JP2021103619A - 電力供給システムの制御方法、及び、電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給システムの全体のサイズや製造コストの増大の抑制を図る。【解決手段】電力供給システム（３）の制御方法は、所定の駆動範囲の電圧が入力される場合に、所望の出力となるように可変制御される第１補機（３２２）と、入力電圧に応じた出力を行う第２補機（３２３）と、入力される電圧を変圧して、第１補機（３２２）及び第２補機（３２３）へと出力するコンバータ（３２１）と、を備える電力供給システム（３）において、コンバータ（３２１）の出力電圧を駆動範囲において変化させることにより、第２補機（３２３）の出力を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給システムの制御方法、及び、電力供給システムに関する。

電動モータに電力を供給する電力供給システムにおいては、一般に、電気系統として、電動モータへ電力を供給する強電ラインと、強電ラインからコンバータを介して分岐し低電圧系に電力供給を行う低電圧ラインとが存在する。低電圧ラインは、電力供給先であるコントローラや補機等の要求電力に応じて、複数設けられることがある。

特許文献１には、燃料電池を電力供給源として備える電力供給システムにおいて、燃料電池の燃料の改質用触媒を加熱する電気ヒータに電力を供給する低電圧ラインを独立させて、他の補機に電力を供給する低電圧ラインとは別ラインとする技術が開示されている。電気ヒータは比較的大電力を要するため、電気ヒータへの電力供給を独立させることで、電気ヒータの駆動に起因する他の補機に対する供給電力の変動を抑制することができる。

特開２００４−１９２８２０号公報

特許文献１に開示された電力供給システムにおいては、独立して電気ヒータに電力を供給する低電圧ラインを構成するために、専用のコンバータを設ける必要がある。その結果、燃料電池システムの構成が複雑になり、全体のサイズや製造コストが増大するおそれがある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、電気ヒータと接続される低電圧ラインから他の補機にも電力を供給するように構成することにより、電力供給システムの全体のサイズや製造コストの増大を抑制する、電力供給システムの制御方法、及び、電力供給システムを提供することを目的とする。

本発明の電力供給システムの制御方法は、所定の駆動範囲の電圧が入力される場合に、所望の出力となるように可変制御される第１補機と、入力電圧に応じた出力を行う第２補機と、入力される電圧を変圧して、第１補機及び第２補機へと出力するコンバータと、を備える電力供給システムにおいて、コンバータの出力電圧を駆動範囲において変化させることにより、第２補機の出力を制御する。

本発明の一態様によれば、電力供給システムの全体のサイズや製造コストの増大の抑制を図ることができる。

図１は、第１実施形態に係る電力供給システムを含むモータシステムの概略構成図である。 図２は、第２実施形態に係る電力供給システムを含むモータシステムの概略構成図である。 図３は、電気ヒータの制御方法を示すグラフである。 図４は、第３実施形態に係る電力供給システムを含むモータシステムの概略構成図である。 図５は、電力供給システムの起動制御を示すフローチャートである。 図６は、電力供給システムの起動制御を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力供給システムが用いられたモータシステムの概略構成図である。このモータシステムは、一例として、電動車両に用いられる。なお、この図には、異なる電位の複数の給電ライン（高電圧ラインＨ、燃料電池（ＦＣ）ラインＧ、高電圧ラインＨ、第１低電圧ラインＬ１、及び、第２低電圧ラインＬ２）が設けられており、それぞれの給電ライン間の接続部に設けられたコンバータによって、給電ラインの電位が変化される。

モータシステム１００においては、モータ１に対して、インバータ２を介して電力供給システム３から電力が供給される。そして、インバータ２や、電力供給システム３の各構成は、コントロールユニット４により制御されている。なお、この電力供給システム３は、高電圧バッテリ３０１と、燃料電池３１２を備える燃料電池システム３４０との２つの電力供給源を含む。

モータ１は、電力の供給を受けて回転駆動する電動モータである。なお、モータ１は、発電機としても動作可能なモータジェネレータである。そのため、モータシステム１００が電動車両に用いられる場合には、モータ１は、駆動走行時には力行運転し、制動時には回生して発電することができる。

インバータ２は、電力供給システム３から出力される直流電力を三相の交流電流に変換して、モータ１に供給する。なお、モータ１が発電機として動作する場合には、インバータ２は、モータ１により発電された交流電力を直流電力に変換する。

電力供給システム３は、モータ１に対する電力供給を行う比較的電圧の高い高電圧バッテリ３０１を備えている。高電圧バッテリ３０１に蓄えられた電力は、高電圧ラインＨを介してインバータ２へと供給される。一例として、モータシステム１００が電動車両に用いられる場合には、高電圧ラインＨの電位は、４００Ｖ程度となる。また、高電圧ラインＨにおいて、高電圧バッテリ３０１とインバータ２との間にスイッチ３０２が設けられている。

高電圧ラインＨは、複数のコンバータ（燃料電池（ＦＣ）用コンバータ３１１、第１コンバータ３２１、及び、第２コンバータ３３１）のそれぞれを介して、ＦＣラインＧ、第１低電圧ラインＬ１、及び、第２低電圧ラインＬ２と接続されている。なお、ＦＣ用コンバータ３１１、第１コンバータ３２１、及び、第２コンバータ３３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電力の入力に対して昇降圧を行い、変圧後の直流電力を出力する。以下においては、それぞれの接続について説明する。

まず、高電圧ラインＨは、ＦＣ用コンバータ３１１を介して燃料電池３１２と接続されている。燃料電池３１２による発電電力は、ＦＣラインＧを介してＦＣ用コンバータ３１１へと入力されると、ＦＣ用コンバータ３１１において昇圧された後に、高電圧ラインＨに出力される。このようにして、燃料電池３１２の発電電力が、高電圧ラインＨと接続されたモータ１の駆動や高電圧バッテリ３０１の充電に用いられる。なお、ＦＣラインＧの電位は、燃料電池３１２の発電状態に応じて定まり、一般に、３５〜６０Ｖ程度であるものとする。

また、高電圧ラインＨは、第１コンバータ３２１を介して、第１低電圧ラインＬ１と接続されている。第１低電圧ラインＬ１の電位は、高電圧ラインＨの電位よりも低いが、第２低電圧ラインＬ２の電位よりも高い。第１低電圧ラインＬ１には、燃料電池システム３４０における補機のうち、比較的高い電圧で駆動する補機であるブロア３２２、及び、電気ヒータ３２３が並列で接続されている。第１コンバータ３２１は、高電圧ラインＨからの供給電力を降圧させた後、第１低電圧ラインＬ１へと供給する。なお、第１低電圧ラインＬ１の電位は、４８Ｖ程度であるものとする。

さらに、高電圧ラインＨは、第２コンバータ３３１を介して、第２低電圧ラインＬ２と接続されている。第２低電圧ラインＬ２には、燃料電池システム３４０における補機のうち、比較的低い電圧で駆動する補機３３２、及び、比較的電圧の低い低電圧バッテリ３３３と接続されている。第２コンバータ３３１は、高電圧ラインＨからの供給電力を降圧させた後、第２低電圧ラインＬ２へと供給する。なお、第２低電圧ラインＬ２の電位は、１４Ｖ程度であるものとする。

以下においては、電力供給システム３における各構成の詳細について説明する。

電力供給システム３は、高電圧バッテリ３０１、スイッチ３０２、ＦＣ用コンバータ３１１、燃料電池３１２、第１コンバータ３２１、ブロア３２２、電気ヒータ３２３、第２コンバータ３３１、補機３３２、及び、低電圧バッテリ３３３を有する。また、燃料電池３１２、及び、その周辺機器であるブロア３２２、電気ヒータ３２３、及び、補機３３２を総じて、燃料電池システム３４０と称するものとする。

高電圧バッテリ３０１は、燃料電池３１２が発電していない時には、インバータ２を介してモータ１に電力を供給する。燃料電池３１２が発電している時には、高電圧バッテリ３０１には、燃料電池３１２の発電電力の一部が充電される。なお、燃料電池３１２の発電電力が小さい場合には、高電圧バッテリ３０１は、燃料電池３１２とともにモータ１へ電力を供給してもよい。

スイッチ３０２は、オン／オフの操作がされることで、燃料電池３１２の発電状況に応じて、高電圧バッテリ３０１のモータ１への電力供給の有無や、燃料電池３１２による発電電力の高電圧バッテリ３０１への充電の有無が制御される。

ＦＣ用コンバータ３１１は、絶縁片方向コンバータであり、ＦＣラインＧから高電圧ラインＨへの昇圧を行う。ＦＣ用コンバータ３１１は、昇圧比が制御されることで、燃料電池３１２の出力電圧を高電圧ラインＨの電位まで昇圧させる。

また、第１コンバータ３２１、及び、第２コンバータ３３１は、絶縁片方向コンバータであり、それぞれ、高電圧ラインＨから、第１低電圧ラインＬ１、及び、第２低電圧ラインＬ２への降圧を行う。また、第１コンバータ３２１は、コントロールユニット４からの指令に応じて降圧比が変更可能に構成されており、その出力電圧に応じて、第１低電圧ラインＬ１の電位が制御される。本実施形態においては、第１低電圧ラインＬ１の電位は、３６〜５２Ｖの範囲で制御されるものとする。

次に、ＦＣラインＧ、第１低電圧ラインＬ１、及び、第２低電圧ラインＬ２と接続される構成について説明する。まず、ＦＣラインＧと接続される構成について説明する。

燃料電池３１２は、複数の燃料電池セルの積層体であり、例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。燃料電池３１２がＳＯＦＣである場合には、原燃料であるエタノールを改質することで得られた水素ガスをアノード極に供給するとともに、燃料電池システム３４０の外部から取り込んだ空気をカソード極に供給することで、発電が行われる。詳細には、アノード極及びカソード極においては以下の式の反応が進行することで、発電が行われる。

アノード極： ２Ｈ₂＋４Ｏ^2-→２Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-
カソード極： Ｏ₂ ＋４ｅ^-→２Ｏ^2-

燃料電池３１２による発電電力は、ＦＣラインＧを介してＦＣ用コンバータ３１１へと入力され、ＦＣ用コンバータ３１１において昇圧された後に、高電圧ラインＨへと供給される。

なお、燃料電池３１２の近傍には、燃料電池システム３４０の外部からカソードガスを取り込むブロア３２２と、燃料電池システム３４０の起動時の燃焼燃焼器内の触媒や、アノードガスの生成に用いられる改質用触媒等を加熱する電気ヒータ３２３とが設けられている。なお、燃焼燃焼器内の触媒は、燃料電池システム３４０の起動時における暖機に用いられ。ブロア３２２、及び、電気ヒータ３２３は、高電圧（例えば６０Ｖ以上）扱いとならないような範囲で比較的高い電圧で駆動するものであり、第１低電圧ラインＬ１から電力が供給される。

ブロア３２２は、燃料電池システム３４０の外部から空気（カソードガス）を取り込んで、燃料電池３１２へと供給する。なお、ブロア３２２は、専用マイコンを備えており、入力電圧が所定の駆動電圧範囲の電圧値であれば、入力電圧が変動しても、回転数を所望の値に可変制御できるものとする。

本実施形態においては、ブロア３２２は、駆動するための最適電圧が設定されており、その最適電圧を含む所定の駆動電圧範囲の入力電圧において動作可能に設計されている。例えば、ブロア３２２は、最適電圧が４８Ｖであり、駆動電圧範囲は３６〜５２Ｖであるものとする。また、ブロア３２２は、燃料電池３１２の発電量に応じた量の空気が取り込まれるように、コントロールユニット４からの指令に応じて回転数が制御される。

電気ヒータ３２３は、専用マイコンなどを備えておらず、第１コンバータ３２１からの入力電圧に応じて発熱量が定まる。そのため、第１コンバータ３２１の出力電圧を制御することで、電気ヒータ３２３の発熱量を制御することができる。

以下の表には、一例として、電気ヒータ３２３が有する抵抗値Ｒが２．７Ωである場合において、電気ヒータ３２３への入力電圧Ｖが５２Ｖ、４８Ｖ、３６Ｖのそれぞれにおける発熱量Ｐが示されている。なお、発熱量比率は、入力電圧が５２Ｖである場合の発熱量に対する、それぞれの発熱量Ｐの比率を示すものである。

発熱量Ｐは、入力電圧Ｖと電流Ｉとの積であり、電流Ｉは入力電圧Ｖを抵抗値Ｒで除したものであるので、Ｐ＝ＶＩ＝Ｖ²／Ｒの式が成り立つ。そのため、発熱量Ｐは、入力電圧Ｖのパラメータの２乗値に比例することになる。コントロールユニット４は、表１に示されるような関係を用いて、所望の発熱量Ｐとなるように第１コンバータ３２１の出力電圧を制御する。

次に、第２低電圧ラインＬ２と接続される構成について説明する。

補機３３２は、例えば、センサ、コントローラ、及び、アクチュエータなどであり、第２低電圧ラインＬ２から電力が供給される。補機３３２は、比較的低電圧で駆動するものである。

低電圧バッテリ３３３は、電力供給システム３の起動時には、高電圧バッテリ３０１及び燃料電池３１２からの電力供給を受けて充電される。一方、電力供給システム３の停止時においては、低電圧バッテリ３３３は、第２低電圧ラインＬ２を介して補機３３２に電力を供給する。これにより、電力供給システム３の停止時であっても、コントローラなどの補機３３２へ電力を供給することができる。

このような燃料電池システム３４０においては、ブロア３２２は、入力電圧が駆動電圧範囲であれば、入力電圧が変化したとしても、所望の回転数で駆動可能に構成されている。そこで、第１コンバータ３２１の出力電圧を、ブロア３２２の駆動電圧範囲内において変化させることにより、電気ヒータ３２３の発熱量Ｐを制御することができ、同時に、ブロア３２２の回転数を可変制御することができる。

さらに、第１低電圧ラインＬ１と第２低電圧ラインＬ２とを比較すると、第２低電圧ラインＬ２には低電圧バッテリ３３３が接続されているが、第１低電圧ラインＬ１にはバッテリが接続されていない。ここで、第１低電圧ラインＬ１には、消費電力が比較的大きな電気ヒータ３２３が設けられており、電気ヒータ３２３の消費電力によっては第１低電圧ラインＬ１の電位が変動する。そのため、ブロア３２２へ安定的に電力を供給するためには、第１低電圧ラインＬ１にもバッテリが設けられていることが好ましいように思われる。

しかしながら、第１コンバータ３２１の出力電圧をブロア３２２の駆動電圧範囲内において変化させることで、電気ヒータ３２３の発熱量Ｐが制御される。同時に、ブロア３２２は、駆動電圧範囲内の入力電圧であれば、その入力電圧が変動したとしても、ブロア３２２は所望の出力となるように可変制御できる。そのため、第１低電圧ラインＬ１に電位を保つためのバッテリを設けなくても、ブロア３２２を安定的に制御することができる。

なお、ブロア３２２は第１補機の一例であり、電気ヒータ３２３は第２補機の一例である。第１補機は、入力電圧に依存せずに出力が定まるもの、または、コントローラを備え、入力電圧に依存せずに出力をコントロールできるものであって、ポンプは第１補機の他の例である。また、第２補機は、入力電圧に応じて出力が変化するものであって、ＤＣモータは第２補機の他の例である。

第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第１実施形態の電力供給システム３において、入力電圧が３６〜５２Ｖの所定の駆動電圧範囲である場合に、ブロア３２２（第１補機）は、入力電圧の大きさによらず所望の回転数に可変制御できる。一方、電気ヒータ３２３（第２補機）は、入力電圧に応じて発熱量が制御される。

ここで、電気ヒータ３２３は、サイズや電線径を考慮し、また、安全性や絶縁距離の確保のためには、比較的電位の高い第１低電圧ラインＬ１と接続されることで、出力を大きくできる。しかしながら、電気ヒータ３２３は消費電力が大きいため、電気ヒータ３２３の発熱量に応じて第１低電圧ラインＬ１の電位が変化してしまうと、第１低電圧ラインＬ１に接続される他の機器へ影響を与えるおそれがある。

そこで、第１低電圧ラインＬ１に、電気ヒータ３２３の他に、所定の駆動電圧範囲において可変制御が可能なブロア３２２を接続する。そして、第１コンバータ３２１の出力電圧を、ブロア３２２の駆動電圧範囲において、電気ヒータ３２３が所望の消費電力となるように制御する。その結果、ブロア３２２を可変制御できるとともに、電気ヒータ３２３を所望の発熱量となるように制御することができる。また、第１低電圧ラインＬ１に、電気ヒータ３２３以外に、ブロア３２２を接続することで、電力供給システム３（燃料電池システム３４０）の構成を簡略化することができる。

さらに、電気ヒータ３２３の出力に応じて、第１低電圧ラインＬ１の電位が変化するおそれがある。しかしながら、第１コンバータ３２１の出力電圧である第１低電圧ラインＬ１の電位は、ブロア３２２の駆動電圧範囲内において変化するため、第１低電圧ラインＬ１の電位が変動したとしても、ブロア３２２は所望の出力となるように可変制御できる。そのため、第１低電圧ラインＬ１に電位を安定化させるためのバッテリを設ける必要がなくなるので、電力供給システム３のサイズや製造コストの増大を抑制することができる。

また、電気ヒータ３２３においては、第１コンバータ３２１の出力電圧に応じて発熱量を制御することで、電気ヒータ３２３の配線上に設けられるスイッチを制御することにより発熱量を制御する場合と比較すると、より滑らかに発熱量の制御が可能となる。さらに、スイッチの制御に起因するノイズの発生を抑制できることができる。

また、第１コンバータ３２１には、消費電力の大きな電気ヒータ３２３が接続されている。一般に、コンバータに対して大出力の機器を接続する場合には、その機器への電力供給の開始時に、コンバータが動作を停止してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態においては、電気ヒータ３２３に対して、所定の駆動電圧範囲の電圧を印加するため、例えば、電気ヒータ３２３への電力供給の開始時の電圧を、駆動電圧範囲の下限電圧とすることで、第１コンバータ３２１の停止を防ぐことができる。

（第２実施形態）
第１実施形態においては、第１低電圧ラインＬ１の電位を変化させることで電気ヒータ３２３の発熱量を制御したがこれに限らない。第２実施形態においては、電気ヒータ３２３がスイッチを備え、そのスイッチを制御することで電気ヒータ３２３の発熱量を制御してもよい。

図２は、第２実施形態に係るモータシステムの概略構成図である。この図によれば、本実施形態のモータシステム１００は、図１に示された第１実施形態のモータシステム１００と比較すると、第１コンバータ３２１と電気ヒータ３２３との間に、スイッチ３５０が設けられている。

コントロールユニット４は、第１コンバータ３２１の出力電圧に加えてスイッチ３５０を制御することにより、電気ヒータ３２３の発熱量を制御する。以下、その詳細について説明する。

図３は、コントロールユニット４による電気ヒータ３２３の発熱量の制御方法を示すグラフである。このグラフによれば、出力が４７９〜１０００Ｗの第１領域と、０〜４７９Ｗの第２領域とが存在し、それぞれの領域で電気ヒータ３２３の発熱量の制御方法が異なる。

第１領域においては、第１実施形態の表１に示されるように、第１コンバータ３２１の出力電圧をブロア３２２の駆動電圧範囲内において変更することで、電気ヒータ３２３の発熱量を制御する。

一方、第２領域においては、スイッチ３５０を用いて電気ヒータ３２３を間欠制御することにより、所望の発熱量を実現する。例えば、発熱量３００Ｗを実現するためには、第１コンバータ３２１の出力電圧を駆動電圧範囲の下限値の３６Ｖとした状態で、全時間の６２．６％（３００Ｗ／４７９Ｗ）がオン状態となり、残りの３７．４％の時間がオフ状態となるようにスイッチ３５０を制御する。

第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第１実施形態の電力供給システム３において、第１コンバータ３２１と電気ヒータ３２３との間に、スイッチ３５０が設けられている。ここで、ブロア３２２は、駆動電圧範囲の下限値（３６Ｖ）を下回る電圧が入力された場合には、適切に動作されることが保障されていない。そのため、第１コンバータ３２１の出力電圧を、駆動電圧範囲の下限値（３６Ｖ）を下回るように設定することは好ましくないので、電気ヒータ３２３を、駆動電圧範囲の下限値（３６Ｖ）と対応する発熱量（４７９Ｗ）を下回る電圧の領域（第２領域）における発熱量となるように制御することは困難である。

そこで、スイッチ３５０のオン・オフの状態をスイッチング制御して、電気ヒータ３２３への通電時間を間引くような間欠動作を行うことにより、駆動電圧範囲の下限値（３６Ｖ）と対応する発熱量（４７９Ｗ）を下回る領域（第２領域）において、電気ヒータ３２３の発熱量を制御できる。なお、この間欠動作においては、電気ヒータ３２３への通電時間の全時間に対する割合は、電気ヒータ３２３の所望の発熱量に応じて定められる。このようにすることで、第１コンバータ３２１の出力電圧がブロア３２２の駆動電圧範囲内となるように制御しつつ、電気ヒータ３２３の発熱量の制御範囲を広げることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態においては、電力供給システム３の起動制御について説明する。

図４は、第３実施形態に係るモータシステムの概略構成図である。この図によれば、本実施形態のモータシステム１００は、図２に示された第２実施形態のモータシステム１００と比較すると、第１コンバータ３２１とブロア３２２との間に、スイッチ３６０が設けられている。

なお、以下においては、第１コンバータ３２１と電気ヒータ３２３との間のスイッチ３５０を、第１スイッチ３５０と称し、第１コンバータ３２１とブロア３２２との間のスイッチ３６０を、第２スイッチ３６０と称するものとする。このような構成となることで、第１スイッチ３５０により電気ヒータ３２３が制御され、第２スイッチ３６０によりブロア３２２が制御される。

図５は、電力供給システム３の起動制御のフローチャートである。コントロールユニット４は、予め記憶されたプログラムを実行することで、当該フローチャートに示された起動制御のステップＳ１〜Ｓ６の処理を行う。以下においては、それぞれのステップの処理について説明する。

ステップＳ１において、コントロールユニット４は、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖとして、第１電圧Ｖ１として設定する。ここで、第１電圧Ｖ１は、第１コンバータ３２１の出力可能の電圧範囲の下限値であり、ブロア３２２の駆動電圧範囲の下限値である３６Ｖよりも小さい。例えば、第１電圧Ｖ１は、１０Ｖであるものとする。

ステップＳ２において、コントロールユニット４は、第１スイッチ３５０をオン状態とする。このようにすることで、電気ヒータ３２３に対する通電が開始される。ここで、電気ヒータ３２３は、入力電圧に応じて発熱量が定まるものであるため、第１電圧Ｖ１（１０Ｖ）が入力されると、その電圧に応じて発熱を開始する。なお、第１コンバータ３２１の出力電圧は、ブロア３２２の駆動電圧範囲の下限値を下回る第１電圧Ｖ１（１０Ｖ）であるため、第２スイッチ３６０はオフ状態であり、ブロア３２２への電力供給が開始されていない。

ステップＳ３において、コントロールユニット４は、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖを上昇させる。これにより、電気ヒータ３２３の発熱量Ｐは上昇する。

ステップＳ４において、コントロールユニット４は、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖが、ブロア３２２の駆動電圧範囲の下限値である第２電圧Ｖ２（３６Ｖ）を上回るか否かを判定する。そして、出力電圧Ｖが第２電圧Ｖ２を上回る場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、コントロールユニット４は、次に、ブロア３２２を通電するために、ステップＳ５の処理を行う。一方、出力電圧Ｖが第２電圧Ｖ２を上回らない場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、コントロールユニット４は、再び、ステップＳ３の処理を行う。

ステップＳ５において、コントロールユニット４は、第２スイッチ３６０をオン状態とする。第１コンバータ３２１の出力電圧（ブロア３２２の入力電圧）は、ブロア３２２の駆動電圧範囲の下限値である第２電圧Ｖ２（３６Ｖ）を上回るので（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ブロア３２２は所望の回転数となるように制御される。

ステップＳ６において、コントロールユニット４は、燃料電池３１２の発電電力に応じて必要な流量のカソードガスが流入するように、ブロア３２２の回転数を制御する。同時に、コントロールユニット４は、電気ヒータ３２３の要求発熱量に応じて、ブロア３２２の駆動電圧範囲内において第１コンバータ３２１の出力電圧を制御する。

すなわち、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖは、第２電圧Ｖ２（３６Ｖ）と、駆動電圧範囲の上限値である第３電圧Ｖ３（５２Ｖ）との間において、電気ヒータ３２３の要求発熱量に応じた電圧値となる。このようにすることで、コントロールユニット４は、ブロア３２２の回転数、及び、電気ヒータ３２３の発熱量の両者を制御することができる。

図６は、図５の起動制御が行われる場合の電力供給システム３の状態変化を示すタイミングチャートである。この図においては、上から順に、図６（Ａ）は第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖを、図６（Ｂ）は第１スイッチ３５０のオン／オフ状態を、図６（Ｃ）は第２スイッチ３６０のオン／オフ状態を、図６（Ｄ）はブロア３２２の回転数を示すものである。

まず、時刻ｔ１において、図６（Ａ）に示されるように、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖとして第１電圧Ｖ１が設定される（Ｓ１）。そして、図６（Ｂ）に示されるように、第１スイッチ３５０がオン状態となる（Ｓ２）。そのため、電気ヒータ３２３は、第１電圧Ｖ１に応じた発熱を開始する。

そして、時刻ｔ１〜ｔ２の区間において、図６（Ａ）に示されるように、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖが上昇するように制御される（Ｓ３）。このような状態においては、電気ヒータ３２３の発熱量は、出力電圧Ｖの上昇に応じて増加する。

そして、時刻ｔ２になり、図６（Ａ）に示されるように、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖが駆動電圧範囲の下限値であるＶ２を上回ると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、図６（Ｃ）に示されるように、第２スイッチ３６０がオン状態とされる（Ｓ５）。

時刻ｔ２以降においては、図６（Ａ）に示されるように、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖは、駆動電圧範囲（Ｖ２≦Ｖ≦Ｖ３）において、電気ヒータ３２３の出力要求に応じて制御される。同時に、図６（Ｄ）に示されるように、ブロア３２２への入力電圧が駆動可能電圧であるため、ブロア３２２の回転数は、燃料電池３１２の発電量に応じて、所定の範囲（Ｎｍｉｎ≦Ｎ≦Ｎｍａｘ）で制御される（Ｓ６）。

なお、本実施形態においては、第１コンバータ３２１とブロア３２２との間に、第２スイッチ３６０が設けられたがこれに限らない。第２スイッチ３６０を設けることなく、コントロールユニット４がブロア３２２の起動／停止を制御してもよい。このような場合には、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖが、ブロア３２２の駆動電圧範囲の下限値である第２電圧（Ｖ２）を上回る場合に（Ｓ４：Ｙｅｓ、時刻ｔ２）、コントロールユニット４は、ブロア３２２の可変制御を開始する。

このような起動制御が行われる第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第３実施形態の電力供給システム３の制御方法によれば、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖを、第１コンバータ３２１の出力可能範囲の下限値の第１電圧Ｖ１に設定し（Ｓ１）、第１スイッチ３５０をオン状態として（Ｓ２）、電気ヒータ３２３を駆動する。その後、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖを上昇させる（Ｓ３）。そして、第１コンバータ３２１の出力電圧Ｖが、駆動電圧範囲の下限値の第２電圧Ｖ２よりも大きくなると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、第２スイッチ３６０をオン状態として、ブロア３２２の運転を開始する（Ｓ５）。

ここで、上述のように、一般に、コンバータに対して出力の大きな機器を接続した場合には、その機器への電力供給の開始時点で、コンバータが電力を出力できなくなり動作を停止してしまうことがある。しかしながら、本実施形態においては、消費電力の大きな電気ヒータ３２３の通電開始時（ｔ１）においては、第１コンバータ３２１からは、出力可能範囲の下限値の電圧であり、比較的低電圧の第１電圧Ｖ１（１０Ｖ）が出力されており、電気ヒータ３２３の消費電力は比較的低いので、第１コンバータ３２１の停止を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記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実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ モータ
２ インバータ
３ 電力供給システム
４ コントロールユニット
１００ モータシステム
３０１ 高電圧バッテリ
３０２、３５０、３６０ スイッチ
３１１ 発電機（ＦＣ）用コンバータ
３１２ 燃料電池
３２１ 第１コンバータ
３２２ ブロア
３２３ 電気ヒータ
３３１ 第２コンバータ
３３２ 補機
３３３ 低電圧バッテリ
３４０ 燃料電池システム
Ｇ ＦＣライン
Ｈ 高電圧ライン
Ｌ１ 第１低電圧ライン
Ｌ２ 第２低電圧ライン

Claims (9)

1. 所定の駆動範囲の電圧が入力される場合に、所望の出力となるように可変制御される第１補機と、
   入力電圧に応じた出力を行う第２補機と、
   入力される電圧を変圧して、前記第１補機及び前記第２補機へと出力するコンバータと、を備える電力供給システムにおいて、
   前記コンバータの出力電圧を前記駆動範囲において変化させることにより、前記第２補機の出力を制御する、電力供給システムの制御方法。
2. 請求項１に記載の電力供給システムの制御方法であって、
   前記第２補機へ電力供給が行われる時間の割合を制御することにより、前記第２補機の出力を制御する、電力供給システムの制御方法。
3. 請求項１または２に記載の電力供給システムの制御方法であって、
   前記コンバータの出力電圧を、前記駆動範囲を下回る電圧に設定して、前記第２補機を駆動開始させ、
   前記コンバータの出力電圧を、増加させ、
   前記コンバータの出力電圧が、前記駆動範囲の下限値よりも大きくなると、前記第１補機を駆動開始させる、電力供給システムの制御方法。
4. 所定の駆動範囲の電圧が入力される場合に、所望の出力となるように可変制御される第１補機と、
   入力電圧に応じた出力を行う第２補機と、
   外部から入力される電圧を所望の電圧に変圧し、前記第１補機及び前記第２補機へと出力するコンバータと、
   前記コンバータから前記第１補機及び前記第２補機への出力電圧を制御するコントローラと、を備える電力供給システムであって、
   前記コントローラは、前記コンバータの出力電圧を前記駆動範囲において変化させることにより、前記第２補機の出力を制御する、電力供給システム。
5. 請求項４に記載の電力供給システムであって、
   前記コンバータと前記第２補機との間に設けられ、前記コントローラにより操作可能なスイッチを、さらに備え、
   前記コントローラは、前記スイッチがオン状態となる時間の割合を制御することにより、前記第２補機の出力を制御する、電力供給システム。
6. 請求項５に記載の電力供給システムであって、
   前記コントローラは、
   前記コンバータの出力電圧を前記駆動範囲を下回る電圧に設定した後に、前記スイッチをオン状態とし、
   前記コンバータの出力電圧を、増加させ、
   前記コンバータの出力電圧が前記駆動範囲の下限値よりも大きくなると、前記第１補機の可変制御を開始する、電力供給システム。
7. 燃料電池を電力供給源として備える、請求項４から６のいずれか１項に記載の電力供給システム。
8. 請求項７に記載の電力供給システムであって、
   前記第１補機は、前記燃料電池のカソードガスへの供給に用いられるブロアである、電力供給システム。
9. 請求項７または８に記載の電力供給システムであって、
   前記第２補機は、前記燃料電池の暖機に用いる排気燃焼器の触媒を加熱するヒータである、電力供給システム。

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