JP6054918B2 - ２電源負荷駆動燃料電池システム及び燃料電池自動車 - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池と蓄電装置との並列電源で負荷を駆動する２電源負荷駆動燃料電池システムに関し、前記負荷に車両の駆動モータを含む燃料電池自動車に適用して好適である。

従来から、例えば特許文献１の図１に示されるように、負荷と燃料電池の出力端との間、及び前記負荷と蓄電装置の入出力端との間にそれぞれ昇降圧器（チョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータからなる第１電流・電圧制御器及び第２電流・電圧制御器）を設けて前記負荷を駆動する２電源負荷駆動燃料電池システムが適用された燃料電池車両が知られている。

特許文献１の燃料電池車両では、燃料電池と蓄電装置とを直結状態にすることで、前記第１及び第２電流・電圧制御器による電圧変換動作の実行を省略でき、電圧変換動作の実行に伴う電力損失の増大が抑制できる（特許文献１の段落［０００５］）。

特開２００５−３４８５３０号公報

ところで、特許文献１には、燃料電池と蓄電装置とを直結状態にする前提条件として、蓄電装置の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電状態の開回路電圧｛ＯＣＶｍａｘ（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）｝と空充電状態の開回路電圧（ＯＣＶｍｉｎ）との間に燃料電池の平均出力電圧Ｖｆｃａｖｅ（発生頻度が最も高い走行状態）が含まれる（ＯＣＶｍａｘ＞Ｖｆｃａｖｅ＞ＯＣＶｍｉｎ）ように設定する技術が記載されている（特許文献１の段落［０００４］）。

しかしながら、燃料電池と蓄電装置との直結状態においては、その出力（直結出力）が不安定になり、改良の余地がある。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、燃料電池と蓄電装置との直結状態における不安定性を著しく抑制すると共に、スイッチング動作に伴うコンバータの損失を低減することを可能とする２電源負荷駆動燃料電池システム及び燃料電池自動車を提供することを目的とする。

この発明に係る２電源負荷駆動燃料電池システムは、燃料電池電圧を出力する燃料電池と、蓄電装置電圧を出力する蓄電装置と、負荷と、前記燃料電池電圧を、直結状態で前記負荷に印加するか、又は昇圧して前記負荷に印加する燃料電池側コンバータと、前記蓄電装置電圧を、直結状態で前記負荷に印加するか、又は昇圧して前記負荷に印加する蓄電装置側コンバータと、前記燃料電池側コンバータと前記蓄電装置側コンバータの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池の平均目標燃料電池電圧と、前記蓄電装置の平均蓄電装置電圧とを比較し、平均電圧が低い側のコンバータを昇圧状態にすると共に、平均電圧の高い側のコンバータを直結状態にする片側昇圧状態に制御し、該片側昇圧制御状態中に、平均電圧が低い側の瞬時電圧が平均電圧の高い側の瞬時電圧を過渡的に上回る期間では、両側直結状態になることを許容するようにしている。

この発明よれば、平均電圧が高い側のコンバータを直結状態に制御するので、コンバータの制御状態が直結状態と昇圧状態とに頻繁に切り替えられなくなり、昇圧動作（スイッチング動作）に伴うコンバータの損失を低減できると共に、平均電圧が低い側の瞬時電圧が平均電圧の高い側の瞬時電圧を過渡的に上回る期間のみ、両側直結状態になることを許容するので、燃料電池と蓄電装置との両側直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

この場合、前記制御装置は、前記燃料電池の平均目標燃料電池電圧と、前記蓄電装置の平均蓄電装置電圧とを比較し、前記平均目標燃料電池電圧が前記平均蓄電装置電圧より低い場合には、前記燃料電池側コンバータを昇圧状態にすると共に前記蓄電装置側コンバータを直結状態にする片側昇圧制御状態とし、該片側昇圧制御状態中に、前記燃料電池の目標電圧が前記蓄電装置電圧を過渡的に上回る状態になる期間では、前記蓄電装置側コンバータの直結状態を維持しながら、前記燃料電池側コンバータが直結状態になることを許容してもよい。

この発明によれば、平均目標燃料電池電圧が平均蓄電装置電圧より低い場合には、燃料電池側コンバータを昇圧状態にすると共に蓄電装置側コンバータを直結状態にする片側昇圧制御状態とし、該片側昇圧制御状態中に、前記燃料電池の目標電圧（目標燃料電池電圧）が前記蓄電装置電圧を過渡的に上回る状態になる期間では、前記蓄電装置側コンバータの直結状態を維持するようにしたので、コンバータの制御状態が直結状態と昇圧状態とに頻繁に切り替えられなくなり、蓄電装置側コンバータの昇圧動作（スイッチング動作）に伴うコンバータの損失が低減され、前記目標燃料電池電圧が蓄電装置電圧を過渡的に上回るときには、その上回っている期間のみ両コンバータが直結状態になるのを許容するので、燃料電池と蓄電装置との両側直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

また、前記制御装置は、前記燃料電池の平均目標燃料電池電圧と、前記蓄電装置の平均蓄電装置電圧とを比較し、前記平均目標燃料電池電圧が前記平均蓄電装置電圧より高い場合には、前記蓄電装置側コンバータを昇圧状態にすると共に前記燃料電池側コンバータを直結状態にする片側昇圧制御状態とし、該片側昇圧制御状態中に、前記燃料電池の目標電圧が前記蓄電装置電圧を過渡的に下回る状態になる期間では、前記燃料電池側コンバータの直結状態を維持しながら、前記蓄電装置側コンバータが直結状態になることを許容してもよい。

この発明によれば、平均目標燃料電池電圧が平均蓄電装置電圧より高い場合には、蓄電装置側コンバータを昇圧状態にすると共に燃料電池側コンバータを直結状態にする片側昇圧制御状態とし、該片側昇圧制御状態中に、前記燃料電池の目標電圧（目標燃料電池電圧）が前記蓄電装置電圧を過渡的に下回る状態になる期間では、前記燃料電池側コンバータの直結状態を維持するようにしたので、コンバータの制御状態が直結状態と昇圧状態とに頻繁に切り替えられなくなり、燃料電池側コンバータの昇圧動作（スイッチング動作）に伴うコンバータの損失を低減し、前記目標燃料電池電圧が蓄電装置電圧を過渡的に下回るときには、その下回っている期間のみ両コンバータが直結状態になるのを許容するので、燃料電池と蓄電装置との両側直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

なお、前記平均目標燃料電池電圧と平均蓄電装置電圧との差が閾値を上回る場合に前記片側昇圧制御状態に制御するようにしてもよい。

このように、閾値を設けることで、片側直結状態の制御を、ほとんど切り替える必要がなくなることから一層損失が低減され、且つ両側直結状態の発生を、走行状態（走行環境）に影響されることなく所定期間内に抑制することができ、制御もより安定する。

また、前記片側昇圧制御状態になっている期間では、前記燃料電池電圧が前記目標燃料電池電圧となるように昇圧制御中のコンバータの昇圧比を増減させるようにすれば、燃料電池電圧の非制御期間を極めて短い時間に抑制することができる。

なお、上記の各発明は、前記２電源負荷駆動燃料電池システムの前記負荷に、車両の駆動源であるモータが含まれる燃料電池自動車に適用して好適である。

この発明によれば、平均電圧が高い側のコンバータを直結状態に制御するので、コンバータの制御状態が直結状態と昇圧状態とに頻繁に切り替えられなくなり、昇圧動作（スイッチング動作）に伴うコンバータの損失を低減できると共に、平均電圧が低い側の瞬時電圧が平均電圧の高い側の瞬時電圧を過渡的に上回る期間のみ、両側直結状態になることを許容するので、燃料電池と蓄電装置との両側直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

この発明は、例えばＪＣ０８、ＬＡ＃４等のモード走行に適用すると好適であり、モード走行時の燃費を高くすることができる。

この発明の一実施形態に係る２電源負荷駆動燃料電池システムとしての燃料電池システムが適用された燃料電池自動車の概略全体構成図である。 前記燃料電池自動車の電力系のブロック図である。 変形例の燃料電池システムが適用された燃料電池自動車の概略全体構成図である。 燃料電池のＩＶ特性図である。 実施形態の動作説明に供されるフローチャートである。 過渡損失低減制御の詳細な動作説明に供されるフローチャートである。 実施形態の動作説明に供されるタイミングチャートである。

以下、この発明に係る２電源負荷駆動燃料電池システムについて、一実施形態に係る２電源負荷駆動燃料電池システムが適用された燃料電池自動車との関係において好適な実施形態を挙げ添付の図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る２電源負荷駆動燃料電池システムとしての燃料電池システム１２（以下、「ＦＣシステム１２」という。）が適用された燃料電池自動車１０（以下、「ＦＣ自動車１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。

図２は、ＦＣ自動車１０の電力系のブロック図である。図１及び図２に示すように、ＦＣ自動車１０は、ＦＣシステム１２と、駆動モータ１４（以下「モータ１４」という。）と、負荷駆動回路１６（以下、ＩＮＶ１６という。ＩＮＶ：Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と、を有する。

ＦＣシステム１２は、基本的には、一方の１次側１Ｓｆに配置される燃料電池ユニット１８（以下、「ＦＣユニット１８」という。）と、他方の１次側１Ｓｂに配置される高電圧バッテリ２０（以下「ＢＡＴ２０」という。）（蓄電装置）と、１次側１Ｓｆと２次側２Ｓ側との間に配置される昇圧コンバータ２１（以下、ＦＣＶＣＵ２１という。ＶＣＵ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、１次側１Ｓｂと２次側２Ｓ側との間に配置される昇降圧コンバータ２２（以下、ＢＡＴＶＣＵ２２という。）と、電子制御装置２４（以下、ＥＣＵ２４という。ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、を有する。

ＦＣＶＣＵ２１は、基本的には、一方の１次電圧であるＦＣ電圧（発電電圧又はＦＣ電圧ともいう。）Ｖｆｃを２次電圧である負荷端電圧（負荷駆動回路入力端電圧）Ｖｉｎｖに昇圧する。

ＢＡＴＶＣＵ２２は、基本的には、他方の１次電圧であるＢＡＴ電圧（バッテリ電圧ともいう。）Ｖｂａｔを２次電圧である負荷端電圧Ｖｉｎｖに昇圧するか、負荷端電圧ＶｉｎｖをＢＡＴ電圧Ｖｂａｔまで降圧する。なお、ＢＡＴＶＣＵ２２は、昇圧コンバータであってもよい。

実際上、ＥＣＵ２４は、それぞれ車内通信によりデータ等の共有が可能なＦＣ自動車１０全体のエネルギマネジメントを統括する統括ＥＣＵ（不図示）と、統括ＥＣＵからの指令に応じてＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２を制御するコンバータＥＣＵ（不図示）と、ＦＣユニット１８を制御するＦＣＥＣＵ（不図示）等とに分けられているが、この実施形態では理解の便宜のために、ＥＣＵ２４として１つに統一して説明している。

モータ１４は、ＦＣ４０及びＢＡＴ２０から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション２６を通じて車輪２８を回転させる。

ＩＮＶ１６は、３相ブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流電圧である負荷端電圧Ｖｉｎｖ［Ｖ］を３相の交流電圧に変換してモータ１４に供給する一方、モータ１４の回生動作に伴う交流／直流変換後の負荷端電圧Ｖｉｎｖを、ＢＡＴＶＣＵ２２を通じて降圧しＢＡＴ２０に供給（充電）する。

なお、この実施形態において、モータ１４は、ＰＭモータ（永久磁石同期モータ）を採用している。この場合、所定トルクでのモータ１４の回転数を上げるために弱め界磁制御を適用してもよい。

モータ１４とＩＮＶ１６を併せて負荷３０という。実際上、負荷３０には、モータ１４等の他に、ＢＡＴＶＣＵ２２、エアポンプ４２、ウォータポンプ４４、エアコンディショナ４６、降圧コンバータ４８等の構成要素を含めることもできる。エアポンプ４２、ウォータポンプ４４、及びエアコンディショナ４６は、高電圧の補機負荷であり、燃料電池スタック４０（以下、ＦＣ４０又はＦＣスタック４０という。）及び／又はＢＡＴ２０から電力が供給される。

ＦＣユニット１８は、ＦＣ４０と、ＦＣ４０のアノード流路に対して遮断弁４３を介して水素（燃料ガス）を供給する水素タンク（Ｈ₂タンク）４５と、ＦＣ４０のカソード流路に対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を供給する前記エアポンプ４２と、ＦＣ４０の冷却流路に対して冷却媒体（冷媒）を供給する前記ウォータポンプ４４とを備える。

ＦＣ４０は、例えば、電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セル（以下、「ＦＣセル」という。）を積層した構造を有し、前記アノード流路を介して前記アノード電極に供給された水素含有ガスは、電極触媒上で水素イオン化され、前記電解質膜を介して前記カソード電極へと移動し、その移動の間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流電圧Ｖｆｃ（以下、発電電圧Ｖｆｃ又はＦＣ電圧Ｖｆｃという。）を発生する電気エネルギとして利用に供される。カソード電極には、前記カソード流路を介して酸素含有ガスが供給されているために、このカソード電極において、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水が生成される。

ＦＣ４０からの電力（以下、ＦＣ電力Ｐｆｃという。Ｐｆｃ＝Ｖｆｃ×Ｉｆｃ、Ｉｆｃ：ＦＣ電流）は、ＦＣ電圧ＶｆｃがＦＣＶＣＵ２１を介して昇圧されて又は直結状態とされてＩＮＶ１６及びモータ１４に供給される（力行時）と共に、ＦＣシステム１２の電力状況に応じて、ＢＡＴＶＣＵ２２を通じて降圧されエアポンプ４２等の補機に供給され、さらにＢＡＴ２０の充電用として供給され、さらにまた、降圧コンバータ４８を通じて低電圧バッテリ５０等に供給される。

一方、ＢＡＴ２０からの電力（以下、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔという。）は、ＢＡＴ電圧ＶｂａｔがＢＡＴＶＣＵ２２を通じて昇圧されて又は直結状態とされてＩＮＶ１６及びモータ１４に供給される（力行時）と共に、ＦＣシステム１２の電力状況に応じて、前記エアポンプ４２等の補機に供給され、さらに降圧コンバータ４８を通じて低電圧バッテリ５０等に供給される。

低電圧バッテリ５０の電力は、ライト、アクセサリや各種センサ等の低電圧駆動される補機５２、ＥＣＵ２４、ラジエータファン５４、及び水素タンク４５の遮断弁４３に供給される。

ＢＡＴ２０は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。

図１に示すように、ＦＣＶＣＵ２１は、リアクトル（インダクタ）２１ａと、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子２１ｂとダイオード２１ｃ（単方向電流通過素子）と、１次側１Ｓｆ間に配置される平滑コンデンサＣ１ｆと、２次側２Ｓ間に配置される平滑コンデンサＣ２ｆとから構成され、コンバータ制御器として機能するＥＣＵ２４を通じてスイッチング素子２１ｂがスイッチング状態（デューティ制御）とされることで、ＦＣ電圧Ｖｆｃを所定の負荷端電圧Ｖｉｎｖに昇圧する。

デューティが０［％］とされて、スイッチング素子２１ｂがオフ状態（開状態）に維持されると、リアクトル２１ａとダイオード２１ｃを通じてＦＣ４０と負荷３０とが直結状態（ＦＣ直結状態又はＦＣＶＣＵ直結状態という。）とされ、ＦＣ電圧Ｖｆｃが負荷端電圧Ｖｉｎｖに直結される（Ｖｉｎｖ＝Ｖｆｃ−Ｖｄ≒Ｖｆｃ、Ｖｄ＜＜Ｖｆｃ、Ｖｄ：ダイオード２１ｃの順方向降下電圧）。ダイオード２１ｃは、昇圧用又は直結用且つ逆流防止用として動作する。従って、ＦＣＶＣＵ２１は、昇圧動作（力行時等）の他に逆流防止動作、直結動作（力行時等）を行う。

ＢＡＴＶＣＵ２２は、リアクトル２２ａと、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子２２ｂ、２２ｄと、これらスイッチング素子２２ｂ、２２ｄにそれぞれ並列に接続されるダイオード２２ｃ、２２ｅと、１次側１Ｓｂ間に配置される平滑コンデンサＣ１ｂと、２次側２Ｓ間に配置される平滑コンデンサＣ２ｂとから構成される。

昇圧時には、ＥＣＵ２４により、スイッチング素子２２ｄがオフ状態とされ、スイッチング素子２２ｂがスイッチング状態（デューティ制御）とされることでＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ（蓄電電圧）が所定の負荷端電圧Ｖｉｎｖまで昇圧される（力行時）。

降圧時には、ＥＣＵ２４により、スイッチング素子２２ｂがオフ状態とされ、スイッチング素子２２ｄがスイッチング状態（デューティ制御）とされることで、ダイオード２２ｃがフライホイールダイオードとして機能し、負荷端電圧ＶｉｎｖがＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔまで降圧される（回生充電時及び／又はＦＣ４０による充電時）。

また、スイッチング素子２２ｂをデューティが０［％］でのオフ状態、スイッチング素子２２ｄをデューティが１００［％］でのオン状態とすることで、ＢＡＴ２０と負荷３０とが直結状態（ＢＡＴ直結状態又はＢＡＴＶＣＵ直結状態という。力行時、充電時、又は補機負荷等の駆動時）とされる。

ＢＡＴ直結状態においては、ＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが負荷端電圧Ｖｉｎｖになる（Ｖｂａｔ≒Ｖｉｎｖ）。実際上、ＢＡＴ直結状態におけるＢＡＴ２０による力行時の負荷端電圧Ｖｉｎｖは、「Ｖｂａｔ−ダイオード２２ｅの順方向降下電圧」となり、充電時（回生時含む）の負荷端電圧Ｖｉｎｖは、「Ｖｉｎｖ＝Ｖｂａｔ＋スイッチング素子２２ｄのオン電圧＝Ｖｂａｔ（スイッチング素子２２ｄのオン電圧を０［Ｖ］と仮定した場合。）」になる。

なお、図３の変形例に示すように、ＦＣＶＣＵ２１Ａの直結動作（直結状態）時に、リアクトル２１ａの抵抗成分とＦＣ電流Ｉｆｃによる電圧降下分の発生を防止するために、リアクトル２１ａとダイオード２１ｃの直列回路に並列にバイパス用のダイオード２１ｄを接続配置してもよい。同様に、ＢＡＴ直結時｛ＢＡＴＶＣＵ２２Ａの直結動作（直結状態）時｝に、リアクトル２２ａの抵抗成分とＢＡＴ電流（バッテリ電流）Ｉｂとによる電圧降下分を回避するために、リアクトル２２ａとダイオード２２ｅの直列回路に並列にバイパス用のダイオード２２ｆを接続配置したＦＣシステム１２Ａを備えるＦＣ自動車１０Ａとしてもよい。

ＦＣ４０は、図４に示すように、ＦＣ電圧ＶｆｃがＦＣ開回路電圧Ｖｆｃｏｃｖより低下するに従い、ＦＣ電流Ｉｆｃが増加する公知の電流電圧（ＩＶ）特性７０を有する。すなわち、ＦＣ電圧Ｖｆｃが相対的に高いＦＣ電圧ＶｆｃｈであるときのＦＣ電流Ｉｆｃｌに比較して、ＦＣ電圧Ｖｆｃが相対的に低いＦＣ電圧ＶｆｃｌであるときのＦＣ電流Ｉｆｃｈが大きな電流になる。なお、ＦＣ電力Ｐｆｃは、ＦＣ電流Ｉｆｃが大きくなるほど（ＦＣ電圧Ｖｆｃが低くなるほど）大きくなる。

ＦＣＶＣＵ２１の直結時においては、ＦＣ４０のＦＣ電圧Ｖｆｃが、昇圧状態（スイッチング状態）のＢＡＴＶＣＵ２２の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｂａｔ）で決定される負荷端電圧Ｖｉｎｖ｛ＢＡＴＶＣＵ２２の指令電圧（目標電圧）になる。｝により制御され、ＦＣ電圧Ｖｆｃが決定されると、ＩＶ特性７０に沿ってＦＣ電流Ｉｆｃが制御（決定）される。

また、ＦＣＶＣＵ２１の昇圧時においては、ＦＣＶＣＵ２１の１次側１Ｓｆの電圧、すなわちＦＣ電圧ＶｆｃがＦＣＶＣＵ２１の指令電圧（目標電圧）とされ、ＩＶ特性に沿ってＦＣ電流Ｉｆｃが決定され、所望の負荷端電圧ＶｉｎｖとなるようにＦＣＶＣＵ２１の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｆｃ）が決定される。

さらに、ＢＡＴＶＣＵ２２の回生時直結状態においては、ＦＣ４０のＦＣ電圧Ｖｆｃが、ＦＣＶＣＵ２１の指令電圧（目標電圧）とされ、負荷端電圧Ｖｉｎｖの変化に応じてＦＣＶＣＵ２１の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｆｃ）が変化するように決定され、ＩＶ特性に沿ってＦＣ電流Ｉｆｃが制御（決定）される。

さらにまた、ＢＡＴＶＣＵ２２の力行時直結状態においては、ＦＣ４０のＦＣ電圧Ｖｆｃが、ＦＣＶＣＵ２１の指令電圧（目標電圧）とされ、負荷端電圧Ｖｉｎｖの変化に応じてＦＣＶＣＵ２１の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｆｃ）が変化するように決定され、ＦＣ電流Ｉｆｃが制御（決定）される。

なお、この実施形態では、ＦＣＶＣＵ２１に対して、この昇圧時には、ＦＣ電圧Ｖｆｃが指令値（設定値、目標値）になるようにコンバータ制御器としてのＥＣＵ２４によりスイッチング素子２１ｂのデューティが調整されるフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御がなされているが、ＦＣ電流Ｉｆｃが指令値（設定値、目標値）になるようにＥＣＵ２４によりスイッチング素子２１ｂのデューティを調整するフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御をすることも可能である。

また、この実施形態では、ＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２との同時直結状態の長い時間の継続は、負荷端電圧Ｖｉｎｖの制御が不能となること等を原因として、ＦＣ４０及びＢＡＴ２０を劣化させたり、損傷させる可能性があることを考慮して、後述するように、特定の条件下に短い時間の間のみ同時直結状態を許容するように制御している。

当該制御に際しては、ＥＣＵ２４のメモリ（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを実行し、また、通信線６８を通じて取得されるＦＣ４０のＦＣ電圧Ｖｆｃ、ＦＣ電流Ｉｆｃ、ＦＣ温度Ｔｆｃ（ウォータポンプ４４により流通される冷媒の温度等）、ＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ、ＢＡＴ電流Ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂ、ＩＮＶ１６の負荷端電圧Ｖｉｎｖ、２次電流Ｉ２、モータ電流Ｉｍ、モータ温度Ｔｍ等の各種センサの検出値を用いる。

ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ６０及びモータ回転数センサ６２（図１）が含まれる。開度センサ６０は、アクセルペダル６４の開度θｐ［度、ｄｅｇ］を検出する。モータ回転数センサ６２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍ」又は「回転数Ｎｍ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。

ＥＣＵ２４は、回転数Ｎｍに基づいてＦＣ自動車１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。ＦＣ自動車１０においてモータ回転数センサ６２は、車速センサを兼用するが別途設けてもよい。

さらに、ＥＣＵ２４には、メインスイッチ６６（以下「メインＳＷ６６」という。）が接続される。メインＳＷ６６は、内燃機関自動車のイグニッションスイッチに相当するものであり、ＦＣユニット１８及びＢＡＴ２０からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。メインＳＷ６６がオン状態にされるとＦＣ４０が発電状態となり、オフ状態にされると発電停止状態となる。

ＥＣＵ２４は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、例えば制御部、演算部、及び処理部等として機能する。なお、上述したように、ＥＣＵ２４は、１つのＥＣＵのみからなるのではなく、それぞれ車内通信線（不図示）を介して必要なデータが共有されるモータ１４用ＥＣＵ、ＦＣユニット１８用ＥＣＵ、ＢＡＴ２０用ＥＣＵ、ＦＣＶＣＵ２１用ＥＣＵ、ＢＡＴＶＣＵ２２用ＥＣＵ、及び統括ＥＣＵ等毎の複数のＥＣＵから構成することもできる。

ＥＣＵ２４は、ＦＣ４０の状態、ＢＡＴ２０の状態及びモータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定したＦＣ自動車１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷から、ＦＣ４０が負担すべき負荷と、ＢＡＴ２０が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１４、ＩＮＶ１６、ＦＣユニット１８、ＢＡＴ２０、ＦＣＶＣＵ２１及びＢＡＴＶＣＵ２２に指令を送出する。

次に、ＥＣＵ２４による制御について、図５、図６のフローチャート及び図７のタイミングチャートを参照して説明する。

上述したように、ＦＣ４０では、例えばＦＣ電圧Ｖｆｃを決定することによりＦＣ電流Ｉｆｃ（ＦＣ電力Ｐｆｃ、Ｐｆｃ＝Ｖｆｃ×Ｉｆｃ）が決定されることから、ＦＣ電圧ＶｆｃがＥＣＵ２４とＦＣＶＣＵ２１のフィードバック制御の目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒに設定される。

そこで、まず、ステップＳ１にて、ＥＣＵ２４は、ＦＣ４０の状態、ＢＡＴ２０の状態、モータ１４の状態、及び図示しない補機の状態の他、各種スイッチ及びアクセルペダル６４の開度センサ６０等各種センサからの入力（負荷要求）に基づき燃料電池自動車１０の負荷要求電力Ｐｍｒｅｑを算出する。

ここでは、理解の便宜のために、負荷要求電力Ｐｍｒｅｑは、図７に示すように変動するモータ電力（実電力）Ｐｍに対応する負荷要求電力Ｐｍｒｅｑ（以下、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑという。）のみを考慮し、エアポンプ４２等の補機電力は一定であるものとする。

次いで、ステップＳ２にて、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑを賄うＦＣ電力ＰｆｃとＢＡＴ電力Ｐｂａｔの分配（出力分配）を決定する。ここでは、ＦＣ４０は、基本的には、効率のよい値での一定電力で発電される発電電力（ＦＣ電力）Ｐｆｃに決定され、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑの増減に応じてバッテリ電力（ＢＡＴ電力）Ｐｂａｔが増減するように決定される。

次に、ステップＳ３にて、決定されたＦＣ電力Ｐｆｃに対応する目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒを算出する。

さらにステップＳ４にて、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒの所定期間（所定時間）の移動平均である平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒを算出する。

さらにまた、ステップＳ５にて、上記所定期間（所定時間）と同一の所定期間（所定時間）のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔの移動平均である平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅを算出する。

次いで、ステップＳ６にて、この実施形態の要部に係る過渡損失低減制御を実行する。

図６のフローチャートは、ステップＳ６の過渡損失低減制御の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ６ａにて、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより低い電圧である（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｖｅ）か否かが判定される。

ステップＳ６ａの判定が否定的（ステップＳ６ａ：ＮＯ）である場合、すなわち、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅ以上の電圧（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ≧Ｖｂａｔａｖｅ）である場合、ステップＳ６ｂにて、実電圧（瞬時電圧）であるＦＣ電圧Ｖｆｃが実電圧（瞬時電圧）であるＢＡＴ電圧Ｖｂａｔより高い電圧になっていると見なして、ＦＣＶＣＵ２１を直結状態にする（スイッチング素子２１ｂをオフ状態にする）と共に、ＢＡＴＶＣＵ２２を昇圧状態に維持する。

次いで、ステップＳ６ｃにて、ＢＡＴＶＣＵ２２によりＦＣ電圧Ｖｆｃを制御する。つまり、ＢＡＴＶＣＵ２２の昇圧比が、Ｖｆｃｔａｒ／Ｖｂａｔ（目標ＦＣ電圧／ＢＡＴ電圧）≒Ｖｉｎｖ／Ｖｂａｔ（負荷端電圧／ＢＡＴ電圧）となるようにＢＡＴＶＣＵ２２のスイッチング素子２２ｂのデューティを決定する（スイッチング素子２２ｄはオフ状態）。

ここで、ステップＳ６ｃの処理中に、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に下回る（Ｖｆｃｔａｒ＜Ｖｂａｔ）ときは、ＢＡＴＶＣＵ２２は昇圧制御することができなくなり、スイッチング素子２２ｂのデューティが０［％］になることから（スイッチング素子２２ｂがオフ状態、スイッチング素子２２ｄがオン状態になることから）、ＢＡＴＶＣＵ２２も直結状態になる両側直結状態になる。

一方、ステップＳ６ａの判定が肯定的（ステップＳ６ａ：ＹＥＳ）である場合、すなわち、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより低い電圧である（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｖｅ）場合、ステップＳ６ｄにて、実電圧であるＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが実電圧であるＦＣ電圧Ｖｆｃより高い電圧になっていると見なして、ＢＡＴＶＣＵ２２を直結状態にする（スイッチング素子２２ｂをオフ状態、スイッチング素子２２ｄをオン状態にする）と共に、ＦＣＶＣＵ２１を昇圧状態にする。

次いで、ステップＳ６ｅにて、ＦＣＶＣＵ２１によりＦＣ電圧Ｖｆｃを制御する。つまり、ＦＣＶＣＵ２１の昇圧比が、Ｖｂａｔ／Ｖｆｃｔａｒ（ＢＡＴ電圧／目標ＦＣ電圧）≒Ｖｉｎｖ／Ｖｆｃｔａｒ（負荷端電圧／目標ＦＣ電圧）となるようにＦＣＶＣＵ２１のスイッチング素子２１ｂのデューティを決定する。

この場合、ステップＳ６ｅの処理中に、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回る（Ｖｆｃｔａｒ＞Ｖｂａｔ）ときは、ＦＣＶＣＵ２１は昇圧することができないので、スイッチング素子２１ｂのデューティが０［％］になることから（スイッチング素子２１ｂがオフ状態になることから）、ＦＣＶＣＵ２１も直結状態になる両側直結状態になる。

図７のタイミングチャートは、ステップＳ６ａ：ＹＥＳ（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｖｅ）の場合のステップＳ６ｄ、Ｓ６ｅの制御動作（制御処理）に対応する。

すなわち、破線で示す平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが、破線で示す平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより低い条件（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｂｅ）下において、例えば、時点ｔ０〜ｔ２の間では、ＦＣＶＣＵ２１は昇圧状態とされ、ＢＡＴＶＣＵ２２は直結状態とされており（ステップＳ６ｄ）、ＦＣＶＣＵ２１により、一点鎖線で示す目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒと実線で示すＦＣ電圧Ｖｆｃとが等しい値に制御されている（ステップＳ６ｅ）。

このため、時点ｔ０〜ｔ１に示すように、モータ電力Ｐｍが徐々に減少すると、その減少分に対応する余裕分となったＦＣ４０の電力がＦＣ４０からＢＡＴ２０に充電されるので、太い実線で示すＢＡＴ電圧Ｖｂａｔは徐々に増加する（ＢＡＴ２０のＳＯＣも徐々に増加する。）。また、時点ｔ１〜ｔ２に示すように、モータ電力Ｐｍが徐々に増加すると、その増加分に対応する分のＢＡＴ２０の電力が放出されるので、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔは徐々に減少する（ＢＡＴ２０のＳＯＣも徐々に減少する。）。

時点ｔ２〜ｔ３の間で、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回った場合、自動的に両側直結状態になる（図６のフローチャート中、ステップＳ６ｅのかっこ書き参照）。この短い期間（短い時間）である時点ｔ２〜ｔ３の間では、ＦＣ電圧Ｖｆｃは、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒにならずに、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔと直結状態の同一電圧になる。

次いで、例えば時点ｔ４〜ｔ６に示すように、モータ電力Ｐｍが急激に増加したとき、時点ｔ４〜ｔ６間でＢＡＴ２０の放電によりＢＡＴ電圧Ｖｆｃが急激に減少する（ＢＡＴ２０のＳＯＣが急激に減少する）が、時点ｔ５〜ｔ７にて、目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒが急激に減少されることでＦＣ電流ＩｆｃがＢＡＴ２０の残容量であるＳＯＣの急減を賄うように増加される（図４参照）。

時点ｔ６〜ｔ１０に示すように、モータ電力Ｐｍが徐々に減少すると、その間、ＢＡＴ２０に余分のＦＣ電力Ｐｆｃが充電され、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔは徐々に増加する（ＢＡＴ２０のＳＯＣが回復する。）。

時点ｔ８〜ｔ９の間で、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回った場合にも、上述したように、自動的に両側直結状態になる（ステップＳ６ｅ）。

［実施形態のまとめ・変形例］
以上説明したように、上述した実施形態に係る燃料電池システム１２は、ＦＣ電圧Ｖｆｃを出力するＦＣ４０と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを出力するＢＡＴ２０と、負荷３０と、ＦＣ電圧Ｖｆｃを、直結状態で負荷３０に印加するか、又は昇圧して負荷３０に印加する燃料電池側コンバータとしてのＦＣＶＣＵ２１と、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを、直結状態で負荷３０に印加するか、又は昇圧して負荷３０に印加する蓄電装置側コンバータとしてのＢＡＴＶＣＵ２２と、ＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２の動作を制御する制御装置（いわゆるコンバータＥＣＵ）としてのＥＣＵ２４と、を備える。

ＥＣＵ２４は、ＦＣ４０の平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒと、ＢＡＴ２０の平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅとを比較し、例えばステップＳ６ａ：ＹＥＳ→ステップＳ６ｄ→ステップＳ６ｅの制御で、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより低い（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｖｅ、ステップＳ６ａ：ＹＥＳ）場合には、ＦＣＶＣＵ２１を昇圧状態にすると共にＢＡＴＶＣＵ２２を直結状態にする片側昇圧制御状態とし（ステップＳ６ｄ）、該片側昇圧制御状態中に、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回る（Ｖｆｃｔａｒ＞Ｖｂａｔ）状態になる期間（時点ｔ２〜ｔ３、時点ｔ８〜ｔ９等）では、ＢＡＴＶＣＵ２２の直結状態を維持しながら、ＦＣＶＣＵ２１の直結状態を許容している（ステップＳ６ｅ）。

このように、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより低い（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｖｅ）場合には、ＦＣＶＣＵ２１を昇圧状態にすると共にＢＡＴＶＣＵ２２を直結状態にする片側昇圧制御状態とし、該片側昇圧制御状態中に、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回る（Ｖｆｃｔａｒ＞Ｖｂａｔ）状態になる期間（時点ｔ２〜ｔ３、時点ｔ８〜ｔ９等）では、ＢＡＴＶＣＵ２２の直結状態を維持するようにしたので、ＢＡＴＶＣＵ２２の昇圧動作（スイッチング動作）に伴う両ＶＣＵ（ＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２）の損失を低減し（図７中、２点鎖線で示すスパイク状の過渡損失が発生する従来技術に係る損失Ｐｌｏｓｓｑと、実線で示す過渡損失の発生しない本実施形態に係る損失Ｐｌｏｓｓｐとを参照）、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回ったとき（Ｖｆｃｔａｒ＞Ｖｂａｔ）には、その上回っている期間（時点ｔ２〜ｔ３、時点ｔ８〜ｔ９等）のみ両ＶＣＵ（ＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２）が直結状態になるので、ＦＣ４０とＢＡＴ２０との直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

この場合、ＦＣＶＣＵ２１を昇圧状態にすると共にＢＡＴＶＣＵ２２を直結状態にする片側昇圧制御状態になっている期間（時点ｔ０〜ｔ２等）では、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが変化している場合、ＦＣ電圧Ｖｆｃが目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒとなるようにＢＡＴＶＣＵ２２の昇圧比を増減させるように制御しているので、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に上回る（Ｖｆｃｔａｒ＞Ｖｂａｔ）状態になる期間（時点ｔ２〜ｔ３等）を除いては、ＦＣ電圧Ｖｆｃが目標ＦＣ電圧Ｖｆｃｔａｒに制御されることから、ＦＣ電圧Ｖｆｃの非制御期間（時点ｔ２〜ｔ３等）を極めて短い時間に制限することができる。

これに対して、ステップＳ６ａ：ＮＯ→ステップＳ６ｂ→ステップＳ６ｃの制御で、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより高い（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ≧Ｖｂａｔａｖｅ）場合には、ＢＡＴＶＣＵ２２を昇圧状態にすると共にＦＣＶＣＵ２１を直結状態にする片側昇圧制御状態とし、該片側昇圧制御状態中に、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に下回る（Ｖｆｃｔａｒ＜Ｖｂａｔ）状態になる期間では、ＦＣＶＣＵ２１の直結状態を維持するようにしたので、ＢＡＴＶＣＵ２２の昇圧動作（スイッチング動作）に伴う損失を低減し、目標ＦＣ電圧ＶｆｃｔａｒがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを過渡的に下回ったとき（Ｖｆｃｔａｒ＜Ｖｂａｔ）には、その下回っている期間のみ両ＶＣＵ（ＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２）を直結状態にするので、ＦＣ４０とＢＡＴ２０との両側直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

つまり、上記した実施形態では、ＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２のうち、平均電圧（平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒか平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅ）が高い側のコンバータ（ＦＣＶＣＵ２１かＢＡＴＶＣＵ２２）を直結状態に制御するので、昇圧動作（スイッチング動作）に伴うコンバータ（ＦＣＶＣＵ２１かＢＡＴＶＣＵ２２）の損失（スイッチング損失）を低減できると共に、平均電圧（平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒか平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅ）が低い側の瞬時電圧が平均電圧の高い側の瞬時電圧を過渡的に上回る期間のみ、両側直結状態になるので、ＦＣ４０のＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴ２０のＢＡＴＶＣＵ２２との両側直結状態における不安定性を著しく抑制することができる。

なお、ＦＣＶＣＵ２１を昇圧状態から直結状態に遷移させるときに、ＢＡＴＶＣＵ２２を直結状態から昇圧状態に遷移させようとするとき（従来技術に係る時点ｔ２の遷移状態）には、一旦両ＶＣＵ共に昇圧状態に制御するので、ＦＣＶＣＵ２１及びＢＡＴＶＣＵ２２の両ＶＣＵの過渡損失が増大する点に留意する。

また、上述した実施形態では、ＦＣ４０の平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒと、ＢＡＴ２０の平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅとを比較し、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより低い（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ＜Ｖｂａｔａｖｅ、ステップＳ６ａ：ＹＥＳ）場合には、ＦＣＶＣＵ２１を昇圧状態にすると共にＢＡＴＶＣＵ２２を直結状態にする片側昇圧制御状態にする（ステップＳ６ｄ）か、又は平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒが平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅより高い（Ｖｆｃａｖｅｔａｒ≧Ｖｂａｔａｖｅ、ステップＳ６ａ：ＮＯ）場合には、ＦＣＶＣＵ２１を直結状態にすると共にＢＡＴＶＣＵ２２を昇圧状態にする片側昇圧制御状態としている（ステップＳ６ｂ）。

しかし、これに限らず、平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒと平均ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔａｖｅとの差Ｖｄｉｆ（Ｖｄｉｆ＝|Ｖｆｃａｖｅｔａｒ−Ｖｂａｔａｖｅ|）が閾値Ｖｔｈを上回る（Ｖｄｉｆ＝|Ｖｆｃａｖｅｔａｒ−Ｖｂａｔａｖｅ|＞Ｖｔｈ）ときに片側直結状態（片側昇圧制御状態）に制御するようにしてもよい。

閾値Ｖｔｈは、走行状態（走行環境）に応じて、例えば速度が比較的に一定に保持される高速道路や郊外道路の走行時には、速度等が頻繁に変更されて負荷３０（モータ電力Ｐｍ）も変動するモード走行時や市街地走行時に比較して小さな値に選択するようにしてもよい。

なお、モード走行としては、日本のＪＣ０８モード走行、米国等で採用されているＬＡ＃４モード走行等を挙げることができる。高速道路や郊外道路あるいは市街地の識別（区別）はナビゲーション装置を利用してもよい。モード走行（時）に適用することで、モード走行時の燃費を高くすることができる。モード走行に応じて平均目標ＦＣ電圧Ｖｆｃａｖｅｔａｒ等の移動平均の平均時間を変更してもよい。

このように閾値Ｖｔｈを設けることで、片側直結状態の制御を頻繁に切り替える必要がなくなることから損失が低減され、且つＦＣＶＣＵ２１とＢＡＴＶＣＵ２２の両側直結状態の発生を、走行状態（走行環境）に影響されることなく所定期間（所望期間）内に抑制することができる。結果としてＦＣシステム１２、ひいてはＦＣ自動車１０の安定な制御を実行できる。

なお、この発明は、上記した実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１０Ａ…燃料電池自動車（ＦＣ自動車）
１２、１２Ａ…燃料電池システム １４…モータ（駆動モータ）
１６…負荷駆動回路（インバータ） ２０…ＢＡＴ（蓄電装置）
２１…ＦＣＶＣＵ（昇圧コンバータ）
２２…ＢＡＴＶＣＵ（昇降圧コンバータ）
２４…ＥＣＵ ４０…ＦＣ（燃料電池スタック）

Claims (6)

1. 燃料電池電圧を出力する燃料電池と、
   蓄電装置電圧を出力する蓄電装置と、
   負荷と、
   前記燃料電池電圧を、直結状態で前記負荷に印加するか、又は昇圧して前記負荷に印加する燃料電池側コンバータと、
   前記蓄電装置電圧を、直結状態で前記負荷に印加するか、又は昇圧して前記負荷に印加する蓄電装置側コンバータと、
   前記燃料電池側コンバータと前記蓄電装置側コンバータの動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池の平均目標燃料電池電圧と、前記蓄電装置の平均蓄電装置電圧とを比較し、平均電圧が低い側のコンバータを昇圧状態にすると共に、平均電圧の高い側のコンバータを直結状態にする片側昇圧状態に制御し、該片側昇圧制御状態中に、平均電圧が低い側の瞬時電圧が平均電圧の高い側の瞬時電圧を過渡的に上回る期間では、両側直結状態になることを許容する
   ことを特徴とする２電源負荷駆動燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の２電源負荷駆動燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池の平均目標燃料電池電圧と、前記蓄電装置の平均蓄電装置電圧とを比較し、
   前記平均目標燃料電池電圧が前記平均蓄電装置電圧より低い場合には、
   前記燃料電池側コンバータを昇圧状態にすると共に前記蓄電装置側コンバータを直結状態にする片側昇圧制御状態とし、
   該片側昇圧制御状態中に、前記燃料電池の目標電圧が前記蓄電装置電圧を過渡的に上回る状態になる期間では、前記蓄電装置側コンバータの直結状態を維持しながら、前記燃料電池側コンバータが直結状態になることを許容する
   ことを特徴とする２電源負荷駆動燃料電池システム。
3. 請求項１に記載の２電源負荷駆動燃料電池システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池の平均目標燃料電池電圧と、前記蓄電装置の平均蓄電装置電圧とを比較し、
   前記平均目標燃料電池電圧が前記平均蓄電装置電圧より高い場合には、
   前記蓄電装置側コンバータを昇圧状態にすると共に前記燃料電池側コンバータを直結状態にする片側昇圧制御状態とし、
   該片側昇圧制御状態中に、前記燃料電池の目標電圧が前記蓄電装置電圧を過渡的に下回る状態になる期間では、前記燃料電池側コンバータの直結状態を維持しながら、前記蓄電装置側コンバータが直結状態になることを許容する
   ことを特徴とする２電源負荷駆動燃料電池システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の２電源負荷駆動燃料電池システムにおいて、
   前記平均目標燃料電池電圧と平均蓄電装置電圧との差が閾値を上回る場合に前記片側昇圧制御状態に制御する
   ことを特徴とする２電源負荷駆動燃料電池システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の２電源負荷駆動燃料電池システムにおいて、
   前記片側昇圧制御状態になっている期間では、前記燃料電池電圧が目標燃料電池電圧となるように昇圧制御中のコンバータの昇圧比を増減させる
   ことを特徴とする２電源負荷駆動燃料電池システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記２電源負荷駆動燃料電池システムの前記負荷に、車両の駆動モータが含まれる燃料電池自動車。

Images