JP5229697B2 - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は車両に搭載される燃料電池システムに関し、特に、車両を駆動するモーターに燃料電池とバッテリーとから電力を供給する、ハイブリッド型の燃料電池システムに関する。

車両に搭載される燃料電池システムでは、燃料電池および蓄電装置からモーターに電力を供給するためのインバーターを備えている。例えば、特開２００５−３４８５３０号公報には、インバーターの他に２つのＤＣ−ＤＣコンバーターを備えた燃料電池システムが開示されている。これらは、燃料電池の出力電圧を制御しながらインバーターに電力を供給する第１のＤＣ−ＤＣコンバーター、および、インバーターの入力電圧を制御しながら、蓄電装置の電力を供給する第２のＤＣ−ＤＣコンバーターである（特許文献１）。

特許文献１に記載の発明によれば、第１のＤＣ−ＤＣコンバーターを制御して、燃料電池の出力電圧値を蓄電装置の回路電圧の最大値と最小値との間の範囲内に設定することで、電圧変換動作の実行頻度を低減し、もって電力損失の増大を抑制することができていた（段落００１２）。

また、インバーターの電力変換制御に関しては、特許文献１には、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量等に係るアクセル開度の信号に基づいてトルク指令が算出され、このトルク指令がインバーターに入力され、要求されたトルクを発生させるための各相電流がモーターの各相へと出力されると記載されていた（段落００２３）。

特開２００５−３４８５３０号公報

しかしながら、モーターの駆動電圧が低い場合にはモーターが発生可能なトルクに上限が存在する。特許文献１のように、アクセル開度に基づいてトルク指令を算出し、そのトルク指令をモーターに指令したとしても、駆動電圧が低い場合には、トルク指令どおりのトルクで駆動できないことになる。そして、モーターで消費されるパワーは、実際に発生されているトルクに対応したパワーとなる。

ここで、燃料電池システムにおいて、アクセル開度に基づいてトルク指令を算出するのと並行して、このトルク指令に対応して増加するモーターの要求パワーを補えるだけの発電パワーが出力されるように、燃料電池についての発電要求パワーも算出される。例えば、上記特許文献１に記載の燃料電池システムでは、モーターがトルク指令どおりのトルクで駆動できるか否かに拘わらず、トルク指令どおりのトルクで駆動されている場合を想定した電力を燃料電池は発電する。

ところが、上述したようにモーターがトルク指令どおりのトルクで駆動できない場合には、トルク指令どおりにモーターが駆動された場合に比べ、実際にモーターで消費されるパワーが少なくなるので、収支のバランスが崩れて、燃料電池の発電パワーに余剰が発生する。このような発電パワーの余剰分は、蓄電装置の過充電をもたらし、蓄電装置の破損や、電力分配のバランスを損なうことに繋がる。

そこで、上記問題点を解決するために、本願発明の好ましい態様では、モーターの駆動電圧が低く、発生可能なトルクに制限がある場合でも、電力収支を適切に制御することにより、過剰な電力による不都合が発生することを抑制可能な燃料電池システムおよびその制御方法を提供する。

上記課題を解決する燃料電池システムの一態様は、燃料電池と、前記燃料電池からの発電パワーを供給可能に接続されるモーターと、モーターに接続されたインバーターと、インバーターの入力電圧を設定するコンバーターと、を備えた燃料電池システムであって、出力要求に基づいて出力要求トルクを演算する出力要求トルク演算手段と、モーターが発生可能なトルク上限値を演算するトルク上限値演算手段と、出力要求トルクとトルク上限値とを比較し、出力要求トルクがトルク上限値以下である場合は出力要求トルクをモーター要求トルクとして演算し、出力要求トルクがトルク上限値を超える場合はトルク上限値をモーター要求トルクとして演算するモーター要求トルク演算手段と、モーター要求トルクに基づいてモーター要求パワーを演算するモーター要求パワー演算手段と、モーター要求パワーに基づいて燃料電池の発電要求パワーを演算する発電要求パワー演算手段と、を備え、トルク上限値演算手段は、インバーターの入力電圧にコンバーターの電圧制御応答性に基づくオフセット電圧を加算した加算値に基づいてトルク上限値を演算することを特徴とする。

上記課題を解決する燃料電池システムの制御方法の一態様は、燃料電池と、燃料電池の発電パワーを供給可能に接続されるモーターと、モーターに接続されたインバーターと、インバーターの入力電圧を設定するコンバーターと、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、出力要求に基づいて出力要求トルクを演算するステップと、モーターが発生可能なトルク上限値を演算するステップと、出力要求トルクとトルク上限値とを比較し、出力要求トルクがトルク上限値以下である場合は出力要求トルクをモーター要求トルクとして演算し、出力要求トルクがトルク上限値を超える場合はトルク上限値をモーター要求トルクとして演算するステップと、モーター要求トルクに基づいてモーター要求パワーを演算するステップと、モーター要求パワーに基づいて燃料電池の発電要求パワーを演算するステップと、を備え、インバーターの入力電圧にコンバーターの電圧制御応答性に基づくオフセット電圧を加算した加算値に基づいてトルク上限値を演算することを特徴とする。

モーターには、駆動電圧に応じて、特に駆動電圧が低い場合には、発生可能なトルクに限界（上限）が存在する。モーターで消費されるパワーはこのトルク上限値で駆動される場合の回転数に応じて定まる。本願発明の構成によれば、入力された出力要求に基づいて出力要求トルクを演算する場合に、モーターの駆動電圧に基づいてトルク上限値が演算され、このトルク上限値を超えないようにモーター要求トルクが演算される。そして、燃料電池の発電要求パワーは、このトルク上限値で上限処理がされたモーター要求トルクに基づき演算される。このため、トルク上限値以上のトルクを要求する出力要求が入力された場合であっても、トルク上限値でしかモーターを駆動できない状況下では、トルク上限値で駆動されるモーターで消費可能なパワーに見合った発電要求パワーが演算される。よって、モーターで消費し切れない過剰なパワーを発電してしまうことから生じる不都合を回避可能である。

本発明は、所望により以下のような要素を選択的に付加することが可能である。
（１）トルク上限値演算手段は、加算値とモーターの回転数とに基づいてトルク上限値を演算するようにしてもよい。

（２）出力要求トルク演算手段は、アクセル開度とモーターの回転数とに基づいて出力要求トルクを演算するようにしてもよい。本願発明では、「出力要求」は、燃料電池システムに対する入力値であるが、燃料電池システムが移動体（例えば自動車）に搭載される場合には、この「出力要求」はアクセル（ガスペダル）開度となる。よって、この場合の出力要求トルクは、アクセル開度とモーターの回転数とに基づき演算される。

（３）発電要求パワー演算手段は、モーター要求パワーとモーター以外の負荷装置の要求パワーとを合計して燃料電池の発電要求パワーを演算するように構成してもよい。かかる構成によれば、発電要求パワーがモーター以外の負荷装置の要求パワーも含めて演算されるので、このような負荷装置の要求パワーが大きい場合や、負荷装置の数が大きく合計される要求パワーが大きくなるような場合に、正確な収支演算に基づく燃料電池の発電要求パワーを決定することが可能である。

かかる発明によれば、発生可能なトルク上限値を超えないようにモーター要求トルクが演算され、発電要求パワーが演算されるので、モーターで消費し切れない過剰なパワーを発電してしまうことから生じる不都合を回避可能である。

参考例および本実施形態に係るＦＣＨＶシステムのシステム構成図。 参考例に係る燃料電池システム制御を実行する機能ブロック図。 通常のインバーター４の入力電圧Ｖ_INVにおけるアクセル開度に応じた回転数Ｎ−出力要求トルクＴ_ACCの特性図。 相対的に低いインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVにおけるアクセル開度に応じた回転数Ｎ−出力要求トルクＴ_ACCの特性図。 インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに応じた回転数Ｎ−モーター要求トルクＴ_REQの特性図。 参考例に係る燃料電池システムの制御フローチャート。 本実施形態に係る燃料電池システム制御を実行する機能ブロック図。 アクセル開度Ａｃｃ、インバーター入力電圧Ｖ_INV、およびモーター要求トルクＴ_REQの応答特性を説明するタイミングチャート。 本実施形態に係る燃料電池システムの制御フローチャート。

次に本発明を実施するための好適な参考例および実施形態を、図面を参照しながら説明する。
以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものである。したがって、具体的な特性等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの特性が異なる部分が含まれていることは勿論である。また、以下の参考例および実施形態では、一つの制御装置で総ての処理をするように記載されているが、複数の制御部が協働して本発明に係る制御処理を完遂する場合をも含んでいる。

（参考例）
本参考例は、インバーターの入力電圧に応じて定められるトルク上限値に基づいてモーター要求トルクに上限を設ける態様に関する。

（システム構成）
図１は、参考例および本実施形態に係る、車両に搭載される燃料電池システム１００のブロック図である。このような車両は、ハイブリッド形燃料電池車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）である。

燃料電池システム１００は、燃料電池１０、第１コンバーター１１、第２コンバーター１２、バッテリー１３、インバーター１４、モーター１５、補機インバーター１８、高電圧補機１９、および制御装置２０を備えて構成されている。

燃料電池１０は、複数の単位セルを直列に積層して構成される発電手段である。単位セルは、高分子電解質膜等のイオン交換膜をアノード極およびカソード極で狭み込んだ膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）をセパレータで挟み込んだ構造を有している。アノード極はアノード極用触媒層を多孔質支持層上に設けてあり、カソード極はカソード極用触媒層を多孔質支持層上に設けてある。各単位セルのアノード極には、セパレータを介して、図示しない燃料ガス供給系から燃料ガス（例えば水素ガス）が供給されるようになっている。各単位セルのカソード極には、セパレータを介して、図示しない酸化ガス供給系から酸化ガス（例えば空気）が供給されるようになっている。セパレータには、冷却液の流路が形成されており、図示しない冷却液供給系から、冷却液が供給されるようになっている。燃料電池１０においては、アノード極において（１）式の酸化反応が生じ、カソード極において（２）式の還元反応が生じ、燃料電池１０全体としては（３）式の起電反応が生じる。

Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（１）
（１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ …（２）
Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（３）
複数の単位セルが直列接続されることにより、燃料電池１０は出力端子に出力電圧Ｖ_FCを出力するようになっている。燃料電池１０は、所定の電流−電圧出力特性を有しており、出力電圧Ｖ_FCの変化に対応して、出力電流および出力電力が変化するようになっている。

第１コンバーター１１は、電圧変換器であり、ＤＣ−ＤＣコンバーターとしての構成を備えている。第１コンバーター１１は、三相運転方式が用いられている場合には、例えば三相ブリッジ形コンバーター等の回路構成を備えている。三相ブリッジ形コンバーターは、リアクトル、整流用のダイオード、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等からなるスイッチング素子を備えている。これらの素子を組み合わせることにより、入力された直流電圧を一旦交流に変換するインバータ−類似の回路部分と、その交流を再び整流して、異なる直流電圧に変換する部分とが形成される。なお、第１コンバーター１１の回路構成は、上記に限る趣旨ではなく、燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCの制御が可能なあらゆる構成を採用することができる。

第１コンバーター１１は、一次側に燃料電池１０の出力端子が接続され、二次側にインバーター１４の入力端子が接続されている。第１コンバーター１１は、制御装置２０からのコマンドＣＶ_FCに従って、一次側の端子電圧（燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FC）を制御するように構成されている。すなわち、この第１コンバーター１１により、燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCが目標出力に応じた電圧（すなわち、目標出力電圧Ｖ_FC）となるように制御される。また第１コンバーター１１は、燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCとインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVとを整合させるように電圧を変換するように構成されている。

バッテリー１３は、蓄電装置であり、燃料電池１０で発電された電力のうち、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速または減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリー１３としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が利用される。バッテリー１３の出力電圧Ｖ_BATが、第２コンバーター１２の入力電圧となる。

第２コンバーター１２は、電圧変換器であり、第１コンバーター１１と同様のＤＣ−ＤＣコンバーターとしての構成を備えている。第２コンバーター１２は、一次側にバッテリー１３の出力端子が接続され、二次側にインバーター１４の入力端子が接続されている。第２コンバーター１２は、制御装置２０からのコマンドＣ_VINVに従って、二次側の端子電圧（インバーター１４の入力電圧Ｖ_INV）を制御するように構成されている。例えば、モーター１５の要求電力が急激に変化した場合（以下では、増加した場合を想定）、第２コンバーター１２は、設定された目標入力電圧（要求電圧）となるまでインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVを制御する。なお、第２コンバーター１２の回路構成は、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVの制御が可能なあらゆる構成を採用することができる。

インバーター１４は、電力変換器であり、入力端子に供給される直流入力電圧を交流電圧に変換してモーター１５に供給するように構成されている。インバーター１４の回路構成は、例えば、パルス幅変調方式で駆動されるＰＷＭインバータ回路を備えている。インバーター１４は、第２コンバーター１２が制御する入力電圧Ｖ_INVに対応する三相交流電圧をモーター１５に供給するように構成されている。また、現時点で出力している駆動電圧（インバーター出力電圧）Ｖｄを駆動電圧信号Ｓ_Vdとして制御装置２０に出力するように構成されている。

モーター１５は、車両走行用のトラクションモータであり、駆動電力が供給される場合には本車両に推進力を与え、減速された場合には回生電力を発生するようになっている。ディファレンシャル１６は、減速装置であり、モーター１５の高速回転を所定の比率で減速し、タイヤ１７が設けられたシャフトを回転させるように構成されている。シャフトには図示せぬ車輪速センサ等が設けられ、車両の車速を検知可能になっている。回転数センサ２３は、モーター１５の回転数を検出して回転数信号Ｓ_Nを制御装置２０に出力するようになっている。

補機インバーター１８は、電力変換器であり、入力端子に供給される直流電流を交流電流に変換して高電圧補機１９に供給するように構成されている。補機インバーター１８の回路構成は、上記インバーター１４と同じである。補機インバーター１８は、２コンバーター１２が制御する入力電圧Ｖ_INVに対応する三相交流電圧を高電圧補機１９に供給するように構成されている。なお、高電圧補機１９は、本燃料電池システム１００を機能させるための、図示しない加湿器、エアーコンプレッサー、水素ポンプ、及び冷却液ポンプ等の総称である。

制御装置２０は、燃料電池システム１００を制御するコンピュータシステムであり、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。制御装置２０は、アクセル開度センサー２１からアクセル開度Ａｃｃに応じたアクセル開度信号Ｓ_ACCを入力する。また、センサ群２２からの各種信号を入力し、制御に必要な各種演算を実施するようになっている。センサ群２２としては、燃料電池１０の出力電流を検出する電流センサ、出力電圧を検出する電圧センサ、燃料電池１０の冷却液温度を検出する温度センサ、エアーコンプレッサーや水素ポンプ、及び冷却液ポンプ等の回転数を検出する回転数センサ等を含む。また、制御装置２０は、モーター１５の回転数Ｎを検出する回転数センサ２３からの回転数信号Ｓ_Nを入力する。

制御装置２０は、これらの信号を参照して、システム全体を制御する。概略説明すると、アクセル開度Ａｃｃおよびモーター回転数Ｎに基づいて出力要求トルクＴ_ACCを演算し、次いでモーター要求トルクＴ_REQを演算する。そして、モーター要求トルクＴ_REQとモーター回転数Ｎとに基づいてモーター要求パワーＰ_Mを演算し、モーター要求パワーＰ_Mと高電圧補機パワーＰ_AUXとに基づいて発電要求パワーＰ_FCを演算する。そして、発電要求パワーＰ_FCを出力させるために必要な燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCを燃料電池１０の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性から演算する。必要に応じて、制御装置２０は、燃料電池１０とバッテリー１３とのそれぞれの出力電力の配分を決定する。そして、求められた燃料電池１０の要求電力が得られるように、第１コンバーター１１にコマンドＣ_VFCを出力して、燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCを制御する。また、求められたバッテリー１３の要求電力が取り出せるように、第２コンバーター１２にコマンドＣ_VINVを出力して、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVを制御する。インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVは、モーター１５に与えられるモーター要求トルクＴ_REQに対応している。

（機能ブロック）
図２に、本参考例において、制御装置２０により機能的に実現される、燃料電池システム１００を制御するための機能ブロック図を示す。これらの機能ブロックは、制御装置２０が、定期的にまたは不定期に、制御処理（図６参照）を実行するプログラムを呼び出すことにより、機能的に実現される。

なお、図２に示す機能ブロックは便宜上機能を区分けした構成であり、必ずしも図２のとおりに機能分離していることを要しない。図２に列記した入力に基づいて燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCを制御できる構成であれば、図２とは異なる機能ブロックを備えていてもよい。

図２に示すように、制御装置２０は、機能ブロックとして、出力要求トルク演算手段２０１、トルク上限値演算手段２０２、モーター要求トルク演算手段２０３、モーター要求パワー演算手段２０４、および発電要求パワー演算手段２０５を備えて構成されている。

出力要求トルク演算手段２０１は、アクセル開度信号Ｓ_ACCから取得されたアクセル開度Ａｃｃ、および、回転数信号Ｓ_Nから取得されたモーター１５の回転数Ｎに基づき、出力要求トルクＴ_ACCを演算する機能ブロックである。この出力要求トルクは、アクセル開度Ａｃｃに鑑み、本来的に要求されているモーター１５の要求トルクＴ_REQである。

図３に、通常のインバーター入力電圧Ｖ_INVにおける、アクセル開度に応じた回転数Ｎ−出力要求トルクＴ_ACCの特性図を示す。モーターにおける一般的な特性として、図３に示すように、モーターの回転数が定まると、回転数に応じて発生可能なトルクが所定の回転数−トルク特性（以下「Ｎ−Ｔ特性」という。）に基づき定まる。このようなＮ−Ｔ特性は、インバーターの入力電圧Ｖ_INV（すなわちモーターの駆動電圧Ｖｄに対応）が十分に高い場合（Ｖ_INV＝Ｖ０）に妥当する。出力要求の大きさ、例えば、アクセル開度が変化すると、このＮ−Ｔ特性も変化する。

図３に示す例では、アクセル開度Ａｃｃが開度ａであるときのＮ−Ｔ特性Ｔ_ACC（ａ）、アクセル開度Ａｃｃが開度ｂであるときのＮ−Ｔ特性Ｔ_ACC（ｂ）、およびアクセル開度Ａｃｃが開度ｃであるときのＮ−Ｔ特性Ｔ_ACC（ｃ）が例示されている。図３に示すように、モーター１５の回転数ＮがＮreqである場合、アクセル開度Ａｃｃが開度ａであるときには、Ｎ−Ｔ特性Ｔ_ACC（ａ）から、出力要求トルクＴ_ACCがＴｎａとして算出可能である。アクセル開度Ａｃｃが開度ｂであるときには、Ｎ−Ｔ特性Ｔ_ACC（ｂ）から、出力要求トルクＴ_ACCがＴｎｂとして算出可能である。アクセル開度Ａｃｃが開度ｃであるときには、Ｎ−Ｔ特性Ｔ_ACC（ｃ）から、出力要求トルクＴ_ACCがＴｎｃとして算出可能である。出力要求トルク演算手段２０１は、図３に示すようなＮ−Ｔ特性をデータテーブルの形態で、または、関係式の形態で記憶し、出力要求トルクＴ_ACCの演算に利用するようになっている。

本参考例では、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INV、すなわち第２コンバーター１２の出力要求電圧に鑑み、本来要求されているトルクＴ_REQをモーター１５が発生不可能な場合には、それに応じて燃料電池１０の発電量を制限するよう構成されている。その処理を行う機能ブロックが、次に説明するトルク上限値演算手段２０２およびモーター要求トルク演算手段２０３である。

トルク上限値演算手段２０２は、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに基づいて、モーター１５が発生可能なトルク上限値Ｔ_LIMを演算する機能ブロックである。

図４に、相対的に低いインバーター入力電圧Ｖ_INVにおけるアクセル開度に応じた回転数Ｎ−出力要求トルクＴ_ACCの特性図を示す。インバーター１４の入力電圧（すなわちモーターの駆動電圧Ｖｄに対応）が十分に高い図３の場合とは異なり、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVが相対的に低い（Ｖ_INV＝Ｖｌ（＜Ｖ０））領域では、図３に示すようなＮ−Ｔ特性どおりにトルクを発生させることが不可能になる。図４に示すように、モーターの回転数Ｎに応じて発生可能なトルクが定まるＮ−Ｔ特性となっているが、これはそのインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVにおいて発生可能なモーター１５のトルクＴの最大値を示している。このようなトルクの上限を規定するトルク上限値Ｔ_LIMは、出力要求の大きさ、例えば、アクセル開度が変化すると、アクセル開度に応じて変化する。図４に示すようなＮ−Ｔ特性は、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに対応して変化するため、入力電圧Ｖ_INVに対応させて、複数種類のＮ−Ｔ特性を予め用意しておくことが好ましい。

図４に示す例では、アクセル開度Ａｃｃが開度ａであるときのトルク上限値特性Ｔ_LIM（ａ）、アクセル開度Ａｃｃが開度ｂであるときのトルク上限値特性Ｔ_LIM（ｂ）、およびアクセル開度Ａｃｃが開度ｃであるときのトルク上限値特性Ｔ_LIM（ｃ）が例示されている。図４に示すように、モーター１５の回転数ＮがＮreqである場合、アクセル開度Ａｃｃが開度ａであるときには、トルク上限値特性Ｔ_LIM（ａ）から、トルク上限値Ｔ_LIMがＴｌａとして算出可能である。アクセル開度Ａｃｃが開度ｂであるときには、トルク上限値特性Ｔ_LIM（ｂ）から、トルク上限値Ｔ_LIMがＴｌｂとして算出可能である。アクセル開度Ａｃｃが開度ｃであるときには、トルク上限値特性Ｔ_LIM（ｃ）から、トルク上限値Ｔ_LIMがＴｌｃとして算出可能である。トルク上限値演算手段２０２は、図４に示すようなトルク上限値特性をデータテーブルの形態で、または、関係式の形態で記憶し、トルク上限値Ｔ_LIMの演算に利用するようになっている。

モーター要求トルク演算手段２０３は、演算された出力要求トルクＴ_ACCとトルク上限値Ｔ_LIMとに基づいて、モーター要求トルクＴ_REQを演算する機能ブロックである。具体的には、モーター要求トルク演算手段２０３は、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIM以下である場合は出力要求トルクＴ_ACCをモーター要求トルクＴ_REQ（＝Ｔ_ACC）として算出する。また、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIMを超える場合はトルク上限値Ｔ_LIMをモーター要求トルクＴ_REQ（＝Ｔ_LIM）として算出する。トルク上限値Ｔ_LIMで出力要求トルクＴ_ACCを上限処理しているのである。

モーター要求パワー演算手段２０４は、モーター要求トルクＴ_REQに基づいてモーター要求パワーを演算する機能ブロックである。モーター要求パワーＰ_Mは、モーター要求トルクＴ_REQに回転数Ｎを乗じた値となる（Ｐ_M＝ＮＸＴ_REQ）。

発電要求パワー演算手段２０５は、モーター要求パワーＰ_Mに基づいて燃料電池の発電要求パワーＰ_FCを演算する機能ブロックである。発電要求パワーＰ_FCは、演算されたモーター要求パワーＰ_Mに加えて、モーター以外の負荷装置の要求パワーを合計して演算する。具体的には、高電圧補機１９において必要とされる高電圧補機パワーＰ_AUXをモーター要求パワーＰ_Mに合計した値を発電要求パワーＰ_FCとして算出する。

以上の処理では、出力要求トルク演算手段２０１が図３に示すようなＮ−Ｔ特性に基づいて出力要求トルクＴ_ACCを決定し、トルク上限値演算手段２０２が図４に示すようなＮ−Ｔ特性に基づいてトルク上限値Ｔ_LIMを決定した。そして、モーター要求トルク演算手段２０３が両者を比較し、モーター要求トルクＴ_REQを決定していた。これらの処理は、図５に示すような、アクセル開度Ａｃｃ毎に決定される、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに応じた回転数Ｎ−モーター要求トルクＴ_REQのＮ−Ｔ特性からも理解することが可能である。

アクセル開度Ａｃｃが定まると、図５に示すような、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに応じた回転数Ｎ−モーター要求トルクＴ_REQのＮ−Ｔ特性が定まる。図５では、インバーター入力電圧Ｖ_INVがＶａであるときのモーター要求トルク特性ｔ_V（Ｖａ）、インバーター入力電圧Ｖ_INVがＶｂであるときのモーター要求トルク特性ｔ_V（Ｖｂ）、およびインバーター入力電圧Ｖ_INVがＶｃであるときのモーター要求トルク特性ｔ_V（Ｖｃ）が例示されている。図５に示すように、モーター１５の回転数ＮがＮreqである場合、駆動電圧がＶａであるときにはモーター要求トルク特性ｔ_V（Ｖａ）から、モーター要求トルクＴ_REQがＴｒａとして算出可能である。駆動電圧がＶｂであるときにはモーター要求トルク特性ｔ_V（Ｖｂ）から、モーター要求トルクＴ_REQがＴｒｂとして算出可能である。駆動電圧がＶｃであるときにはモーター要求トルク特性ｔ_V（Ｖｃ）から、モーター要求トルクＴ_REQがＴｒｃとして算出可能である。

ここで、図５に示すように、インバーター入力電圧Ｖ_INVがＶａである場合、トルク上限値Ｔ_LIMによる制限が無いと仮定した場合には、図３に示すようなＮ−Ｔ特性に基づいて、Ｔ_ACCがモーター要求トルクＴ_REQとして決定される。しかし、現実には、モーター１５には図４に示されるようなトルク上限特性が存在する。このため、インバーター入力電圧Ｖ_INVがＶａである場合、トルク上限値Ｔ_LIMで制限されたＴｒａがモーター要求トルクＴ_REQとして決定される。トルク制限が無いと仮定した場合のモーター要求トルクＴ_ACCとトルク制限を含めて決定したモーター要求トルクＴｒａとの差分ΔＴ（＝Ｔ_ACC−Ｔｒａ）に対応するパワーΔＰ（＝Ｎreq×ΔＴ）が、トルク制限をしないことによる余剰な発電パワーである。本発明によれば、適切なトルク制限処理により、電力収支上余剰なパワーΔＰの発電を禁止することで、余剰電力の発生を抑制することに成功している。

なお、出力要求トルク演算手段２０１、トルク上限値演算手段２０２、およびモーター要求トルク演算手段２０３の処理は、図５のような、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに応じた回転数Ｎ−モーター要求トルクＴ_REQのＮ−Ｔ特性を利用することで簡素化できる。例えば、予め、図５のようなＮ−Ｔ特性をアクセル開度Ａｃｃごとに測定し、その特性をデータテーブルの形態で、または、関係式の形態で記憶しておく。そして、アクセル開度Ａｃｃ、モーター１５の回転数Ｎ、およびインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVを入力値として、このデータテーブルまたは関係式を参照してモーター要求トルクＴ_REQを特定する。このような処理により、トルク上限値Ｔ_LIMに対応して制限されたモーター要求トルクＴ_REQを一回のデータテーブルまたは関係式の参照より決定できることになる。

（動作）
次に図６のフローチャートを参照しながら、上記機能ブロックで実現される本参考例の燃料電池システム１００の制御処理を説明する。以下の制御処理は、定期的にまたは不定期に繰り返し実行される処理セットとなっている。例えば、本参考例では、所定の制御周期Ｔint毎に、図６に示すような制御処理を実行するプログラムが制御装置２０内で呼び出される（コールされる）ものとする。

ステップＳ１０において、制御装置２０は、制御周期Ｔint毎に訪れる制御タイミングであるか否かを判定する。判定の結果、制御タイミングが到来していた場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１１に移行し、図２に示す出力要求トルク演算手段２０１は、アクセル開度センサー２１からアクセル開度信号Ｓ_ACCを読み込み、回転数センサ２３から回転数信号Ｓ_Nを読み込む。そしてアクセル開度信号Ｓ_ACCが示すアクセル開度Ａｃｃと、回転数信号Ｓ_Nが示すモーター回転数Ｎと、に基づいて、出力要求トルクＴ_ACCを演算する。すなわち、図３に示すようなＮ−Ｔ特性を示すデータテーブルまたは関係式を参照して、アクセル開度Ａｃｃに対応した回転数Ｎ−出力要求トルク特性Ｔ_ACC（Ａｃｃ）を特定し、当該Ｎ−Ｔ特性からモーター回転数Ｎに応じた出力要求トルクＴ_ACCを演算する。

次いでステップＳ１２に移行し、図２に示すトルク上限値演算手段２０２は、現時点におけるインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVを取得する。そして、取得されたにインバーター入力電圧Ｖ_INVに対応する、図４に示すようなＮ−Ｔ特性を示すデータテーブルまたは関係式を参照する。そして、アクセル開度Ａｃｃに応じたトルク上限値特性Ｔ_LIM（Ａｃｃ）を特定し、当該Ｎ−Ｔ特性からモーター回転数Ｎに応じたトルク上限値Ｔ_LIMを演算する。

次いでステップＳ１３において、図２に示すモーター要求トルク演算手段２０３は、演算された出力要求トルクＴ_ACCとトルク上限値Ｔ_LIMとを比較する。比較の結果、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIM以下である場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１４に移行し、モーター要求トルク演算手段２０３は、出力要求トルクＴ_ACCをモーター要求トルクＴ_REQ（＝Ｔ_ACC）として算出する。一方、上記比較の結果、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIMを超える場合（ＮＯ）は、ステップＳ１５に移行し、モーター要求トルク演算手段２０３は、トルク上限値Ｔ_LIMをモーター要求トルクＴ_REQ（＝Ｔ_LIM）として算出する。

次いでステップＳ１６に移行し、図２に示すモーター要求パワー演算手段２０４は、モーター要求トルクＴ_REQに基づいてモーター要求パワーを演算する。具体的には、モーター要求トルクＴ_REQに回転数Ｎを乗じた値をモーター要求パワーＰ_M（＝ＮＸＴ_REQ）として演算する。

次いでステップＳ１７に移行し、発電要求パワー演算手段２０５は、モーター要求パワーＰ_Mに基づいて燃料電池の発電要求パワーＰ_FCを演算する。具体的には、発電要求パワーＰ_FCは、演算されたモーター要求パワーＰ_Mと、高電圧補機１９において必要とされる高電圧補機パワーＰ_AUXとを合計した値を発電要求パワーＰ_FCとして算出する。

なお、ステップＳ１０において、制御タイミングでないと判断された場合には（ＮＯ）、当該制御処理は実行されずに終了する。

その後、制御装置２０は、発電要求パワーを燃料電池１０に出力させるための出力電圧Ｖ_FCを燃料電池１０のＩ−Ｖ特性に基づいて決定し、この出力電圧Ｖ_FCに制御させるためのコマンドＣ_VFCを第１コンバーター１１に出力する。この処理により、発電要求パワーＰ_FCに対応した過不足の無い発電パワーが燃料電池１０から出力される。この発電パワーは、トルクの上限処理がされたモーター１５で消費する電力と等しいため、過剰な電力が生じることが抑制される。

（本参考例における利点）
本参考例によれば、以下のような利点を有する。
（１）本参考例によれば、入力された出力要求であるアクセル開度に基づいて出力要求トルクＴ_ACCを演算する場合に、インバーター入力電圧Ｖ_INVに基づいてトルク上限値Ｔ_LIMが演算され、このトルク上限値Ｔ_LIMを超えないようにモーター要求トルクＴ_ACCが演算される。そして、燃料電池１０の発電要求パワーＰ_FCは、このトルク上限値Ｔ_LIMで上限処理がされたモーター要求トルクＴ_REQに基づき演算される。このため、アクセル開度Ａｃｃがトルク上限値Ｔ_LIM以上のトルクを要求していたとしても、トルク上限値Ｔ_LIMまでしかモーター１５を駆動できない状況下では、トルク上限値Ｔ_LIMで駆動されるモーター１５で消費可能なパワーに見合った発電要求パワーＰ_FCが演算される。よって、モーター１５で消費し切れない過剰なパワーを発電してしまうことから生じる不都合を回避可能である。

（２）本参考例によれば、アクセル開度Ａｃｃとモーター１５の回転数Ｎとに基づき出力要求トルクＴ_ACCを演算するように構成したので、車両に搭載する燃料電池システム１００に適している。

（３）本参考例によれば、トルク上限値Ｔ_LIMをインバーター入力電圧Ｖ_INV、モーター回転数Ｎ、およびアクセル開度Ａｃｃに対応させて記憶するように構成したので、適切なトルク上限値Ｔ_LIMを決定可能である。

（４）本参考例によれば、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIMを超える場合には、トルク上限値Ｔ_LIMがモーター要求トルクＴ_REQとなるように演算されるので、モーター要求トルクＴ_REQを実際にモーター１５が発生するトルクに適合させることができる。

（５）本参考例によれば、モーター要求パワーＰ_Mに、高電圧補機１９で消費される高電圧補機パワーＰ_AUXを加えて発電要求パワーＰ_FCが決定されるので、適切な電力収支を反映した発電要求パワーＰ_FCを演算可能である。

（実施形態）
本実施形態は、インバーター１４における電圧制御応答特性を考慮した燃料電池システム１００の制御方法に関する。

本実施形態において、燃料電池システム１００の構成については、図１に基づき説明した上記参考例と同様であるため、同じ符号を使用することとし、その説明を省略する。

図７に、本実施形態において、制御装置２０により機能的に実現される燃料電池１０を制御するための機能ブロック図を示す。これらの機能ブロックは、制御装置２０が、定期的にまたは不定期に、本発明に係る制御処理（図９参照）を実行するプログラムを呼び出すことにより、機能的に実現される。

なお、図７に示す機能ブロックは便宜上機能を区分けした構成であり、必ずしも図７のとおりに機能分離していることを要しない。図７に列記した入力に基づいて燃料電池１０の出力電圧Ｖ_FCを制御できる構成であれば、図７とは異なる機能ブロックを備えていてもよい。

図７に示すように、制御装置２０は、機能ブロックとして、出力要求トルク演算手段２０１、トルク上限値演算手段２０２、モーター要求トルク演算手段２０３、モーター要求パワー演算手段２０４、発電要求パワー演算手段２０５、および加算手段２０６を備えて構成されている。出力要求トルク演算手段２０１、トルク上限値演算手段２０２、モーター要求トルク演算手段２０３、モーター要求パワー演算手段２０４、および発電要求パワー演算手段２０５については、上記参考例で説明したとおりであるため、その説明を省略する。

特に本実施形態では、加算手段２０６を備える点で、上記参考例と異なる。この加算手段２０６は、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVと、第２コンバーター１２の電圧制御応答特性から導かれた電圧オフセットΔＶと、を加算する機能ブロックである。すなわち、トルク上限値演算手段２０２には、インバーター入力電圧Ｖ_INVとオフセット電圧ΔＶとの加算値（＝Ｖ_INV＋ΔＶ）が入力される点が特徴となっている。第２コンバーター１２の電圧制御応答特性に基づくオフセット電圧ΔＶをインバーター入力電圧Ｖ_INVに加算する技術的意義について、以下、図８に基づき説明する。

図８に、アクセル開度Ａｃｃ、インバーター入力電圧Ｖ_INV、およびモーター要求トルクＴ_REQの応答特性を説明するタイミングチャートを示す。図８は、燃料電池システム１００の制御に関する制御周期Ｔintが時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３といった順で到来している場合の制御特性を示している。

時刻ｔ１までは、アクセル開度ＡｃｃとしてＡｃｃ１が入力されているものとする。これに対応して、第２コンバーター１２からはインバーター入力電圧Ｖ_INVとしてＶ_INV１が出力され、モーター要求トルクＴ_REQとしてＴ_REQ１が出力されている。

いま、時刻ｔ２において、アクセルが踏み込まれ、アクセル開度ＡｃｃがＡｃｃ１からＡｃｃ２に変化したものとする。上記参考例で説明したように、アクセル開度Ａｃｃが変化した場合には、図７に示す出力要求トルク演算手段２０１が出力要求トルクＴ_ACCを変化させ、モーター要求トルク演算手段２０３がモーター要求トルクＴ_REQを変化させる。

ここで、現実の装置としての第２コンバーター１２は、要求されたインバーター入力電圧Ｖ_INVを出力させる指令値であるコマンドＣ_VINVが指定されてから、その指令値を出力電圧に反映させるまでに所定の出力応答特性に対応した制御遅れを生ずる。例えば、図８に示す例では、アクセル開度ＡｃｃがＡｃｃ１からＡｃｃ２に変化したことを受けて、インバーター入力電圧Ｖ_INVをＶ_INV１からＶ_INV２に変化させるようなコマンドＣ_VINVが、時刻ｔ２に第２コンバーター１２に指令されている。このコマンドを受けた第２コンバーター１２は、時刻ｔ２からその出力電圧を変化させていく。この出力電圧の応答特性は、例えば線形的な変化である。ここで、第２コンバーター１２の出力応答特性Ｖ₀（ｔ）は、時刻ｔ２を起点とすると、例えば、式（４）という関係式で近似可能である。

Ｖ₀（ｔ）＝ΔＶ・ｔ／Ｔint＋Ｖ_INV１ …（４）
式（４）に示す出力応答特性Ｖ₀（ｔ）は、制御周期Ｔintが経過した時にΔＶだけ電圧が変化していくような応答特性である。すなわち、制御周期Ｔintに相当する時間が経過するたびにΔＶだけインバーター１４の入力電圧が上昇していく。そして、要求されたインバーター入力電圧であるＶ_INV２に達すると、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVは一定値（Ｖ_INV２）となる。

上記のような出力応答特性が第２コンバーター１２に存在するため、アクセル開度Ａｃｃの変化に応じて第２コンバーター１２の要求出力電圧（＝Ｖ_INV）を変化させるコマンドＣ_VINVを送信しても、インバーター１４の入力電圧は即時に変化は生じない。よって、トルク上限値Ｔ_LIMを演算するために、図７のトルク上限値演算手段２０２に入力されるインバーター入力電圧Ｖ_INVは、直前の制御タイミングにおけるインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVと変わらない。すなわち、図８に示すように、時刻ｔ２において、トルク上限値演算手段２０２に入力されるインバーター１４の入力電圧は、ほぼＶ_INV１（＝Ｖ₀（ｔ２））のままである。

ここで、上記第２コンバーター１２の出力応答特性Ｖ₀（ｔ）や燃料電池１０の発電応答特性による遅延のため、時刻ｔ２において制御装置２０により算出された発電要求パワーＰ_FCが実際に反映されるのは、時刻ｔ３のタイミングとなる。よって、時刻ｔ２において演算すべき発電要求パワーＰ_FCは、時刻ｔ３の時点において想定されるトルク上限値Ｔ_LIMに基づいて演算されていなければならない。このため、時刻ｔ３において正しいトルク上限値Ｔ_LIMを求めるために、時刻ｔ３において入力されているインバーター１４の入力電圧（＝Ｖ₀（ｔ３）＝Ｖ_INV１＋ΔＶ）が、時刻ｔ２の時点で、トルク上限値演算手段２０２に入力されていなければならない。

そこで、本実施形態では、図７の加算手段２０６により、第２コンバーター１２の応答特性Ｖ₀（ｔ）から制御周期Ｔint経過後に生じていると推測されるオフセット電圧ΔＶを予めインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVに加算してから、トルク上限値演算手段２０２に入力しているのである。トルク上限値演算手段２０２に入力される電圧は、式（５）のＶ₁（ｔ）に対応したものとなる。

Ｖ₁（ｔ）＝Ｖ₀（ｔ）＋ΔＶ …（５）

このような処理を実行しない場合、モーター要求トルク演算手段２０３で演算されるモーター要求トルクＴ_REQは、図８のＴ₀（ｔ）に示すように変化していく。この点、本実施形態では、上述したように、制御周期Ｔint経過後に生じていると推測される出力電圧のオフセットΔＶに基づいて、モーター要求トルクＴ_REQが演算されるので、演算値としては、図８のＴ₁（ｔ）で示すようにモーター要求トルクＴ_REQが演算されることになる。なお、Ｔ_ACCは出力応答特性による遅延が生じないと仮定した場合のモーター要求トルクＴ_REQである。

次に図９のフローチャートを参照しながら、上記機能ブロックで実現される本実施形態の燃料電池システム１００の制御処理を説明する。以下の制御処理は、定期的にまたは不定期に繰り返し実行される処理セットとなっている。例えば、本実施形態では、所定の制御周期Ｔint毎に、図９に示すような制御処理を実行するプログラムが制御装置２０内で呼び出される（コールされる）ものとする。

ステップＳ２０において、制御装置２０は、制御周期Ｔint毎に訪れる制御タイミングであるか否かを判定する。判定の結果、制御タイミングが到来していた場合（ＹＥＳ）、図７に示す出力要求トルク演算手段２０１は、ステップＳ２１に移行し、図６のステップＳ１１と同様にして、アクセル開度信号Ｓ_ACCが示すアクセル開度Ａｃｃと、回転数信号Ｓ_Nが示すモーター回転数Ｎと、に基づいて、出力要求トルクＴ_ACCを演算する。

次いでステップＳ２２に移行し、図７に示す加算手段２０６は、インバーター１４の入力電圧Ｖ_INVを入力する。また、予め測定された第２コンバーター１２等の出力応答特性Ｖ０（ｔ）（式（４）参照）によって定まるオフセット電圧ΔＶを入力する。そして検出されたインバーター１４の入力電圧Ｖ_INVと推測されるオフセット電圧ΔＶとを加算した電圧値をトルク上限値演算手段２０２に出力する。

次いで、ステップＳ２３に移行し、図７に示すトルク上限値演算手段２０２は、図６のステップＳ１２と同様にして、図４に示すようなＮ−Ｔ特性を示すデータテーブルまたは関係式を参照する。そして、アクセル開度Ａｃｃに応じたトルク上限値特性Ｔ_LIM（Ａｃｃ）を特定し、当該Ｎ−Ｔ特性からモーター回転数Ｎに応じたトルク上限値Ｔ_LIMを演算する。このとき、参照されるＮ−Ｔ特性は、インバーター入力電圧がＶ_INV＋ΔＶである場合のＮ−Ｔ特性となる。

次いでステップＳ２４において、図７に示すモーター要求トルク演算手段２０３は、図６のステップＳ１３と同様にして、演算された出力要求トルクＴ_ACCとトルク上限値Ｔ_LIMとを比較する。比較の結果、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIM以下である場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２５に移行し、モーター要求トルク演算手段２０３は、出力要求トルクＴ_ACCをモーター要求トルクＴ_REQ（＝Ｔ_ACC）として算出する。一方、上記比較の結果、出力要求トルクＴ_ACCがトルク上限値Ｔ_LIMを超える場合（ＮＯ）は、ステップＳ２６に移行し、モーター要求トルク演算手段２０３は、トルク上限値Ｔ_LIMをモーター要求トルクＴ_REQ（＝Ｔ_LIM）として算出する。

次いでステップＳ２７に移行し、図７に示すモーター要求パワー演算手段２０４は、図６のステップＳ１６と同様にして、モーター要求トルクＴ_REQに基づいてモーター要求パワーを演算する。

次いでステップＳ２８に移行し、図７に示す発電要求パワー演算手段２０５は、図６のステップＳ１７と同様にして、モーター要求パワーＰ_Mに基づいて燃料電池の発電要求パワーＰ_FCを演算する。

なお、ステップＳ２０において、制御タイミングでないと判断された場合には（ＮＯ）、当該制御処理は実行されずに終了する。

その後、制御装置２０は、発電要求パワーを燃料電池１０に出力させるための出力電圧Ｖ_FCを燃料電池１０のＩ−Ｖ特性に基づいて決定し、この出力電圧Ｖ_FCに制御させるためのコマンドＣ_VFCを第１コンバーター１１に出力する。

以上、本実施形態によれば、第２コンバーター１２等に出力応答特性に由来する遅延が発生する場合であっても、発電要求パワーＰ_FCに対応した過不足の無い発電パワーが燃料電池１０から出力される。この発電パワーは、トルクの上限処理がされたモーター１５で消費する電力と等しいため、過剰な電力が生じることが抑制される。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨に反しない範囲において、適宜変形して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、第１コンバーター１１、第２コンバーター１２、およびインバーター１４を備える燃料電池システム１００に本発明を適用したが、これに限定されることはない。ＤＣ−ＤＣコンバーターを一つ、または３つ以上備える燃料電池システムについても、本発明を適用することが可能である。

また、モーター１５が直流駆動可能であって、インバーター１４を必要としない燃料電池システムに対しても本発明を適用可能である。このような燃料電池システムでは、インバーターの入力電圧に代えて、モーター１５の入力電圧を検出して利用すればよい。

また、モーター１５は、必ずしも車両走行用のモーターであることを要しない。駆動電圧に対応して発生するトルクに上限を生じるようなモーターであれば、本発明を適用可能である。

また、上記実施形態では、出力要求としてアクセル（ガスペダル）開度Ａｃｃを入力していたがこれに限定されない。例えば、載置型の燃料電池システムでは、アクセルに相当する操作手段が存在しない場合がある。このようなシステムでは、アクセル以外の出力要求に関する情報を利用するように構成すればよい。

本発明の燃料電池システムおよびその制御方法は、車両に限らず、他の移動体に搭載して適用可能である。そのような移動体として、列車、船舶、航空機、潜水艇等に適用可能である。また、車両のような移動体に限らず、定置型電源システム、携帯型電源システムにも適用可能である。

１０…燃料電池、１１…第１コンバーター、１２…第２コンバーター、１３…バッテリー、１４…インバーター、１５…モーター、１６…ディファレンシャル、１７…タイヤ、１８…補機インバーター、１９…高電圧補機、２０…制御装置、２１…アクセル開度センサー、２２…センサ群、２３…回転数センサ、１００…燃料電池システム、２０１…出力要求トルク演算手段、２０２…トルク上限値演算手段、２０３…モーター要求トルク演算手段、２０４…モーター要求パワー演算手段、２０５…発電要求パワー演算手段、２０６…加算手段、Ａｃｃ…アクセル開度、Ｎ…モーター回転数、Ｐ_AUX…高電圧補機パワー、Ｐ_FC…発電要求パワー、Ｐ_M…モーター要求パワー、Ｓ_ACC…アクセル開度信号、Ｓ_N…回転数信号、Ｓ_Vd…駆動電圧信号、Ｔ…トルク、Ｔ_ACC…出力要求トルク、Ｔint…制御周期、Ｔ_LIM…トルク上限値、Ｔ_REQ…モーター要求トルク、Ｖ_BAT…出力電圧、Ｖｄ…駆動電圧、Ｖｄ２…駆動電圧、Ｖ_FC…出力電圧、Ｖ_FC…目標出力電圧、Ｖ_INV…インバーター１４の入力電圧、ΔＶ…オフセット電圧

Claims (5)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池からの発電パワーを供給可能に接続されるモーターと、
   前記モーターに接続されたインバーターと、
   前記インバーターの入力電圧を設定するコンバーターと、
   を備えた燃料電池システムであって、
   出力要求に基づいて出力要求トルクを演算する出力要求トルク演算手段と、
   前記モーターが発生可能なトルク上限値を演算するトルク上限値演算手段と、
   前記出力要求トルクと前記トルク上限値とを比較し、前記出力要求トルクが前記トルク上限値以下である場合は前記出力要求トルクをモーター要求トルクとして演算し、前記出力要求トルクが前記トルク上限値を超える場合は前記トルク上限値を前記モーター要求トルクとして演算するモーター要求トルク演算手段と、
   前記モーター要求トルクに基づいてモーター要求パワーを演算するモーター要求パワー演算手段と、
   前記モーター要求パワーに基づいて前記燃料電池の発電要求パワーを演算する発電要求パワー演算手段と、を備え、
   前記トルク上限値演算手段は、前記インバーターの入力電圧に前記コンバーターの電圧制御応答性に基づくオフセット電圧を加算した加算値に基づいて前記トルク上限値を演算する、
   燃料電池システム。
2. 前記トルク上限値演算手段は、前記加算値と前記モーターの回転数とに基づいて前記トルク上限値を演算する、
   請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記出力要求トルク演算手段は、アクセル開度と前記モーターの回転数とに基づいて前記出力要求トルクを演算する、
   請求項１または２に記載の燃料電池システム。
4. 前記発電要求パワー演算手段は、前記モーター要求パワーと前記モーター以外の負荷装置の要求パワーとを合計して前記燃料電池の発電要求パワーを演算する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
5. 燃料電池と、
   前記燃料電池からの発電パワーを供給可能に接続されるモーターと、
   前記モーターに接続されたインバーターと、
   前記インバーターの入力電圧を設定するコンバーターと、
   を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
   出力要求に基づいて出力要求トルクを演算するステップと、
   前記モーターが発生可能なトルク上限値を演算するステップと、
   前記出力要求トルクと前記トルク上限値とを比較し、前記出力要求トルクが前記トルク上限値以下である場合は前記出力要求トルクをモーター要求トルクとして演算し、前記出力要求トルクが前記トルク上限値を超える場合は前記トルク上限値を前記モーター要求トルクとして演算するステップと、
   前記モーター要求トルクに基づいてモーター要求パワーを演算するステップと、
   前記モーター要求パワーに基づいて前記燃料電池の発電要求パワーを演算するステップと、を備え、
   前記インバーターの入力電圧に前記コンバーターの電圧制御応答性に基づくオフセット電圧を加算した加算値に基づいて前記トルク上限値を演算する、
   燃料電池システムの制御方法。

Images