JP7370880B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。

燃料電池の電圧を所定電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、ＤＣＤＣコンバータと負荷との間に接続される蓄電装置とを備える燃料電池システムにおいて、負荷から要求される電力が減少することや蓄電装置が満充電状態になることなどに伴うＤＣＤＣコンバータの停止要求の発生をトリガとして、蓄電装置の内部抵抗や内部起電力などの蓄電装置の状態を推定するものがある。なお、蓄電装置の内部抵抗や内部起電力は、蓄電装置の電圧や蓄電装置に流れる電流を用いて推定することが考えられる。一般に、蓄電装置の電圧の最大値と最小値との差が大きいほど、蓄電装置の内部抵抗や内部起電力の推定精度が向上する。関連する技術として、特許文献１がある。

また、他の燃料電池システムにおいて、複数のＤＣＤＣコンバータと、複数のＤＣＤＣコンバータにそれぞれ１つずつ接続される複数の蓄電装置とを備えるものがある。

ところで、燃料電池から出力される電流が減少すると、燃料電池の電圧が増加するため、燃料電池の電圧が閾値を超えて燃料電池が劣化するおそれがある。

そのため、上記他の燃料電池システムでは、各ＤＣＤＣコンバータの停止要求が発生した場合、各ＤＣＤＣコンバータを継続して動作させて、燃料電池から出力される電流を減少させないようにすることが考えられるが、各蓄電装置の電圧が比較的大きな変化幅で変動する機会が減り、各蓄電装置の電圧の最大値と最小値との差が比較的小さくなるため、各蓄電装置の状態の推定精度が低下するおそれがある。

特開２０１６－１５２４６号公報

本発明の一側面に係る目的は、複数のＤＣＤＣコンバータと、複数のＤＣＤＣコンバータにそれぞれ１つずつ接続される複数の蓄電装置とを備える燃料電池システムにおいて、燃料電池の劣化を抑制しつつ、各蓄電装置の状態の推定精度の低下を抑制することである。

本発明に係る一つの形態である燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の電圧を所定電圧に変換する複数のＤＣＤＣコンバータと、複数のＤＣＤＣコンバータにそれぞれ１つずつ接続される複数の蓄電装置と、燃料電池の電圧が閾値を超えないように複数のＤＣＤＣコンバータに流れる電流を調整する高電位回避処理、または、蓄電装置の電圧及び蓄電装置に流れる電流を用いて蓄電装置の状態を推定する状態推定処理を実行する制御部とを備える。

制御部は、複数のＤＣＤＣコンバータのうちの第１のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させているとともに、第１のＤＣＤＣコンバータ以外の第２のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させていない場合、第１のＤＣＤＣコンバータを停止させ、第２のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行するとともに第１のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行する。

これにより、第２のＤＣＤＣコンバータ及び第１のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して、高電位回避処理及び状態推定処理の両方の処理を排他的に実行することができるため、燃料電池の劣化を抑制しつつ、各蓄電装置の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

また、制御部は、複数のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させている場合、前回の制御タイミングにおいて状態推定処理を実行していない蓄電装置に接続される第３のＤＣＤＣコンバータを停止させ、第３のＤＣＤＣコンバータ以外の第４のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行するとともに第３のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行するように構成してもよい。

これにより、第３及び第４のＤＣＤＣコンバータの停止要求が連続して発生しても、第３のＤＣＤＣコンバータ及び第３のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して高電位回避処理と状態推定処理とを交互に実行することができるとともに、第４のＤＣＤＣコンバータ及び第４のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して高電位回避処理と状態推定処理とを交互に実行することができるため、燃料電池の劣化を抑制しつつ、各蓄電装置の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

また、制御部は、複数のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させている場合で、かつ、第４のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置が満充電状態である場合、複数のＤＣＤＣコンバータを停止させ、燃料電池と複数のＤＣＤＣコンバータのうちの少なくとも１つのＤＣＤＣコンバータとの間に接続される抵抗により燃料電池から出力される電力を消費させることで高電位回避処理を実行するとともに複数のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行するように構成してもよい。

これにより、燃料電池から出力される電力を抵抗により消費させることができるため、蓄電装置が満充電状態であり燃料電池から出力される電力を蓄電装置に供給できない場合でも、高電位回避を実行することができる。そのため、複数のＤＣＤＣコンバータの停止要求が発生する場合、蓄電装置が満充電状態であっても、高電位回避処理及び状態推定処理の両方の処理を排他的に実行することができるため、燃料電池の劣化を抑制しつつ、各蓄電装置の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

本発明によれば、複数のＤＣＤＣコンバータと、複数のＤＣＤＣコンバータにそれぞれ１つずつ接続される複数の蓄電装置とを備える燃料電池システムにおいて、燃料電池の劣化を抑制しつつ、各蓄電装置の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態の燃料電池システムの他の例を示す図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。

図１に示す燃料電池システム１は、フォークリフトなどの産業車両や電気自動車などの車両Ｖｅに搭載され、負荷Ｌｏ１や負荷Ｌｏ２に電力を供給する。なお、負荷Ｌｏ１は、マイクロコンピュータやメモリなどに電力を供給するための電源などであり、負荷Ｌｏ２は、走行用モータや電装部品などである。

また、燃料電池システム１は、燃料電池ＦＣと、水素タンクＴと、エアコンプレッサＡＣと、インバータＩｎｖと、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２と、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１と、負荷Ｌｏ１と、ＤＣＤＣコンバータＣｖ２と、制御部Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２と、電圧検出部Ｓｖ１、Ｓｖ２と、電流検出部Ｓｉ１、Ｓｉ２と、制御部３とを備える。なお、制御部Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２の機能を制御部３に含めて、制御部３、制御部Ｃｎｔ１、及び制御部Ｃｎｔ２を一体にしてもよい。

燃料電池ＦＣは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成される燃料電池スタックであり、水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う。

水素タンク２は、水素を燃料電池ＦＣに供給する。具体的には、水素タンクＴと燃料電池ＦＣとの間に水素の噴射状態を調整することが可能な不図示のインジェクタを備えており、インジェクタの開閉によって水素が供給される。この場合、制御部３は、インジェクタの開閉を制御することで燃料電池ＦＣに供給される水素の量を調整する。

エアコンプレッサ３は、酸素が含まれる空気を燃料電池ＦＣに供給する。
インバータＩｎｖは、エアコンプレッサ３のモータを駆動する。制御部３は、インバータＩｎｖの動作を制御することにより、燃料電池ＦＣに供給される空気（酸素）の量を調整する。

蓄電装置Ｓ１は、リチウムイオンキャパシタなどにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣｖ１と負荷Ｌｏ１との間に接続される。ＤＣＤＣコンバータＣｖ１から出力される電力が、負荷Ｌｏ１が要求する電力より大きい場合、余剰分の電力が蓄電装置Ｓ１に供給され、蓄電装置Ｓ１が充電される。また、ＤＣＤＣコンバータＣｖ１から出力される電力が、負荷Ｌｏ１が要求する電力より小さい場合、不足分の電力が蓄電装置Ｓ１から負荷Ｌｏ１に供給される。

蓄電装置Ｓ２は、リチウムイオンキャパシタなどにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣｖ２と負荷Ｌｏ２との間に接続される。ＤＣＤＣコンバータＣｖ２から出力される電力が、負荷Ｌｏ２が要求する電力より大きい場合、余剰分の電力が蓄電装置Ｓ２に供給され、蓄電装置Ｓ２が充電される。また、負荷Ｌｏ２から蓄電装置Ｓ２に回生電力が供給されると、蓄電装置Ｓ２が充電される。また、ＤＣＤＣコンバータＣｖ２から出力される電力が、負荷Ｌｏ２が要求する電力より小さい場合、不足分の電力が蓄電装置Ｓ２から負荷Ｌｏ２に供給される。また、本実施形態では一例として、蓄電装置Ｓ２の上限電圧＞蓄電装置Ｓ１の上限電圧とする。なお、上限電圧は蓄電装置に印加できる耐電圧などであり、設計に応じて適宜変更可能である。本実施形態では一例として、蓄電装置Ｓ１の上限電圧が５０Ｖ、蓄電装置Ｓ２の上限電圧が８５Ｖとする。

なお、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２は、充電及び放電することが可能な蓄電装置（リチウムイオン電池など）であれば、リチウムイオンキャパシタに限定されない。

電圧検出部Ｓｖ１は、電圧計などにより構成され、蓄電装置Ｓ１の電圧を検出し、その検出した電圧を制御部３に出力する。

電流検出部Ｓｉ１は、電流計などにより構成され、蓄電装置Ｓ１に流れる電流を検出し、その検出した電流を制御部３に出力する。

電圧検出部Ｓｖ２は、電圧計などにより構成され、蓄電装置Ｓ２の電圧を検出し、その検出した電圧を制御部３に出力する。

電流検出部Ｓｉ２は、電流計などにより構成され、蓄電装置Ｓ２に流れる電流を検出し、その検出した電流を制御部３に出力する。

ＤＣＤＣコンバータＣｖ１は、スイッチング素子を備え、入力される制御信号Ｓ１によりスイッチング素子がオン、オフすることで、燃料電池ＦＣの電圧を一定電圧に変換し、負荷Ｌｏ１や蓄電装置Ｓ１に出力する。

ＤＣＤＣコンバータＣｖ２は、スイッチング素子を備え、入力される制御信号Ｓ２によりスイッチング素子がオン、オフすることで、燃料電池ＦＣの電圧を一定電圧に変換し、負荷Ｌｏ２や蓄電装置Ｓ２に出力する。

制御部Ｃｎｔ１は、マイクロコンピュータなどにより構成され、制御信号Ｓ１を出力する。

制御部Ｃｎｔ２は、マイクロコンピュータなどにより構成され、制御信号Ｓ２を出力する。

記憶部２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリにより構成され、後述する、蓄電装置Ｓ１の電圧と蓄電装置Ｓ１の充電率（蓄電装置Ｓ１の満充電容量に対する現在の充電容量の割合）との対応関係を示す情報Ｄ１、蓄電装置Ｓ２の電圧と蓄電装置Ｓ２の充電率（蓄電装置Ｓ２の満充電容量に対する現在の充電容量の割合）との対応関係を示す情報Ｄ２、及び、状態更新フラグＦ１、Ｆ２の状態を記憶する。

制御部３は、マイクロコンピュータなどにより構成され、インバータＩｎｖの動作を制御することで燃料電池ＦＣの発電量（電力）を制御する。すなわち、燃料電池ＦＣに供給される空気（酸素）の量が増加するほど、燃料電池ＦＣの発電量が増加し、燃料電池ＦＣに供給される空気の量が減少するほど、燃料電池ＦＣの発電量が減少する。なお、制御部３は、燃料電池ＦＣに供給される空気の量を段階的に増加または減少させてもよい。また、制御部３は、燃料電池ＦＣに供給される空気の量をゼロにすると、所定時間経過後に、燃料電池ＦＣの発電が停止して燃料電池ＦＣの発電量がゼロになるものとする。また、燃料電池ＦＣから出力される電流が増加するほど、燃料電池ＦＣ（燃料電池セル）の電圧が減少し、燃料電池ＦＣから出力される電流が減少するほど、燃料電池ＦＣ（燃料電池セル）の電圧が増加するものとする。

また、制御部３は、負荷Ｌｏ１、Ｌｏ２や蓄電装置Ｓ１、Ｓ２から要求される電力に応じた電流が燃料電池ＦＣから出力されるように、かつ、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えないように、インバータＩｎｖ、制御部Ｃｎｔ１、及び制御部Ｃｎｔ２の動作を制御する。なお、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えて燃料電池ＦＣが劣化しないように、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１またはＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に流れる電流を調整する処理を高電位回避処理という。また、負荷Ｌｏ１や蓄電装置Ｓ１から要求される電力が増加するほど、制御信号Ｓ１のデューティ比が増加し、負荷Ｌｏ１や蓄電装置Ｓ１から要求される電力が減少するほど、制御信号Ｓ１のデューティ比が減少するものとする。また、負荷Ｌｏ２や蓄電装置Ｓ２から要求される電力が増加するほど、制御信号Ｓ２のデューティ比が増加し、負荷Ｌｏ２や蓄電装置Ｓ２から要求される電力が減少するほど、制御信号Ｓ２のデューティ比が減少するものとする。また、閾値は、燃料電池ＦＣが劣化するおそれがあるときの燃料電池ＦＣの電圧とし、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えそうなとき、制御信号Ｓ１、Ｓ２のデューティ比の減少が制限される。

また、制御部３は、蓄電装置Ｓ１に対する状態推定処理の実行時、電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧や電流検出部Ｓｉ１により検出される電流などを用いて、蓄電装置Ｓ１の状態（充電率、内部抵抗、内部起電力など）を推定する。

例えば、制御部３は、記憶部２に記憶されている、蓄電装置Ｓ１の電圧と蓄電装置Ｓ１の充電率との対応関係を示す情報Ｄ１を参照して、電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧に対応する充電率を求める。

例えば、制御部３は、下記式１を計算することにより、蓄電装置Ｓ１の内部抵抗Ｒｉ１を算出する。なお、電圧ＶＨ１は、電流検出部Ｓｉ１により検出される電流が電流ＩＨ１であるときに電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧とする。また、電圧ＶＬ１は、電流検出部Ｓｉ１により検出される電流が電流ＩＬ１であるときに電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧とする。電流ＩＨ１＞電流ＩＬ１（例えば、ゼロ）とする。

内部抵抗Ｒｉ１＝（電圧ＶＨ１－電圧ＶＬ１）／（電流ＩＨ１－電流ＩＬ１）・・・式１

例えば、制御部３は、下記式２を計算することにより、蓄電装置Ｓ１の内部起電力Ｅ１を算出する。なお、制御部３は、過去に算出した複数の内部抵抗Ｒｉ１の平均値を用いて、内部起電力Ｅ１を算出してもよい。

内部起電力Ｅ１＝電圧ＶＨ１－内部抵抗Ｒｉ１×電流ＩＨ１・・・式２

なお、制御部３は、蓄電装置Ｓ１の電圧の最大値と最小値との差が所定電圧以上である場合、蓄電装置Ｓ１の状態（内部抵抗Ｒｉ１や内部起電力Ｅ１）を推定するように構成してもよい。これにより、蓄電装置Ｓ１の状態の推定精度を向上させることができる。

また、制御部３は、蓄電装置Ｓ２に対する状態推定処理の実行時、電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧や電流検出部Ｓｉ２により検出される電流などを用いて、蓄電装置Ｓ２の状態（充電率、内部抵抗、内部起電力など）を推定する。

例えば、制御部３は、記憶部２に記憶されている、蓄電装置Ｓ２の電圧と蓄電装置Ｓ２の充電率との対応関係を示す情報Ｄ２を参照して、電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧に対応する充電率を求める。

例えば、制御部３は、下記式３を計算することにより、蓄電装置Ｓ２の状態として、蓄電装置Ｓ２の内部抵抗Ｒｉ２を算出する。なお、電圧ＶＨ２は、電流検出部Ｓｉ２により検出される電流が電流ＩＨ２であるときに電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧とする。また、電圧ＶＬ２は、電流検出部Ｓｉ２により検出される電流が電流ＩＬ２であるときに電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧とする。電流ＩＨ２＞電流ＩＬ２（例えば、ゼロ）とする。

内部抵抗Ｒｉ２＝（電圧ＶＨ２－電圧ＶＬ２）／（電流ＩＨ２－電流ＩＬ２）・・・式３

例えば、制御部３は、下記式４を計算することにより、蓄電装置Ｓ２の状態として、蓄電装置Ｓ２の内部起電力Ｅ２を算出する。なお、制御部３は、過去に算出した複数の内部抵抗Ｒｉ２の平均値を用いて、内部起電力Ｅ２を算出してもよい。

内部起電力Ｅ２＝電圧ＶＨ２－内部抵抗Ｒｉ２×電流ＩＨ２・・・式４

なお、制御部３は、蓄電装置Ｓ２の電圧の最大値と最小値との差が所定電圧以上である場合、蓄電装置Ｓ２の状態（内部抵抗Ｒｉ２や内部起電力Ｅ２）を推定するように構成してもよい。これにより、蓄電装置Ｓ２の状態の推定精度を向上させることができる。

また、制御部３は、負荷Ｌｏ１から要求される電力がゼロであり、蓄電装置Ｓ１が満充電状態であると、または、蓄電装置Ｓ１に異常が発生すると、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を動作状態から停止状態に遷移させる必要があると判断する。例えば、制御部３は、車両Ｖｅのイグニッションがオフになった旨を車両Ｖｅに搭載される走行制御部から受信すると、負荷Ｌｏ１（記憶部２や制御部３など）から要求される電力がゼロであると判断する。例えば、制御部３は、蓄電装置Ｓ１の充電率が、蓄電装置Ｓ１の満充電状態に対応する充電率以上になると、蓄電装置Ｓ１が満充電状態であると判断する。例えば、制御部３は、電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧が過電圧閾値以上になると、または、電流検出部Ｓｉ１により検出される電流が過電流閾値以上になると、蓄電装置Ｓ１に異常が発生したと判断する。

また、制御部３は、負荷Ｌｏ２から要求される電力がゼロであり、蓄電装置Ｓ２が満充電状態であると、または、蓄電装置Ｓ２に異常が発生すると、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を動作状態から停止状態に遷移させる必要があると判断する。例えば、制御部３は、車両Ｖｅの速度がゼロになった旨を走行制御部から受信すると、負荷Ｌｏ１から要求される電力がゼロであると判断する。例えば、制御部３は、蓄電装置Ｓ２の充電率が、蓄電装置Ｓ２の満充電状態に対応する充電率以上になると、蓄電装置Ｓ２が満充電状態であると判断する。例えば、制御部３は、電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧が過電圧閾値以上になると、または、電流検出部Ｓｉ２により検出される電流が過電流閾値以上になると、蓄電装置Ｓ２に異常が発生したと判断する。なお、制御部３は、負荷Ｌｏ１、Ｌｏ２から要求される電力がそれぞれゼロであり、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ満充電状態であると、燃料電池ＦＣの発電が停止するように、インバータＩｎｖの動作を制御してもよい。

ところで、燃料電池ＦＣの発電中、または、燃料電池ＦＣの発電停止直後において、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２のうちの一方のＤＣＤＣコンバータが停止して一方のＤＣＤＣコンバータから出力される電流がゼロになる場合、燃料電池ＦＣから出力される電流が減少し、燃料電池ＦＣの電圧が増加するため、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えることで燃料電池ＦＣが劣化するおそれがある。

そこで、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｔ２のうちの一方のＤＣＤＣコンバータを動作状態から停止状態に遷移させようとする場合、一方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行しつつ、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えることで燃料電池ＦＣが劣化しないように他方のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行する。すなわち、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｔ２のうちの一方のＤＣＤＣコンバータを停止させようとする場合、状態推定処理及び高電位回避処理の両方の処理を排他的に同時に実行する。なお、高電位回避処理が実行される際に燃料電池ＦＣから出力される余剰電力は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を介して蓄電装置Ｓ１に供給される、または、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を介して蓄電装置Ｓ２に供給されるものとする。

また、燃料電池ＦＣの発電中、または、燃料電池ＦＣの発電停止直後において、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２が同時に停止してＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２から出力される電流がゼロになる場合、燃料電池ＦＣから出力される電流が減少し、燃料電池ＦＣの電圧が増加するため、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えることで燃料電池ＦＣが劣化するおそれがある。

そこで、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｔ２を同時に動作状態から停止状態に遷移させようとする場合、燃料電池ＦＣの電圧が閾値を超えることで燃料電池ＦＣが劣化しないように、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２のうちの一方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行しつつ、他方のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行する。すなわち、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２を同時に停止させようとする場合、状態推定処理及び高電位回避処理の両方の処理を排他的に同時に実行する。

図２～図５は、制御部３の動作の一例を示すフローチャートである。なお、制御部３は、制御タイミング毎に、図２及び図３に示すフローチャートを同時に実行した後、図４及び図５に示すフローチャートを同時に実行する。

図２に示すフローチャートについて説明する。
制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を動作状態から停止状態に遷移させる必要があると判断すると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、蓄電装置Ｓ１に対応する状態推定要求Ｒｅ１を発生させる（ステップＳ１２）。

図３に示すフローチャートについて説明する。
制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を動作状態から停止状態に遷移させる必要があると判断すると（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、蓄電装置Ｓ２に対応する状態推定要求Ｒｅ２を発生させる（ステップＳ２２）。

図４に示すフローチャートについて説明する。
まず、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１を発生させていない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、次回の制御タイミングまで待機する。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１を発生させている場合で（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、かつ、状態推定要求Ｒｅ２を発生させていない場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１（第１のＤＣＤＣコンバータ）を停止させるとともに、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２（第２のＤＣＤＣコンバータ）に対して高電位回避処理を実行し（ステップＳ３３）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に接続される蓄電装置Ｓ１に対して状態推定処理を実行する（ステップＳ３４）。すなわち、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に対して停止要求を発生させているとともに、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に対して停止要求を発生させていない場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させるとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に対して高電位回避処理を実行するとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に接続される蓄電装置Ｓ１に対して状態推定処理を実行する。なお、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させる前に電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧を電圧ＶＨ１とし、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させる前に電流検出部Ｓｉ１により検出される電流を電流ＩＨ１とし、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させた後に電圧検出部Ｓｖ１により検出される電圧を電圧ＶＬ１とし、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させた後に電流検出部Ｓｉ１により検出される電流を電流ＩＬ１とし、蓄電装置Ｓ１の状態（充電率、内部抵抗、内部起電力など）を推定する。

次に、制御部３は、状態更新フラグＦ１をオンするとともに状態更新フラグＦ２をオフし（ステップＳ３５）、次回の制御タイミングまで待機する。なお、状態更新フラグＦ１、Ｆ２の状態は記憶部２に記憶されるものとする。また、状態更新フラグＦ１がオンしているとともに状態更新フラグＦ２がオフしている場合、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ１の状態を推定しているとともに蓄電装置Ｓ２の状態を推定していないことを示している。また、状態更新フラグＦ２がオンしているとともに状態更新フラグＦ１がオフしている場合、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ２の状態を推定しているとともに蓄電装置Ｓ１の状態を推定していないことを示している。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１を発生させている場合で（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、かつ、状態推定要求Ｒｅ２を発生させている場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、状態更新フラグＦ１がオンしているか否かを判断する（ステップＳ３６）。

次に、制御部３は、状態更新フラグＦ１がオンしている場合、すなわち、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ１の状態を推定している場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、次回の制御タイミングまで待機する。

一方、制御部３は、状態更新フラグＦ１がオフしている場合、すなわち、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ１の状態を推定していない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１（第３のＤＣＤＣコンバータ）を停止させるとともに、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２（第４のＤＣＤＣコンバータ）に対して高電位回避処理を実行し（ステップＳ３３）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に接続される蓄電装置Ｓ１に対して状態推定処理を実行する（ステップＳ３４）。すなわち、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２に対して停止要求を同時に発生させている場合で、かつ、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ１の状態を推定していない場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させるとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に対して高電位回避処理を実行するとともに蓄電装置Ｓ１に対して状態推定処理を実行する。

そして、制御部３は、状態更新フラグＦ１をオンするとともに状態更新フラグＦ２をオフし（ステップＳ３５）、次回の制御タイミングまで待機する。

なお、図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３５及びステップＳ３６を省略してもよい。このように構成する場合、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１を発生させている場合で（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、かつ、状態推定要求Ｒｅ２を発生させている場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、次回の制御タイミングまで待機する。

図５に示すフローチャートについて説明する。
まず、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ２を発生させていない場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、次回の制御タイミングまで待機する。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ２を発生させている場合で（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、かつ、状態推定要求Ｒｅ１を発生させていない場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２（第１のＤＣＤＣコンバータ）を停止させるとともに、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１（第２のＤＣＤＣコンバータ）に対して高電位回避処理を実行し（ステップＳ４３）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に接続される蓄電装置Ｓ２に対して状態推定処理を実行する（ステップＳ４４）。すなわち、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に対して停止要求を発生させているとともに、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に対して停止要求を発生させていない場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させるとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に対して高電位回避処理を実行するとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に接続される蓄電装置Ｓ２に対して状態推定処理を実行する。なお、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させる前に電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧を電圧ＶＨ２とし、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させる前に電流検出部Ｓｉ２により検出される電流を電流ＩＨ２とし、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させた後に電圧検出部Ｓｖ２により検出される電圧を電圧ＶＬ２とし、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させた後に電流検出部Ｓｉ２により検出される電流を電流ＩＬ２とし、蓄電装置Ｓ２の状態（充電率、内部抵抗、内部起電力など）を推定する。

次に、制御部３は、状態更新フラグＦ２をオンするとともに状態更新フラグＦ１をオフし（ステップＳ４５）、次回の制御タイミングまで待機する。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ２を発生させている場合で（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、かつ、状態推定要求Ｒｅ１を発生させている場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、状態更新フラグＦ２がオンしているか否かを判断する（ステップＳ４６）。

次に、制御部３は、状態更新フラグＦ２がオンしている場合、すなわち、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ２の状態を推定している場合（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、次回の制御タイミングまで待機する。

一方、制御部３は、状態更新フラグＦ２がオフしている場合、すなわち、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ２の状態を推定していない場合（ステップＳ４６：Ｎｏ）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２（第３のＤＣＤＣコンバータ）を停止させるとともに、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１（第４のＤＣＤＣコンバータ）に対して高電位回避処理を実行し（ステップＳ４３）、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に接続される蓄電装置Ｓ２に対して状態推定処理を実行する（ステップＳ４４）。すなわち、制御部３は、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２に対して停止要求を同時に発生させている場合で、かつ、前回の制御タイミングにおいて、蓄電装置Ｓ２の状態を推定していない場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させるとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に対して高電位回避処理を実行するとともに蓄電装置Ｓ２に対して状態推定処理を実行する。

そして、制御部３は、状態更新フラグＦ２をオンするとともに状態更新フラグＦ１をオフし（ステップＳ４５）、次回の制御タイミングまで待機する。

なお、図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ４５及びステップＳ４６を省略してもよい。このように構成する場合、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ２を発生させている場合で（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、かつ、状態推定要求Ｒｅ１を発生させている場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、次回の制御タイミングまで待機する。

このように、実施形態の燃料電池システム１では、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２のうちの一方のＤＣＤＣコンバータ（第１のＤＣＤＣコンバータ）に対して停止要求を発生させているとともに、他方のＤＣＤＣコンバータ（第２のＤＣＤＣコンバータ）に対して停止要求を発生させていない場合、一方のＤＣＤＣコンバータを停止させるとともに他方のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行するとともに一方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行する構成である。これにより、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２のうちの一方のＤＣＤＣコンバータと他方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して、高電位回避処理及び状態推定処理の両方の処理を排他的に実行することができるため、燃料電池ＦＣの劣化を抑制しつつ、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

また、実施形態の燃料電池システム１では、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２に対して停止要求を発生させている場合で、かつ、前回の制御タイミングにおいて、一方のＤＣＤＣコンバータ（第３のＤＣＤＣコンバータ）に接続される蓄電装置の状態が推定されていない場合、一方のＤＣＤＣコンバータを停止させるとともに他方のＤＣＤＣコンバータ（第４のＤＣＤＣコンバータ）に対して高電位回避処理を実行するとともに一方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行する構成である。これにより、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２の停止要求が連続して発生しても、一方のＤＣＤＣコンバータ及び一方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して高電位回避処理と状態推定処理とを交互に実行することができるとともに、他方のＤＣＤＣコンバータ及び他方のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して高電位回避処理と状態推定処理とを交互に実行することができるため、燃料電池ＦＣの劣化を抑制しつつ、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

＜変形例１＞
図６は、実施形態の燃料電池システムの他の例を示す図である。なお、図６に示す構成において、図１に示す構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図６に示す燃料電池システム１において、図１に示す燃料電池システム１と異なる点は、燃料電池ＦＣとＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１との接続点と、グランドとの間に、互いに直列接続される抵抗Ｒ１及びスイッチＳＷ１が接続されている点と、燃料電池ＦＣとＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２との接続点と、グランドとの間に、互いに直列接続される抵抗Ｒ２及びスイッチＳＷ２が接続されている点である。なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体スイッチや電磁式リレーなどにより構成される。

制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１、Ｒｅ２を発生させている場合で、かつ、状態更新フラグＦ１がオフしている場合で、かつ、蓄電装置Ｓ２が満充電状態でない場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１を停止させるとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に対して高電位回避処理を実行するとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に接続される蓄電装置Ｓ１に対して状態推定処理を実行する。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１、Ｒｅ２を発生させている場合で、かつ、状態更新フラグＦ１がオフしている場合で、かつ、蓄電装置Ｓ２が満充電状態である場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２を停止させるとともに、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のうちの少なくとも１つのスイッチを導通させて抵抗Ｒ１、Ｒ２のうちの少なくとも１つの抵抗により燃料電池ＦＣから出力される電力を消費させることで高電位回避処理を実行するとともに、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２に対して状態推定処理を実行する。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１、Ｒｅ２を発生させている場合で、かつ、状態更新フラグＦ２がオフしている場合で、かつ、蓄電装置Ｓ１が満充電状態でない場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２を停止させるとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１に対して高電位回避処理を実行するとともにＤＣＤＣコンバータＣｎｖ２に接続される蓄電装置Ｓ１に対して状態推定処理を実行する。

また、制御部３は、状態推定要求Ｒｅ１、Ｒｅ２を発生させている場合で、かつ、状態更新フラグＦ２がオフしている場合で、かつ、蓄電装置Ｓ１が満充電状態である場合、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２を停止させるとともに、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のうちの少なくとも１つのスイッチを導通させて抵抗Ｒ１、Ｒ２のうちの少なくとも１つの抵抗により燃料電池ＦＣから出力される電力を消費させることで高電位回避処理を実行するとともに、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２に対して状態推定処理を実行する。

なお、状態推定要求Ｒｅ１、Ｒｅ２のうちの一方の状態推定要求を発生させるとともに他方の状態推定要求を発生させないときの制御部３の動作は、図４に示すステップＳ３１～Ｓ３５または図５に示すステップＳ４１～Ｓ４５と同様である。

このように、図６に示す燃料電池システム１によれば、燃料電池ＦＣから出力される電力を抵抗Ｒ１や抵抗Ｒ２により消費させることができるため、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２が満充電状態であり燃料電池ＦＣから出力される電力を蓄電装置Ｓ１、Ｓ２に供給できない場合でも、高電位回避を実行することができる。そのため、ＤＣＤＣコンバータＣｎｖ１、Ｃｎｖ２の停止要求が発生する場合、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２が満充電状態であっても、高電位回避処理及び状態推定処理の両方の処理を排他的に実行することができるため、燃料電池ＦＣの劣化を抑制しつつ、蓄電装置Ｓ１、Ｓ２の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

＜変形例２＞
図１または図６に示す燃料電池システム１において、燃料電池ＦＣに接続される３つ以上のＤＣＤＣコンバータと、それらＤＣＤＣコンバータにそれぞれ１つずつ接続される複数の蓄電装置とが備えられていてもよい。なお、全てのＤＣＤＣコンバータのうち、停止要求が発生しているＤＣＤＣコンバータを第１のＤＣＤＣコンバータとし、停止要求が発生していないＤＣＤＣコンバータを第２のＤＣＤＣコンバータとする。また、全てのＤＣＤＣコンバータのうち、前回の制御タイミングにおいて状態推定処理を実行していない蓄電装置に接続されるＤＣＤＣコンバータを第３のＤＣＤＣコンバータとし、第３のＤＣＤＣコンバータ以外のＤＣＤＣコンバータを第４のＤＣＤＣコンバータとする。

すなわち、制御部３は、第１のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させているとともに、第２のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させていない場合、第１のＤＣＤＣコンバータを停止させるとともに第２のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行するとともに第１のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行する。

また、制御部３は、全てのＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させている場合、第３のＤＣＤＣコンバータを停止させるとともに第４のＤＣＤＣコンバータに対して高電位回避処理を実行するとともに第３のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行する。

また、制御部は、全てのＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させている場合で、かつ、第４のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置が満充電状態である場合、全てのＤＣＤＣコンバータを停止させるとともに燃料電池と全てのＤＣＤＣコンバータのうちの少なくとも１つのＤＣＤＣコンバータとの間に接続される抵抗により燃料電池から出力される電力を消費させることで高電位回避処理を実行するとともに全てのＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して状態推定処理を実行する。

このように構成しても、燃料電池ＦＣの劣化を抑制しつつ、各蓄電装置の状態の推定精度の低下を抑制することができる。

１ 燃料電池システム
２ 記憶部
３ 制御部
Ｖｅ 車両
ＦＣ 燃料電池
Ｔ 水素タンク
ＡＣ エアコンプレッサ
Ｉｎｖ インバータ
Ｃｎｖ１、Ｃｎｖ２ ＤＣＤＣコンバータ
Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２ 制御部
Ｓ１、Ｓ２ 蓄電装置
Ｓｖ１、Ｓｖ２ 電圧検出部
Ｓｉ１、Ｓｉ２ 電流検出部
Ｌｏ１、Ｌｏ２ 負荷
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ

Claims (3)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池の電圧を所定電圧に変換する複数のＤＣＤＣコンバータと、
   前記複数のＤＣＤＣコンバータにそれぞれ１つずつ接続される複数の蓄電装置と、
   前記燃料電池の電圧が閾値を超えないように前記複数のＤＣＤＣコンバータに流れる電流を調整する高電位回避処理、または、前記蓄電装置の電圧及び前記蓄電装置に流れる電流を用いて前記蓄電装置の状態を推定する状態推定処理を実行する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記複数のＤＣＤＣコンバータのうちの第１のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させているとともに、前記第１のＤＣＤＣコンバータ以外の第２のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させていない場合、前記第１のＤＣＤＣコンバータを停止させ、
   前記第２のＤＣＤＣコンバータに対して前記高電位回避処理を実行するとともに前記第１のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して前記状態推定処理を実行する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記複数のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させている場合、前回の制御タイミングにおいて前記状態推定処理を実行していない蓄電装置に接続される第３のＤＣＤＣコンバータを停止させ、
   前記第３のＤＣＤＣコンバータ以外の第４のＤＣＤＣコンバータに対して前記高電位回避処理を実行するとともに前記第３のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して前記状態推定処理を実行する
   ことを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
   前記制御部は、前記複数のＤＣＤＣコンバータに対して停止要求を発生させている場合で、かつ、前記第４のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置が満充電状態である場合、前記複数のＤＣＤＣコンバータを停止させ、
   前記燃料電池と前記複数のＤＣＤＣコンバータのうちの少なくとも１つのＤＣＤＣコンバータとの間に接続される抵抗により前記燃料電池から出力される電力を消費させることで前記高電位回避処理を実行するとともに前記複数のＤＣＤＣコンバータに接続される蓄電装置に対して前記状態推定処理を実行する
   ことを特徴とする燃料電池システム。

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