JP6215811B2 - Control method for fuel cell system and fuel cell vehicle - Google Patents

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Description

この発明は、燃料電池から直接又は電圧変換装置を介してモータ等の負荷及び／又は蓄電装置に電力を供給すると共に、放電又は充電が可能な前記蓄電装置から直接又は他の電圧変換装置を介して前記モータ等の負荷に電力を供給する燃料電池システムの制御方法、及び前記制御方法が実施される燃料電池自動車に関する。   The present invention supplies power to a load such as a motor and / or a power storage device directly from a fuel cell or via a voltage converter, and directly or via another voltage converter from the power storage device capable of discharging or charging. The present invention relates to a control method for a fuel cell system that supplies electric power to a load such as a motor, and a fuel cell vehicle in which the control method is implemented.

従来から、例えば特許文献１の図１に示されるように、モータを駆動するインバータの直流入力端と燃料電池の出力端との間に燃料電池電圧（発電電圧）を昇圧するコンバータ（昇圧コンバータ）を設けた燃料電池システムが開示されている。   Conventionally, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, for example, a converter (a boost converter) that boosts a fuel cell voltage (generated voltage) between a DC input terminal of an inverter that drives a motor and an output terminal of a fuel cell. Is disclosed.

特許文献１に開示された燃料電池システムでは、前記昇圧コンバータを構成するリアクトルの温度を検出する温度センサ（サーミスタ）を設けている（特許文献１の［０００７］）。   In the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, a temperature sensor (thermistor) that detects the temperature of the reactor that constitutes the boost converter is provided ([0007] of Patent Document 1).

特許文献１の燃料電池システムでは、前記温度センサにより検出した温度（検出温度）が前記リアクトルの耐熱温度から求められた前記昇圧コンバータの制限開始温度になった時点で、前記昇圧コンバータの出力の制限（出力制限）を開始するように構成されている（特許文献１の［０００７］）。   In the fuel cell system of Patent Document 1, when the temperature (detected temperature) detected by the temperature sensor reaches the limit start temperature of the boost converter obtained from the heat resistant temperature of the reactor, the output of the boost converter is limited. (Output restriction) is configured to start ([0007] of Patent Document 1).

国際公開第２０１２／１６４６５８号パンフレットInternational Publication No. 2012/164658 Pamphlet

しかしながら、前記リアクトルの温度が前記昇圧コンバータの前記制限開始温度になった時点で、前記昇圧コンバータの前記出力制限が開始されると、前記昇圧コンバータによって駆動されるモータの入力電力が急激に変動する結果、前記モータの出力が急激に変動し、結果として前記モータにより推進される車両の振動ショック（車両振動ショック）が発生してしまうという課題があり、改良の余地がある。   However, when the output restriction of the boost converter is started when the temperature of the reactor reaches the restriction start temperature of the boost converter, the input power of the motor driven by the boost converter changes rapidly. As a result, there is a problem that the output of the motor fluctuates rapidly, and as a result, a vibration shock (vehicle vibration shock) of the vehicle propelled by the motor occurs, and there is room for improvement.

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、電圧変換装置の温度が出力を制限すべき温度閾値を上回った場合においても、負荷要求に対応できるようにした燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and is a fuel cell system that can respond to a load request even when the temperature of the voltage converter exceeds a temperature threshold that should limit the output. It is an object to provide a control method and a fuel cell system.

この発明に係る燃料電池システムは、発電電力を出力する燃料電池と、蓄電電力を出力する蓄電装置と、インバータと前記インバータを通じて駆動されるモータとからなる負荷と、前記燃料電池の発電電圧を電圧変換し負荷端電圧として前記インバータの直流端側に印加する第１電圧変換装置と、前記蓄電装置の蓄電装置電圧を電圧変換し前記負荷端電圧として前記インバータの直流端側に印加する第２電圧変換装置と、を備える燃料電池システムの制御方法において、前記第１及び又は第２電圧変換装置の温度を検出する温度検出工程と、前記第１及び前記第２電圧変換装置で電圧変換を行う電圧変換工程中に、一方の電圧変換装置の温度が温度閾値を上回った場合に、前記温度閾値を上回った前記一方の前記電圧変換装置のデューティ比を徐々に低下させるデューティ比漸減工程と、前記デューティ比漸減工程の後に、前記一方の前記電圧変換装置を直結させる直結工程と、を有し、前記デューティ比漸減工程では、前記負荷の要求に対応する電力の出力を継続する。   A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that outputs generated power, a power storage device that outputs stored power, a load that includes an inverter and a motor driven through the inverter, and a voltage generated by the fuel cell. A first voltage conversion device that converts and applies the voltage to the DC end side of the inverter as a load end voltage, and a second voltage that converts the voltage of the power storage device voltage of the power storage device and applies the voltage to the DC end side of the inverter as the load end voltage In a control method of a fuel cell system comprising a conversion device, a temperature detection step for detecting a temperature of the first and / or second voltage conversion device, and a voltage for performing voltage conversion by the first and second voltage conversion devices During the conversion step, when the temperature of one of the voltage converters exceeds the temperature threshold, the duty ratio of the one of the voltage converters that exceeds the temperature threshold A step of gradually decreasing the duty ratio, and a direct connection step of directly connecting the one voltage converter after the step of gradually decreasing the duty ratio, and the step of gradually decreasing the duty ratio corresponds to the demand of the load Continue power output.

この発明によれば、第１及び第２電圧変換装置のうち、一方の電圧変換装置の温度が温度閾値を上回った場合でも、負荷（インバータと駆動モータ）の要求に制限をかけずに対応できるので、例えば、車両の振動ショックの発生を回避して、商品性を向上させることができる。   According to the present invention, even when the temperature of one of the first and second voltage converters exceeds the temperature threshold, it is possible to cope with the load (inverter and drive motor) without being limited. Therefore, for example, the occurrence of vibration shock of the vehicle can be avoided and the merchantability can be improved.

また、この発明に係る燃料電池システムの制御方法は、発電電力を出力する燃料電池と、蓄電電力を出力する蓄電装置と、インバータと前記インバータを通じて駆動されるモータとからなる負荷と、前記燃料電池の発電電圧を電圧変換し負荷端電圧として前記インバータの直流端側に印加する第１電圧変換装置と、前記蓄電装置の蓄電装置電圧を電圧変換し前記負荷端電圧として前記インバータの直流端側に印加する第２電圧変換装置と、を備える燃料電池システムの制御方法において、前記第１及び又は第２電圧変換装置の温度を検出する温度検出工程と、前記第１及び前記第２電圧変換装置で電圧変換を行う電圧変換工程中に、一方の電圧変換装置の温度が前記出力を制限すべき温度閾値を上回った場合に、前記一方の前記電圧変換装置の電圧変換動作を停止して直結させる直結工程と、を有し、前記直結工程では、前記負荷の要求に対応する電力の出力を継続する。   The fuel cell system control method according to the present invention includes a fuel cell that outputs generated power, a power storage device that outputs stored power, a load that includes an inverter and a motor driven through the inverter, and the fuel cell. A first voltage conversion device that converts the generated voltage of the power supply and applies it as a load end voltage to the DC end side of the inverter; and a voltage conversion of the power storage device voltage of the power storage device to the DC end side of the inverter as the load end voltage In a control method of a fuel cell system, comprising: a second voltage converter to be applied; a temperature detecting step for detecting a temperature of the first and / or second voltage converter; and the first and second voltage converters. When the temperature of one of the voltage converters exceeds a temperature threshold that should limit the output during the voltage conversion step of performing voltage conversion, the one of the voltage converters It has a direct step of directly stops the voltage conversion operation, and in the direct process, continues to output the power corresponding to the requirements of the load.

この発明によれば、第１及び第２電圧変換装置のうち、一方の電圧変換装置の温度が温度閾値を上回った場合でも、負荷（インバータと駆動モータ）の要求に制限をかけずに対応できるので、例えば、車両の振動ショックの発生を回避して、商品性を向上させることができる。   According to the present invention, even when the temperature of one of the first and second voltage converters exceeds the temperature threshold, it is possible to cope with the load (inverter and drive motor) without being limited. Therefore, for example, the occurrence of vibration shock of the vehicle can be avoided and the merchantability can be improved.

この場合、前記温度検出工程は、前記直結後も継続し、前記温度が前記温度閾値より高い上限温度を上回った場合には、直結させた前記一方の前記電圧変換装置の電力通過出力を絞ることが好ましい。   In this case, the temperature detection step continues even after the direct connection, and when the temperature exceeds the upper limit temperature higher than the temperature threshold, the power passing output of the one of the voltage converters directly connected is reduced. Is preferred.

これにより、上限温度を上回った直結中の電圧変換装置を保護し、耐久性の低下を抑制することができる。   As a result, it is possible to protect the directly connected voltage converter that exceeds the upper limit temperature, and to suppress a decrease in durability.

また、前記直結工程において、前記燃料電池の電圧と前記蓄電装置の電圧との電圧差を把握し、前記電圧差が所定値以下であると判定された場合には直結させないことが好ましい。   In the direct connection step, it is preferable that the voltage difference between the voltage of the fuel cell and the voltage of the power storage device is grasped and not directly connected when it is determined that the voltage difference is equal to or less than a predetermined value.

このように、燃料電池の制御性が悪化すると予測されるときには直結しないので、燃料電池の制御性の悪化を確実に抑制でき、燃料電池の耐久性が低下することを防止できる。   As described above, since it is not directly connected when it is predicted that the controllability of the fuel cell is deteriorated, it is possible to reliably suppress the deterioration of the controllability of the fuel cell and to prevent the durability of the fuel cell from being lowered.

なお、前記直結工程において、直結させようとする燃料電池電圧又は直結させようとする蓄電装置電圧が、負荷駆動要求電圧より低い値である場合には、直結させることを禁止し、前記負荷駆動要求電圧を目標負荷端電圧として前記第１及び第２電圧変換装置の昇圧を継続することが好ましい。   In the direct connection step, when the fuel cell voltage to be directly connected or the power storage device voltage to be directly connected is lower than the load drive request voltage, direct connection is prohibited and the load drive request It is preferable to continue boosting of the first and second voltage converters using a voltage as a target load terminal voltage.

このように、直結させようとする燃料電池又は蓄電装置の電圧が負荷駆動要求電圧を満たない場合には、第１及び第２電圧変換装置により負荷駆動要求電圧を満たすように昇圧を継続するので、商品性を向上させることができる。   As described above, when the voltage of the fuel cell or power storage device to be directly connected does not satisfy the load drive request voltage, the first and second voltage converters continue the boost so as to satisfy the load drive request voltage. , Merchantability can be improved.

上記の各発明は、燃料電池自動車で実施して好適である。   Each of the above inventions is suitable for implementation in a fuel cell vehicle.

この発明によれば、第１及び第２電圧変換装置のうち、一方の電圧変換装置の温度が温度閾値を上回った場合でも、負荷（インバータと駆動モータ）の要求に制限をかけずに対応できるので、燃料電池システム及び燃料電池自動車の商品性を向上させることができるという効果が達成される。   According to the present invention, even when the temperature of one of the first and second voltage converters exceeds the temperature threshold, it is possible to cope with the load (inverter and drive motor) without being limited. Therefore, the effect that the merchantability of the fuel cell system and the fuel cell vehicle can be improved is achieved.

この発明の実施形態に係る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。1 is a schematic overall configuration diagram of a fuel cell vehicle to which a fuel cell system according to an embodiment of the present invention is applied. 図１例の燃料電池自動車中、昇圧コンバータと昇降圧コンバータの一例の詳細構成を含む模式的回路図である。FIG. 2 is a schematic circuit diagram including a detailed configuration of an example of a boost converter and a step-up / down converter in the fuel cell automobile of FIG. 1. スイッチング素子の例としての電力素子の説明図である。It is explanatory drawing of the power element as an example of a switching element. 燃料電池のＩＶ特性図である。It is IV characteristic view of a fuel cell. 第１実施例の動作説明に供されるタイミングチャートである。It is a timing chart used for operation | movement description of 1st Example. 第１実施例の動作説明に供されるフローチャートである。It is a flowchart provided for operation | movement description of 1st Example. モータ要求電力と、負荷端電圧としての駆動要求負荷端電圧との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between motor request | requirement electric power and the drive request | requirement load end voltage as a load end voltage. 第１実施例の変形例に係る蓄電装置の残容量に余裕がない場合の直結工程の説明に供されるタイミングチャートである。It is a timing chart with which it uses for description of the direct connection process when the remaining capacity of the electrical storage apparatus which concerns on the modification of 1st Example does not have allowances. 第１実施例の他の変形例（図５のデューティ比漸減工程の開始時点で直結）の動作説明に供されるフローチャートである。It is a flowchart with which it uses for description of operation | movement of the other modified example (it connects directly at the time of the start of the duty ratio gradual reduction process of FIG. 5) of 1st Example. 第１実施例の他の変形例（図５のデューティ比漸減工程の開始時点で直結）の動作説明に供されるタイミングチャートである。It is a timing chart with which it uses for description of operation | movement of the other modification of 1st Example (it connects directly at the time of the start of the duty ratio gradual reduction process of FIG. 5). 第２実施例の動作説明に供されるフローチャートである。It is a flowchart provided for operation | movement description of 2nd Example. 第２実施例の動作説明に供されるタイミングチャートである。It is a timing chart used for operation | movement description of 2nd Example.

以下、この発明に係る燃料電池システムの制御方法について、これを実施する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。   Hereinafter, a control method for a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings by citing preferred embodiments in relation to a fuel cell vehicle that implements the control method.

図１は、この実施形態に係る燃料電池システム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。   FIG. 1 schematically shows a fuel cell vehicle 10 (hereinafter referred to as “FC vehicle 10” or “vehicle 10”) to which a fuel cell system 12 (hereinafter referred to as “FC system 12”) according to this embodiment is applied. FIG.

図２は、１次側１ｓｆと２次側２ｓ側との間に配置される燃料電池側コンバータであり電圧変換装置（昇圧器）としてのチョッパ方式の昇圧コンバータ２１（以下、ＳＵＣ２１という。ＳＵＣ：Ｓｔｅｐ Ｕｐ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、及び１次側１ｓｂと２次側２ｓ側との間に配置されるチョッパ方式の電圧変換装置（昇降圧器）としての昇降圧コンバータ２２（以下、ＳＵＤＣ２２という。ＳＵＤＣ：Ｓｔｅｐ Ｕｐ／Ｄｏｗｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）の一例の詳細構成を含むＦＣ自動車１０の模式的回路図である。   FIG. 2 is a fuel cell side converter disposed between the primary side 1sf and the secondary side 2s, and is a chopper type boost converter 21 (hereinafter referred to as SUC21) as a voltage converter (boost). Step Up Converter) and a step-up / down converter 22 (hereinafter referred to as SUDC 22) as a chopper-type voltage converter (buck-boost) arranged between the primary side 1sb and the secondary side 2s side. SUDC: Step Up / 1 is a schematic circuit diagram of an FC automobile 10 including a detailed configuration of an example of a Down Converter.

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、車両走行用のモータ・ジェネレータである駆動モータ１４と、駆動モータ１４を駆動する負荷駆動回路としてのインバータ１６（以下、「ＩＮＶ１６」という。ＩＮＶ：Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と、を有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the FC automobile 10 includes an FC system 12, a drive motor 14 that is a motor / generator for running a vehicle, and an inverter 16 (hereinafter referred to as a load drive circuit) that drives the drive motor 14. It is referred to as “INV16.” INV: Inverter).

ＦＣシステム１２は、一方の１次側１ｓｆに配置される燃料電池１８（以下、「ＦＣ１８」という。）と、他方の１次側１ｓｂに配置される蓄電装置である高電圧バッテリ２０（以下「ＢＡＴ２０」という。）と、前記ＳＵＣ２１と、前記ＳＵＤＣ２２と、高電圧｛蓄電装置電圧（ＢＡＴ電圧）Ｖｂａｔ｝入力の燃料電池補機（以下、「ＦＣ補機」という。）３１と、高電圧入力の車室内空気調和装置である空調補機３２と、降圧器としてのチョッパ方式の降圧コンバータ２３（以下、「ＳＤＣ２３」という。ＳＤＣ：Ｓｔｅｐ Ｄｏｗｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、制御装置としての電子制御装置２４（以下、「ＥＣＵ２４」という。ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、を有する。   The FC system 12 includes a fuel cell 18 (hereinafter referred to as “FC18”) disposed on one primary side 1sf and a high-voltage battery 20 (hereinafter referred to as “power storage device” disposed on the other primary side 1sb). BAT20 "), the SUC21, the SUDC22, a high voltage {power storage device voltage (BAT voltage) Vbat} input fuel cell auxiliary machine (hereinafter referred to as" FC auxiliary machine ") 31, and a high voltage input. Air conditioner 32, which is a vehicle interior air conditioner, a chopper-type step-down converter 23 (hereinafter referred to as “SDC 23”; SDC: Step Down Converter) as a step-down device, and an electronic control device 24 (hereinafter referred to as a control device). And “ECU 24.” ECU: Electronic Control Unit (ECU).

ＦＣ１８の出力端がＳＵＣ２１の入力端（１次側１ｓｆ）に接続され、ＳＵＣ２１の出力端（２次側２ｓ）がＩＮＶ１６の直流端側とＳＵＤＣ２２の一端（昇圧端側）側に接続される。   The output end of FC18 is connected to the input end (primary side 1sf) of SUC21, and the output end (secondary side 2s) of SUC21 is connected to the DC end side of INV16 and one end (boost end side) side of SUDC22.

ＢＡＴ２０の入出力端がＳＤＣ２３の入力側（１次側１ｓｂ）、ＳＵＤＣ２２の他端側（降圧端側）、及び高圧補機３５（ＦＣ補機３１、空調補機３２）に接続される。   The input / output end of the BAT 20 is connected to the input side (primary side 1sb) of the SDC 23, the other end side (step-down end side) of the SUDC 22, and the high-pressure auxiliary machine 35 (FC auxiliary machine 31, air conditioning auxiliary machine 32).

ＳＤＣ２３の出力端側（２次側）には、電圧Ｖｂｂ＝＋１２Ｖ等の低圧バッテリ２９と、ＥＣＵ２４及びライト等の低圧補機３３が接続される。なお、低圧補機３３とＳＤＣ２３とＥＣＵ２４とを併せて低圧補機（低圧負荷）３３´という。   A low voltage battery 29 having a voltage Vbb = + 12V and a low voltage auxiliary machine 33 such as a light are connected to the output end side (secondary side) of the SDC 23. The low pressure auxiliary machine 33, the SDC 23, and the ECU 24 are collectively referred to as a low pressure auxiliary machine (low pressure load) 33 '.

駆動モータ１４は、ＦＣ１８から供給されるＦＣ発電電力（ＦＣ電力）Ｐｆｃ（Ｐｆｃ＝Ｖｆｃ×Ｉｆｃ）とＢＡＴ２０から供給される蓄電電力であるＢＡＴ放電電力Ｐｂａｔｄ（Ｐｂａｔｄ＝Ｖｂａｔ×Ｉｂｄ）の合成電力値（Ｐｆｃ＋Ｐｂａｔｄ）がＩＮＶ１６を通じて供給されることで駆動力を生成し、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。   The drive motor 14 is a combined power value of FC generated power (FC power) Pfc (Pfc = Vfc × Ifc) supplied from the FC 18 and BAT discharge power Pbatd (Pbatd = Vbat × Ibd) which is stored power supplied from the BAT 20. (Pfc + Pbatd) is supplied through the INV 16 to generate a driving force, and the wheel 28 is rotated through the transmission 26 by the driving force.

ＩＮＶ１６は、例えば３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、ＦＣ１８からＳＵＣ２１を介してＦＣ電圧Ｖｆｃが昇圧された直流電圧である負荷端電圧Ｖｉｎｖを３相の交流電圧に変換して駆動モータ１４に供給する（力行時）。   The INV 16 has, for example, a three-phase full-bridge configuration, performs DC / AC conversion, and converts the load end voltage Vinv, which is a DC voltage obtained by boosting the FC voltage Vfc from the FC 18 via the SUC 21, into a three-phase AC voltage. Converted and supplied to the drive motor 14 (during power running).

ＩＮＶ１６は、また、ＢＡＴ２０からＳＵＤＣ２２を介してＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが昇圧された直流電圧である前記負荷端電圧Ｖｉｎｖを３相の交流電圧に変換して駆動モータ１４に供給する（力行時）。   The INV 16 also converts the load end voltage Vinv, which is a DC voltage obtained by boosting the BAT voltage Vbat from the BAT 20 via the SUDC 22, into a three-phase AC voltage and supplies it to the drive motor 14 (during power running).

つまり、駆動モータ１４は、ＦＣ１８及び／又はＢＡＴ２０の電力により駆動される（力行時）。   That is, the drive motor 14 is driven by the power of the FC 18 and / or BAT 20 (during power running).

この実施形態において、ＩＮＶ１６と駆動モータ１４とを合わせて負荷３０という。負荷には、負荷３０の他に、ＦＣ補機３１、空調補機３２等の高圧補機３５及び前記した低圧補機３３´が含まれる。   In this embodiment, the INV 16 and the drive motor 14 are collectively referred to as a load 30. In addition to the load 30, the load includes a high-pressure auxiliary machine 35 such as an FC auxiliary machine 31 and an air conditioning auxiliary machine 32 and the low-pressure auxiliary machine 33 ′ described above.

一方、駆動モータ１４の回生動作に伴う交流／直流変換後のＩＮＶ１６の入力端（直流端側）に発生する負荷端電圧（直流端側電圧）Ｖｉｎｖは、降圧コンバータとして動作するＳＵＤＣ２２を通じてＢＡＴ電圧Ｖｂａｔに降圧されてＢＡＴ２０に供給され、あるいはＳＵＤＣ２２が直結状態（スイッチング素子２２ｂ：オフ、スイッチング素子２２ｄ：オン）にされてＢＡＴ２０に供給され、ＢＡＴ２０を充電する。   On the other hand, the load terminal voltage (DC terminal side voltage) Vinv generated at the input terminal (DC terminal side) of the INV 16 after AC / DC conversion accompanying the regenerative operation of the drive motor 14 is BAT voltage Vbat through the SUDC 22 operating as a step-down converter. And the SUDC 22 is directly connected (switching element 22b: off, switching element 22d: on) and supplied to the BAT 20 to charge the BAT 20.

また、ＢＡＴ２０には、ＦＣ１８による駆動モータ１４の駆動用の電力が余剰になった場合に、その余剰電力が、昇圧状態のＳＵＣ２１又は直結状態のＳＵＣ２１を介し、降圧状態又は直結状態のＳＵＤＣ２２を通じて供給され、ＢＡＴ２０が充電される。前記余剰電力は、余剰の程度に応じて、高圧補機３５（ＦＣ補機３１、空調補機３２）、及び低圧補機３３´にも供給される。   Further, when the power for driving the drive motor 14 by the FC 18 becomes surplus, the surplus power is supplied to the BAT 20 via the step-down SUC 21 or the direct connection SUC 21 through the step-down or direct connection SUDC 22. BAT20 is charged. The surplus power is also supplied to the high pressure auxiliary machine 35 (FC auxiliary machine 31, air conditioning auxiliary machine 32) and low pressure auxiliary machine 33 'according to the degree of surplus.

ＦＣ補機３１は、ＦＣ１８のアノード流路（不図示）に対して水素（燃料ガス）を供給する水素タンク（不図示）と、ＦＣ１８のカソード流路（不図示）に対して酸素を含む圧縮された空気（酸化剤ガス）を供給するエアポンプ（不図示）と、ＦＣ１８の冷却流路に対して冷却媒体（冷媒）を供給するウォータポンプ（不図示）とを備える。なお、水素と酸化剤ガスをそれぞれ反応ガスという。   The FC auxiliary machine 31 includes a hydrogen tank (not shown) for supplying hydrogen (fuel gas) to the anode passage (not shown) of the FC 18 and a compression containing oxygen to the cathode passage (not shown) of the FC 18. An air pump (not shown) for supplying the air (oxidant gas) and a water pump (not shown) for supplying a cooling medium (refrigerant) to the cooling flow path of the FC 18. Hydrogen and oxidant gas are referred to as reaction gases, respectively.

ＦＣ１８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。）を積層したスタック構造を有し、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が、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（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）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化剤ガス（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。   The FC 18 has, for example, a stack structure in which fuel cell cells (hereinafter referred to as “FC cells”) formed by sandwiching an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode from both sides, and through the anode flow path. The hydrogen-containing gas supplied to the anode electrode is hydrogen ionized on the electrode catalyst, moves to the cathode electrode through the electrolyte membrane, and electrons generated during the movement are taken out to an external circuit, It is used as electrical energy for generating a DC voltage (FC voltage Vfc). Since an oxidant gas (oxygen-containing gas) is supplied to the cathode electrode via the cathode channel, hydrogen ions, electrons, and oxygen gas react at this cathode electrode to generate water.

水が生成されることで、前記電解質膜を湿潤な状態、すなわち膜含水率（膜湿度と同意。）を高い状態に保持することができ、前記反応を円滑に遂行することができる。   By generating water, the electrolyte membrane can be kept in a wet state, that is, a membrane moisture content (agreement with membrane humidity) can be kept high, and the reaction can be performed smoothly.

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次電池等を利用することができる。蓄電装置としてキャパシタを利用することもできる。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。ＢＡＴ２０は、ＢＡＴ電圧（バッテリ電圧）Ｖｂａｔ、ＢＡＴ電流（バッテリ電流）Ｉｂ（放電電流Ｉｂｄ、充電電流Ｉｂｃ）、ＢＡＴ温度（バッテリ温度）、及びＢＡＴ２０の残容量であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）がＥＣＵ２４により検出乃至管理される。   The BAT 20 is a power storage device (energy storage) including a plurality of battery cells, and for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, or the like can be used. A capacitor can also be used as the power storage device. In this embodiment, a lithium ion secondary battery is used. The BAT 20 has an BAT voltage (battery voltage) Vbat, a BAT current (battery current) Ib (discharge current Ibd, a charging current Ibc), a BAT temperature (battery temperature), and an SOC (State Of Charge) that is the remaining capacity of the BAT 20 as an ECU 24. Detected or managed by

上記したように、ＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃは、ＦＣ電圧ＶｆｃがＳＵＣ２１を介して負荷端電圧Ｖｉｎｖに昇圧されＩＮＶ１６を通じて駆動モータ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、ＦＣ１８からＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２を通じて１次側１ｓｂの各機器（高圧補機３５、低圧補機３３´、ＢＡＴ２０）に分配される。   As described above, the FC power Pfc of the FC 18 is boosted to the load end voltage Vinv via the SUC 21 and supplied to the drive motor 14 via the INV 16 (during power running), and according to the power status of the FC system 12. Then, it is distributed from the FC 18 through the SUC 21 and the SUDC 22 to each device on the primary side 1sb (the high pressure auxiliary machine 35, the low pressure auxiliary machine 33 ′, and the BAT 20).

一方、ＢＡＴ２０のＢＡＴ放電電力Ｐｂａｔｄは、ＢＡＴ電圧ＶｂａｔがＳＵＤＣ２２を通じて負荷端電圧Ｖｉｎｖに昇圧され、ＩＮＶ１６を通じて駆動モータ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１次側１ｓｂの各機器である高圧補機３５（ＦＣ補機３１、空調補機３２）、及び低圧補機３３´（ＳＤＣ２３、ＥＣＵ２４、低圧補機３３）に供給される。   On the other hand, the BAT discharge power Pbatd of the BAT 20 is boosted to the load end voltage Vinv through the SUDC 22 and supplied to the drive motor 14 through the INV 16 (at the time of power running), and also in accordance with the power status of the FC system 12. It is supplied to the high-pressure auxiliary equipment 35 (FC auxiliary equipment 31, air conditioning auxiliary equipment 32) and low-pressure auxiliary equipment 33 ′ (SDC 23, ECU 24, low-pressure auxiliary equipment 33), which are the devices on the side 1sb.

ここで、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２及びＳＤＣ２３は、種々の構成を採用できるが、公知のように、基本的には、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子と、ダイオードと、リアクトルと、コンデンサ（平滑コンデンサも含む）とから構成され、接続される負荷の要求電力に基づきＥＣＵ２４により前記スイッチング素子がオン・オフスイッチング制御（デューティ制御）される。   Here, SUC21, SUDC22, and SDC23 can employ various configurations, but as is well known, basically, switching elements such as MOSFETs and IGBTs, diodes, reactors, and capacitors (including smoothing capacitors). The switching element is on / off-switched (duty controlled) by the ECU 24 based on the required power of the connected load.

具体的には、図２に示すように、ＳＵＣ２１は、リアクトル（インダクタ）２１ａと、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、逆方向電流阻止素子）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。   Specifically, as shown in FIG. 2, the SUC 21 is disposed between a reactor (inductor) 21a, a switching element 21b, a diode 21c (unidirectional current passing element, reverse current blocking element), and a primary side 1sf. The switching element 21b is switched to the switching state (duty control) through the ECU 24 that functions as a converter controller, and is configured to include the FC voltage. Vfc is boosted to a predetermined load end voltage Vinv.

なお、デューティ（駆動デューティ）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ＦＣ１８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、ＳＵＣ２１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。   When the duty (drive duty) is set to 0 [%] and the switching element 21b is maintained in the off state (open state), the FC 18 and the load 30 are directly connected (FC directly connected state) through the reactor 21a and the diode 21c. Or the FC voltage Vfc is directly connected to the load end voltage Vinv (Vinv = Vfc−Vd≈Vfc, Vd << Vfc, Vd: forward drop voltage of the diode 21c). The diode 21c operates for boosting or direct coupling and for preventing backflow. Accordingly, the SUC 21 performs a backflow prevention operation and a direct connection operation (such as during power running) in addition to the boost operation (such as during power running).

一方、ＳＵＤＣ２２は、図２に示すように、リアクトル２２ａと、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。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the SUDC 22 is disposed between the reactor 22a, the switching elements 22b and 22d, the diodes 22c and 22e connected in parallel to the switching elements 22b and 22d, respectively, and the primary side 1sb. And a smoothing capacitor C2b disposed between the secondary sides 2s.

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（デューティ制御）されることでＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ（蓄電装置電圧）が所定の負荷端電圧Ｖｉｎｖまで昇圧される（力行時）。   At the time of boosting, the ECU 24 turns off the switching element 22d and switches (duty control) the switching element 22b, thereby boosting the BAT voltage Vbat (power storage device voltage) to a predetermined load end voltage Vinv (during power running) ).

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（デューティ制御）されることで、スイッチング素子２２ｄがオフ状態であるときにダイオード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ＦＣ１８による充電時）。   At the time of step-down, the ECU 24 turns off the switching element 22b and switches (duty control) the switching element 22d, so that the diode 22c functions as a flywheel diode when the switching element 22d is in the off-state. The end voltage Vinv is stepped down to the BAT voltage Vbat of the BAT 20 (during regenerative charging and / or charging by the FC 18).

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。   Further, the BAT 20 and the load 30 are directly connected (the BAT directly connected state or the BATVCU) by setting the switching element 22b to an off state with a duty of 0 [%] and the switching element 22d to an on state with a duty of 100 [%]. It is referred to as a directly connected state (powering, charging, or driving an auxiliary load).

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（回生充電時含む）の負荷端電圧Ｖｉｎｖは、「Ｖｂａｔ＝Ｖｉｎｖ−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。   In the BAT direct connection state, the BAT voltage Vbat of the BAT 20 becomes the load end voltage Vinv (Vbat≈Vinv). Actually, the load end voltage Vinv at the time of power running by the BAT 20 in the BAT direct connection state is “Vbat−forward drop voltage of the diode 22e”, and the load end voltage Vinv at the time of charging (including during regenerative charging) is “Vbat = Vinv”. −On-voltage of the switching element 22d = Vbat (when the on-voltage of the switching element 22d is assumed to be 0 [V]) ”.

なお、図３に示すように、低電圧側と高電圧側との間に接続されるスイッチング素子２１ｂ、２２ｂ、２２ｄには、上述したＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等の電力素子が用いられる。   As shown in FIG. 3, the above-described power elements such as MOSFETs or IGBTs are used for the switching elements 21b, 22b, and 22d connected between the low voltage side and the high voltage side.

また、ＦＣシステム１２において、それぞれ図示はしないが、ＳＵＣ２１の直結時（ＦＣ１８の直結時と同意）、又はＳＵＤＣ２２の直結時（力行時）（ＢＡＴ２０の直結時と同意）におけるＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２の直流電圧降下を低減するために、ＳＵＣ２１の１次側１ｓｆにアノード端子が接続され２次側２ｓにカソード端子が接続されたダイオード及び／又はＳＵＤＣ２２の１次側１ｓｂにアノード端子が接続され２次側２ｓにカソード端子が接続されたダイオードを設けてもよい。   In the FC system 12, although not shown, the DC voltage of the SUC 21 or SUDC 22 when the SUC 21 is directly connected (consent with the direct connection of the FC 18) or when the SUDC 22 is directly connected (during powering) (with the direct connection of the BAT 20). In order to reduce the descent, a diode having an anode terminal connected to the primary side 1sf of the SUC 21 and a cathode terminal connected to the secondary side 2s and / or an anode terminal connected to the primary side 1sb of the SUDC 22 and the secondary side 2s A diode having a cathode terminal connected thereto may be provided.

ＦＣ１８は、図４のＩＶ（電流電圧）特性７０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。   The FC 18 has a known current-voltage (IV) characteristic 70 in which the FC current Ifc increases as the FC voltage Vfc decreases from the FC open circuit voltage Vfcocv, as indicated by an IV (current-voltage) characteristic 70 in FIG. That is, the FC current Ifch when the FC voltage Vfc is a relatively low FC voltage Vfcl is larger than the FC current Ifcl when the FC voltage Vfc is a relatively high FC voltage Vfch. The FC power Pfc increases as the FC current Ifc increases (the FC voltage Vfc decreases).

ＦＣ１８のＦＣ電圧Ｖｆｃは、ＳＵＣ２１の直結時においては、昇圧状態（スイッチング状態）にあるＳＵＤＣ２２の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｂａｔ）又は降圧状態（スイッチング状態）にあるＳＵＤＣ２２の降圧比（Ｖｂａｔ／Ｖｉｎｖ）で決定される負荷端電圧Ｖｉｎｖ｛ＳＵＤＣ２２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。   The FC voltage Vfc of the FC 18 is the step-up ratio (Vinv / Vbat) of the SUDC 22 in the step-up state (switching state) or the step-down ratio (Vbat / Vinv) of the SUDC 22 in the step-down state (switching state) when the SUC 21 is directly connected. The determined load end voltage Vinv {the command voltage (target voltage) of SUDC22. } And the FC voltage Vfc is determined, the FC current Ifc is controlled (determined) along the IV characteristic 70.

また、ＳＵＣ２１の昇圧時及びＳＵＤＣ２２の直結時においては、ＳＵＣ２１の１次側１ｓｆの電圧、すなわちＦＣ電圧ＶｆｃがＳＵＣ２１の指令電圧（目標電圧）とされ、ＩＶ特性７０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ＳＵＣ２１の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｆｃ）が決定される。   Further, when the SUC 21 is boosted and when the SUDC 22 is directly connected, the voltage on the primary side 1 sf of the SUC 21, that is, the FC voltage Vfc is set as the command voltage (target voltage) of the SUC 21, and the FC current Ifc is determined along the IV characteristic 70. Then, the step-up ratio (Vinv / Vfc) of the SUC 21 is determined so that the desired load end voltage Vinv is obtained.

なお、この実施形態では、ＳＵＣ２１の昇圧時に、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電圧ＶｆｃとＦＣ電流Ｉｆｃとの間にはＩＶ特性７０に基づく一意の関係があるので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。   In this embodiment, when the SUC 21 is boosted, feedback (F / B) in which the duty of the switching element 21b is adjusted by the ECU 24 as a converter controller so that the FC voltage Vfc becomes a command value (set value, target value). However, since there is a unique relationship based on the IV characteristic 70 between the FC voltage Vfc and the FC current Ifc, the ECU 24 controls the FC current Ifc to be a command value (set value, target value). It is also possible to perform feedback (F / B) control for adjusting the duty of the switching element 21b.

さらに、この実施形態において、ＳＵＣ２１の各部品中、ＳＵＣ２１の電力増加等に応じて最も耐熱温度に達し易い部品、ここではリアクトル２１ａにリアクトル温度Ｔｒ１を検出するサーミスタ等の温度センサ５１が付設されると共に、ＳＵＤＣ２２の各部品中、ＳＵＤＣ２２の電力増加等に応じて最も耐熱温度に達し易い部品、ここではリアクトル２２ａにリアクトル温度Ｔｒ２を検出するサーミスタ等の温度センサ５２が付設される。なお、最も耐熱温度に達し易い部品は、コスト等を考慮した設計時における部品の選択に依存するので、リアクトル２１ａ、２２ａ以外のダイオード２１ｃ、２２ｃ、２２ｅ、スイッチング素子２１ｂ、２２ｂ、２２ｄ、コンデンサＣ１ｆ、Ｃ２ｆ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂになる場合もあり、この場合には、最も早く耐熱温度に達し易い部品に温度センサ５１、５２が付設される。   Furthermore, in this embodiment, among the components of the SUC 21, a temperature sensor 51 such as a thermistor for detecting the reactor temperature Tr1 is attached to the component that easily reaches the heat-resistant temperature according to an increase in power of the SUC 21, etc., in this case, the reactor 21a. A temperature sensor 52 such as a thermistor for detecting the reactor temperature Tr2 is attached to the reactor 22a, which is the component that can easily reach the heat-resistant temperature according to the increase in power of the SUDC 22, among the components of the SUDC 22. The components that can easily reach the heat-resistant temperature depend on the selection of components at the time of design in consideration of cost and the like, and therefore diodes 21c, 22c, and 22e other than reactors 21a and 22a, switching elements 21b, 22b, and 22d, and capacitor C1f. , C2f, C1b, and C2b. In this case, the temperature sensors 51 and 52 are attached to the parts that can reach the heat-resistant temperature most quickly.

ＥＣＵ２４は、通信線６８（図２参照）を介して、駆動モータ１４、ＩＮＶ１６、ＦＣ１８、ＢＡＴ２０、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２、ＳＤＣ２３、ＦＣ補機３１、空調補機３２、及び低圧補機３３´等の各部を制御する。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、各種センサ（図示しない電圧センサ、電流センサ、温度センサ、圧力センサ、水素濃度センサ、各種回転数センサ、及びアクセルペダルの開度センサ等）の検出値及び各種スイッチ（空調スイッチやイグニッションスイッチ等）のオンオフ情報等を用いる。   The ECU 24 is connected to the drive motor 14, INV 16, FC 18, BAT 20, SUC 21, SUDC 22, SDC 23, FC auxiliary machine 31, air conditioning auxiliary machine 32, low pressure auxiliary machine 33 ′, etc. via the communication line 68 (see FIG. 2). To control. In the control, a program stored in a memory (ROM) of the ECU 24 is executed, and various sensors (not shown voltage sensor, current sensor, temperature sensor, pressure sensor, hydrogen concentration sensor, various rotation speed sensors, accelerator) The detected value of the pedal opening sensor, etc., and on / off information of various switches (air conditioning switch, ignition switch, etc.) are used.

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、ＥＣＵ２４は、１つのＥＣＵのみから構成するのではなく、駆動モータ１４、ＦＣ１８とＦＣ補機３１、ＢＡＴ２０、ＳＵＣ２１とＳＵＤＣ２２とＳＤＣ２３毎の複数のＥＣＵで構成することもできる。   The ECU 24 is a computer including a microcomputer, a CPU (central processing unit), a ROM (including EEPROM) as a memory, a RAM (random access memory), an A / D converter, a D / A converter, etc. Input / output device, a timer as a time measuring unit, etc., and when the CPU reads and executes a program recorded in the ROM, various function realization units (function realization means), for example, a control unit, a calculation unit, It functions as a processing unit. Note that the ECU 24 can be composed of a plurality of ECUs for each of the drive motor 14, the FC 18 and the FC auxiliary machine 31, the BAT 20, the SUC 21, the SUDC 22, and the SDC 23, instead of being composed of only one ECU.

ＥＣＵ２４は、ＦＣ１８の状態、ＢＡＴ２０の状態及び駆動モータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力値に基づき決定したＦＣ自動車１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷（負荷電力）から、ＦＣ１８が負担すべき負荷（負荷電力）と、ＢＡＴ２０が負担すべき負荷（負荷電力）と、回生電源（駆動モータ１４）が負担すべき負荷（負荷電力）の配分（分担）を調停しながら決定し、駆動モータ１４、ＩＮＶ１６、ＦＣ１８、ＢＡＴ２０、ＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２及びＳＤＣ２３を制御する。すなわち、ＥＣＵ２４は、ＦＣ１８、ＢＡＴ２０、負荷３０、高圧補機３５及び低圧補機３３´を含めた燃料電池自動車１０全体のエネルギ管理（エネルギマネジメント）制御を行う。   The ECU 24 determines the load (load power) required for the FC system 12 as a whole of the FC vehicle 10 determined based on the input values from various switches and various sensors in addition to the state of the FC 18, the state of the BAT 20, and the state of the drive motor 14. , While arbitrating the load (load power) that the FC 18 should bear, the load (load power) that the BAT 20 should bear, and the load (load power) that the regenerative power source (drive motor 14) should bear The drive motor 14, INV16, FC18, BAT20, SUC21, SUDC22 and SDC23 are controlled. That is, the ECU 24 performs energy management control of the entire fuel cell vehicle 10 including the FC 18, the BAT 20, the load 30, the high pressure auxiliary machine 35, and the low pressure auxiliary machine 33 '.

この実施形態に係る燃料電池システム１２が適用されたＦＣ自動車１０は、基本的には、以上のように構成される。   The FC automobile 10 to which the fuel cell system 12 according to this embodiment is applied is basically configured as described above.

次に、ＥＣＵ２４による制御処理例について、第１実施例として、設計上、「Ｖｆｃ＞Ｖｂａｔ」となっている場合、第２実施例として、設計上、「Ｖｂａｔ＞Ｖｆｃ」となっている場合に分けて説明する。   Next, regarding the control processing example by the ECU 24, when “Vfc> Vbat” is designed in the first embodiment, and “Vbat> Vfc” is designed in the second embodiment. Separately described.

［第１実施例：Ｖｆｃ＞Ｖｂａｔとなっている場合］
図５のタイミングチャート及び図６のフローチャートを参照して説明する。なお、図６のフローチャートの他、以下に示すフローチャートに係るプログラムの実行主体は、ＥＣＵ２４のＣＰＵである。 [First Embodiment: When Vfc> Vbat]
This will be described with reference to the timing chart of FIG. 5 and the flowchart of FIG. In addition to the flowchart of FIG. 6, the execution subject of the program according to the flowchart shown below is the CPU of the ECU 24.

図５において、縦軸の項目は、上側から順に、ＳＵＣ２１を構成するリアクトル２１ａのリアクトル温度Ｔｒ１［℃］、車速Ｖｓ［ｋｍ／ｈ］、各部電圧（効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖη、目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒ、ＦＣ電圧Ｖｆｃ、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ、駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄ）、ＦＣ電力Ｐｆｃ、ＳＵＣ２１の駆動デューティ（ＦＣデューティ）Ｄｆｃ［％］、ＦＣ電力Ｐｆｃ（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）を制御するコンバータ名（ＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２）、及びＳＵＣ２１の昇圧フラグＦｓｕｃ（Ｆｓｕｃ＝１で昇圧、Ｆｓｕｃ＝０で直結）を示し、各波形はそれぞれの時間変化状態を示している。   In FIG. 5, the items on the vertical axis indicate the reactor temperature Tr1 [° C.], the vehicle speed Vs [km / h], the respective voltages (efficiency required load end voltage Vinvη, target load end voltage) of the reactor 21a configuring the SUC 21 in order from the top. Converter name (SUC21) for controlling Vinvtar, FC voltage Vfc, BAT voltage Vbat, drive required load end voltage Vinvd), FC power Pfc, SUC21 drive duty (FC duty) Dfc [%], FC power Pfc (FC voltage Vfc) Or SUDC 22), and a boost flag Fsuc of SUC 21 (Fsuc = 1 is boosted, Fsuc = 0 is directly connected), and each waveform indicates a time-varying state.

なお、図５中、同一項目で、実線で示す波形は対策後（第１実施例）の波形、一点鎖線で示す波形は対策前（比較例）の波形を示している。対策後の波形を示す場合、符号の末尾に“ａ”を付け、対策前の波形を示す場合、符号の末尾に“ｂ”を付けている。   In FIG. 5, for the same item, the waveform indicated by the solid line indicates the waveform after the countermeasure (first embodiment), and the waveform indicated by the alternate long and short dash line indicates the waveform before the countermeasure (comparative example). When the waveform after the countermeasure is shown, “a” is added to the end of the code, and when the waveform before the countermeasure is shown, “b” is added to the end of the code.

例えば、一点鎖線で示すリアクトル温度Ｔｒ１ｂ［℃］はリアクトル２１ａの対策前の温度推移、ＦＣ電力Ｐｆｃｂ［ｋＷ］は対策前のＦＣ電力Ｐｆｃの推移、昇圧フラグＦｓｕｃｂは、対策前のＳＵＣ２１の昇圧フラグＦｓｕｃの状態を示している。   For example, the reactor temperature Tr1b [° C.] indicated by the alternate long and short dash line is the temperature transition before the countermeasure of the reactor 21a, the FC power Pfcb [kW] is the transition of the FC power Pfc before the countermeasure, and the boost flag Fsucb is the boost flag of the SUC 21 before the countermeasure The state of Fsuc is shown.

なお、上記したように、昇圧フラグＦｓｕｃ＝１は、ＳＵＣ２１が昇圧状態であることを示し、昇圧フラグＦｓｕｃ＝０は、ＳＵＣ２１（ＦＣ１８）が直結状態であることを示している。   As described above, the boost flag Fsuc = 1 indicates that the SUC 21 is in the boosted state, and the boost flag Fsuc = 0 indicates that the SUC 21 (FC18) is in the directly connected state.

図５において、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２は、この温度以上の温度が比較的に短い時間である所定時間以上継続するとリアクトル２１ａが故障する閾値温度を示し、リアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１は、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２より若干低い温度に設定した連続通電が可能な上限の閾値温度を示している。   In FIG. 5, the reactor upper limit temperature Tth2 indicates a threshold temperature at which the reactor 21a breaks down when a temperature equal to or higher than this temperature continues for a relatively short period of time, and the reactor upper limit temperature Tth1 is higher than the reactor upper limit temperature Tth2. The upper limit threshold temperature at which continuous energization set to a slightly lower temperature is possible is shown.

図５の時点ｔ０〜時点ｔ５の全期間で、ＦＣ自動車１０は、車速Ｖｓ＝１２０［ｋｍ／ｈ］と高車速で走行している。つまり、ＩＮＶ１６及び駆動モータ１４からなる負荷３０は、高負荷状態になっている。   The FC vehicle 10 is traveling at a high vehicle speed of vehicle speed Vs = 120 [km / h] during the entire period from time t0 to time t5 in FIG. That is, the load 30 composed of the INV 16 and the drive motor 14 is in a high load state.

ステップＳ１にて、ＥＣＵ２４は、各種スイッチ及び各種センサからの入力値｛Ｖｆｃ、Ｉｆｃ、Ｖｂａｔ、Ｉｂ、Ｖｉｎｖ、Ｉ２（ＩＮＶ１６に対する入出力電流、図１、図２参照）、Ｉｍ（駆動モータ１４に流れるモータ電流、通常２相分、図２参照）、Ｎｍ（駆動モータ１４の回転数）、θｐ（図示しないアクセルペダルの操作量）等｝を検出して、駆動モータ１４に対するモータ要求電力（モータ必要電力）Ｐｍｒｅｑ［ｋＷ］を算出する。   In step S1, the ECU 24 inputs values from various switches and various sensors {Vfc, Ifc, Vbat, Ib, Vinv, I2 (input / output current to INV16, see FIGS. 1 and 2), Im (to the drive motor 14). The motor power required for the drive motor 14 (motor) is detected by detecting the flowing motor current, usually for two phases, see FIG. 2), Nm (rotation speed of the drive motor 14), θp (operation amount of an accelerator pedal not shown), etc. Necessary power) Pmreq [kW] is calculated.

より具体的には、駆動モータ１４のモータ要求電力Ｐｍｒｅｑ[ｋＷ]が、アクセルペダルの操作量θｐに対応したモータ回転数Ｎｍ［ｒｐｍ］と必要トルクＴｒｅｑ［Ｎ・ｍ］とに基づき算出される。このとき、同時に、モータ回転数Ｎｍと必要トルクＴｒｅｑとからＦＣ自動車１０に対して予め取得され記憶装置に格納されている効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖη［Ｖ］の特性が参照されて算出される。駆動モータ１４が高効率となる効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖηは、駆動モータ１４の高負荷領域では低負荷領域に比較して高電圧になる特性になっている。   More specifically, the required motor power Pmreq [kW] of the drive motor 14 is calculated based on the motor rotation speed Nm [rpm] corresponding to the accelerator pedal operation amount θp and the required torque Treq [N · m]. . At the same time, the characteristics of the efficiency required load end voltage Vinvη [V] acquired in advance for the FC automobile 10 and stored in the storage device are calculated from the motor rotation speed Nm and the necessary torque Treq with reference to the characteristic. The efficiency required load end voltage Vinvη at which the drive motor 14 becomes highly efficient has a characteristic that the voltage is higher in the high load region of the drive motor 14 than in the low load region.

図７は、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑと、このモータ要求電力Ｐｍｒｅｑを実現するための最低電圧であるインバータ１６の負荷端電圧Ｖｉｎｖとしての駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄとの関係を表す特性７２を示している。特性７２は、予めＥＣＵ２４内の記憶装置に記憶されている。   FIG. 7 shows a characteristic 72 representing the relationship between the motor required power Pmreq and the drive required load end voltage Vinvd as the load end voltage Vinv of the inverter 16 which is the lowest voltage for realizing the motor required power Pmreq. . The characteristic 72 is stored in advance in a storage device in the ECU 24.

駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄは、効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖηより低い電圧になっている（Ｖｉｎｖｄ＜Ｖｉｎｖη）。   The drive request load end voltage Vinvd is lower than the efficiency request load end voltage Vinvη (Vinvd <Vinvη).

そこで、ステップＳ１にて、さらに、モータ要求電力Ｐｍｒｅｑに基づき図７の特性７２を参照し駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄ［Ｖ］を算出する。   Therefore, in step S1, the drive request load end voltage Vinvd [V] is further calculated based on the motor required power Pmreq with reference to the characteristic 72 of FIG.

次いで、ステップＳ２にて、駆動要求負荷端電圧ＶｉｎｖｄよりＦＣ電圧Ｖｆｃが高い（Ｖｉｎｖｄ＜Ｖｆｃ）か、否かを判定し、低い（ステップＳ２：ＮＯ）場合には、他の制御を実施する。   Next, in step S2, it is determined whether or not the FC voltage Vfc is higher than the drive request load end voltage Vinvd (Vinvd <Vfc). If the FC voltage Vfc is lower (NO in step S2), other control is performed.

ステップＳ２の判定にて、駆動要求負荷端電圧ＶｉｎｖｄがＦＣ電圧Ｖｆｃより低い（ステップＳ２：ＹＥＳ）場合、ステップＳ３にて、リアクトル２１ａの温度を検出する温度センサ５１によるリアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１より高い（Ｔｒ１＞Ｔｔｈ１）か、否かを判定する。   If the drive request load end voltage Vinvd is lower than the FC voltage Vfc in the determination in step S2 (step S2: YES), the reactor temperature Tr1 detected by the temperature sensor 51 that detects the temperature of the reactor 21a is in the vicinity of the reactor upper limit in step S3. It is determined whether or not the temperature is higher than the temperature Tth1 (Tr1> Tth1).

時点ｔ０〜時点ｔ１の間では、リアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１より低い（ステップＳ３：ＮＯ）ので、ステップＳ４にて、目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒが効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖηに設定され（Ｖｉｎｖη←Ｖｉｎｖｔａｒ）、ステップＳ５にて、ＦＣ電力Ｐｆｃを制限しない（Ｐｆｃ非制限）で、ＳＵＣ２１の昇圧比がＶｉｎｖη／Ｖｆｃとなるように、スイッチング素子２１ｂのデューティ、すなわちＦＣデューティＤｆｃを設定し、通常の制御（通常のエネルギマネジメント制御という。）が実行される。   Between time t0 and time t1, the reactor temperature Tr1 is lower than the reactor upper limit temperature Tth1 (step S3: NO), so in step S4, the target load end voltage Vinvtar is set to the efficiency required load end voltage Vinvη (Vinvη ← Vinvtar) In step S5, the duty of the switching element 21b, that is, the FC duty Dfc is set so that the step-up ratio of the SUC 21 becomes Vinvη / Vfc without limiting the FC power Pfc (Pfc unrestricted). Control (referred to as normal energy management control) is executed.

なお、時点ｔ０〜時点ｔ１の間では、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒになるように、ＳＵＤＣ２２による昇圧制御が実施されるので、時点ｔ０〜時点ｔ１の間は、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２とも電圧変換が実施される電圧変換工程（両方電圧変換工程）になっている。   In addition, since the boost control is performed by the SUDC 22 so that the BAT voltage Vbat becomes the target load end voltage Vinvtar between the time point t0 and the time point t1, both the UC21 and the SUDC22 perform voltage conversion between the time point t0 and the time point t1. Is a voltage conversion process (both voltage conversion processes).

時点ｔ０〜時点ｔ１の間では時点ｔ１まで、ステップＳ１→ステップＳ２：ＹＥＳ→ステップＳ３：ＮＯ→ステップＳ４→ステップＳ５の処理が繰り返される。   Between time t0 and time t1, the process of step S1 → step S2: YES → step S3: NO → step S4 → step S5 is repeated until time t1.

ＳＵＣ２１の温度がさらに上昇し、時点ｔ１にて、リアクトル２１ａのリアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回る（Ｔｒ１＞Ｔｔｈ１）ことが検出されると、ステップＳ３の判定が肯定的（ステップＳ３：ＹＥＳ）になる。   When the temperature of the SUC 21 further rises and at time t1, it is detected that the reactor temperature Tr1 of the reactor 21a exceeds the reactor upper limit temperature Tth1 (Tr1> Tth1), the determination in step S3 is positive (step S3: YES).

この場合、ステップＳ６にて、ＳＵＣ２１のＦＣデューティＤｆｃをＦＣデューティＤｆｃａ（時点ｔ１〜時点ｔ３間）に示すように徐々に低減させることで目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒを徐々に低減させる。   In this case, in step S6, the target load end voltage Vinvtar is gradually reduced by gradually reducing the FC duty Dfc of the SUC 21 as indicated by the FC duty Dfca (between time t1 and time t3).

徐々に低減させている間（Ｄｆｃ＞０［％］）にも、ＦＣ電力Ｐｆｃを制限しないで、ＳＵＣ２１の昇圧比がＶｉｎｖｔａｒ／Ｖｆｃとなるように、スイッチング素子２１ｂのデューティ、すなわちＦＣデューティＤｆｃａが設定されて通常の制御（通常のエネルギマネジメント制御）が実行される。   Even during the gradual reduction (Dfc> 0 [%]), the duty of the switching element 21b, that is, the FC duty Dfca is set so that the boost ratio of the SUC 21 becomes Vinvtar / Vfc without limiting the FC power Pfc. It is set and normal control (normal energy management control) is executed.

時点ｔ１から時点ｔ３まで、ステップＳ１→ステップＳ２：ＹＥＳ→ステップＳ３：ＹＥＳ→ステップＳ６→ステップＳ７：ＮＯ→ステップＳ５の処理が繰り返される。   From time t1 to time t3, the process of step S1 → step S2: YES → step S3: YES → step S6 → step S7: NO → step S5 is repeated.

この時点ｔ１〜時点ｔ３の間では、ＳＵＣ２１の温度上昇は、時点ｔ０〜時点ｔ１間の温度上昇に比較して、緩やかになる。   Between the time point t1 and the time point t3, the temperature rise of the SUC 21 becomes gentler than the temperature rise between the time point t0 and the time point t1.

その理由は、時点ｔ１〜ｔ３の間でＳＵＣ２１を通過するＦＣ電流Ｉｆｃの値（平均電流値）は変化しないが、昇圧比（ＦＣデューティＤｆｃ）を徐々に低下させることで、リアクトル２１ａを通過するＦＣ電流Ｉｆｃの交流成分（振幅値）が徐々に小さくなるので、リアクトル２１ａの交流損失が低減されてリアクトル２１ａの温度上昇が緩和されることによる。ここで、ＦＣ電力Ｐｆｃは変化しないので、ＦＣ電圧Ｖｆｃは一定値に保持される。このように、時点ｔ１〜時点ｔ３の間では、ＦＣ１８から出力されるＦＣ電力Ｐｆｃは変化しないが、ＦＣデューティＤｆｃを漸減させることでリアクトル２１ａで発生する電力損失が徐々に低減されるので、デューティ比漸減工程と称する。   The reason is that the value (average current value) of the FC current Ifc passing through the SUC 21 does not change between the time points t1 and t3, but the reactor 21a passes through the reactor 21a by gradually decreasing the boost ratio (FC duty Dfc). This is because the AC component (amplitude value) of the FC current Ifc is gradually reduced, so that the AC loss of the reactor 21a is reduced and the temperature rise of the reactor 21a is mitigated. Here, since FC power Pfc does not change, FC voltage Vfc is held at a constant value. As described above, the FC power Pfc output from the FC 18 does not change between the time point t1 and the time point t3, but the power loss generated in the reactor 21a is gradually reduced by gradually decreasing the FC duty Dfc. This is called a ratio gradual reduction process.

時点ｔ３にて、ＳＵＣ２１のＦＣデューティＤｆｃが０［％］（スイッチング素子２１ｂがオフ状態）になったときには、ステップＳ７の判定が肯定的（ステップＳ７：ＹＥＳ、Ｄｆｃ＝０［％］）となり、ステップＳ８にて、ＳＵＣ昇圧フラグＦｓｕｃをＦｓｕｃ＝１の状態からＦｓｕｃ＝０の状態に遷移させ、ＳＵＣ２１を直結状態（ＦＣ１８を直結状態）として、ＦＣ１８とインバータ１６の入力端とを直結させる。すなわち、ＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃが、リアクトル２１ａ、ダイオード２１ｃを通じて直流電力として負荷３０に供給される。時点ｔ３以降、目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒ及びＦＣ電圧Ｖｆｃは、ＢＡＴ２０側のＳＵＤＣ２２によって制御されることになる。   At time t3, when the FC duty Dfc of the SUC 21 becomes 0 [%] (the switching element 21b is in an off state), the determination in step S7 becomes affirmative (step S7: YES, Dfc = 0 [%]) In step S8, the SUC boosting flag Fsuc is changed from the state of Fsuc = 1 to the state of Fsuc = 0, the SUC 21 is directly connected (FC 18 is directly connected), and the FC 18 and the input terminal of the inverter 16 are directly connected. That is, the FC power Pfc of the FC 18 is supplied to the load 30 as DC power through the reactor 21a and the diode 21c. After the time t3, the target load end voltage Vinvtar and the FC voltage Vfc are controlled by the SUDC 22 on the BAT 20 side.

時点ｔ３以降、ステップＳ９にて、リアクトル２１ａのリアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限温度Ｔｔｈ２より高い（Ｔｒ１＞Ｔｔｈ２）か、否かを判定し、低い場合（ステップＳ９：ＮＯ）には、ステップＳ５のＦＣ電力Ｐｆｃを制限しない通常の制御が実行される（時点ｔ３〜時点ｔ４間）。   After time t3, in step S9, it is determined whether or not the reactor temperature Tr1 of the reactor 21a is higher than the reactor upper limit temperature Tth2 (Tr1> Tth2). If lower (step S9: NO), the FC of step S5 is determined. Normal control that does not limit the power Pfc is executed (between time t3 and time t4).

なお、時点ｔ１〜ｔ３の間では、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒまで昇圧するＳＵＤＣ２２による昇圧制御が実施されているので、電圧変換工程（両方電圧変換工程）ではあるが、時点ｔ３からＳＵＣ２１（ＦＣ１８）のみが直結状態になり時点ｔ３以降を直結工程と称することを考慮して、時点ｔ１〜ｔ３の間のデューティ比漸減工程は、ＳＵＣ２１（ＦＣ１８）の前置直結工程と称してもよい。   Note that, during the time t1 to t3, the boost control is performed by the SUDC 22 that boosts the BAT voltage Vbat to the target load terminal voltage Vinvtar. Therefore, although it is a voltage conversion process (both voltage conversion processes), the SUC21 from the time t3. Considering that only (FC18) is in the direct connection state and the time t3 and thereafter are referred to as the direct connection process, the duty ratio gradual reduction process between the time points t1 and t3 may be referred to as the front direct connection process of the SUC21 (FC18). .

時点ｔ３以降、時点ｔ４に至るまで、ステップＳ１→ステップＳ２：ＹＥＳ→ステップＳ３：ＹＥＳ→ステップＳ６→ステップＳ７：ＹＥＳ→ステップＳ８→ステップＳ９：ＮＯ→ステップＳ５の処理での直結工程が繰り返される。   From time t3 to time t4, the direct connection process in steps S1 → step S2: YES → step S3: YES → step S6 → step S7: YES → step S8 → step S9: NO → step S5 is repeated. .

ＳＵＣ２１の温度がさらに上昇して、時点ｔ４にて、リアクトル２１ａのリアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限温度Ｔｔｈ２を上回る（Ｔｒ１＞Ｔｔｈ２）ことが検出されると、ステップＳ９の判定が肯定的（ステップＳ９：ＹＥＳ）になる。   When the temperature of the SUC 21 further rises and at time t4, it is detected that the reactor temperature Tr1 of the reactor 21a exceeds the reactor upper limit temperature Tth2 (Tr1> Tth2), the determination in step S9 is positive (step S9: YES).

この場合、リアクトル２１ａの温度を直ちに下げるために、直結状態になっているＳＵＣ２１のリアクトル２１ａを通過する電流であるＦＣ電流Ｉｆｃを低下させる必要があることを考慮し、ステップＳ１０にて、ＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃを絞る。このため、ＳＵＤＣ２２の昇圧比を増加させてＦＣ電圧Ｖｆｃを徐々に増加させるＦＣ電力Ｐｆｃの制限制御（時点ｔ４〜時点ｔ５：電流制限工程）を行う。図４に示したＩＶ特性７０において、ＦＣ電圧Ｖｆｃを増加させる程、ＦＣ電力Ｐｆｃが低下することに留意する。   In this case, in order to immediately lower the temperature of the reactor 21a, it is necessary to reduce the FC current Ifc that is the current passing through the reactor 21a of the directly connected SUC 21. Reduce FC power Pfc. For this reason, the FC power Pfc restriction control (time t4 to time t5: current restriction step) for gradually increasing the FC voltage Vfc by increasing the step-up ratio of the SUDC 22 is performed. In the IV characteristic 70 shown in FIG. 4, it is noted that the FC power Pfc decreases as the FC voltage Vfc increases.

なお、ステップＳ１０にて、ＦＣ電力Ｐｆｃを絞っているので、高負荷（Ｖｓ＝１２０［ｋｍ／ｈ］）要求を受け入れる場合には、ＢＡＴ２０のＳＯＣを参照し、余裕がある場合には、ＦＣ電力Ｐｆｃの不足分をＢＡＴ２０で補うように制御する。これにより、時点ｔ４〜時点ｔ５の間に示すように、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔの減少度合いが、時点ｔ４から大きくなる。   Since the FC power Pfc is reduced in step S10, when accepting a high load (Vs = 120 [km / h]) request, the SOC of the BAT 20 is referred to. Control is performed so that the shortage of the electric power Pfc is compensated by the BAT 20. Thereby, as shown between time t4 and time t5, the degree of decrease in the BAT voltage Vbat increases from time t4.

ただし、ステップＳ１０にて、ＦＣ電力Ｐｆｃを絞ったときに、ＢＡＴ２０のＳＯＣに余裕がない場合には、第１実施例の変形例の図８のタイミングチャートに示すように、時点ｔ４からＢＡＴ２０のＳＯＣを急減させることなく（ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを一点鎖線ではなく実線のように変化させるようにして）、駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄを、減少させているＦＣ電力Ｐｆｃで賄える範囲で徐々に減少させるように制御してもよい。この場合、効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖηも駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄと同様に減少する。また、車速Ｖｓも高車速である１２０［ｋｍ／ｈ］から徐々に低下することになる。   However, if the SOC of the BAT 20 has no margin when the FC power Pfc is reduced in step S10, as shown in the timing chart of FIG. 8 of the modification of the first embodiment, the BAT 20 Without rapidly decreasing the SOC (by changing the BAT voltage Vbat to a solid line instead of a one-dot chain line), the drive request load end voltage Vinvd is gradually decreased within a range that can be covered by the decreasing FC power Pfc. You may control to. In this case, the efficiency required load end voltage Vinvη also decreases in the same manner as the drive required load end voltage Vinvd. Further, the vehicle speed Vs gradually decreases from 120 [km / h], which is a high vehicle speed.

なお、上述した第１実施例（図５）及び第１実施例の変形例（図８）では、ステップＳ６（時点ｔ１〜時点ｔ３）にてＦＣデューティＤｆｃを徐々に低下させるように制御しているが、第１実施例の他の変形例を示す図９のフローチャート及び図１０のタイミングチャートに示すように、リアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った（ステップＳ３：ＹＥＳ）場合に、ステップＳ６の処理（ＦＣデューティＤｆｃ及び目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒの漸減処理）を省略し、ステップＳ７ａにて、ＦＣデューティＤｆｃを瞬時に０［％］にしてもよい。すなわち、図１０の時点ｔ１に示すように、図５のデューティ比漸減工程の開始時点ｔ１でＳＵＣ２１（ＦＣ１８）を直結状態（Ｄｆｃ＝Ｄｆｃａ＝０［％］）にしてもよい。   In the first embodiment (FIG. 5) and the modified example of the first embodiment (FIG. 8), the FC duty Dfc is controlled to be gradually decreased in step S6 (time t1 to time t3). However, as shown in the flowchart of FIG. 9 showing another modification of the first embodiment and the timing chart of FIG. 10, when the reactor temperature Tr1 exceeds the reactor upper limit temperature Tth1 (step S3: YES), The process of step S6 (the FC duty Dfc and the target load end voltage Vinvtar gradually decreasing process) may be omitted, and the FC duty Dfc may be instantaneously set to 0 [%] in step S7a. That is, as shown at time t1 in FIG. 10, the SUC 21 (FC18) may be brought into a direct connection state (Dfc = Dfca = 0 [%]) at the start time t1 of the duty ratio gradual reduction process in FIG.

図１０に示すように、時点ｔ１〜時点ｔ４の間（直結工程）では、ＦＣ１８から出力されるＦＣ電力Ｐｆｃが、時点ｔ０〜時点ｔ１の間（電圧変換工程）と同じで変化していない。しかし、リアクトル２１ａの温度の上昇（温度上昇勾配）は、図１０中、ＳＵＣ２１が電圧変換（昇圧）されている時点ｔ０〜時点ｔ１の間のリアクトル温度Ｔｒ１ａの上昇（温度上昇勾配）に比較して、ＳＵＣ２１（ＦＣ１８）が直結されている時点ｔ１〜時点ｔ４の間のリアクトル温度Ｔｒ１ａの上昇（温度上昇勾配）が緩和される。   As shown in FIG. 10, between time t1 and time t4 (direct connection process), the FC power Pfc output from the FC 18 is the same as that between time t0 and time t1 (voltage conversion process) and does not change. However, the rise in temperature of reactor 21a (temperature rise gradient) is compared to the rise in reactor temperature Tr1a (temperature rise gradient) between time t0 and time t1 when SUC 21 is voltage-converted (boosted) in FIG. Thus, the rise in reactor temperature Tr1a (temperature rise gradient) between time t1 and time t4 when SUC21 (FC18) is directly connected is alleviated.

この場合、時点ｔ１以降、ＦＣ電圧Ｖｆｃは、ＳＵＤＣ２２により制御される。図１０に示す時点ｔ１〜時点ｔ４の直結工程（ステップＳ１→ステップＳ２：ＹＥＳ→ステップＳ７ａ→ステップＳ８→ステップＳ９（ＮＯ）→ステップＳ５）においても、ＦＣ電力Ｐｆｃは、ＦＣ電力Ｐｆｃａになり、対策前のようにＦＣ電力Ｐｆｃｂと絞る必要がなく、且つ直結にしているので、直結とされたＳＵＣ２１のリアクトル２１ａで消費される交流電力分をゼロ値まで低減させることができる。   In this case, the FC voltage Vfc is controlled by the SUDC 22 after the time point t1. Also in the direct connection process (step S1 → step S2: YES → step S7a → step S8 → step S9 (NO) → step S5) from the time point t1 to the time point t4 shown in FIG. 10, the FC power Pfc becomes the FC power Pfca, Since it is not necessary to narrow down to FC power Pfcb as before the countermeasure and is directly connected, the AC power consumed in the reactor 21a of the directly connected SUC 21 can be reduced to a zero value.

［第２実施例：Ｖｂａｔ＞Ｖｆｃとなっている場合］
次に、第２実施例を、図１１のフローチャート及び図１２のタイミングチャートを参照して説明する。第２実施例の処理は、基本的には、第１実施例と同様であるので、第１実施例と異なる処理について簡潔に説明する。なお、図１１に示すフローチャートのステップ番号は、図６に示したステップ番号の処理と同一又は同様の処理に対し、１０の位に変更している。 [Second Embodiment: When Vbat> Vfc]
Next, a second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 11 and the timing chart of FIG. Since the processing of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, processing different from the first embodiment will be briefly described. Note that the step number in the flowchart shown in FIG. 11 is changed to the 10th place in the same or similar process as the process of the step number shown in FIG.

この第２実施例では、ＢＡＴ２０のＢＡＴ電力Ｐｂａｔを制御するＳＵＤＣ２２を構成するリアクトル２２ａのリアクトル温度Ｔｒ２の温度変化を制御対象としている。   In the second embodiment, the temperature change of the reactor temperature Tr2 of the reactor 22a that constitutes the SUDC 22 that controls the BAT power Pbat of the BAT 20 is controlled.

図１２において、縦軸の項目は、上側から順に、ＳＵＤＣ２２を構成するリアクトル２２ａのリアクトル温度Ｔｒ２［℃］、車速Ｖｓ［ｋｍ／ｈ］、各部電圧（効率要求負荷端電圧Ｖｉｎｖη、目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒ、ＦＣ電圧Ｖｆｃ、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ、駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄ）、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔ、ＳＵＤＣ２２の駆動デューティ（ＢＡＴデューティ）Ｄｂａｔ［％］、ＦＣ電力Ｐｆｃを制御するコンバータ名（ＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２）、及びＳＵＤＣ２２の昇圧フラグＦｓｕｄｃ（Ｆｓｕｄｃ＝１で昇圧、Ｆｓｕｄｃ＝０で直結）の状態をそれぞれ示している。   In FIG. 12, the items on the vertical axis indicate the reactor temperature Tr2 [° C.], the vehicle speed Vs [km / h] of the reactor 22a constituting the SUDC 22 and the respective voltages (efficiency required load end voltage Vinvη, target load end voltage) in order from the top. Vinvtar, FC voltage Vfc, BAT voltage Vbat, drive required load end voltage Vinvd), BAT power Pbat, SUDC22 drive duty (BAT duty) Dbat [%], converter name (SUC21 or SUDC22) for controlling FC power Pfc, and The states of the boost flag Fsudc of the SUDC 22 (Fsudc = 1 boosts and Fsudc = 0 direct connection) are shown.

なお、図１２例では、図５例と同様に、同一項目で、実線で示す波形は対策後（第２実施例）の波形、一点鎖線で示す波形は対策前（比較例）の波形を示している。なお、図５例と同様に、対策後の波形を示す場合、符号の末尾に“ａ”を付け、対策前の波形を示す場合、符号の末尾に“ｂ”を付けている。例えば、リアクトル温度Ｔｒ２ｂ［℃］は対策前のリアクトル２２ａの温度推移、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔｂ［ｋＷ］は対策前のＢＡＴ電力Ｐｂａｔの推移、昇圧フラグＦｓｕｄｃｂは対策前のＳＵＤＣ２２の昇圧フラグＦｓｕｄｃの状態を示している。   In the example of FIG. 12, like the example of FIG. 5, the waveform indicated by the solid line is the same item after the countermeasure (second embodiment), and the waveform indicated by the alternate long and short dash line is the waveform before the countermeasure (comparative example). ing. As in the example of FIG. 5, when a waveform after countermeasure is shown, “a” is added to the end of the code, and when a waveform before countermeasure is shown, “b” is added to the end of the code. For example, the reactor temperature Tr2b [° C.] indicates the temperature transition of the reactor 22a before the countermeasure, the BAT power Pbatb [kW] indicates the transition of the BAT power Pbat before the countermeasure, and the boost flag Fsudcb indicates the state of the boost flag Fsudc of the SUDC 22 before the countermeasure. ing.

なお、上記したように、昇圧フラグＦｓｕｄｃ＝１は、ＳＵＤＣ２２が昇圧状態であることを示し、昇圧フラグＦｓｕｄｃ＝０は、ＳＵＤＣ２２（ＢＡＴ２０）が直結状態であることを示している。   As described above, the boost flag Fsudc = 1 indicates that the SUDC 22 is in the boosted state, and the boost flag Fsudc = 0 indicates that the SUDC 22 (BAT 20) is in the direct connection state.

図１２において、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２は、この温度以上の温度が比較的に短い時間である所定時間以上継続するとリアクトル２２ａが故障する閾値温度を示し、リアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１は、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２より若干低い温度に設定した連続通電が可能な上限の閾値温度を示している。ただし、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２及びリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１は、理解の便宜のために、図５例と同一の符号を用いているが、実際の温度は、リアクトル２２ａの仕様に応じた温度に設定される。   In FIG. 12, the reactor upper limit temperature Tth2 indicates a threshold temperature at which the reactor 22a fails when a temperature equal to or higher than this temperature continues for a relatively short period of time, and the reactor upper limit temperature Tth1 is higher than the reactor upper limit temperature Tth2. The upper limit threshold temperature at which continuous energization set to a slightly lower temperature is possible is shown. However, the reactor upper limit temperature Tth2 and the reactor upper limit vicinity temperature Tth1 use the same reference numerals as those in the example of FIG. 5 for convenience of understanding, but the actual temperature is set to a temperature according to the specifications of the reactor 22a. The

図１２の時点ｔ１０〜時点ｔ１５の全期間で、ＦＣ自動車１０は、車速Ｖｓ＝１２０［ｋｍ／ｈ］と高車速で走行している。この場合、ＩＮＶ１６及び駆動モータ１４からなる負荷３０は、高負荷状態になっている。   In the entire period from the time point t10 to the time point t15 in FIG. 12, the FC automobile 10 is traveling at a high vehicle speed of vehicle speed Vs = 120 [km / h]. In this case, the load 30 composed of the INV 16 and the drive motor 14 is in a high load state.

ステップＳ１１〜ステップＳ２０の処理は、上述したステップＳ１〜ステップＳ１０の処理に対応しているので、要部を説明すると、ステップＳ１２の判定にて、駆動要求負荷端電圧ＶｉｎｖｄがＢＡＴ電圧Ｖｂａｔより低い（ステップＳ１２：ＹＥＳ）場合、ステップＳ１３にて、リアクトル２２ａの温度を検出する温度センサ５２によるリアクトル温度Ｔｒ２がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１より高い（Ｔｒ２＞Ｔｔｈ１）ことが検出される（時点ｔ１１）と、ステップＳ１３の判定が肯定的（ステップＳ１３：ＹＥＳ）となる。   Since the processing of step S11 to step S20 corresponds to the processing of step S1 to step S10 described above, the main part will be described. In step S12, the drive request load end voltage Vinvd is lower than the BAT voltage Vbat. If (step S12: YES), it is detected in step S13 that the reactor temperature Tr2 by the temperature sensor 52 that detects the temperature of the reactor 22a is higher than the reactor upper limit temperature Tth1 (Tr2> Tth1) (time point t11). The determination in step S13 is affirmative (step S13: YES).

この場合、ステップＳ１６にて、ＳＵＤＣ２２のＢＡＴデューティＤｂａｔをＢＡＴデューティＤｂａｔａ（時点ｔ１１から時点ｔ１３の間）に示すように徐々に低減させて目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒを徐々に低減させる。   In this case, in step S16, the BAT duty Dbat of the SUDC 22 is gradually reduced as indicated by the BAT duty Dbat (between time t11 and time t13) to gradually reduce the target load end voltage Vinvtar.

この場合にも、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔを制限しない（ステップＳ１５：Ｐｂａｔ非制限）で、ＳＵＤＣ２２の昇圧比がＶｉｎｖｔａｒ／Ｖｂａｔとなるように、スイッチング素子２２ｂのデューティ、すなわちＢＡＴデューティＤｂａｔａを設定して通常の制御（通常のエネルギマネジメント制御）を実行する。なお、昇圧時に、スイッチング素子２２ｄは、オフ状態に維持される。   In this case as well, the duty of the switching element 22b, that is, the BAT duty Dbat is set so that the boost ratio of the SUDC 22 becomes Vinvtar / Vbat without limiting the BAT power Pbat (step S15: Pbat unrestricted). Control (normal energy management control) is executed. At the time of boosting, the switching element 22d is maintained in the off state.

時点ｔ１１から時点ｔ１３まで、ステップＳ１１→ステップＳ１２：ＹＥＳ→ステップＳ１３：ＹＥＳ→ステップＳ１６→ステップＳ１７：ＮＯ→ステップＳ１５の処理（デューティ比漸減工程）が繰り返される。   From time t11 to time t13, step S11 → step S12: YES → step S13: YES → step S16 → step S17: NO → step S15 (duty ratio gradual reduction step) is repeated.

この時点ｔ１１〜時点ｔ１３の間では、ＳＵＤＣ２２（リアクトル２２ａ）のリアクトル温度Ｔｒ２ａの温度上昇は、時点ｔ１０〜時点ｔ１１間の温度上昇に比較して、緩やかになる。   Between this time point t11 and time point t13, the temperature increase of the reactor temperature Tr2a of the SUDC 22 (reactor 22a) becomes gentler than the temperature increase between time point t10 and time point t11.

その理由は、時点ｔ１１〜ｔ１３の間でＳＵＤＣ２２を通過するＢＡＴ電流Ｉｂｄの値（平均電流値）は変化しないが、昇圧比（ＢＡＴデューティＤｂａｔａ）を徐々に低下させることで、リアクトル２２ａを通過するＢＡＴ電流Ｉｂｄの交流成分（振幅値）が徐々に小さくなるので、リアクトル２２ａの交流損失が低減されることからリアクトル２２ａの温度上昇が緩和されることによる。従って、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔは変化しないが、ＢＡＴ２０のＳＯＣは低下するので、ＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが徐々に減少する。時点ｔ１１〜時点ｔ１３の間では、ＢＡＴ２０から出力されるＢＡＴ電力ＰｂａｔはＢＡＴ電力Ｐｂａｔａと変化しないが、ＢＡＴデューティＤｂａｔがＢＡＴデューティＤｂａｔａと徐々に低減されるので、時点ｔ１１〜時点ｔ１３の間をデューティ比漸減工程と称する。   The reason is that the value (average current value) of the BAT current Ibd passing through the SUDC 22 does not change between the time points t11 and t13, but the reactor 22a passes through the reactor 22a by gradually decreasing the step-up ratio (BAT duty Dbat). This is because the AC component (amplitude value) of the BAT current Ibd is gradually reduced, and the AC loss of the reactor 22a is reduced, so that the temperature rise of the reactor 22a is mitigated. Accordingly, the BAT power Pbat does not change, but the SOC of the BAT 20 decreases, so the BAT voltage Vbat gradually decreases. Between the time t11 and the time t13, the BAT power Pbat output from the BAT 20 does not change from the BAT power Pbat. However, since the BAT duty Dbat is gradually reduced from the BAT duty Dbat, the duty is between the time t11 and the time t13. This is called a ratio gradual reduction process.

時点ｔ１３において、ＳＵＤＣ２２のＢＡＴデューティＤｂａｔａが０［％］（スイッチング素子２２ｂもオフ状態）になったときには、ステップＳ１７の判定が肯定的（ステップＳ１７：ＹＥＳ、Ｄｂａｔａ＝０［％］）となり、ステップＳ１８にて、ＳＵＤＣ昇圧フラグＦｓｕｄｃをＦｓｕｄｃ＝１の状態からＦｓｕｄｃ＝０の状態に遷移させ、ＳＵＤＣ２２（ＢＡＴ２０）を直結状態として、ＢＡＴ２０とインバータ１６の入力端とを直結させる。すなわち、ＢＡＴ２０のＢＡＴ電力Ｐｂａｔが、リアクトル２２ａ、ダイオード２２ｅを通じて直流電力として負荷３０に供給される。時点ｔ１３以降、ＦＣ電圧Ｖｆｃは、ＳＵＣ２１によって制御されることになる。   At time t13, when the BAT duty Dbat of the SUDC 22 becomes 0 [%] (the switching element 22b is also in the off state), the determination in step S17 becomes affirmative (step S17: YES, Ddata = 0 [%]). At S18, the SUDC boost flag Fsudc is transitioned from the state of Fsudc = 1 to the state of Fsudc = 0, the SUDC 22 (BAT 20) is set in the direct connection state, and the BAT 20 and the input terminal of the inverter 16 are directly connected. That is, the BAT power Pbat of the BAT 20 is supplied to the load 30 as DC power through the reactor 22a and the diode 22e. After time t13, the FC voltage Vfc is controlled by the SUC 21.

時点ｔ１３以降、ステップＳ１９にて、リアクトル２２ａのリアクトル温度Ｔｒ２がリアクトル上限温度Ｔｔｈ２より高い（Ｔｒ２＞Ｔｔｈ２）か、否かを判定し、低い場合（ステップＳ１９：ＮＯ）には、ステップＳ１５のＢＡＴ電力Ｐｂａｔを制限しない（Ｐｂａｔ非制限）通常の制御が実行される（時点ｔ１３〜時点ｔ１４間の直結工程）。   After time t13, in step S19, it is determined whether or not the reactor temperature Tr2 of the reactor 22a is higher than the reactor upper limit temperature Tth2 (Tr2> Tth2). If lower (step S19: NO), the BAT in step S15 is determined. Normal control is performed without restricting the electric power Pbat (non-restricted Pbat) (direct connection process between time t13 and time t14).

時点ｔ１１〜ｔ１３の間では、ＦＣ電圧Ｖｆｃを目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒまで昇圧するＳＵＣ２１による昇圧制御が実施されているので、電圧変換工程（両方電圧変換工程）ではあるが、時点ｔ１３からＳＵＤＣ２２（ＢＡＴ２０）のみが直結状態になり時点ｔ１３以降を直結工程と称することを考慮して、時点ｔ１１〜時点ｔ１３の間のデューティ比漸減工程は、ＳＵＤＣ２２（ＢＡＴ２０）の前置直結工程と称してもよい。   Between the time points t11 to t13, the boost control by the SUC 21 that boosts the FC voltage Vfc to the target load end voltage Vinvtar is performed. Therefore, although it is a voltage conversion step (both voltage conversion steps), the SUDC 22 (BAT20) from the time point t13. ), The duty ratio gradual reduction process between time t11 and time t13 may be referred to as the pre-direct connection process of the SUDC 22 (BAT 20).

時点ｔ１３以降、ＳＵＤＣ２２の温度がさらに上昇して、時点ｔ１４にて、リアクトル２２ａのリアクトル温度Ｔｒ２がリアクトル上限温度Ｔｔｈ２を上回る（Ｔｒ２＞Ｔｔｈ２）ことが検出されると、ステップＳ１９の判定が肯定的（ステップＳ１９：ＹＥＳ）になる。   If the temperature of the SUDC 22 further rises after the time t13, and it is detected that the reactor temperature Tr2 of the reactor 22a exceeds the reactor upper limit temperature Tth2 (Tr2> Tth2) at the time t14, the determination in step S19 is positive. (Step S19: YES).

この場合、リアクトル２２ａの温度を直ちに下げるためには、直結状態になっているＳＵＤＣ２２のリアクトル２２ａを通過する電流であるＢＡＴ電流Ｉｂを低下させる必要があることを考慮し、ステップＳ２０にて、ＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃを増加させるためにＳＵＣ２１の昇圧比（Ｖｉｎｖ／Ｖｆｃ）を増加させてＦＣ電圧Ｖｆｃを低下させ、ＦＣ電力Ｐｆｃを増加させることで、そのステップＳ２０のＢＡＴ電力Ｐｂａｔの負担分を比較的急に低下させる負担分の制限制御（時点ｔ１４〜時点ｔ１５）を行う。つまり、時点ｔ１４以降の電流制限工程に示すように、ＳＵＣ２１の２次側電圧である目標負荷端電圧Ｖｉｎｖｔａｒが、直結しているＢＡＴ電圧Ｖｂａｔの低下に沿って低下するので、ＳＵＣ２１の昇圧比（Ｖｉｎｖｔａｒ／Ｖｆｃ）を比較的急に増加させると、結果として、ＳＵＣ２１の１次電圧であるＦＣ電圧Ｖｆｃが比較的急に低下しＦＣ電力Ｐｆｃが比較的急に増加するので、ＢＡＴ電力Ｐｂａｔの負担分が比較的急に軽減され、リアクトル２２ａを通過するＢＡＴ電流Ｉｂが比較的急に低下してリアクトル２２ａの温度を直ちに下げることができる。   In this case, in order to immediately lower the temperature of the reactor 22a, it is necessary to reduce the BAT current Ib that is a current passing through the reactor 22a of the SUDC 22 that is in the direct connection state. In order to increase the FC power Pfc, the step-up ratio (Vinv / Vfc) of the SUC 21 is increased to decrease the FC voltage Vfc, and the FC power Pfc is increased, thereby comparing the share of the BAT power Pbat in step S20 Limit control (time t14 to time t15) of the burden that is suddenly reduced is performed. That is, as shown in the current limiting step after time t14, the target load end voltage Vinvtar, which is the secondary voltage of the SUC 21, decreases along with the decrease in the directly connected BAT voltage Vbat. If Vinvtar / Vfc) is increased relatively abruptly, as a result, the FC voltage Vfc, which is the primary voltage of the SUC 21, decreases relatively abruptly and the FC power Pfc increases relatively abruptly. Minutes are reduced relatively rapidly, and the BAT current Ib passing through the reactor 22a decreases relatively rapidly, so that the temperature of the reactor 22a can be immediately lowered.

なお、上述した第２実施例では、ステップＳ１６（時点ｔ１１〜時点ｔ１３）にてＢＡＴデューティＤｂａｔを徐々に低下させるように制御しているが、図９のフローチャート及び図１０のタイミングチャートを参照して説明したのと同様に、リアクトル温度Ｔｒ２がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った（ステップＳ１３：ＹＥＳ）場合に、ステップＳ１６の処理（ＢＡＴデューティＤｂａｔの漸減処理）を省略し、ＢＡＴデューティＤｂａｔを瞬時に０［％］にしてもよい｛第２実施例の変形例：デューティ比漸減工程の開始時点ｔ１１でＳＵＤＣ２２（ＢＡＴ２０）を直結する直結工程の実施。｝。   In the second embodiment described above, control is performed so that the BAT duty Dbat is gradually decreased in step S16 (time t11 to time t13). Refer to the flowchart of FIG. 9 and the timing chart of FIG. As described above, when reactor temperature Tr2 exceeds reactor upper limit temperature Tth1 (step S13: YES), the process of step S16 (gradual decrease process of BAT duty Dbat) is omitted, and BAT duty Dbat is instantaneously set. [Modification of the second embodiment: Implementation of a direct connection process in which the SUDC 22 (BAT 20) is directly connected at the start time t11 of the duty ratio gradually decreasing process. }.

［実施形態のまとめ及びさらなる変形例］
以上説明したように上述した実施形態に係るＦＣシステム１２は、ＦＣ電力Ｐｆｃを出力するＦＣ１８と、ＢＡＴ放電電力（蓄電電力）Ｐｂａｔｄを出力するＢＡＴ２０と、インバータ１６とインバータ１６を通じて駆動されるモータ１４とからなる負荷３０と、ＦＣ１８の発電電圧であるＦＣ電圧Ｖｆｃを電圧変換し負荷端電圧Ｖｉｎｖとしてインバータ１６の直流端側に印加する第１電圧変換装置としてのＳＵＣ２１と、ＢＡＴ２０の蓄電装置電圧であるＢＡＴ電圧Ｖｂａｔを電圧変換し負荷端電圧Ｖｉｎｖとしてインバータ１６の直流端側に印加する第２電圧変換装置としてのＳＵＤＣ２２と、を備える燃料電池システム１２の制御方法において、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２の温度Ｔｒ１、Ｔｒ２を温度センサ５１、５２で検出する温度検出工程（ステップＳ３、ステップＳ１３）と、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２の電圧変換工程（時点ｔ０〜時点ｔ１、時点ｔ１０〜時点ｔ１１）中に、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２のうち少なくとも一方の温度Ｔｒ１、Ｔｒ２が温度閾値としてのリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った（ステップＳ３、Ｓ１３：ＹＥＳ）場合に、リアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った一方のＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２のデューティ比であるＦＣデューティＤｆｃ、ＢＡＴデューティＤｂａｔを徐々に低下させる（時点ｔ１〜時点ｔ３、時点ｔ１１〜時点ｔ１３）デューティ比漸減工程（ステップＳ６、ステップＳ１６）と、前記デューティ比漸減工程後に、リアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った一方のＳＵＣ２１、ＳＵＤＣ２２を直結させる直結工程（ステップＳ８、ステップＳ１８）と、を有する。 [Summary of embodiments and further modifications]
As described above, the FC system 12 according to the above-described embodiment includes the FC 18 that outputs the FC power Pfc, the BAT 20 that outputs the BAT discharge power (accumulated power) Pbatd, the inverter 16, and the motor 14 driven through the inverter 16. SUC 21 as a first voltage converter that converts the FC voltage Vfc, which is the power generation voltage of the FC 18, and applies it to the DC terminal side of the inverter 16 as the load terminal voltage Vinv, and the storage device voltage of the BAT 20. In the control method of the fuel cell system 12 comprising a SUDC 22 as a second voltage conversion device that converts a certain BAT voltage Vbat and applies it as a load terminal voltage Vinv to the DC terminal side of the inverter 16, the temperature Tr1 of the SUC21 and SUDC22, Detect Tr2 with temperature sensors 51 and 52 During the degree detection process (step S3, step S13) and the voltage conversion process (time t0 to time t1, time t10 to time t11) of SUC21 and SUDC22, at least one temperature Tr1, Tr2 of SUC21 and SUDC22 is a temperature threshold value. When the temperature exceeds the reactor upper limit temperature Tth1 (steps S3, S13: YES), the FC duty Dfc and the BAT duty Dbat, which are the duty ratios of the SUC21 and SUDC22, which exceed the reactor upper limit temperature Tth1, are gradually decreased. (Time t1 to time t3, time t11 to time t13) When the duty ratio gradually decreasing step (step S6, step S16), after the duty ratio gradually decreasing step, one of the SUC21 and SUDC22 directly exceeding the reactor upper limit temperature Tth1 is directly connected. Direct process (step S8, step S18) which has a, a.

前記デューティ比漸減工程（ステップＳ６、ステップＳ１６）では、前記デューティを低下させている前記一方の前記電圧変換装置（ＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２）の電力出力は絞らずに負荷３０（インバータ１６と駆動モータ１４）の要求（駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄ）に対応する電力出力（時点ｔ１〜時点ｔ３間のＦＣ電力Ｐｆｃａ、時点ｔ１１〜時点ｔ１３間のＢＡＴ電力Ｐｂａｔａ）を継続するように制御している。   In the duty ratio gradual reduction step (step S6, step S16), the load 30 (inverter 16 and drive motor 14) is not reduced without reducing the power output of the one voltage converter (SUC21 or SUDC22) that is reducing the duty. Power output (FC power Pfca between time t1 and time t3, BAT power Pbat between time t11 and time t13) corresponding to the request (drive request load end voltage Vinvd) is controlled.

この実施形態によれば、温度閾値であるリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った場合でも、負荷３０の要求に制限をかけずに対応できるので、対策前のＦＣ電力Ｐｆｃｂ（時点ｔ１〜時点ｔ３の間の時点ｔ２）又は対策前のＢＡＴ電力Ｐｂａｔｂ（時点ｔ１１〜時点ｔ１３の間の時点ｔ１２）に示すように、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２しか設けずに、そのリアクトル上限温度Ｔｔｈ２に達したらＦＣ電力Ｐｆｃｂ又はＢＡＴ電力Ｐｂａｔｂ（のＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２の通過電力）を絞る技術（比較例：図５、図８、図１０の時点ｔ２以降、図１２の時点ｔ１２以降）に比較して、電力を絞るまでの期間を延ばす（時点ｔ２、ｔ１２であったのを時点ｔ４、ｔ１４まで延ばす）ことができるので、燃料電池自動車１０等の振動ショックの発生を回避しながら商品性を向上させることができる。   According to this embodiment, even when the temperature near the reactor upper limit temperature Tth1 that is the temperature threshold is exceeded, the request of the load 30 can be dealt with without restriction, so the FC power Pfcb before the countermeasure (from time t1 to time t3) As shown in time t2) or BAT power Pbatb before countermeasure (time t12 between time t11 and time t13), only the reactor upper limit temperature Tth2 is provided, and when the reactor upper limit temperature Tth2 is reached, the FC power Pfcb or BAT Compared to the technology for reducing the power Pbatb (passing power of the SUC 21 or SUDC 22) (comparative example: time t2 in FIG. 5, FIG. 8, FIG. 10 and after time t12 in FIG. 12), the period until the power is reduced Since it can be extended (time t2 and t12 are extended to time t4 and t14), the vibration of the fuel cell vehicle 10 etc. While avoiding the occurrence of click can be improved marketability.

つまり、対策前（比較例）は、対策後（実施形態）に比較して、例えば、図５の波形図に示すように、リアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を閾値温度とする制限をかけていなかったこと等を原因として、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２（Ｔｔｈ２＞Ｔｔｈ１）にかかった時点ｔ２において、直ちに、ＦＣ１８のＦＣ電力Ｐｆｃを絞るようにしていたので、ＳＵＣ２１の出力制限が開始され、モータ１４の入力電力が急激に変動する結果、モータ１４の出力が急激に変動し、結果としてモータ１４により推進される車両１０の振動ショック（車両振動ショック）が発生してしまうという課題があったが、この実施形態に係る技術により、この課題が解決された。   That is, before the countermeasure (comparative example), compared with after the countermeasure (embodiment), for example, as shown in the waveform diagram of FIG. 5, the reactor upper limit temperature Tth1 is not limited to the threshold temperature. For example, at the time t2 when the reactor upper limit temperature Tth2 (Tth2> Tth1) is reached, the FC power Pfc of the FC 18 is immediately reduced. Therefore, the output restriction of the SUC 21 is started and the input power of the motor 14 is reduced. As a result of the abrupt fluctuation, the output of the motor 14 fluctuates rapidly, and as a result, there is a problem that a vibration shock (vehicle vibration shock) of the vehicle 10 propelled by the motor 14 occurs. This problem has been solved by this technology.

なお、図９及び図１０を参照して説明したように、時点ｔ０〜時点ｔ１の間の電圧変換工程中に、一方の電圧変換装置（ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２のどちらか、図９及び図１０例ではＳＵＣ２１）を構成するリアクトル２１ａのリアクトル温度Ｔｒ１が前記電力出力を制限すべきリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った場合に、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２の一方の電圧変換動作を停止（図９及び図１０例ではＳＵＣ２１）して直結させる直結工程（図１０の時点ｔ１〜時点ｔ４の間、図９のステップＳ３：ＹＥＳ、ステップＳ７ａ、ステップＳ８）を有するように制御してもよい。この場合においても、前記直結工程では、直結させたＳＵＣ２１（又はＳＵＤＣ２２）の電力出力は絞らずに負荷３０の要求に対応する前記電力出力を継続する。従って、リアクトル温度Ｔｒ１がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１を上回った場合でも負荷３０の要求に制限をかけずに対応できるので、商品性を向上させることができる。   As described with reference to FIGS. 9 and 10, during the voltage conversion process between time t0 and time t1, one of the voltage conversion devices (either SUC21 or SUDC22, in the example of FIGS. 9 and 10). When the reactor temperature Tr1 of the reactor 21a constituting the SUC 21) exceeds the reactor upper limit temperature Tth1 at which the power output should be limited, one of the voltage conversion operations of the SUC 21 and the SUDC 22 is stopped (in the example of FIG. 9 and FIG. 10, the SUC 21 ) And the direct connection step (step S3: YES, step S7a, step S8 in FIG. 9 during the time t1 to the time t4 in FIG. 10) may be controlled. Even in this case, in the direct connection step, the power output corresponding to the request of the load 30 is continued without reducing the power output of the directly connected SUC 21 (or SUDC 22). Accordingly, even when the reactor temperature Tr1 exceeds the reactor upper limit temperature Tth1, it is possible to cope with the demand of the load 30 without being limited, so that the merchantability can be improved.

ただし、温度検出工程は、前記直結（図５の時点ｔ３、図１０の時点ｔ１、図１２の時点ｔ１３）以降も継続し、リアクトル温度Ｔｒ１、Ｔｒ２がリアクトル上限付近温度Ｔｔｈ１より高いリアクトル上限温度Ｔｔｈ２を上回った場合には、直結させたＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２の電力通過出力を絞る。これにより、リアクトル上限温度Ｔｔｈ２を上回った直結中のＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２中のリアクトル２１ａ、２２ａを保護し、耐久性の低下を抑制することができる。   However, the temperature detection process continues after the direct connection (time point t3 in FIG. 5, time point t1 in FIG. 10, time point t13 in FIG. 12), and reactor temperature Tr1 and Tr2 are higher than reactor upper limit temperature Tth1. When the value exceeds the value, the power passing output of the directly connected SUC 21 or SUDC 22 is reduced. Thereby, the reactors 21a and 22a in the directly connected SUC21 or SUDC22 exceeding the reactor upper limit temperature Tth2 can be protected, and the deterioration of durability can be suppressed.

［変形例Ａ］
なお、図５の直結工程（時点ｔ３〜時点ｔ４）で直結させる（時点ｔ３）際には、又は図１０の直結工程（時点ｔ１〜時点ｔ４）で、直結させる（時点ｔ１）際には、ＦＣ電圧ＶｆｃとＢＡＴ電圧Ｖｂａｔの電圧差｜Ｖｆｃ−Ｖｂａｔ｜を把握し、電圧差｜Ｖｆｃ−Ｖｂａｔ｜が、ＦＣ１８の制御性を確保することができない程低い値の所定値ΔＶ以下である（｜Ｖｆｃ−Ｖｂａｔ｜≦ΔＶ）と判定された場合には直結させないようにすることが好ましい。 [Modification A]
In the case of direct connection (time point t3) in the direct connection step (time point t3 to time point t4) in FIG. 5, or in the direct connection step (time point t1 to time point t4) in FIG. The voltage difference | Vfc−Vbat | between the FC voltage Vfc and the BAT voltage Vbat is grasped, and the voltage difference | Vfc−Vbat | is not more than a predetermined value ΔV that is so low that the controllability of the FC 18 cannot be secured (| When it is determined that Vfc−Vbat | ≦ ΔV), it is preferable not to connect directly.

このように、ＦＣ電圧ＶｆｃをＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２では制御できない程、換言すれば、ＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２を正常スイッチング動作できない程、電圧差｜Ｖｆｃ−Ｖｂａｔ｜が低いときには、ＦＣ１８の制御性が悪化すると予測されるので直結しない。   As described above, when the voltage difference | Vfc−Vbat | is so low that the FC voltage Vfc cannot be controlled by the SUC 21 or SUDC 22, in other words, the SUC 21 or SUDC 22 cannot be normally switched. So it is not directly connected.

このため、ＦＣ１８の制御性の悪化を確実に抑制でき、ＦＣ１８の耐久性が低下することを防止できる。この電圧差把握工程は、図５の時点ｔ１〜ｔ３のデューティ比漸減工程及び図１０の時点ｔ１〜ｔ４の直結工程と同時に実施される（図６のステップＳ６を実行する処理の繰り返し中、又は図９のステップＳ７ａを実行する処理の繰り返し中）。   For this reason, the deterioration of the controllability of FC18 can be reliably suppressed, and the durability of FC18 can be prevented from decreasing. This voltage difference grasping process is performed simultaneously with the duty ratio gradual decreasing process at the time points t1 to t3 in FIG. 5 and the direct connection process at the time points t1 to t4 in FIG. 10 (during the repetition of the process of executing step S6 in FIG. (Repeating the process of executing step S7a in FIG. 9).

［変形例Ｂ］
デューティ比漸減工程（例えば、図５の時点ｔ１〜時点ｔ３、図６のステップＳ７：ＮＯ→ステップＳ５）及び直結工程（例えば、図１０の時点ｔ１〜時点ｔ４、図１２の時点ｔ１３〜時点ｔ１４）において、直結させようとするＦＣ１８のＦＣ電圧Ｖｆｃ又は直結させようとするＢＡＴ２０のＢＡＴ電圧Ｖｂａｔが、駆動要求負荷端電圧（負荷駆動要求電圧）Ｖｉｎｖｄより低い値（Ｖｆｃ＜Ｖｉｎｖｄ又はＶｂａｔ＜Ｖｉｎｖｄ）である場合（不図示）には、直結させることを禁止し、駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄを目標負荷端電圧ＶｉｎｖｔａｒとしてＳＵＣ２１又はＳＵＤＣ２２の昇圧を継続することが好ましい。 [Modification B]
Duty ratio gradual reduction process (for example, time t1 to time t3 in FIG. 5, step S7: NO → step S5 in FIG. 6) and direct connection process (for example, time t1 to time t4 in FIG. 10, time t13 to time t14 in FIG. 12) ), The FC voltage Vfc of the FC 18 to be directly connected or the BAT voltage Vbat of the BAT 20 to be directly connected is lower than the drive request load end voltage (load drive request voltage) Vinvd (Vfc <Vinvd or Vbat <Vinvd). In this case (not shown), it is preferable that direct connection is prohibited and the boosting of the SUC 21 or the SUDC 22 is continued with the drive request load end voltage Vinvd as the target load end voltage Vinvtar.

直結させようとするＦＣ１８又はＢＡＴ２０の電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ又はＢＡＴ電圧Ｖｂａｔ）が駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄを満たない場合には、ＳＵＣ２１及びＳＵＤＣ２２により駆動要求負荷端電圧Ｖｉｎｖｄを満たすように昇圧を継続することで、商品性を向上させることができる。   When the voltage of FC18 or BAT20 to be directly connected (FC voltage Vfc or BAT voltage Vbat) does not satisfy the drive request load end voltage Vinvd, the boost is continued by the SUC21 and SUDC22 so as to satisfy the drive request load end voltage Vinvd. By doing so, merchantability can be improved.

なお、この発明は、上記実施形態に限らず、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。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the description in this specification.

１０…燃料電池自動車（ＦＣ自動車）
１２…燃料電池システム（ＦＣシステム）
１４…駆動モータ １６…インバータ（ＩＮＶ）
１８…燃料電池（ＦＣ） ２０…蓄電装置、高電圧バッテリ（ＢＡＴ）
２１…昇圧コンバータ（昇圧器、電圧変換装置、ＳＵＣ）
２２…昇降圧コンバータ（昇降圧器、電圧変換装置、ＳＵＤＣ）
２４…ＥＣＵ 10. Fuel cell vehicle (FC vehicle)
12 ... Fuel cell system (FC system)
14 ... Drive motor 16 ... Inverter (INV)
18 ... Fuel cell (FC) 20 ... Power storage device, High voltage battery (BAT)
21 ... Boost converter (booster, voltage converter, SUC)
22 ... Buck-boost converter (buck-boost, voltage converter, SUDC)
24 ... ECU

Claims (5)

発電電力を出力する燃料電池と、
蓄電電力を出力する蓄電装置と、
インバータと前記インバータを通じて駆動されるモータとからなる負荷と、
前記燃料電池の発電電圧を電圧変換し負荷端電圧として前記インバータの直流端側に印加する第１電圧変換装置と、
前記蓄電装置の蓄電装置電圧を電圧変換し前記負荷端電圧として前記インバータの直流端側に印加する第２電圧変換装置と、
を備える燃料電池システムの制御方法において、
前記第１及び又は第２電圧変換装置の温度を検出する温度検出工程と、
前記第１及び前記第２電圧変換装置で電圧変換を行う電圧変換工程中に、一方の電圧変換装置の温度が温度閾値を上回った場合に、前記温度閾値を上回った前記一方の前記電圧変換装置のデューティ比を０パーセントに向かって徐々に低下させるデューティ比漸減工程と、
前記デューティ比漸減工程によって、前記デューティ比が０パーセントになったときに前記一方の前記電圧変換装置を直結させる直結工程と、を有し、
前記デューティ比漸減工程では、前記負荷の要求に対応する電力の出力を継続する
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 A fuel cell that outputs generated power;
A power storage device that outputs stored power; and
A load comprising an inverter and a motor driven through the inverter;
A first voltage conversion device that converts the power generation voltage of the fuel cell into a load end voltage and applies it to the DC end side of the inverter;
A second voltage conversion device that converts the power storage device voltage of the power storage device and applies the voltage to the DC terminal side of the inverter as the load terminal voltage;
In a control method of a fuel cell system comprising:
A temperature detecting step of detecting a temperature of the first and / or second voltage converter;
In the voltage conversion step of performing voltage conversion in the first and second voltage conversion devices, when the temperature of one voltage conversion device exceeds the temperature threshold, the one voltage conversion device that exceeds the temperature threshold and the duty ratio decreasing step of decreasing gradually the duty ratio to 0%,
A direct connection step of directly connecting the one of the voltage converters when the duty ratio becomes 0 percent by the duty ratio gradual reduction step;
In the duty ratio gradual reduction step, output of electric power corresponding to the load request is continued. 請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記温度検出工程は、前記直結後も継続し、前記温度が前記温度閾値より高い上限温度を上回った場合には、直結させた前記一方の前記電圧変換装置の電力通過出力を絞る
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 In the control method of the fuel cell system according to claim 1 ,
The temperature detection step continues after the direct connection, and when the temperature exceeds an upper limit temperature higher than the temperature threshold, the power passing output of the one of the voltage converters directly connected is narrowed down. Control method for a fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記直結工程において、前記燃料電池の電圧と前記蓄電装置の電圧との電圧差を把握し、前記電圧差が所定値以下であると判定された場合には直結させない
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 In the control method of the fuel cell system according to claim 1 ,
In the direct connection step, a voltage difference between the voltage of the fuel cell and the voltage of the power storage device is grasped, and when it is determined that the voltage difference is a predetermined value or less, the fuel cell system is not directly connected. Control method. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記直結工程において、直結させようとする燃料電池電圧又は直結させようとする蓄電装置電圧が、負荷駆動要求電圧より低い値である場合には、直結させることを禁止し、前記負荷駆動要求電圧を目標負荷端電圧として前記第１及び第２電圧変換装置の昇圧を継続する
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 In the control method of the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 ,
In the direct connection step, when the fuel cell voltage to be directly connected or the power storage device voltage to be directly connected is lower than the load drive request voltage, direct connection is prohibited and the load drive request voltage is set to The fuel cell system control method is characterized in that the boosting of the first and second voltage converters is continued as a target load terminal voltage. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システムの制御方法を実施する燃料電池自動車。 A fuel cell vehicle that implements the control method for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 4 .
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