltage battery 12 while supplying the electric power according to the required charging power. If it is possible to control Vlow, or the low-voltage side voltage Vlow and the medium-voltage side voltage Vmed to be lower than the upper limit voltage Vlim, instead of the parameters used in the control of these fourth and fifth embodiments, Alternatively, any parameters may be used as appropriate.

さらに、上記各実施形態では、絶縁型電力変換器を含むFC絶縁コンバータ14が、絶縁トランス14cにより絶縁機能を実現した例について説明した。   Further, in each of the above-described embodiments, an example has been described in which the FC insulation converter 14 including the insulation type power converter realizes an insulation function by the insulation transformer 14c.

一方、上記各実施形態のFC絶縁コンバータ14に代えて、入出力の間で実質的な電気的絶縁を維持しながら、高電圧バッテリ12への供給すべき電力に相当するエネルギーを入力から出力へ伝達可能な任意の構成(回路素子等)を備えた絶縁型電力変換器を用いても良い。   On the other hand, instead of the FC isolation converter 14 of each of the above embodiments, energy corresponding to the power to be supplied to the high voltage battery 12 is transferred from the input to the output while maintaining substantial electrical insulation between the input and output. You may use the insulation type power converter provided with the arbitrary structures (circuit element etc.) which can be transmitted.

すなわち、上記各実施形態で説明した絶縁トランス14cの機能を代替する回路素子等の任意の構成については、本出願の出願日以前に存在していた技術はもとより、出願日以降において新規に見出される技術であっても、既に説明した本発明で要求される絶縁トランス14cの機能を奏する範囲において本発明の技術的範囲から除外されるものではない。   That is, an arbitrary configuration such as a circuit element that substitutes for the function of the insulating transformer 14c described in each of the above embodiments is newly found after the filing date as well as the technology that existed before the filing date of the present application. Even the technology is not excluded from the technical scope of the present invention as long as the function of the insulating transformer 14c required by the present invention has already been described.

また、第3実施形態において、2つのSOFC10−1,10−2を設け、それぞれに個別にFC絶縁コンバータ14−1,14−2を接続した例を説明した。これら実施形態に代えて、n個(n≧3)のSOFC10を配置し、これらn個のSOFC10に個別にn個のFC絶縁コンバータ14を接続するようにしても良い。これにより、n個のSOFC10の各出力特性に応じて、個別に取り出し電流を制御するようにしても良い。   In the third embodiment, an example in which two SOFCs 10-1 and 10-2 are provided and the FC insulation converters 14-1 and 14-2 are individually connected to each other has been described. Instead of these embodiments, n (n ≧ 3) SOFCs 10 may be arranged, and n FC insulation converters 14 may be individually connected to the n SOFCs 10. Thereby, the extraction current may be individually controlled according to the output characteristics of the n SOFCs 10.

さらに、n個のSOFC10の内の所定個数ごとのSOFC10のグループを形成し、当該グループに対して1つのFC絶縁コンバータ14を接続し、グループ単位でSOFC10の取り出し電流を制御するようにしても良い。   Furthermore, a predetermined number of SOFC 10 groups among the n SOFCs 10 may be formed, and one FC isolation converter 14 may be connected to the group to control the extraction current of the SOFC 10 in units of groups. .

また、第1実施形態乃至第5実施形態の構成を任意に組み合わせても良い。例えば、第3実施形態に係る2つのSOFC10−1,10−2にそれぞれ個別にFC絶縁コンバータ14−1,14−2が接続された電力制御システム100において、非絶縁型昇圧コンバータ44を設けても良い。   Moreover, you may combine the structure of 1st Embodiment thru | or 5th Embodiment arbitrarily. For example, in the power control system 100 in which the FC insulation converters 14-1 and 14-2 are individually connected to the two SOFCs 10-1 and 10-2 according to the third embodiment, a non-insulated boost converter 44 is provided. Also good.

より詳細には、第3実施形態における電力制御システム100において、SOFC10−1(10−2)とFC絶縁コンバータ14−1(14−2)の間又はFC絶縁コンバータ14−1(14−2)と高電圧バッテリ12の間に非絶縁型昇圧コンバータ44−1(44−2)(不図示、図8、図11参照)を設け、FC絶縁コンバータ14−1(14−2)及び非絶縁型昇圧コンバータ44−1(44−2)に対して第4実施形態及び第5実施形態で説明した制御を実行するようにしても良い。   More specifically, in the power control system 100 according to the third embodiment, between the SOFC 10-1 (10-2) and the FC insulation converter 14-1 (14-2) or the FC insulation converter 14-1 (14-2). A non-insulated boost converter 44-1 (44-2) (not shown, refer to FIG. 8 and FIG. 11) is provided between the high-voltage battery 12 and the FC isolated converter 14-1 (14-2) and the non-insulated type The control described in the fourth embodiment and the fifth embodiment may be executed on the boost converter 44-1 (44-2).

また、第3実施形態乃至第5実施形態の制御を、第1実施形態、又は第2実施形態において、FC絶縁コンバータ14が駆動している場合に適用してもよい。   Moreover, you may apply control of 3rd Embodiment thru | or 5th Embodiment when the FC insulation converter 14 is driving in 1st Embodiment or 2nd Embodiment.

さらに、第4,第5実施形態においてFC絶縁コンバータ14の絶縁トランス14cを、電気的な絶縁機能のみに用いて巻数による昇圧を行わない構成としても良い。すなわち、絶縁トランス14cの一次側コイルの巻数と二次側コイルの巻数を等しくするなどして絶縁トランス14cによる昇圧比を1:1とした上で、FC絶縁コンバータ14における絶縁トランス14c以外の素子からなる昇圧回路、及び非絶縁型昇圧コンバータ44によってSOFC10の出力電圧の昇圧を行う構成としても良い。   Furthermore, in the fourth and fifth embodiments, the insulating transformer 14c of the FC insulating converter 14 may be used only for an electrical insulating function and not boosted by the number of turns. That is, an element other than the insulation transformer 14c in the FC insulation converter 14 is set after the step-up ratio by the insulation transformer 14c is set to 1: 1 by making the number of turns of the primary side coil and the number of turns of the secondary side coil equal. The booster circuit may be configured to boost the output voltage of the SOFC 10 by the non-insulated boost converter 44.

また、上記各実施形態では、電力生成装置がSOFC10である例について説明したが、内燃機関及びオルタネーター等の他の電力生成装置を採用しても良い。さらに、上記各実施形態の電力制御システム100は、自動車以外の鉄道車両等の電力の供給を受けて駆動する外部負荷(モータ)を備えた任意の車両又はその他の電力で駆動される外部負荷を備えた装置に適用することができる。   In each of the above embodiments, the example in which the power generation device is the SOFC 10 has been described. However, other power generation devices such as an internal combustion engine and an alternator may be employed. Furthermore, the power control system 100 of each of the above embodiments includes an arbitrary vehicle having an external load (motor) that is driven by power supplied from a railway vehicle or the like other than an automobile, or an external load driven by other power. It can be applied to the provided apparatus.

10 SOFC
12 高電圧バッテリ
14 FC絶縁コンバータ
20 第1走行モータ
26 第2走行モータ
100 電力制御システム
10 SOFC
12 High Voltage Battery 14 FC Insulated Converter 20 First Travel Motor 26 Second Travel Motor 100 Power Control System

Claims (9)

低電圧の電力を生成する電力生成装置と、
前記電力生成装置により生成される電力で充電される高電圧バッテリと、
前記高電圧バッテリから電力の供給を受ける第1外部負荷と、
前記電力生成装置と前記高電圧バッテリの間に接続された電力変換器と、
前記電力生成装置から電力の供給を受ける第2外部負荷と、を備え、
前記電力変換器が、絶縁型電力変換器を含む、電力制御システム。
A power generator for generating low voltage power;
A high voltage battery charged with power generated by the power generation device;
A first external load receiving power from the high voltage battery;
A power converter connected between the power generation device and the high voltage battery;
A second external load that receives power from the power generation device,
The power control system, wherein the power converter includes an isolated power converter.
請求項1に記載の電力制御システムであって、
前記第1外部負荷の定格出力は前記第2外部負荷の定格出力よりも大きい電力制御システム。
The power control system according to claim 1,
A power control system in which a rated output of the first external load is larger than a rated output of the second external load.
請求項1又は2に記載の電力制御システムであって、
前記高電圧バッテリから前記第1外部負荷へ電力の供給を行い、前記電力生成装置から前記第2外部負荷へ電力の供給を行い、前記電力生成装置で発電した電力を、前記電力変換器を介して前記第1外部負荷へ補助する電力として供給する電力制御システム。
The power control system according to claim 1 or 2,
Electric power is supplied from the high voltage battery to the first external load, electric power is supplied from the electric power generation device to the second external load, and electric power generated by the electric power generation device is passed through the electric power converter. A power control system for supplying power to the first external load as auxiliary power.
請求項1又は2に記載の電力制御システムであって、
前記高電圧バッテリから前記第1外部負荷へ電力の供給を行い、
前記電力生成装置から前記第2外部負荷へ電力の供給を行い、
前記電力変換器は停止させる電力制御システム。
The power control system according to claim 1 or 2,
Supplying power from the high voltage battery to the first external load;
Supplying power from the power generation device to the second external load;
A power control system for stopping the power converter.
請求項1又は2に記載の電力制御システムであって、
前記電力生成装置から前記第2外部負荷へ電力の供給を行い、
前記電力変換器は停止させる電力制御システム。
The power control system according to claim 1 or 2,
Supplying power from the power generation device to the second external load;
A power control system for stopping the power converter.
請求項1又は2に記載の電力制御システムであって、
前記第2外部負荷から回生電力が生じている場合は、前記電力変換器を介して前記高電圧バッテリを充電する電力として供給する電力制御システム。
The power control system according to claim 1 or 2,
A power control system for supplying regenerative power from the second external load as power for charging the high-voltage battery via the power converter.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電力制御システムであって、
前記第2外部負荷と並列に接続された第3外部負荷を備え、
前記電力生成装置は、前記第2外部負荷及び前記第3外部負荷に電力を供給する電力制御システム。
The power control system according to any one of claims 1 to 6,
A third external load connected in parallel with the second external load;
The power generation device is a power control system that supplies power to the second external load and the third external load.
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電力制御システムであって、
前記電力生成装置は、電力制御システムが搭載される装置において所定の安全要求が課される高電圧安全要求対象部品と判断される基準となる所定電圧未満の最大出力電圧をとるように構成される、
電力制御システム。
The power control system according to any one of claims 1 to 7,
The power generation device is configured to take a maximum output voltage that is less than a predetermined voltage that is a criterion for determining a high-voltage safety requirement target component to which a predetermined safety requirement is imposed in a device in which the power control system is mounted. ,
Power control system.
請求項8に記載の電力制御システムであって、
前記電力生成装置は、最大出力電圧が60V未満となるように構成される、
電力制御システム。
The power control system according to claim 8,
The power generation device is configured such that the maximum output voltage is less than 60V.
Power control system.
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