JP5790929B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池から出力された電力をモータに供給する燃料電池システムに関する。

この種のシステムとして、モータに並列に接続された蓄電装置（二次電池等）及び燃料電池と、モータと燃料電池との間に設けられた昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、「ＦＣ昇圧コンバータ」と称する。）と、モータと蓄電装置との間に設けられた昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、「バッテリ昇圧コンバータ」と称する。）と、を備えていて、状況に応じてＦＣ昇圧コンバータにおける昇圧動作を停止させる構成のものが知られている（例えば、特開２００７−２０９１６１号公報、特開２０１０−４５８８９号公報、特開２０１０−１２４６８９号公報、等参照。）。

かかる従来のこの種のシステムにおいては、燃料電池の端子電圧を検出する電圧センサや、システム電圧（モータを駆動するためのインバータ等の負荷回路に対する入力電圧）を検出する電圧センサが設けられている。そして、かかる従来のシステムは、これらの電圧センサの検出値等に基づいて、システム全体の動作を制御するようになっている。

ここで、燃料電池の端子電圧やシステム電圧を検出するための電圧センサには、不可避的に公差が存在する。このため、上記した従来のこの種のシステムにおいては、かかる公差に伴う、燃料電池の端子電圧やシステム電圧の検出誤差に起因して、燃料電池からの予期しない過剰出力が生じることがあり得る。このような予期しない過剰出力が生じると、これによりエネルギー効率（燃費）の低下や蓄電装置の過充電等の不具合が生じるおそれがあった。本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。

本発明の燃料電池システムは、モータと、燃料電池と、蓄電装置と、第一電圧変換器と、第二電圧変換器と、負荷回路と、燃料電池電圧検知部と、負荷回路入力端子電圧検知部と、制御部と、を備えている。そして、かかる燃料電池システムは、前記燃料電池及び／又は前記蓄電装置から出力された電力を、前記負荷回路を介して前記モータに供給するようになっている（例えば、上記の従来技術公報の他、本出願人の先願である特開２００９−１６５２４３号公報、特開２００９−１６５２４４号公報、特開２００９−１９３９２１号公報、等参照。）。なお、前記燃料電池は、「燃料電池スタック」と称されることもある。

前記燃料電池及び前記蓄電装置は、前記モータと並列に接続されている。前記第一電圧変換器は、前記モータと前記燃料電池との間に設けられた電圧変換器（昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ）であって、入力された前記燃料電池の端子電圧を昇圧して出力するようになっている。同様に、前記第二電圧変換器は、前記モータと前記蓄電装置との間に設けられた電圧変換器（昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ）であって、入力された前記蓄電装置の端子電圧を昇圧して出力するようになっている。前記負荷回路は、前記第一電圧変換器及び前記第二電圧変換器と前記モータとの間に設けられていて、前記第一電圧変換器を介して前記燃料電池から供給された電力を前記モータに供給するとともに、前記第二電圧変換器を介して前記蓄電装置から供給された電力を前記モータに供給するようになっている。

前記燃料電池電圧検知部は、前記燃料電池の前記端子電圧に対応した出力を生じるように、前記燃料電池と前記第一電圧変換器との間に（すなわち前記燃料電池の出力端子側に）設けられている。前記負荷回路入力端子電圧検知部は、前記負荷回路の入力端子電圧に対応した出力を生じるように、前記第一電圧変換器と前記負荷回路との間に（すなわち前記負荷回路の入力端子側に）設けられている。前記制御部は、前記燃料電池電圧検知部や前記負荷回路入力端子電圧検知部の出力に基づいて、当該燃料電池システムにおける各部の動作を制御するように設けられている。

本発明の特徴は、前記制御部が、（Ｖ_ＦＣ＋ΔＶ１＋ΔＶ２）とＶ_ＬＣとのうちの高い方をＶ_ＩＮＶとして設定することにある。ここで、前記燃料電池電圧検知部による前記燃料電池の前記端子電圧の検出値をＶ_ＦＣとし、前記燃料電池電圧検知部の公差を±ΔＶ１とする。また、前記負荷回路の前記入力端子電圧の指令値をＶ_ＩＮＶ、前記モータの運転状態に基づいて前記負荷回路の前記入力端子電圧として要求される電圧である要求電圧をＶ_ＬＣ、前記負荷回路入力端子電圧検知部の公差を±ΔＶ２、とする。なお、Ｖ_ＦＣ＋ΔＶ１＋ΔＶ２は、Ｖ_ＦＣの前記端子電圧を前記第一電圧変換器によって昇圧可能な最低限の電圧に相当するため、「ＦＣ昇圧コンバータ最低昇圧電圧」と称することもできる。

前記制御部は、負荷回路入力下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}（前記モータにおける必要なトルクを確保しつつ当該燃料電池システムにおける損失が最小になるような前記負荷回路の前記入力端子電圧）を、Ｖ_ＬＣとして設定するようになっていてもよい。

図１は、本発明の一実施形態である燃料電池システムを搭載した車両の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示されているＦＣ昇圧コンバータの電気回路構成を示す図である。 図３は、図１に示されているＥＣＵ内のＲＯＭに格納されている、モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}の取得のためのマップの概略を示す図である。 図４は、図３に示されているモータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}のマップの導出過程を説明するための参考図である。 図５は、図３に示されているモータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}のマップの導出過程を説明するための参考図である。 図６は、図１に示されているＦＣ電圧センサ及びインバータ電圧センサの公差によってシステム制御状態が受ける影響を説明するための図である。 図７は、図１に示されているＥＣＵ内のＣＰＵによって実行される、ＦＣ昇圧コンバータの動作制御処理の一具体例を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に対して施され得る各種の変更（変形例：modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

［システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態である燃料電池システム１０を搭載した車両ＷＶの概略構成を示す図である。本実施形態の燃料電池システム１０は、燃料電池１１と、ＦＣ昇圧コンバータ１２と、バッテリ１３と、バッテリ昇圧コンバータ１４と、インバータ１５と、モータ１６と、水素タンク１７と、コンプレッサ１８と、ＥＣＵ２０と、アクセルペダルセンサ２１と、ＦＣ電圧センサ２２と、バッテリ電圧センサ２３と、インバータ電圧センサ２４と、を備えている。この燃料電池システム１０は、燃料電池１１及び／又はバッテリ１３から出力された電力を、インバータ１５を介してモータ１６に供給することで、駆動輪Ｗを駆動するようになっている。

燃料電池１１及びバッテリ１３は、インバータ１５及びモータ１６と並列に接続されている。すなわち、燃料電池１１は、ＦＣ昇圧コンバータ１２を介して、インバータ１５と電気的に接続されている。また、バッテリ１３は、バッテリ昇圧コンバータ１４を介して、インバータ１５と電気的に接続されている。そして、本発明の負荷回路に相当するインバータ１５は、ＦＣ昇圧コンバータ１２及びバッテリ昇圧コンバータ１４と、モータ１６と、の間に設けられている。換言すれば、インバータ１５の入力端子側において、ＦＣ昇圧コンバータ１２及びバッテリ昇圧コンバータ１４の出力が合流するように、ＦＣ昇圧コンバータ１２、バッテリ昇圧コンバータ１４、及びインバータ１５が接続されている。

本発明の第一電圧変換器に相当するＦＣ昇圧コンバータ１２は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、入力された燃料電池１１の端子電圧（以下、「燃料電池電圧」と称する。）を昇圧してインバータ１５側に出力可能に構成されている。本発明の第二電圧変換器に相当するバッテリ昇圧コンバータ１４は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであって、入力されたバッテリ１３の端子電圧（以下、「バッテリ電圧」と称する。）を昇圧してインバータ１５側に出力可能に構成されている。

図２は、図１に示されているＦＣ昇圧コンバータ１２の電気回路構成を示す図である。なお、図２においては、図示の簡略化のため、バッテリ１３及びバッテリ昇圧コンバータ１４については図示が省略されているものとする。図２に示されているように、このＦＣ昇圧コンバータ１２は、昇圧動作時にはスイッチング素子Ｓ１におけるスイッチングデューティ比を調整することで昇圧比を変更可能であるとともに、昇圧動作の停止時にはコイルＬ１及びダイオードＤ５を介して燃料電池電圧を直接的にインバータ１５に伝達可能に構成されている（なお、図２に示されている電気回路構成を見れば、当業者であればＦＣ昇圧コンバータ１２が具体的にどのように動作するものであるかは容易に理解可能であるが、必要であれば、本出願人の先願である特開２００９−１６５２４４号公報等を参照。）。

本発明の制御部に相当するＥＣＵ２０は、燃料電池システム１０における各部の動作を制御するための、いわゆるマイクロコンピュータであって、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、バックアップＲＡＭと、インターフェースと、これらを接続する双方向バスと、を備えている。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するルーチン（プログラム）、及びこのルーチンの実行時に参照されるテーブル（ルックアップテーブル、マップ）、等が、予め格納されている。

ＥＣＵ２０は、上述のインターフェースを介して、アクセルペダルセンサ２１、ＦＣ電圧センサ２２、バッテリ電圧センサ２３、インバータ電圧センサ２４、モータ１６に設けられている図示しない回転数センサ等の各種センサ類、等と、電気的に接続されている。また、ＥＣＵ２０は、ＦＣ昇圧コンバータ１２、バッテリ昇圧コンバータ１４、インバータ１５、及びモータ１６と、上述のインターフェースを介して電気的に接続されていて、これらの動作を制御するようになっている。さらに、ＥＣＵ２０は、燃料ガス供給系や酸化ガス供給系（水素タンク１７側に設けられたバルブ類、コンプレッサ１８、コンプレッサ１８側に設けられたバルブ類、等。）と電気的に接続されていて、これらの動作を制御するようになっている。

ＦＣ電圧センサ２２は、燃料電池電圧に対応した出力を生じる電圧センサであって、燃料電池１１とＦＣ昇圧コンバータ１２との間に設けられている。バッテリ電圧センサ２３は、バッテリ電圧に対応した出力を生じる電圧センサであって、バッテリ１３とバッテリ昇圧コンバータ１４との間に設けられている。インバータ電圧センサ２４は、インバータ１５の入力端子電圧（以下、「インバータ電圧」と称する。）に対応した出力を生じるように、ＦＣ昇圧コンバータ１２及びバッテリ昇圧コンバータ１４とインバータ１５との間に設けられている。

［システムの動作の概要］
ＥＣＵ２０は、モータ回転数やアクセルペダルセンサ２１によって検知されたアクセルペダル操作量等に基づいて、燃料電池システム１０全体の要求電力（車両走行電力と補機電力との合計値）を算出するとともに、燃料電池１１とバッテリ１３とのそれぞれの出力電力の配分を決定する。また、ＥＣＵ２０は、燃料電池１１の発電量が目標電力に一致するように、上述の燃料ガス供給系や酸化ガス供給系を制御する。

さらに、ＥＣＵ２０は、ＦＣ昇圧コンバータ１２やバッテリ昇圧コンバータ１４の動作制御を介して、インバータ電圧、及び、燃料電池１１の運転ポイント（動作点：端子電圧及び出力電流）を制御する。具体的には、ＥＣＵ２０は、バッテリ昇圧コンバータ１４における昇圧動作によってインバータ電圧を制御するとともに、ＦＣ昇圧コンバータ１２によって燃料電池１１の運転ポイントを制御する。加えて、ＥＣＵ２０は、アクセルペダル操作量等に応じた目標トルクが得られるように、インバータ１５を介して、モータ１６の出力トルク及び回転数を制御する。

本実施形態の燃料電池システム１０においては、燃料電池１１とインバータ１５との間に介在するＦＣ昇圧コンバータ１２における電力損失を低減することが、燃料電池システム１０全体の効率向上に大きく寄与すると考えられる。そこで、本実施形態の燃料電池システム１０においては、ＦＣ昇圧コンバータ１２の間欠運転制御を行うことで、ＦＣ昇圧コンバータ１２におけるスイッチング損失が可及的に抑制される。これにより、システム効率が向上する。

本実施形態においては、ＦＣ昇圧コンバータ最低昇圧電圧（Ｖ_ＦＣ＋ΔＶ１＋ΔＶ２）と要求電圧Ｖ_ＬＣとのうちの高い方が、インバータ電圧指令値Ｖ_ＩＮＶとして設定される。このＦＣ昇圧コンバータ最低昇圧電圧（Ｖ_ＦＣ＋ΔＶ１＋ΔＶ２）におけるΔＶ１は、ＦＣ電圧センサ２２の公差（±ΔＶ１）の絶対値であり、ΔＶ２は、インバータ電圧センサ２４の公差（±ΔＶ２）の絶対値である。要求電圧Ｖ_ＬＣは、システム運転状態（負荷状態）に基づいてインバータ電圧として要求される電圧である。本実施形態においては、要求電圧Ｖ_ＬＣとして、モータ必要下限電圧（負荷回路入力下限電圧）Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}が用いられる。モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}は、モータ１６における必要なトルクを確保しつつ、当該燃料電池システム１０における損失が最小になるように設定された、インバータ電圧である。

図３は、図１に示されているＥＣＵ２０内のＲＯＭに格納されている、モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}の取得のためのマップの概略を示す図である。なお、図３中、横軸はモータ回転数Ｎ、縦軸はモータトルクＴをそれぞれ示し、最も右上側の点線はモータ１６における発生可能な最大トルク線を示すものである。図３に示されているように、モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}は、モータ回転数ＮとモータトルクＴとに基づいて、図３に示されているようなマップから取得される。

図４及び図５は、図３に示されているモータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}のマップの導出過程を説明するための参考図である。図３に示されているようなマップは、インバータ電圧ＶＭとモータ回転数Ｎとに応じたモータ１６の発生可能な上限トルク（図４参照：図４中の実線は、図３に示されている最大トルク線と同一である。）と、燃料電池１１の各運転ポイントにおける燃料電池システム１０の損失特性と、に基づいて、計算上求められる。

ここで、ＦＣ昇圧コンバータ１２やバッテリ昇圧コンバータ１４やインバータ１５におけるスイッチング損失は、印加電圧が低いほど小さい。また、モータ１６における鉄損（ヒステリシス損及び渦電流損）もまた、印加電圧が低いほど小さい。すなわち、スイッチング損失及び鉄損の観点からは、インバータ電圧ＶＭが低いほど損失が小さくなる。

一方、図５は、各インバータ電圧ＶＭの値における最も効率の高い運転ポイントを等高線で示す図である。この図５から明らかなように、インバータ電圧ＶＭを低くすることで、逆に、電流が大きくなることによる損失（例えば銅損）の増大が発生する場合もある。さらに、ＦＣ昇圧コンバータ１２に設けられたリレー等の各回路要素によって定められる、連続定格電流の制約も存在する。

したがって、概念的には、以下のようにしてモータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}が求められる。まず、現在のモータ回転数Ｎ及び要求トルクＴと、図４に示されているマップと、上述の連続定格電流とから、モータ１６の駆動のために必要最低限のインバータ電圧ＶＭ１（要求トルクＴが得られ且つ電流が連続定格値を超えない程度で最も低くすることができるインバータ電圧ＶＭ）が決定される。そして、かかるインバータ電圧ＶＭ１と、各運転ポイントにおける損失特性（図５等）と、に基づいて、モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}が算出される。具体的には、例えば、上述のようにして決定されたインバータ電圧ＶＭ１よりも電圧を微小量ΔＶＭ上げた場合にシステム効率が向上する場合には、当該ΔＶＭを加えた新たな値を新たなインバータ電圧ＶＭ１とし、これを繰り返すことによって、最終的にモータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}が求められる。すなわち、図３のマップは、図４のマップを図５のマップ等によって修正したものである、ということができる。

図６は、図１に示されているＦＣ電圧センサ２２及びインバータ電圧センサ２４の公差によってシステム制御状態が受ける影響を説明するための図である。図６における（ｉ）は、燃料電池電圧及びインバータ電圧のタイムチャートであり、（ii）は、これに対応する、車両負荷Ｌと電圧Ｖとの関係を示すグラフである。また、（iii）は、燃料電池電圧及びインバータ電圧の、真値（実線）と検出値（破線）とを示すタイムチャートである。なお、（ｉ）においては、ＦＣ電圧センサ２２及びインバータ電圧センサ２４の公差がない状態、すなわち、ＦＣ電圧センサ２２の出力に基づく燃料電池電圧の検出値が実際の燃料電池電圧と正確に一致し、且つインバータ電圧センサ２４の出力に基づくインバータ電圧の検出値が実際のインバータ電圧と正確に一致する状態を示しているものとする。

まず、図６における（ｉ）及び（ii）を参照しつつ、ＦＣ電圧センサ２２及びインバータ電圧センサ２４の出力が正確である理想的な状態を仮定すると、燃料電池電圧Ｖ_ＦＣと要求電圧Ｖ_ＬＣ（モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}）とのうちの高い方が、インバータ電圧指令値Ｖ_ＩＮＶとして設定される（図中太い実線参照）。ここで、図中“１”で示されている高〜中負荷領域から、“２”で示されている燃料電池電圧Ｖ_ＦＣと要求電圧Ｖ_ＬＣとの交点を通って、“３”で示されている低負荷領域となり、“４”で示されている燃料電池電圧Ｖ_ＦＣと要求電圧Ｖ_ＬＣとの交点を通って、“５”で示されている高〜中負荷領域となる、という運転履歴を想定する。

このとき、高〜中負荷領域“１”及び“５”においては、インバータ電圧の方が燃料電池電圧よりも高いため、燃料電池電圧がＦＣ昇圧コンバータ１２によって昇圧される。一方、燃料電池電圧Ｖ_ＦＣが要求電圧Ｖ_ＬＣよりも高い低負荷領域“３”においては、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作が停止され、燃料電池電圧Ｖ_ＦＣがインバータ電圧としてインバータ１５に供給される（図中（ii）における矢印で示された領域参照）。

このように、燃料電池電圧Ｖ_ＦＣが要求電圧Ｖ_ＬＣよりも高い領域においてインバータ電圧を燃料電池電圧Ｖ_ＦＣとすること（すなわち、図６における（ｉ）及び（ii）において太い実線に沿った制御を行うこと）で、バッテリ昇圧コンバータ１４における昇圧動作によってインバータ電圧を制御するとともに、燃料電池１１の運転ポイント（端子電圧）を制御する。これにより、ＦＣ昇圧コンバータ１２の間欠運転によるシステム効率の向上が達成される。

もっとも、実際には、ＦＣ電圧センサ２２及びインバータ電圧センサ２４には公差が存在し、燃料電池電圧及びインバータ電圧の検出値には誤差が含まれる。そこで、図６における（iii）においては、燃料電池電圧の検出値が真値よりもΔＶ１低く、インバータ電圧の検出値が真値よりもΔＶ２高い場合を想定する。この場合も、上述と同様に、センサ出力（破線）に基づいて、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作が制御される。

このため、図中“Ａ”で示されている高〜中負荷領域に相当する時点から、燃料電池電圧の検出値とインバータ電圧の検出値とが一致する時点（図中点“Ｃ”参照）までは、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作が行われる。このとき、燃料電池電圧の真値がインバータ電圧の真値と一致する時点と、燃料電池電圧の検出値とインバータ電圧の検出値とが一致する時点との間の領域（Ｂ−Ｃ間）においては、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作中であるにもかかわらず、燃料電池電圧の真値がインバータ電圧の真値よりも高い状態となっている。かかる状態においては、燃料電池１１からの予期しない過剰出力が生じ、これによりエネルギー効率（燃費）の低下や蓄電装置の過充電等の不具合が生じるおそれがある。

燃料電池電圧の検出値とインバータ電圧の検出値とが一致する時点（図中点“Ｃ”参照）以降は、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作が停止する。このときのインバータ電圧は、燃料電池電圧の検出値とインバータ電圧の検出値とが一致する点からΔＶ２下がった点“Ｃ”から開始するため、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作停止領域である“Ｃ−ＤＥ”領域は、燃料電池電圧の真値よりも、（ΔＶ１＋ΔＶ２）分オフセットした位置に生じる。その後、同様に、ＦＣ昇圧コンバータ１２の昇圧動作中に、燃料電池電圧の真値がインバータ電圧の真値よりも高くなることで、燃料電池１１からの予期しない過剰出力が生じる（図中Ｅ−Ｆ間の領域参照）。

そこで、本実施形態においては、上述のようにＦＣ電圧センサ２２及びインバータ電圧センサ２４の公差がシステム制御に対して最大限影響を及ぼした場合を考慮して、ＦＣ昇圧コンバータ最低昇圧電圧（Ｖ_ＦＣ＋ΔＶ１＋ΔＶ２）と要求電圧Ｖ_ＬＣ（モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}）とのうちの高い方がインバータ電圧指令値Ｖ_ＩＮＶとして設定される。これにより、上述のような、燃料電池１１からの予期しない過剰出力の発生が、可及的に抑制される。

［動作の具体例］
図７は、図１に示されているＥＣＵ２０内のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と称する。）によって実行される、ＦＣ昇圧コンバータ１２の動作制御処理の一具体例を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートにおいて、「ステップ」は「Ｓ」と略記されている。

ＣＰＵは、図７に示されているＦＣ昇圧コンバータ制御ルーチン７００を、所定時間毎に実行する。かかるルーチン７００の実行が開始されると、まず、ＣＰＵは、ステップ７１０において、現在のモータ回転数Ｎやアクセルペダル操作量等に基づいて、モータトルクＴを算出する。次に、ＣＰＵは、ステップ７２０において、上述のように、モータ回転数ＮとモータトルクＴとに基づいて、モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}を取得する。続いて、ＣＰＵは、ステップ７３０において、ＦＣ電圧センサ２２の出力に基づいて燃料電池電圧Ｖ_ＦＣを取得する。

続いて、ＣＰＵは、ステップ７４０において、上述のようにしてインバータ電圧指令値Ｖ_ＩＮＶを設定する。即ち、ＣＰＵは、ステップ７４０において、ＦＣ昇圧コンバータ最低昇圧電圧（Ｖ _ＦＣ ＋ΔＶ１＋ΔＶ２）と要求電圧Ｖ _ＬＣ （モータ必要下限電圧Ｖ _{Ｍ＿ｍｉｎ} ）とのうちの高い方をインバータ電圧指令値Ｖ _ＩＮＶ として設定する。

このように、本実施形態の燃料電池システム１０によれば、インバータ電圧や燃料電池電圧が、良好に制御されるとともに、良好なシステム効率が達成される。また、燃料電池１１やバッテリ１３に接続された電圧変換器として、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを用いることで、装置内部のスイッチング素子の数を可及的に少なくすることができ、装置構成の簡略化及びさらなるシステム効率の向上が図られる。

［変形例の例示列挙］
なお、上述の実施形態は、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な装置構成に限定されない。例えば、本発明は、燃料電池システムを搭載した車両に限定されない。また、本発明の「蓄電装置」は、バッテリに何ら限定されない。具体的には、例えば、「蓄電装置」として、キャパシタ等が利用可能である。さらに、複数の燃料電池スタックや複数の蓄電装置が設けられた構成に対しても、本発明は好適に適用可能である。

本発明は、上記の実施形態にて開示された具体的な処理に限定されない。例えば、マップで取得されたパラメータは、計算によって求めることも可能である。また、要求電圧Ｖ_ＬＣとして、モータ必要下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}に対して、他の補機類の負荷分を考慮した（加算した）値が用いられてもよい。

燃料電池１１の運転ポイント（特に端子電圧）を良好に制御するためには、燃料電池１１にて出力が生じるときにはバッテリ昇圧コンバータ１４が常時動作していることが好ましい。これにより、燃料電池電圧が開放端子電圧近傍まで上昇することによるシンタリングの発生等の不具合の発生が、可及的に回避される。かかる観点からは、燃料電池１１にて出力が生じるときは、バッテリ昇圧コンバータ１４による電圧制御が可能な下限電圧よりもインバータ電圧の方が低くならないように、燃料電池システム１０が制御されることが好ましい。

その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した各公報の内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。

１０…燃料電池システム ＷＶ…車両 Ｗ …駆動輪
１１…燃料電池 １２…ＦＣ昇圧コンバータ １３…バッテリ
１４…バッテリ昇圧コンバータ １５…インバータ １６…モータ
１７…水素タンク １８…コンプレッサ
２０…ＥＣＵ ２１…アクセルペダルセンサ ２２…ＦＣ電圧センサ
２３…バッテリ電圧センサ ２４…インバータ電圧センサ

特開２００７−２０９１６１号公報 特開２０１０−４５８８９号公報 特開２０１０−１２４６８９号公報

Claims (2)

1. モータと、
   前記モータと並列に接続された燃料電池及び蓄電装置と、
   前記モータと前記燃料電池との間に設けられていて、入力された前記燃料電池の端子電圧を昇圧して出力する、第一電圧変換器と、
   前記モータと前記蓄電装置との間に設けられていて、入力された前記蓄電装置の端子電圧を昇圧して出力する、第二電圧変換器と、
   前記第一電圧変換器及び前記第二電圧変換器と前記モータとの間に設けられた、負荷回路と、
   前記燃料電池の前記端子電圧に対応した出力を生じるように、前記燃料電池と前記第一電圧変換器との間に設けられた、燃料電池電圧検知部と、
   前記負荷回路の入力端子電圧に対応した出力を生じるように、前記第一電圧変換器と前記負荷回路との間に設けられた、負荷回路入力端子電圧検知部と、
   前記燃料電池電圧検知部による前記燃料電池の前記端子電圧の検出値をＶ_ＦＣ、前記燃料電池電圧検知部の公差を±ΔＶ１、前記負荷回路の前記入力端子電圧の指令値をＶ_ＩＮＶ、前記モータの運転状態に基づいて前記負荷回路の前記入力端子電圧として要求される電圧である要求電圧をＶ_ＬＣ、前記負荷回路入力端子電圧検知部の公差を±ΔＶ２、とすると、（Ｖ_ＦＣ＋ΔＶ１＋ΔＶ２）とＶ_ＬＣとのうちの高い方をＶ_ＩＮＶとして設定する、制御部と、
   を備えたことを特徴とする、燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の、燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記モータにおける必要なトルクを確保しつつ当該燃料電池システムにおける損失が最小になるような前記負荷回路の前記入力端子電圧である負荷回路入力下限電圧Ｖ_{Ｍ＿ｍｉｎ}を、Ｖ_ＬＣとして設定することを特徴とする、燃料電池システム。

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