JP6399045B2 - 電圧制御システム、燃料電池システムおよび電圧制御システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧制御システム、燃料電池システムおよび電圧制御システムの制御方法に関する。

燃料電池システムでは、燃料電池の運転状態にかかわらず、外部負荷や補機類などに、必要な電力を迅速かつ安定的に供給できることが望ましい。そのため、燃料電池システムには、通常、コンバータを用いて燃料電池の出力電圧を昇圧する電圧制御システムが組み込まれている（例えば、下記特許文献１）。

コンバータは、インダクタンス素子であるリアクトルと、リアクトルに対する電流の流れを制御するスイッチング素子と、で構成される。コンバータの昇圧動作は、一サイクル中におけるスイッチング素子の開閉期間の割合を表すデューティ比によって制御される。デューティ比は、コンバータの出力電圧または出力電流とその目標値との間の偏差が低減されるようにフィードバック制御されるのが一般的である。

特開２０１５−１９４４８号公報

コンバータの制御においては、例えば、目標電力が短時間で著しく変化した場合などに、フィードバック制御の遅れやオーバーシュートなどが発生し、目標電力に対する出力電力の追従性が損なわれてしまう場合があった。こうしたコンバータの制御性に関する課題は、上述した燃料電池システムに限らず、コンバータを用いて入力電圧を昇圧する電圧制御システム全般に共通する課題でもある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。第１形態は、入力電圧を昇圧する電圧制御システムであって、リアクトルを備え、前記リアクトルに対する電気的なエネルギの蓄積と開放を一サイクルでおこない、前記一サイクル中における前記リアクトルに対して前記エネルギが入力されて蓄積される蓄積期間の割合として定められたデューティ比で動作するコンバータ装置と、前記デューティ比を設定して、前記コンバータ装置の出力電圧を制御するコンバータ制御部と、前記一サイクル中に前記リアクトルから出力される電流値の時間平均として求められる出力電流の計測値である電流計測値を取得する電流値取得部と、前記コンバータ装置の入力電圧を表す入力側電圧値と、前記コンバータ装置の出力電圧を表す出力側電圧値と、を取得する電圧値取得部と、を備え、前記コンバータ制御部は、現サイクルにおける前記デューティ比を、前記現サイクルのはじめに取得される前記入力側電圧値と前記出力側電圧値とを用いて導出されるフィードフォワード項と、前記出力電流の目標値と１つ前のサイクルにおける前記電流計測値との差である電流偏差と、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比と、が反映されるように定められて、前記フィードフォワード項に加算される加算項であって、前記現サイクルにおける前記出力電流の増加分に対応した加算項と、を用いて設定する、電圧制御システムとして提供される。

［１］本発明の第一形態によれば、入力電圧を昇圧する電圧制御システムが提供される。この形態の電圧制御システムは、コンバータ装置と、コンバータ制御部と、電流値取得部と、電圧値取得部と、を備える。前記コンバータ装置は、リアクトルを備え、前記リアクトルに対する電気的なエネルギの蓄積と開放を一サイクルでおこない、前記一サイクル中における前記リアクトルに対して前記エネルギが入力されて蓄積される蓄積期間の割合として定められたデューティ比で動作する。前記コンバータ制御部は、前記デューティ比を設定して、前記コンバータ装置の出力電圧を制御する。前記電流値取得部は、前記一サイクル中に前記リアクトルから出力される電流値の時間平均として求められる出力電流の計測値である電流計測値を取得する。前記電圧値取得部は、前記コンバータ装置の入力電圧を表す入力側電圧値と、前記コンバータ装置の出力電圧を表す出力側電圧値と、を取得する。前記コンバータ制御部は、現サイクルにおける前記デューティ比を、フィードフォワード項と、加算項と、を用いて設定する。前記フィードフォワード項は、前記現サイクルのはじめに取得される前記入力側電圧値と前記出力側電圧値とを用いて導出される。前記加算項は、前記出力電流の目標値と１つ前のサイクルにおける前記電流計測値との差である電流偏差と、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比と、を反映して定められて、前記フィードフォワード項に加算され、前記現サイクルにおける前記出力電流の増加分に対応している。この形態の電圧制御システムによれば、電流偏差と１つ前のサイクルのデューティ比とを反映して定められた加算項によって、現サイクルにおいて電流偏差がより低減される出力電流の増加を得ることができる。よって、電流目標値が一つ前のサイクルの間に大きく変化したような場合であっても、電流目標値の変化に対するコンバータ装置の応答遅れの発生を抑制することができ、コンバータ装置の制御性が高められる。

［２］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記加算項は、前記１つ前のサイクルにおいて、前記デューティ比に加えられていたならば、前記１つ前のサイクルにおいて得られる前記電流計測値を、実際よりも前記電流偏差に相当する量だけ増大させることができる前記デューティ比の増加量に相当する値をとるものとしてもよい。この形態の電圧制御システムによれば、１つ前のサイクルでの制御に基づいて得られる加算項を用いるため、現サイクルのはじめに生じていた電流偏差を、現サイクルの間に、より低減することができる。

［３］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記コンバータ制御部は、前記加算項を、前記電流偏差と；前記現サイクルにおける前記出力電流の目標値、前記１つ前のサイクルにおける前記電流計測値、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比、前記現サイクルにおける前記入力側電圧値、のうちの少なくとも一つと；を用いて導出してよい。この形態の電圧制御システムによれば、現サイクルのはじめに既知であるパラメータを用いて、加算項を求めることができる。

［４］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記加算項をΔＤ、前記入力側電圧値をＶ_Ｌ、前記出力側電圧値をＶ_Ｈ、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比をＤｐ、前記電流偏差をΔＩ、前記１つ前のサイクルにおける前記電流計測値をＩ、前記１つ前のサイクルにおいて前記コンバータ装置から出力された電流値の最小値をＩ_０とするとき、ΔＤは、下記の式（１）によって表されてよい。

この形態の電圧制御システムによれば、加算項をより適切に導出することができる。

［５］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記加算項をΔＤ、前記入力側電圧値をＶ_Ｌ、前記出力側電圧値をＶ_Ｈ、前記リアクトルのインダクタンスをＬ、前記一サイクルの周期をＴ、前記電流偏差をΔＩとするとき、ΔＤは、下記の式（２）によって表されてよい。

この形態の電圧制御システムによれば、より少ない数のパラメータを用いて加算項を導出することができる。

［６］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記加算項をΔＤ、前記入力側電圧値をＶ_Ｌ、前記リアクトルのインダクタンスをＬ、前記電流偏差をΔＩとするとき、ΔＤは、下記の式（３）によって表されてよい。

この形態の電圧制御システムによれば、各サイクルで変動するパラメータのうちの入力側電圧値と電流偏差のみを用いて、加算項を簡易に導出することができる。

［７］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記加算項をΔＤ、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比をＤｐ、前記電流偏差をΔＩ、前記１つ前のサイクルにおける前記電流計測値をＩ、前記１つ前のサイクルにおいて前記コンバータ装置から出力される電流値の最小値をＩ_０とするとき、ΔＤは、下記の式（４）によって表されてよい。

この形態の電圧制御システムによれば、より簡易な式によって加算項を導出することができる。

［８］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記コンバータ制御部は、前記電流偏差が予め定められた閾値以上のときには前記加算項を用いて導出した前記デューティ比を用い、前記電流偏差が前記閾値未満のときには、前記加算項を用いずに導出した他のデューティ比を用いてよい。この形態の電圧制御システムによれば、電流偏差の大きさに応じて、加算項を用いて設定されるデューティ比と、加算項を用いずに設定される他のデューティ比とが適切に選択されて用いられる。従って、電流目標値の変化に対する電圧制御システムの追従性がより高められる。

［９］上記形態の電圧制御システムにおいて、前記コンバータ制御部は、前記他のデューティ比を、少なくとも、前記フィードフォワード項と、前記フィードフォワード項に加算され、前記電流偏差の変化に対して前記加算項よりも緩やかに変化するフィードバック項と、を用いて設定してよい。この形態の電圧制御システムによれば、電流偏差が小さいときには、フィードバック項によって、サイクルが繰り返される間に、電流目標値に対して実際の出力電流が漸近していくように制御される。よって、コンバータ装置のデューティ比が、よりきめ細かく制御され、コンバータ装置の制御性がより高められる。

［１０］本発明の第二の形態によれば、燃料電池システムが提供される。この形態の燃料電池システムは、燃料電池と、上記のいずれかの形態に記載の電圧制御システムと、を備え、前記電圧制御システムは、前記燃料電池が出力する電圧を前記入力電圧として昇圧する。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の出力電圧の制御性を高めることができる。

［１１］本発明の第三の形態によれば、リアクトルを備え、前記リアクトルに対する電気的なエネルギの蓄積と開放を一サイクルでおこない、前記一サイクル中における前記リアクトルに対して前記エネルギが入力されて蓄積される蓄積期間の割合として定められたデューティ比で動作するコンバータ装置を用いて入力電圧を昇圧する電圧制御システムの制御方法が提供される。この形態の制御方法は、一つ前のサイクルの間に前記リアクトルから出力される電流値の時間平均として求められる出力電流の計測値である電流計測値を取得する電流値取得工程と；現サイクルのはじめに、前記コンバータ装置の入力電圧を表す入力側電圧値と、前記コンバータ装置の出力電圧を表す出力側電圧値と、を取得する電圧値取得工程と；前記電流計測値と、前記入力側電圧値と、前記出力側電圧値と、を用いて前記デューティ比を設定して、前記コンバータ装置の出力電圧を制御する出力制御工程と；を備える。前記出力制御工程は、前記現サイクルにおける前記デューティ比を、前記入力側電圧値と前記出力側電圧値とを用いて導出されるフィードフォワード項と、前記出力電流の目標値と１つ前のサイクルにおける前記電流計測値との差である電流偏差と、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比と、を反映して定められて、前記フィードフォワード項に加算される加算項であって、前記現サイクルにおける前記出力電流の増加分に対応した加算項と、を用いて設定する工程を含む。この形態の制御方法によれば、電流目標値が一つ前のサイクルの間に大きく変化したような場合であっても、電流目標値の変化に対するコンバータ装置の応答遅れの発生を抑制することができる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、電圧制御システムや燃料電池システム、電圧制御システムの制御方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、コンバータ装置の制御方法や、電圧の昇圧方法、それらの方法を実現するための機能をコンピューターに発揮させるためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。その他に、燃料電池システムを搭載する車両や、燃料電池システムおよびそれを搭載する車両の制御方法等の形態で実現することもできる。

電圧制御システムが組み込まれた燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。 燃料電池コンバータの構成を示す概略図。 リアクトルの出力電流とデューティ比とを説明するための説明図。 デューティ比の設定の概要を説明するための説明図。 制御部による電圧制御システムの制御処理のフローを示す説明図。 目標電流値と電流計測値とデューティ比ＤにおけるＦＦとΔＤとＦＢのそれぞれの変化を示すタイミングチャートの一例を示す説明図。 ΔＤの算出式の導出方法を説明するための説明図。

A．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての電圧制御システム１０が組み込まれた燃料電池システム１００の電気的構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池車両に搭載される。燃料電池システム１００は、アクセルペダルＡＰを介して受け付けた運転者の要求や、自動制御などによって内部的に生じた要求に応じて燃料電池２０に発電させた電力を利用して、駆動モータ２３に燃料電池車両の駆動力を発生させる。

燃料電池システム１００は、前述の燃料電池２０と駆動モータ２３とに加えて、燃料電池コンバータ１１と、二次電池２１と、二次電池コンバータ２２と、インバータ２４と、第１の電圧計測部３１と、第２の電圧計測部３２と、制御部５０と、を備える。制御部５０は、後述するように、電流値取得部５１としての機能と、電圧値取得部５２としての機能と、コンバータ制御部５３としての機能を発揮する。燃料電池システム１００では、燃料電池コンバータ１１と電流値取得部５１と電圧値取得部５２とコンバータ制御部５３とによって、燃料電池２０が出力する電圧を入力電圧として昇圧する電圧制御システム１０が構成されている。

燃料電池２０は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池２０としては、固体高分子形燃料電池に限定されることはなく、種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。燃料電池２０としては、固体高分子形燃料電池に代えて、例えば、固体酸化物型燃料電池が採用されてもよい。燃料電池２０は、第１の直流導線Ｌ１を介して、燃料電池コンバータ１１の入力端子に接続されている。

燃料電池コンバータ１１は、昇圧型のコンバータ装置であり、制御部５０の制御下において、燃料電池２０から入力された入力電圧を目標電圧まで昇圧する昇圧動作をおこなう。燃料電池コンバータ１１の出力端子は、第２の直流導線Ｌ２を介してインバータ２４の直流端子に接続されている。燃料電池コンバータ１１とインバータ２４との間にはリレー回路が設けられていてもよい。燃料電池コンバータ１１は、リアクトル電流（後述）の計測値Ｉ_Ｌを信号線を介して制御部５０に送信する。燃料電池コンバータ１１は、インテリジェント・パワー・モジュール（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ；ＩＰＭ）を用いて構成されてもよい。燃料電池コンバータ１１の構成および動作の詳細については後述する。

二次電池２１は、例えばリチウムイオン電池によって構成され、燃料電池２０とともに燃料電池システム１００の電力源として機能する。二次電池２１は、第３の直流導線Ｌ３を介して二次電池コンバータ２２の入力端子に接続されている。

二次電池コンバータ２２は、昇圧型のコンバータ装置であり、燃料電池コンバータ１１と同様な構成を有する。二次電池コンバータ２２の出力端子は第４の直流導線Ｌ４を介して、燃料電池コンバータ１１とインバータ２４とを接続する第２の直流導線Ｌ２に接続されている。二次電池コンバータ２２は、制御部５０の制御下において、燃料電池コンバータ１１と協働し、インバータ２４の入力電圧である第２の直流導線Ｌ２における電圧を調整し、二次電池２１の充・放電を制御する。二次電池コンバータ２２は、燃料電池コンバータ１１からの出力電力が目標出力電力に対して不足する場合には、二次電池２１に放電させる。一方、二次電池コンバータ２２は、駆動モータ２３において回生電力が発生する場合には、当該回生電力を二次電池２１に蓄電する。なお、二次電池コンバータ２２は、燃料電池コンバータ１１とは異なる構成を有していてもよい。

駆動モータ２３は、前述したように、燃料電池車両の車輪を駆動する動力源であり、例えば、三相交流モータによって構成される。駆動モータ２３は、交流導線を介してインバータ２４の交流端子に接続されている。

インバータ２４は、ＤＣ／ＡＣインバータであり、制御部５０からの指令に応じて、燃料電池２０および二次電池２１から第２の直流導線Ｌ２を介して直流で供給される電力を三相交流の電力に変換して駆動モータ２３に供給する。また、インバータ２４は、駆動モータ２３において発生する回生電力を直流電力に変換して第２の直流導線Ｌ２に出力する。インバータ２４は、ＩＰＭを用いて構成されてもよい。燃料電池システム１００は、第２の直流導線Ｌ２に接続される複数のインバータ２４を備えていてもよく、各インバータ２４を介して、駆動モータ２３以外の他の補機類（図示は省略）が第２の直流導線Ｌ２と電気的に接続されていてもよい。

第１の電圧計測部３１は第１の直流導線Ｌ１に接続されており、燃料電池コンバータ１１に対する入力電圧を計測し、その計測値を表す信号を制御部５０に出力する。第２の電圧計測部３２は第２の直流導線Ｌ２に接続されており、燃料電池コンバータ１１の出力電圧を計測し、その計測値を表す信号を制御部５０に出力する。第１と第２の電圧計測部３１，３２はそれぞれ、例えば、電圧センサによって構成されてもよい。

制御部５０は、中央処理装置と、主記憶装置と、不揮発性記憶部と、を備えるマイクロコンピュータによって構成されており、主記憶装置に読み込まれた種々のプログラムや命令を中央処理装置が実行することによって種々の機能部として機能する。制御部５０は、信号線を介して、燃料電池コンバータ１１と、二次電池コンバータ２２と、インバータ２４と、に接続されている。制御部５０は、燃料電池２０および二次電池２１の出力電力を制御し、運転者からの出力要求または自動制御などによって内部的に生じる出力要求に応じた駆動力を駆動モータ２３に発生させる。

本実施形態では、制御部５０は、そうした燃料電池システム１００全体の制御をおこなう上位の制御部として機能するとともに、電圧制御システム１０を制御する下位の制御部としても機能する。制御部５０は、電流値取得部５１、電圧値取得部５２およびコンバータ制御部５３として機能する。

電流値取得部５１は、リアクトル電流の計測値Ｉ_Ｌに基づいて、燃料電池コンバータ１１が備えるリアクトルの出力電流の計測値である電流計測値Ｉを取得する。燃料電池コンバータ１１のリアクトルおよび電流計測値Ｉについては後述する。

電圧値取得部５２は、第１の電圧計測部３１から送信される燃料電池コンバータ１１の入力電圧の計測値を、燃料電池コンバータ１１の入力電圧を表す入力側電圧値Ｖ_Ｌとして取得する。また、電圧値取得部５２は、第２の電圧計測部３２から送信される燃料電池コンバータ１１の出力電圧の計測値を、燃料電池コンバータ１１の出力電圧を表す出力側電圧値Ｖ_Ｈとして取得する。

制御部５０のコンバータ制御部５３は、燃料電池コンバータ１１の出力電圧を制御するためのデューティ比Ｄを設定する。デューティ比Ｄは、電圧制御システム１０に対する現在の出力要求に応じて設定される。コンバータ制御部５３は、そのデューティ比Ｄでの駆動を燃料電池コンバータ１１に指令するための制御信号Ｓを燃料電池コンバータ１１に出力する。デューティ比Ｄおよび制御部５０による電圧制御システム１０の制御手順の詳細については後述する。

なお、制御部５０は、燃料電池システム１００を制御することを目的として構成された単体のユニットであってもよいし、例えば、燃料電池車両全体を制御する制御ユニットなど、種々の制御機能を有する制御ユニットの一部として構成されていてもよい。また、制御部５０は、種々の機能をそれぞれ別個に実現する複数の回路やユニット、モジュールなどによって構成されてもよい。例えば、電流値取得部５１と電圧値取得部５２とコンバータ制御部５３とがそれぞれ、個別の回路や、個別のユニット、個別のモジュールなどによって構成されてもよい。

図２は、燃料電池コンバータ１１の構成を示す概略図である。図２では、第２の直流導線Ｌ２に接続されている第４の直流導線Ｌ４の図示は便宜上、省略されている。

燃料電池コンバータ１１は、四相ブリッジコンバータとして構成されており、Ｕ相回路部１１_Ｕと、Ｖ相回路部１１_Ｖと、Ｗ相回路部１１_Ｗと、Ｘ相回路部１１_Ｘと、を備える。各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘは、第１と第２の電源ラインＬ５ａ，Ｌ５ｂと、アースラインＬ６と、に接続されている。

第１の電源ラインＬ５ａは燃料電池２０に接続されている入力側の電源ラインであり、第２の電源ラインＬ５ｂはインバータ２４に接続されている出力側の電源ラインである。アースラインＬ６は、燃料電池２０とインバータ２４に対して共通に基準電位を与える。

各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘはそれぞれ、リアクトル６１と、出力用のダイオード６２と、スイッチング素子６３と、を備える。リアクトル６１は、電気的なエネルギを蓄積する素子である。リアクトル６１の入力端子は、第１の電源ラインＬ５ａに接続されている。リアクトル６１の出力端子は、ダイオード６２を介して第２の電源ラインＬ５ｂに接続されているととともに、スイッチング素子６３を介してアースラインＬ６に接続されている。

ダイオード６２は、リアクトル６１から第２の電源ラインＬ５ｂへ向かう方向を順方向として設けられている。ダイオード６２によって、第２の電源ラインＬ５ｂからリアクトル６１へと電流が流れることが規制される。

スイッチング素子６３は、トランジスタ６４と、保護用ダイオード６５と、によって構成されている。トランジスタ６４は、ｎｐｎタイプのトランジスタであり、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、電力用ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタなどによって構成される。トランジスタ６４は、リアクトル６１側をコレクタとし、アースラインＬ６側をエミッタとして接続されている。保護用ダイオード６５は、トランジスタ６４のコレクタ−エミッタ間において、コレクタ電流の流れる方向とは逆方向に接続されている。

各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのトランジスタ６４のベース端子には制御部５０から、各スイッチング素子６３のデューティ比（後述）を設定するための制御信号Ｓ_Ｕ，Ｓ_Ｖ，Ｓ_Ｗ，Ｓ_Ｘのうちの対応する一つが入力される。符号の末尾のＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘは、対応する回路部の相を示している。各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのスイッチング素子６３は、それぞれに入力される制御信号Ｓ_Ｕ，Ｓ_Ｖ，Ｓ_Ｗ，Ｓ_Ｘに応じてターンオンとターンオフとを繰り返す。本実施形態では、便宜上、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのそれぞれに入力される制御信号Ｓ_Ｕ，Ｓ_Ｖ，Ｓ_Ｗ，Ｓ_Ｘを特に区別する必要がない場合には、総称して「制御信号Ｓ」とも呼ぶ。

スイッチング素子６３がターンオンすると、燃料電池２０からリアクトル６１を介してスイッチング素子６３に電流が流れ始め、リアクトル６１に直流励磁による磁気エネルギが蓄積される。スイッチング素子６３がターンオフすると、ターンオンしていた期間にリアクトル６１に蓄積された磁気エネルギは、電流として、ダイオード６２および第２の電源ラインＬ５ｂを介して、インバータ２４に出力される。

このように、リアクトル６１には、スイッチング素子６３がターンオンしてリアクトル６１に電流が流れている間に、電気的なエネルギとして磁気エネルギが蓄積される。そして、スイッチング素子６３がターンオフしている間に、リアクトル６１に蓄積された磁気エネルギが開放されて、リアクトル６１から第２の電源ラインＬ５ｂに電流が流れる。

スイッチング素子６３がターンオフされたときにリアクトル６１に蓄積された磁気エネルギによって生じる誘導電圧は、燃料電池２０の出力電圧に重ね合わされる。そのため、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘの出力電圧である第２の電源ラインＬ５ｂの電圧は、燃料電池２０の出力電圧である第１の電源ラインＬ５ａの電圧よりも高くなる。

各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘには、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのスイッチング素子６３が順次ターンオンされるように制御信号Ｓが送信され、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘの出力電圧が順次、重ね合わせられる。これによって、インバータ２４に入力される電圧が、燃料電池２０の出力電圧より高く維持される。

以上の動作によって、燃料電池コンバータ１１は、燃料電池２０から入力された電圧を昇圧してインバータ２４に入力する。なお、本実施形態では、インバータ２４とＸ相回路部１１_Ｘとの間には、平滑コンデンサ６６が設けられている。平滑コンデンサ６６は、第２の電源ラインＬ５ｂとアースラインＬ６とに接続されている。平滑コンデンサ６６は、第２の電源ラインＬ５ｂとアースラインＬ６との間の電圧変動を低減する役割を果たす。

本実施形態では、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのリアクトル６１の入力側にはそれぞれ、電流計測部６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘが設けられている。符号の末尾のＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘは、それぞれが設けられている回路部の相を示している。各電流計測部６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘは、リアクトル６１の入力端子と第１の電源ラインＬ５ａとの間に設けられている。電流計測部６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘは、例えば、電流センサによって構成される。

各電流計測部６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘは、対応する各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのリアクトル６１に流れる電流（リアクトル電流）を計測し、その計測値Ｉ_ＬＵ，Ｉ_ＬＶ，Ｉ_ＬＷ，Ｉ_ＬＸを制御部５０に送信する。本明細書では、各相のリアクトル電流の計測値Ｉ_ＬＵ，Ｉ_ＬＶ，Ｉ_ＬＷ，Ｉ_ＬＸを区別する必要がない場合には、総称して、「リアクトル電流の計測値Ｉ_Ｌ」、あるいは、単に「リアクトル電流Ｉ_Ｌ」と呼ぶ。リアクトル電流Ｉ_Ｌは、スイッチング素子のオンとオフの動作によって周期的に増減する。なお、電流計測部６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘは、ダイオード６２と第２の電源ラインＬ５ｂとの間に設けられ、各リアクトル６１の出力側においてリアクトル電流Ｉ_Ｌを計測してもよい。

図３を参照して、リアクトル６１の出力電流の計測値である電流計測値Ｉと、燃料電池コンバータ１１を駆動するためのデューティ比Ｄと、を説明する。図３には、リアクトル電流Ｉ_Ｌおよび電流計測値Ｉの時間変化と、スイッチング素子６３のＯＮ／ＯＦＦタイミングと、を示すタイミングチャートの一例が図示されている。図３では、リアクトル電流Ｉ_Ｌの時間変化が一点鎖線で示され、電流計測値Ｉの時間変化が実線で示されている。図３の例は、電流計測値Ｉがほぼ一定であるときのものである。

上述したように、スイッチング素子６３がターンオンされるとリアクトル電流Ｉ_Ｌが増加し始め、スイッチング素子６３がターンオフされるとリアクトル電流Ｉ_Ｌは低下し始める。リアクトル電流Ｉ_Ｌは、一サイクルのはじめに最小値Ｉ_０を示し、スイッチング素子６３がターンオフされるときに最大値Ｉ_１を示す。この例では、リアクトル電流Ｉ_Ｌは、一サイクルの終わりに再び最小値Ｉ_０に戻っている。本実施形態では、一サイクルごとのリアクトル電流Ｉ_Ｌの時間平均が、制御部５０の電流値取得部５１によって取得される電流計測値Ｉである。本明細書において、リアクトル６１の出力電流と言うときは、この電流計測値Ｉによって表される電流を意味している。

電流値取得部５１は、一サイクルの終わりに、電流計測部６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘのそれぞれから取得した計測値Ｉ_ＬＵ，Ｉ_ＬＶ，Ｉ_ＬＷ，Ｉ_ＬＸを用いて、当該サイクルにおける電流計測値Ｉを算出する。電流値取得部５１は、電流計測値Ｉを、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのそれぞれのリアクトル６１ごとに取得する。

上述したように、本実施形態では、制御部５０のコンバータ制御部５３は、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘごとに、燃料電池コンバータ１１の駆動周期の一サイクル中において、スイッチング素子６３が開いて電気的なエネルギとして磁気エネルギが蓄積される蓄積期間の割合であるデューティ比Ｄを設定する。図３では、一サイクルの周期をＴとし、スイッチング素子６３が開く期間をＴ_ＯＮ、閉じる期間をＴ_ＯＦＦとして図示してある。図３の例においては、デューティ比Ｄは、Ｔ_ＯＮ／Ｔである。

コンバータ制御部５３が、各相回路部１１_Ｕ〜１１_Ｘのデューティ比Ｄをそれぞれ一サイクルごとに設定することによって、各相回路部１１_Ｕ〜１１_Ｘのリアクトル６１から流れる出力電流が制御される。デューティ比Ｄを上昇させると、一サイクルの周期Ｔにおけるスイッチング素子６３のターンオンの期間Ｔ_ＯＮの割合が大きくなるため、リアクトル６１の出力電流が大きくなる。逆に、デューティ比Ｄを低下させると、一サイクルの周期Ｔにおけるスイッチング素子６３のターンオンの期間Ｔ_ＯＮの割合が小さくなるため、リアクトル６１の出力電流が小さくなる。

図４は、コンバータ制御部５３によるデューティ比Ｄの設定の概要を説明するための説明図である。図４には、リアクトル電流Ｉ_Ｌの時間変化の一例を図示してある。各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘに対するデューティ比Ｄの設定方法はいずれも同じであるため、以下では、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘを区別することなく、燃料電池コンバータ１１におけるデューティ比Ｄの設定方法として説明する。

本実施形態では、コンバータ制御部５３は、一サイクルごとのデューティ比Ｄを、当該一サイクルのはじめに設定する。以下の説明においては、コンバータ制御部５３が設定したデューティ比Ｄでスイッチング素子６３が開閉されるサイクルを「現サイクル」と呼ぶ。また、その直前のサイクルを「１つ前のサイクル」と呼ぶ。

時刻ｔ_２においてコンバータ制御部５３がデューティ比Ｄを設定する場合を説明する。この場合には、時刻ｔ_２〜ｔ_３の期間が現サイクルであり、その前の時刻ｔ_１〜ｔ_２の期間が１つ前のサイクルである。時刻ｔ_２において、コンバータ制御部５３は、現在の出力要求に応じて、リアクトル６１の出力電流の目標値である電流目標値Ｉｔを設定する。出力要求に応じた電流目標値Ｉｔの設定の詳細については後述する。時刻ｔ_２において、コンバータ制御部５３は、さらに、電流値取得部５１によって取得された１つ前のサイクルにおける電流計測値Ｉを取得する。

電流目標値Ｉｔが１つ前のサイクルから変化した場合には、通常、電流目標値Ｉｔと電流計測値Ｉとの間には偏差が生じる。また、電流目標値Ｉｔが１つ前のサイクルから変化していなかったとしても、燃料電池２０の運転状態や他の要因によって、電流目標値Ｉｔと電流計測値Ｉとの間には偏差が生じる場合がある。以下では、この偏差を「電流偏差ΔＩ」と呼ぶ。電流偏差ΔＩは、下記の式（５）に示すように、現サイクルにおける電流目標値Ｉｔから１つ前のサイクルにおける電流計測値Ｉを減じた値として算出される。
ΔＩ＝Ｉｔ−Ｉ ・・・（５）

デューティ比Ｄは、現サイクルのはじめに生じている電流偏差ΔＩが解消される方向に設定される。本実施形態では、コンバータ制御部５３は、デューティ比Ｄを、以下の式（６）を用いて設定する。以下、式（６）を構成する項である「ＦＦ」，「ＦＢ」，「ΔＤ」について順に説明する。
Ｄ＝ＦＦ＋ＦＢ＋ΔＤ ・・・（６）

「ＦＦ」は、デューティ比Ｄにおけるフィードフォワード成分を表すフィードフォワード項である。本明細書において、フィードフォワード成分とは、現在の状態を表す実測値や測定値、または、次に到達すべき状態を表す目標値（指令値を含む。以下、同じ。）、のいずれか一方によって決まる成分を意味する。本実施形態では、ＦＦは、下記の式（７）によって求められる。
ＦＦ＝１−（Ｖ_Ｌ／Ｖ_Ｈ） ・・・（７）

上記の式（７）中のＶ_Ｌ，Ｖ_Ｈは、電圧値取得部５２が現サイクルのはじめに取得する入力側電圧値Ｖ_Ｌおよび出力側電圧値Ｖ_Ｈである。上述したように、本実施形態では、入力側電圧値Ｖ_Ｌおよび出力側電圧値Ｖ_Ｈはそれぞれ実測値であり、ＦＦの値は、現在の燃料電池コンバータ１１の入力電圧および出力電圧によって決まる。

「ＦＢ」は、デューティ比Ｄにおけるフィードバック成分を表すフィードバック項である。本明細書において、フィードバック成分とは、現在の状態を表す実測値や測定値と、次に到達すべき状態を表す目標値と、の偏差を解消するための成分を意味する。本実施形態では、ＦＢは、基本的には、下記の式（８）によって導出される。
ＦＢ＝−Ｋ・（Ｉ−Ｉｔ） ・・・（８）

ただし、本実施形態では、ＦＢは、上記の式（８）によって導出される値とは異なる値が設定される場合もある（詳細は後述）。式（８）中のＫは、比例ゲインであり、電流を表す成分をデューティ比を表す成分に変換するために予め定められている係数である。下記の式（８）において、ＦＢの算出の際には、比例ゲインを有する比例項に加えて、電流計測値Ｉと電流目標値Ｉｔとの偏差の累積に積分ゲインが乗算された積分項が加算されてもよい。なお、比例ゲインや積分ゲインには、解消すべき偏差の大きさに対してＦＢの変化を緩やかにする機能がある。これによって、当該偏差が著しく大きい場合であっても、デューティ比Ｄが大きくなりすぎて、リアクトル６１の出力電流のオーバーシュートやハンチングが抑制される。

「ΔＤ」は、急激な目標値の変化に対応するためにＦＦに加算される項である。以下、ΔＤを「加算項」とも呼ぶ。デューティ比Ｄの成分のうち、上記のＦＦやＦＢのみでは、急激な目標値の変化による電流偏差ΔＩの増加に追従しきれない場合が生じ得る。ΔＤがＦＦに加算されることによって、ΔＤに応じた期間だけ、一サイクル中にスイッチング素子６３が開かれる期間を長くすることができ、現サイクルにおいてリアクトル電流Ｉ_Ｌが取り得る最大値が嵩上げされる。そのため、現サイクルにおける電流計測値Ｉを上昇させることができる。図４には、そのΔＤの加算による現サイクルにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌの変化が概念的に示されている。本実施形態では、ΔＤは、基本的には、下記の式（１）によって導出される。

ただし、本実施形態では、ΔＤは、上記の式（１）によって導出される値とは異なる値が設定される場合もある（詳細は後述）。式（１）中のＶ_Ｌ，Ｖ_Ｈは、現サイクルのはじめに電圧値取得部５２が取得する入力側電圧値Ｖ_Ｌおよび出力側電圧値Ｖ_Ｈである。Ｄｐは、１つ前のサイクルでのデューティ比、つまり、デューティ比Ｄの前回値である。Ｉは、１つ前のサイクルにおける電流計測値Ｉである。ΔＩは、現サイクルのはじめに検出された電流偏差ΔＩである。Ｉ_０は、１つ前のサイクルのはじめに計測されたリアクトル電流Ｉ_Ｌの最小値である。

上記の式（１）によって求められるΔＤは、１つ前のサイクルでのデューティ比Ｄｐと電流偏差ΔＩとが反映されるように定められた値であると解釈できる。また、ΔＤは、電流偏差ΔＩに相当するリアクトル６１の出力電流の増加分を現サイクルにおいて得られるように、現サイクルにおける当該リアクトル６１の出力電流の増加分に対応して定められた値であると解釈できる。式（１）は、１つ前のサイクルにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌの出力状態に基づいて、電流偏差ΔＩに相当する量のリアクトル６１の出力電流の増加を、現サイクルにおいて達成できるようなΔＤの値を導出するものである。また、式（１）は、ΔＤが、１つ前のサイクルにおいて、デューティ比Ｄに加えられていたならば、電流計測値Ｉを、実際よりも電流偏差ΔＩに相当する量だけ増大させることができる値をとるように規定された関数式であるとも言える。式（１）が導出された原理については後述する。

図５を参照して、制御部５０によるデューティ比Ｄを用いた電圧制御システム１０の制御処理のフローを説明する。制御部５０は、以下のステップＳ１０〜Ｓ６０の一連の処理を、燃料電池システム１００が起動された後、停止されるまでの間、予め定められた制御周期で繰り返す。なお、本実施形態では、便宜上、制御部５０の制御周期は、燃料電池コンバータ１１の駆動周期Ｔと一致しているものとして説明する。制御部５０の制御周期は、必ずしも燃料電池コンバータ１１の駆動周期Ｔと一致していなくてもよく、燃料電池コンバータ１１の駆動周期よりも長くてもよい。

ステップＳ１０では、制御部５０は、燃料電池２０に出力させる目標電力Ｐ_ＦＣと、インバータ２４に入力されるべき目標電力Ｐ_ＩＶと、を決定する。制御部５０は、燃料電池車両のアクセルペダルＡＰを介して、運転者からの出力要求を取得し、その出力要求に応じて、それらの目標電力Ｐ_ＦＣ，Ｐ_ＩＶを決定する。燃料電池車両において自動運転などの自動制御がおこなわれている場合には、制御部５０は、その自動制御によって生じた出力要求に応じて、それらの目標電力Ｐ_ＦＣ，Ｐ_ＩＶを決定してもよい。また、制御部５０は、そうした出力要求に加えて、あるいは、その代わりに、燃料電池車両に搭載されている補機類等に供給すべき電力など、燃料電池システム１００や燃料電池車両の運転のために内部的に生じる制御要求を反映させて、それらの目標電力Ｐ_ＦＣ，Ｐ_ＩＶを決定してもよい。例えば、制御部５０は、燃料電池２０や他の補機類の暖機のための燃料電池２０の発電量を、外気温や燃料電池２０の温度、二次電池２１の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて決定し、その発電量に基づいて目標電力Ｐ_ＦＣ，Ｐ_ＩＶを決定してもよい。これらの目標電力Ｐ_ＦＣ，Ｐ_ＩＶを決定する際には、現在の燃料電池２０の出力特性（Ｉ−Ｖ特性）や、二次電池２１のＳＯＣなどが考慮されることが好ましい。

続いて、制御部５０は、現在の燃料電池２０のＩ−Ｖ特性に基づいて、目標電力Ｐ_ＦＣを得るための燃料電池２０の目標電圧Ｖ_ＦＣを決定し、その目標電圧Ｖ_ＦＣを燃料電池コンバータ１１の入力電圧の目標値Ｖ_Ｌｔとして設定する。また、制御部５０は、燃料電池２０の目標電圧Ｖ_ＦＣに応じた燃料電池２０の運転制御を開始する。具体的には、制御部５０は、燃料電池２０に対する反応ガスの供給量を制御する。また、制御部５０のコンバータ制御部５３は、インバータ２４に入力されるべき目標電力Ｐ_ＩＶに応じて、現サイクルにおける燃料電池コンバータ１１の出力電圧の目標値Ｖ_Ｈｔと、現サイクルにおける各リアクトル６１の出力電流の目標値である電流目標値Ｉｔと、を決定する。

ステップＳ２０では、コンバータ制御部５３は、電流偏差ΔＩを取得する。上記の式（５）に示されているように、コンバータ制御部５３は、電流目標値Ｉｔから１つ前のサイクルにおけるリアクトル６１の出力電流を表す電流計測値Ｉを減じて、電流偏差ΔＩを算出する。

ステップＳ３０〜Ｓ４５では、コンバータ制御部５３が、上記の式（６）を用いて、デューティ比Ｄを算出する。本実施形態では、電流偏差ΔＩが著しく大きい場合には、現サイクルにおいて、その電流偏差ΔＩができるだけ小さくなるように、式（６）中における加算項ΔＤを、上記の式（１）を用いて導出した有効な値に設定してデューティ比Ｄを算出する。一方、電流偏差ΔＩが、式（６）中のＦＢによって補償できる程度に小さい値であれば、式（６）の加算項ΔＤを、上記の式（１）を用いないで導出した無効な値に設定して、デューティ比Ｄを算出する。具体的には、以下の通りである。

ステップＳ３０では、コンバータ制御部５３は、電流偏差ΔＩについての判定をおこなう。コンバータ制御部５３は、電流偏差ΔＩと予め定められた閾値Ｉｔｈとを比較する。閾値Ｉｔｈは、それに相当する電流偏差ΔＩが生じたときに燃料電池コンバータ１１の応答遅れが生じる可能性がある値として、予め実験的に求められた正の実数値であればよい。

電流偏差ΔＩが閾値Ｉｔｈ未満のときには（ΔＩ＜Ｉｔｈ）、コンバータ制御部５３は、ＦＢを上記の式（８）を用いて導出する（ステップＳ４１）。また、コンバータ制御部５３は、ΔＤを、上記の式（１）を用いて導出することなく、ΔＤの実質的な機能を失わせる無効な値に設定する。具体的には、コンバータ制御部５３は、ΔＤを、０、あるいは、０に近い値に設定するものとしてもよいし、ＦＢに対して極めて小さい値（例えば、ＦＢの数％程度の値）に設定するものとしてもよい。

電流偏差ΔＩが閾値Ｉｔｈ以上のときには（ΔＩ≧Ｉｔｈ）、コンバータ制御部５３は、ΔＤを、上記の式（１）を用いて導出した値に設定する（ステップＳ４２）。また、コンバータ制御部５３は、ＦＢを、上記の式（８）を用いて導出することなく、ＦＢの実質的な機能を失わせる無効な値に設定する。具体的には、コンバータ制御部５３は、ＦＢを、０、あるいは、０に近い値に設定するものとしてもよいし、ΔＤに対して極めて小さい値（例えば、ΔＤの数％程度の値）に設定するものとしてもよい。あるいは、コンバータ制御部５３は、ＦＢを、１つ前のサイクルにおいて上記の式（８）を用いて導出されていた値に設定するものとしてもよい。なお、ＦＢは、必ずしも、無効な値に設定されなくてもよく、上記の式（８）を用いて導出された値が設定されてもよい。

ステップＳ４３では、コンバータ制御部５３は、上記の式（７）を用いて、ＦＦを導出する。ＦＦは、ステップＳ４１やステップＳ４２の前に導出されてもよい。ステップＳ４５では、コンバータ制御部５３は、上記の式（６）に示されているように、それぞれ設定されたＦＦ，ＦＢ，ΔＤを合算してデューティ比Ｄを算出する。

ステップＳ５０では、コンバータ制御部５３は、ステップＳ４５において設定したデューティ比Ｄによって燃料電池コンバータ１１に昇圧動作を実行させる。具体的には、コンバータ制御部５３は、デューティ比Ｄを表す制御信号Ｓを生成し、各相回路部１１_Ｕ，１１_Ｖ，１１_Ｗ，１１_Ｘのスイッチング素子６３に送信し、各スイッチング素子６３の開閉周期を設定する。ステップＳ４２を経て、ΔＤが有効な値に設定されて導出されたデューティ比Ｄが、本発明におけるデューティ比の下位概念に相当し、ステップＳ４１を経てΔＤが無効な値に設定されて導出されたデューティ比Ｄが、本発明における他のデューティ比の下位概念に相当する。

ここで、加算項ΔＤは、上述したように、電流偏差ΔＩを解消するための成分であるため、上述したフィードバック成分の定義からすれば、フィードバック項の一種であるとの解釈もできる。ただし、ΔＤは、現サイクルの一サイクルで、電流偏差ΔＩをできるだけ小さくすることを目的としている成分である。これに対して、ＦＢは、複数回のサイクルを重ねることで電流計測値Ｉを電流目標値Ｉｔに漸近させていくことを目的としている成分であり、ΔＤよりも、電流偏差ΔＩの変化に対して緩やかに変化するように設定されている。このように、ＦＢとΔＤとは、デューティ比Ｄに及ぼす作用が全く同じではないにせよ、類似していると言える。デューティ比Ｄを増加させるときに、ＦＢとΔＤとをともに有効な値として用いると、それぞれの機能が重なり合って作用してしまい、デューティ比Ｄが、本来の狙いとしている値からかえって離れてしまう可能性もある。そこで、本実施形態では、上記のように、電流偏差ΔＩが閾値Ｉｔｈ以上であるときには、ΔＤを式（１）を用いて導出した有効な値に設定し、逆に、電流偏差ΔＩが閾値Ｉｔｈ未満であるときには、ΔＤを無効な値に設定している。これによって、デューティ比Ｄの算出にあったって、ＦＢとΔＤの機能が互いに干渉してしまい、燃料電池コンバータ１１の制御性が低下してしまうことが抑制されている。

制御部５０は、燃料電池システム１００の運転が停止されるまで、ステップＳ１０〜Ｓ５０の処理を、制御周期Ｔで繰り返す（ステップＳ６０）。燃料電池システム１００の運転が停止される場合とは、燃料電池２０から他への電力の供給が途絶える場合であるとしてもよいし、燃料電池２０の運転が停止される場合であるとしてもよい。なお、本実施形態では、制御部５０は、次のサイクルに移行する前に、現サイクルにおけるデューティ比Ｄを１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐとして記憶し、現在のリアクトル電流Ｉ_Ｌの計測値を現サイクルにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌの最小値Ｉ_０として記憶する。これらの値は、次のサイクルにおいて、ステップＳ４２におけるΔＤの算出に用いられる。

図６は、リアクトル６１の出力電流の電流目標値Ｉｔと、電流計測値Ｉと、デューティ比ＤにおけるＦＦとΔＤとＦＢのそれぞれの変化を示すタイミングチャートの一例を示す説明図である。図６では、時間軸が、制御周期Ｔごとに区切られている（時刻ｔ_１〜ｔ_４）。以下では、時刻ｔ_１〜ｔ_２の一サイクルの間に、電流偏差ΔＩが閾値Ｉｔｈ以上になるような電流目標値Ｉｔの増加が生じた場合について説明する。

コンバータ制御部５３は、時刻ｔ_２において、電流偏差ΔＩと閾値Ｉｔｈとを比較する判定処理をおこなう（ステップＳ３０）。この例では、ΔＩ≧Ｉｔｈであるため、上記の式（１）を用いてΔＤを設定するとともに、ＦＢを無効な値に設定し（ステップＳ４２）、上記の式（７）を用いてＦＦを設定する（ステップＳ４３）。そして、それらを合算してデューティ比Ｄを算出し（ステップＳＳ４５）、そのデューティ比Ｄでの制御を開始する（ステップＳ５０）。

時刻ｔ_２において設定されたデューティ比Ｄには、上記の式（１）を用いて導出されたΔＤが加算されている。上述したように、上記の式（１）は、ΔＤを、一サイクルで電流偏差ΔＩに相当するリアクトル６１の出力電流の増加を達成できるような値に設定する関数式である。そのため、時刻ｔ_２〜ｔ_３のサイクルでは、電流計測値Ｉを大きく上昇させて、電流目標値Ｉｔに近づけることができる。

時刻ｔ_３において、電流偏差ΔＩが閾値Ｉｔｈよりも小さい値になっていれば、コンバータ制御部５３は、デューティ比Ｄの算出の際には、ＦＢを上記の式（８）を用いて設定するとともに、ΔＤを無効な値に設定する（ステップＳ４１〜Ｓ４５）。こうして、時刻ｔ_３以降のサイクルでは、デューティ比Ｄの算出に加算項ΔＤが用いられることなく、主に、ＦＢによって、電流目標値Ｉｔと電流計測値Ｉとの差が徐々に低減されていく。

以上のように、本実施形態の電圧制御システム１０によれば、燃料電池システム１００に対して、電流偏差ΔＩが著しく大きくなるような出力要求がなされた場合には、式（１）によって導出されるΔＤを用いたデューティ比Ｄが設定される。式（１）は、後述するように、電流偏差ΔＩに相当するリアクトル６１の出力電流の上昇を達成できるΔＤを導出するように定められた関数式である。そのため、デューティ比Ｄを用いることによって、次のサイクルまでに、電流偏差ΔＩを大きく低減させることができる。また、ΔＤは、目標の増加量が得られるように、１つ前のサイクルにおけるリアクトル電流の出力状態に基づいて定められた値である。つまり、ΔＤは、目標値を達成するために、現状により即した値として設定されている。よって、電流偏差ΔＩを解消するための時間がより短縮され、出力要求の著しい増加に対する応答遅れの発生を抑制することができる。

本実施形態の電圧制御システム１０では、デューティ比Ｄのフィードフォワード成分であるＦＦを導出するために、燃料電池コンバータ１１における入力電圧を表す入力側電圧値Ｖ_Ｌと出力電圧を表す出力側電圧値Ｖ_Ｈとして、それらの実測値が用いられている。そのため、当該入力電圧および出力電圧について、目標値と現在値との間に著しい乖離が生じていたとしても、デューティ比Ｄがその影響を受けてしまうことが抑制される。よって、そうした入力電圧および出力電圧における目標値と現在値との乖離に起因する燃料電池コンバータ１１における過電流や過電圧の発生が抑制される。特に、燃料電池の出力電圧は、一般に、約１００Ｖ程度と高く、運転状態などの条件によっては変動しやすい。しかしながら、本実施形態の燃料電池システム１００であれば、電圧制御システム１０を備えていることによって、燃料電池２０の出力電圧の変動に起因して生じる燃料電池コンバータ１１における入力電圧および出力電圧の目標値と現在値との乖離の影響が低減される。よって、より高い効果を得ることができる。

本実施形態の電圧制御システム１０では、電流偏差ΔＩがもともと小さいときや、有効なΔＤを用いた制御によって電流偏差ΔＩが小さくなった後には、ΔＤが無効な値に設定され、ＦＢによって電流偏差ΔＩが徐々に低減されるように制御される。従って、電流偏差ΔＩが小さい場合に、ΔＤによって無駄にデューティ比Ｄが大きくなってしまうことが抑制される。また、この場合には、ＦＢによって、電流偏差ΔＩが低減される方向に、リアクトル６１の出力電流が、よりきめ細かく制御されることになるため、より高い制御性を得ることができる。

本実施形態の電圧制御システム１０では、上記の式（１）に示されているように、ΔＤを、入力側電圧値Ｖ_Ｌと、出力側電圧値Ｖ_Ｈと、電流偏差ΔＩと、１つ前のサイクルにおける電流計測値Ｉと、１つ前のサイクルにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌの最小値Ｉ_０と、を用いて導出されている。このように、既知のパラメータのみを用いて適切なΔＤを簡易に求めることができ、燃料電池コンバータ１１の制御性を効率的に高めることができる。

図７は、ΔＤを算出するための上記の式（１）を導出する方法を説明するための説明図である。図７には、リアクトル電流Ｉ_Ｌの時間変化の一例を示すグラフが図示されている。図７の時刻ｔ_ａ〜ｔ_ｂのサイクルには、そのサイクルにおける電流目標値Ｉｔに一致する電流計測値Ｉが得られているときのリアクトル電流Ｉ_Ｌの変化が実線で示されている。また、その次の時刻ｔ_ｂ〜ｔ_ｃのサイクルには、時刻ｔ_ａ〜ｔ_ｂのサイクルと同じ条件において、時刻ｔ_ｂ〜ｔ_ｃのサイクルにおける電流目標値Ｉｔの電流計測値Ｉを得るために求められるリアクトル電流Ｉ_Ｌの変化が一点鎖線で示されている。以下、時刻ｔ_ａ〜ｔ_ｂのサイクルを「１つ前のサイクル」とし、時刻ｔ_ｂ〜ｔ_ｃのサイクルを「現サイクル」として説明する。

１つ前のサイクルでは、リアクトル電流Ｉ_Ｌは、スイッチング素子６３がターンオンしている期間Ｔ_ＯＮにおいて、傾きＶ_Ｈ／Ｌで変化し、その後のスイッチング素子６３がターンオフしている期間においては、傾き−（Ｖ_Ｈ−Ｖ_Ｌ）／Ｌで変化している。Ｖ_Ｌは燃料電池コンバータ１１の入力電圧であり、Ｖ_Ｈは燃料電池コンバータ１１の出力電圧であり、Ｌはリアクトル６１のインダクタンスである。このとき、１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐは、下記の式（９）で表される。

また、１つ前のサイクルにおける電流計測値Ｉは、異なる斜線ハッチングによって区分けられている２つの領域の面積Ｓ_１，Ｓ_２の合計を時間で除した値として求めることができる。従って、電流計測値Ｉは、下記の式（１０）として表される。

さらに、１つ前のサイクルにおいては、リアクトル電流Ｉ_Ｌが、時刻ｔ_ａにおける最小値Ｉ_０から増加して、再び、時刻ｔ_ｂにおいて最小値Ｉ_０に戻っていることから以下の式（１１）が得られる。そして、式（１１）を変形することによって、式（１１ａ）が導出される。

一方、現サイクルにおいて、スイッチング素子６３のターンオンしている期間をＴ’_ＯＮとし、１つ前のサイクルからの当該期間の増加時間をΔＴとし、１つ前のサイクルのデューティ比Ｄｐからの現サイクルのデューティ比Ｄの増加量をΔＤとする。すると、現サイクルにおけるデューティ比Ｄは、下記の式（１２），（１３）として表され、ΔＤおよびΔＴはそれぞれ、下記の式（１４），（１５）として表すことができる。

時刻ｔ_ｂにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌと時刻ｔ_ｃにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌとの差をＩ_αとする。Ｉ_αは、現サイクルにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌの増加量に相当する。このとき、燃料電池コンバータ１１の入力電圧および出力電圧が１つ前のサイクルと同じであると仮定しているため、Ｉ_αは、下記の式（１６）として得ることができる。なお、式（１６）を導出する際には、上記の（１４）式から得られるΔＴ_ＯＮ＝ΔＤ・Ｔを代入している。

現サイクルにおいて達成すべき電流目標値Ｉｔは、異なる斜線ハッチングによって区分けられている３つの領域の面積Ｓ_３，Ｓ_４，Ｓ_５の合計を時間で除した値として求めることができる。従って、電流目標値Ｉｔは、下記の式（１７）として表される。

現サイクルのはじめの時刻ｔ_ｂに生じている電流偏差ΔＩは、上記の式（１０）および式（１７）から、以下の式（１８）として表される。

式（１８）をΔＤについての二次方程式に変形すると、下記の式（１９）になる。式（１９）からΔＤの解を求める。すると、ΔＤは、下記の式（２０）として表される。

さらに、デューティ比Ｄは、０以上、１以下の値であるため、ΔＤは、下記の式（２）である。

ここで、上記の式（９）を変形して得られるＴ_ＯＮを、上記の式（１０）に代入すると、下記の式（２１）が得られる。さらに、式（２１）を変形することによって、式（２２）が得られる。

上記の式（２２）を用いて、式（２）を書き直すことによって、下記のとおり、式（１）が得られる。

以上のように、上記の式（１）は、ΔＤを、Ｖ_Ｌ，Ｖ_Ｈが１つ前のサイクルと同じであるとしたときに、現サイクルにおいて電流計測値Ｉより電流偏差ΔＩだけ高い電流目標値Ｉｔを得るのに必要なデューティ比Ｄｐからの増加量として求めるものである。つまり、式（１）によって、ΔＤは、１つ前のサイクルのデューティ比Ｄｐに加えられていたならば、１つ前のサイクルにおいて得られていた電流計測値Ｉを、実際よりも電流偏差ΔＩに相当する量だけ増大させることができる増加量に相当する値として求められる。従って、式（１）から導出されるΔＤを用いたデューティ比Ｄを用いることによって、電流偏差ΔＩが著しく大きくなるような出力要求の増加があったときに、燃料電池コンバータ１１における応答遅れの発生を、より効果的に抑制することができる。

B．第２実施形態：
本発明の第２実施形態としての電圧制御システムは、加算項ΔＤを導出するための式が異なる点以外は、上記の第１実施形態で説明した電圧制御システム１０とほぼ同じ構成を有している。第２実施形態の電圧制御システムは、第１実施形態で説明した燃料電池システム１００と同様な構成の燃料電池システムに組み込まれている。第２実施形態の電圧制御システムでは、図５で説明したのと同様なフローによって、燃料電池コンバータ１１の昇圧動作が制御される。ただし、コンバータ制御部５３は、ステップＳ４２において、下記の式（２）を用いて、加算項ΔＤを設定する。

上述したように、第１実施形態でΔＤの算出に用いていた式（１）は、この式（２）から導出されたものである。よって、上記の式（２）を用いて導出されるΔＤは、第１実施形態で説明したΔＤと実質的に同じものである。つまり、ΔＤは、電流偏差ΔＩと１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐとを反映して定められた項である。また、ΔＤは、電流偏差ΔＩに相当するリアクトル６１の出力電流の増加分を現サイクルにおいて得られるように、現サイクルにおける当該リアクトル６１の出力電流の増加分に対応して定められた項である。式（２）であれば、入力側電圧値Ｖ_Ｌと、出力側電圧値Ｖ_Ｈと、電流偏差ΔＩと、予め設定された係数であるインダクタンスＬと、制御周期Ｔと、を用いて、ΔＤを算出することができる。従って、１つ前のサイクルにおけるデューティ比ＤｐやＩ_０を用いなくてもΔＤを算出できるなど、ΔＤの算出がより簡易化される。その他に、第２実施形態の電圧制御システムおよび燃料電池システムによれば、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

C．第３実施形態：
本発明の第３実施形態としての電圧制御システムは、加算項ΔＤを導出するための式が異なる点以外は、上記の第１実施形態で説明した電圧制御システム１０とほぼ同じ構成を有している。第３実施形態の電圧制御システムは、第１実施形態で説明した燃料電池システム１００と同様な構成の燃料電池システムに組み込まれている。第３実施形態の電圧制御システムでは、図５で説明したのと同様なフローによって、燃料電池コンバータ１１の昇圧動作が制御される。ただし、コンバータ制御部５３は、ステップＳ４２において、下記の式（３）を用いて、加算項ΔＤを設定する。

上記の式（３）であれば、電流偏差ΔＩと、入力側電圧値Ｖ_Ｌと、予め設定された係数であるインダクタンスＬと、制御周期Ｔと、を用いてΔＤを算出することができる。式（３）は、第１実施形態で説明し、第２実施形態でも用いた式（２）から、以下のように導かれる。

ここで、βが、β≪１を満たす任意の実数であるとき、下記の式（２３）が成り立つ。
（１＋β）^１／２≒１＋（１／２）・β ・・・（２３）

よって、式（２）は、実質的に、下記の式（２４）として示される近似式に書き直すことができる。下記の式（２４）を展開することによって、上記の式（３）が得られる。

以上のように、第３実施形態の電圧制御システムによれば、より簡易な式（３）によって、加算項ΔＤを算出することができ、加算項ΔＤの導出時間を短縮できる。その他に、第３実施形態の電圧制御システムおよび燃料電池システムによれば、上記の各実施形態において説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

D．第４実施形態：
本発明の第４実施形態としての電圧制御システムは、加算項ΔＤを導出するための式が異なる点以外は、上記の第１実施形態で説明した電圧制御システム１０とほぼ同じ構成を有している。第４実施形態の電圧制御システムは、第１実施形態で説明した燃料電池システム１００と同様な構成の燃料電池システムに組み込まれている。第４実施形態の電圧制御システムでは、図５で説明したのと同様なフローによって、燃料電池コンバータ１１の昇圧動作が制御される。ただし、コンバータ制御部５３は、ステップＳ４２において、下記の式（４）を用いて、加算項ΔＤを設定する。

上記の式（４）は、第３実施形態で説明した式（３）に、式（２２）を代入することによって得られる。上記の式（４）であれば、電流偏差ΔＩと、１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐと、電流計測値Ｉと、１つ前のサイクルにおけるリアクトル電流Ｉ_Ｌの最小値Ｉ_０と、を用いて、ΔＤを算出することができる。式（４）によれば、加算項ΔＤの導出時間を短縮することができる。その他に、第４実施形態の電圧制御システムおよび燃料電池システムによれば、上記の各実施形態において説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

E．変形例：
E1．変形例１：
上記の各実施形態では、電圧値取得部５２は、第１の電圧計測部３１によって計測された計測値を、燃料電池コンバータ１１の入力電圧を表す入力側電圧値Ｖ_Ｌとして取得している。また、電圧値取得部５２は、第２の電圧計測部３２によって計測された計測値を、燃料電池コンバータ１１の出力電圧を表す入力側電圧値Ｖ_Ｈとして取得している。これに対して、電圧値取得部５２は、制御部５０によって設定された燃料電池コンバータ１１の入力電圧の目標値を燃料電池コンバータ１１の入力電圧を表す入力側電圧値Ｖ_Ｌとして取得し、制御部５０によって設定された燃料電池コンバータ１１の出力電圧の目標値を燃料電池コンバータ１１の出力電圧を表す出力側電圧値Ｖ_Ｈとして取得してもよい。この場合には、コンバータ制御部５３は、デューティ比Ｄの設定に、目標値である入力側電圧値Ｖ_Ｌおよび出力側電圧値Ｖ_Ｈを用いることになる。このような構成であれば、デューティ比Ｄのフィードフォワード成分であるＦＦが、出力要求に応じた値として導出されるため、燃料電池コンバータ１１の出力要求に対する追従性を高めることができる。

E2．変形例２：
上記の各実施形態では、加算項ΔＤは、式（１）〜式（４）のいずれかを用いて導出されている。これに対して、加算項ΔＤは、他の数式によって導出されてもよい。加算項ΔＤを導出する数式は、ΔＤを、現サイクルのはじめに生じている電流偏差ΔＩと、１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐと、を反映して定め、現サイクルにおけるリアクトル６１の出力電流の増加分が電流偏差ΔＩに相当するように、当該リアクトル６１の出力電流の増加分に対応して定めるものであればよい。なお、ΔＤが、電流偏差ΔＩと１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐとが反映されていると言うためには、ΔＤが、電流偏差ΔＩと１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐとに応じて変化すればよい。従って、ΔＤを導出する式は、電流偏差ΔＩと１つ前のサイクルにおけるデューティ比Ｄｐとを直接的に代入するものでなくてもよい。

E3．変形例３：
上記の各実施形態において、デューティ比Ｄの算出において加算されるＦＦおよびＦＢは、上記第１実施形態で説明した式（７）や式（８）以外の数式を用いて導出されてもよい。ＦＦは、フィードフォワード項としての機能を果たせるのであれば、入力側電圧値Ｖ_Ｌおよび出力側電圧値Ｖ_Ｈを用いた他の式によって導出さてもよい。ＦＢは、フィードバック項としての機能を果たせるのであれば、例えば、電流の測定値と目標値との差分に応じた値が得られる式に限らず、電圧の測定値と目標値との差分に応じた値が得られる式によって導出されてもよい。ＦＢは、電力の測定値と目標値との差分に応じた値が得られる式によって導出されてもよい。

E4．変形例４：
上記の各実施形態では、コンバータ制御部５３は、電流偏差ΔＩが予め定められている閾値Ｉｔｈ未満のときに、ΔＤを無効な値に設定している。これに対して、コンバータ制御部５３は、電流偏差ΔＩの大きさにかかわらず、ΔＤを無効な値に設定することなく、ΔＤを、上記の各実施形態で説明したいずれかの式（１）〜（４）によって導出される値に設定するものとしてもよい。また、図５のステップＳ４２において、ＦＢが無効な値に設定されることなく、上記の式（８）によって導出される値に設定されてもよい。

E5．変形例５：
上記の各実施形態では、燃料電池コンバータ１１は、四相ブリッジコンバータによって構成されている。これに対して、燃料電池コンバータ１１は、四相ブリッジコンバータによって構成されていなくてもよい。燃料電池コンバータ１１の相数は四相に限定されることはなく、例えば、一相や二相、三相であってもよいし、四相以上であってもよい。

E6．変形例６：
上記の各実施形態の電圧制御システムは、燃料電池車両に搭載される燃料電池システムに組み込まれている。これに対して、上記の各実施形態の電圧制御システムは、燃料電池車両以外の他の移動体に搭載される燃料電池システムに組み込まれていてもよいし、建物や施設などに固定的に設置されている燃料電池システムに組み込まれていてもよい。また、上記の各実施形態の電圧制御システムは、燃料電池システムに組み込まれていなくてもよく、例えば、風力発電装置を備える発電システムに組み込まれていてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…電圧制御システム
１１…燃料電池コンバータ
１１_Ｕ…Ｕ相回路部
１１_Ｖ…Ｖ相回路部
１１_Ｗ…Ｗ相回路部
１１_Ｘ…Ｘ相回路部
２０…燃料電池
２１…二次電池
２２…二次電池コンバータ
２３…駆動モータ
２４…インバータ
３１…第１の電圧計測部
３２…第２の電圧計測部
５０…制御部
５１…電流値取得部
５２…電圧値取得部
５３…コンバータ制御部
６１…リアクトル
６２…ダイオード
６３…スイッチング素子
６４…トランジスタ
６５…保護用ダイオード
６６…平滑コンデンサ
６７_Ｕ，６７_Ｖ，６７_Ｗ，６７_Ｘ…電流計測部
１００…燃料電池システム
ＡＰ…アクセルペダル
Ｉ_Ｌ，Ｉ_ＬＵ，Ｉ_ＬＶ，Ｉ_ＬＷ，Ｉ_ＬＸ…リアクトル電流
Ｌ１…第１の直流導線
Ｌ２…第２の直流導線
Ｌ３…第３の直流導線
Ｌ４…第４の直流導線
Ｌ５ａ…第１の電源ライン
Ｌ５ｂ…第２の電源ライン
Ｌ６…アースライン
Ｓ，Ｓ_Ｕ，Ｓ_Ｖ，Ｓ_Ｗ，Ｓ_Ｘ…制御信号
Ｖ_Ｌ…入力側電圧値
Ｖ_Ｈ…出力側電圧値

Claims (11)

1. 入力電圧を昇圧する電圧制御システムであって、
   リアクトルを備え、前記リアクトルに対する電気的なエネルギの蓄積と開放を一サイクルでおこない、前記一サイクル中における前記リアクトルに対して前記エネルギが入力されて蓄積される蓄積期間の割合として定められたデューティ比で動作するコンバータ装置と、
   前記デューティ比を設定して、前記コンバータ装置の出力電圧を制御するコンバータ制御部と、
   前記一サイクル中に前記リアクトルから出力される電流値の時間平均として求められる出力電流の計測値である電流計測値を取得する電流値取得部と、
   前記コンバータ装置の入力電圧を表す入力側電圧値と、前記コンバータ装置の出力電圧を表す出力側電圧値と、を取得する電圧値取得部と、
   を備え、
   前記コンバータ制御部は、現サイクルにおける前記デューティ比を、
   前記現サイクルのはじめに取得される前記入力側電圧値と前記出力側電圧値とを用いて導出されるフィードフォワード項と、
   前記出力電流の目標値と１つ前のサイクルにおける前記電流計測値との差である電流偏差と、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比と、が反映されるように定められて、前記フィードフォワード項に加算される加算項であって、前記現サイクルにおける前記出力電流の増加分に対応した加算項と、
   を用いて設定する、電圧制御システム。
2. 請求項１記載の電圧制御システムであって、
   前記加算項は、前記１つ前のサイクルにおいて、前記デューティ比に加えられていたならば、前記１つ前のサイクルにおいて得られる前記電流計測値を、実際よりも前記電流偏差に相当する量だけ増大させることができる前記デューティ比の増加量に相当する値をとる、電圧制御システム。
3. 請求項１または請求項２記載の電圧制御システムであって、
   前記コンバータ制御部は、前記加算項を、
   前記電流偏差と、
   前記現サイクルにおける前記出力電流の目標値、前記１つ前のサイクルにおける前記電流計測値、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比、前記現サイクルにおける前記入力側電圧値、のうちの少なくとも一つと、
   を用いて導出する、電圧制御システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電圧制御システムであって、
   前記加算項をΔＤ、前記入力側電圧値をＶＬ、前記出力側電圧値をＶＨ、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比をＤｐ、前記電流偏差をΔＩ、前記１つ前のサイクルにおける前記電流計測値をＩ、前記１つ前のサイクルのはじめに前記リアクトルから出力された電流値をＩ０とするとき、ΔＤは、下記の式（１）によって表される、電圧制御システム。
   

   
5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電圧制御システムであって、
   前記加算項をΔＤ、前記入力側電圧値をＶＬ、前記出力側電圧値をＶＨ、前記リアクトルのインダクタンスをＬ、前記一サイクルの周期をＴ、前記電流偏差をΔＩとするとき、ΔＤは、下記の式（２）によって表される、電圧制御システム。
   

   
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電圧制御システムであって、
   前記加算項をΔＤ、前記入力側電圧値をＶＬ、前記リアクトルのインダクタンスをＬ、前記電流偏差をΔＩとするとき、ΔＤは、下記の式（３）によって表される、電圧制御システム。
   

   
7. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電圧制御システムであって、
   前記加算項をΔＤ、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比をＤｐ、前記電流偏差をΔＩ、前記１つ前のサイクルにおける前記電流計測値をＩ、前記１つ前のサイクルのはじめに前記リアクトルから出力された電流値をＩ０とするとき、ΔＤは、下記の式（４）によって表される、電圧制御システム。
   

   
8. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電圧制御システムであって、
   前記コンバータ制御部は、前記電流偏差が予め定められた閾値以上のときには前記加算項を用いて導出した前記デューティ比を用い、前記電流偏差が前記閾値未満のときには、前記加算項を用いずに導出した他のデューティ比を用いる、電圧制御システム。
9. 請求項８記載の電圧制御システムであって、
   前記コンバータ制御部は、前記他のデューティ比を、少なくとも、前記フィードフォワード項と、前記フィードフォワード項に加算され、前記電流偏差の変化に対して前記加算項よりも緩やかに変化するフィードバック項と、を用いて設定する、電圧制御システム。
10. 燃料電池システムであって、
    燃料電池と、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電圧制御システムと、
    を備え、
    前記電圧制御システムは、前記燃料電池が出力する電圧を前記入力電圧として昇圧する、燃料電池システム。
11. リアクトルを備え、前記リアクトルに対する電気的なエネルギの蓄積と開放を一サイクルでおこない、前記一サイクル中における前記リアクトルに対して前記エネルギが入力されて蓄積される蓄積期間の割合として定められたデューティ比で動作するコンバータ装置を用いて入力電圧を昇圧する電圧制御システムの制御方法であって、
    一つ前のサイクルの間に前記リアクトルから出力される電流値の時間平均として求められる出力電流の計測値である電流計測値を取得する電流値取得工程と、
    現サイクルのはじめに、前記コンバータ装置の入力電圧を表す入力側電圧値と、前記コンバータ装置の出力電圧を表す出力側電圧値と、を取得する電圧値取得工程と、
    前記電流計測値と、前記入力側電圧値と、前記出力側電圧値と、を用いて前記デューティ比を設定して、前記コンバータ装置の出力電圧を制御する出力制御工程と、
    を備え、
    前記出力制御工程は、前記現サイクルにおける前記デューティ比を、
    前記入力側電圧値と前記出力側電圧値とを用いて導出されるフィードフォワード項と、
    前記出力電流の目標値と１つ前のサイクルにおける前記電流計測値との差である電流偏差と、前記１つ前のサイクルにおける前記デューティ比と、が反映されるように定められて、前記フィードフォワード項に加算される加算項であって、前記現サイクルにおける前記出力電流の増加分に対応した加算項と、
    を用いて設定する工程を含む、制御方法。

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