KR20170133514A - 전력 조정 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전력 조정 시스템은, 부하에 접속되는 연료 전지와, 연료 전지와 부하의 사이에 접속되며, 연료 전지의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 연료 전지용 컨버터와, 부하에 대하여 연료 전지와 병렬로 접속되고, 연료 전지와는 상이한 전력 공급원인 배터리와, 배터리와 부하의 사이에 접속되며, 당해 배터리의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 배터리용 컨버터와, 연료 전지용 컨버터를 바이패스하여 연료 전지와 부하를 연결하는 전류 바이패스 경로와, 연료 전지용 컨버터의 출력측에 교류 전압 신호를 인가하는 교류 전압 인가부와, 교류 전압 인가부에 의해 교류 전압 신호를 인가했을 때의 소정의 물리량에 기초하여, 연료 전지의 내부 상태를 추정하는 내부 상태 추정부를 구비하고 있다.

Description

전력 조정 시스템 및 그 제어 방법
본 발명은 연료 전지와, 고전압 배터리와, DC/DC 컨버터를 구비하는 전력 조정 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
연료 전지를 구비하는 전력 조정 시스템에 있어서, 연료 전지에 접속된 부하의 요구에 따라, 연료 가스(예를 들어, 수소)와 산화제 가스(예를 들어, 공기)를 연료 전지에 공급함으로써, 연료 전지의 출력 전력을 부하에 공급 가능한 전력 조정 시스템이 알려져 있다.
상기와 같은 전력 조정 시스템에서는, 연료 전지의 동작 상태를 제어하기 위해, 교류 전압 신호를 출력하면서 연료 전지의 출력 전류 및 출력 전압의 교류 성분을 계측하고, 계측한 이들 교류 성분을 연산함으로써, 연료 전지의 내부 임피던스를 추정하고 있다.
JP4821187B에는, 배터리(고전압의 이차 전지)와, 배터리에 대하여 전기적으로 병렬로 설치된 연료 전지와, 배터리의 출력측에 설치된 DC/DC 컨버터와, 이 DC/DC 컨버터와 부하가 되는 모터의 사이에 설치된 인버터를 구비하는 연료 전지 시스템이 개시되어 있다.
이 연료 전지 시스템(싱글 컨버터 방식)에서는, 연료 전지의 내부 임피던스를 추정하기 위해, DC/DC 컨버터의 출력 목표 전압에 임피던스 측정용 신호(교류 전압 신호)를 중첩해서 DC/DC 컨버터에 출력하여, DC/DC 컨버터 통과 후의 임피던스 측정용 신호의 진폭을 측정하고 있다. 그리고, 이 측정 결과에 필요한 연산 처리를 실시함으로써, 연료 전지의 내부 임피던스를 구하고 있다.
그런데, 본 출원인은, 연료 전지와, 배터리를 구비하고, 연료 전지와 배터리의 양쪽의 출력측에 각각 DC/DC 컨버터를 설치한 전력 조정 시스템(트윈 컨버터 방식)을 제안하고 있다.
이 경우, 상기 싱글 컨버터 방식과는 달리, 상술한 바와 같은 임피던스 측정용 신호를 연료 전지측의 DC/DC 컨버터에 대하여 출력함으로써, 연료 전지의 내부 임피던스를 측정하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같은 싱글 컨버터 방식의 전력 조정 시스템에서는, 연료 전지의 임피던스 측정용 신호로서 교류 전압 신호를 사용하고 있다. 통상, 이 교류 전압 신호의 중첩 주파수에 있어서의 임피던스가 큰 DC/DC 컨버터를 통해 연료 전지용 교류 전압 신호를 중첩하고 있다. 그로 인해, DC/DC 컨버터의 출력 전압이 크게 변동되어 버릴 가능성이 있다.
이러한 상황에서는, 연료 전지로부터 발생하는 리플 전압 성분이 증가되어 버린다. 그리고, 리플 전압 성분이 증가하면, 전력 조정 시스템을 구성하는 각 전기 부품이 오작동을 할 우려가 있다는 문제가 있다.
또한, DC/DC 컨버터를 구성하는 스위칭 소자(반도체 소자)의 스위치 동작에 의해 교류 전압 신호를 중첩시키기 위해서, DC/DC 컨버터 내의 리액터나 스위칭 소자에 전류가 흘러 버린다. 이 경우, 각 소자에 있어서 동손 등의 손실이 발생하므로, 전력 효율이 저하됨과 함께, 각 소자가 발열되어 버린다는 문제도 있다.
한편, 상술한 바와 같은 트윈 컨버터 방식의 전력 조정 시스템에서는, 어느 DC/DC 컨버터를 사용하여 임피던스 측정용 신호를 생성할 수 있다. 그러나, 임피던스 측정용 신호의 생성을 위해 배터리용 DC/DC 컨버터를 사용한 경우에는, 상기 싱글 컨버터 방식과 마찬가지의 문제가 발생한다.
또한, 임피던스 측정용 신호의 생성을 위해 연료 전지용 DC/DC 컨버터를 사용한 경우에는, 상술한 바와 같은 각 소자가 발열한다는 문제에 더하여, 연료 전지의 발전 효율도 저하되어 버린다는 문제도 있다.
특히, 이러한 전력 조정 시스템을 차량에 탑재할 경우에는, 연료 전지의 연료, 즉 수소를 불필요하게 소비해 버려, 차량의 연비가 저하되어 버린다는 문제도 있다.
본 발명은 상술한 문제점에 착안하여 이루어진 것이며, 연료 전지의 임피던스를 측정하기 위해 교류 전압 신호를 인가하는 DC/DC 컨버터의 발열을 저감할 수 있는 전력 조정 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 본 발명의 전력 조정 시스템은, 부하에 접속되는 연료 전지와, 연료 전지와 부하의 사이에 접속되며, 당해 연료 전지의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 연료 전지용 컨버터와, 부하에 대하여 연료 전지와 병렬로 접속되며, 연료 전지와는 상이한 전력 공급원인 배터리와, 배터리와 부하의 사이에 접속되며, 당해 배터리의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 배터리용 컨버터를 구비한다. 또한, 본 발명의 전력 조정 시스템은, 연료 전지용 컨버터를 바이패스하여 연료 전지와 부하를 연결하는 전류 바이패스 경로와, 연료 전지용 컨버터의 출력측에 교류 전압 신호를 인가하는 교류 전압 인가부와, 교류 전압 인가부에 의해 교류 전압 신호를 인가했을 때의 소정의 물리량에 기초하여, 연료 전지의 내부 상태를 추정하는 내부 상태 추정부를 더 구비한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 전력 조정 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 연료 전지용 컨트롤러의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 컨트롤러, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러의 전체적인 제어를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 연료 전지용 컨트롤러에 의해 실행되는 FC 전류 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 연료 전지용 컨트롤러에 의해 실행되는 기준 FC 전압 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 연료 전지용 컨트롤러에 의해 실행되는 모터 하한 전압 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 연료 전지용 컨트롤러에 의해 실행되는 전압 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러에 의해 실행되는 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러에 의해 실행되는 배터리용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 연료 전지용 컨트롤러에 의해 실행되는 FC 임피던스 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 FC 임피던스 연산 처리에 있어서 사용되는 역 노치 필터의 주파수-진폭 특성을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 비교예에 있어서의 연료 전지용 전력 조정 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 비교예에 있어서의 배터리용 DC/DC 컨버터에서 생성되는 교류 전압 신호의 파형을 도시하는 도면이다.
도 14는 제2 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 컨트롤러의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 컨트롤러에 의해 실행되는 전압 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 제2 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러에 의해 실행되는 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 전력 조정 시스템(1)(이하, 간단히 「전력 조정 시스템(1)」이라고 함)의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 본 발명의 전력 조정 시스템(1)은 강전 배터리를 구비하고, 연료 전지를 구동원으로 하는 차량에 사용되는 것이다. 이 전력 조정 시스템(1)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 구동 모터(2)로 차량을 구동하는 전기 자동차에 탑재된다. 또한, 이 전력 조정 시스템(1)은 연료 전지를 구동원으로 하는 것이라면, 연료 전지 차량(연료 전지를 이용한 전기 자동차) 이외의 장치 등의 부하에도 적용할 수 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연료 전지 스택(6)과, 연료 전지 스택(6)용 DC/DC 컨버터(연료 전지 컨버터)(5)와, 강전 배터리(20)(이하, 간단히 「배터리(20)」라고 함)와, 보조 기계류(30)와, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(배터리 컨버터)(8)를 구비한다. 또한, 전력 조정 시스템(1)은 연료 전지 스택(6)을 포함하는 전력 조정 시스템(1) 전체를 제어하는 연료 전지용 컨트롤러(10)와, DC/DC 컨버터(5)를 제어하는 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)와, DC/DC 컨버터(8)를 제어하는 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)를 구비한다. 또한, 전력 조정 시스템(1)은 부하로서의 구동 모터(2)와, 연료 전지 스택(6) 및 배터리(20)로부터 입력되는 직류 전력을 구동 모터(2)로의 교류 전력으로 스위칭 제어하는 구동 인버터(3)를 구비한다.
본 실시 형태에서는, DC/DC 컨버터(5)의 정극측의 출력 단자와, 연료 전지 스택(6)의 정극측의 출력 단자의 사이에, 연료 전지 스택(6)의 출력 전류가 DC/DC 컨버터(5)를 바이패스하기 위한 전류 바이패스 경로를 설치하고 있다. 즉, 이 전류 바이패스 경로는, 구동 인버터(3)를 통해, 연료 전지 스택(6)과 부하가 되는 구동 모터(2)를 연결시키는 것이다.
또한, 전류 바이패스 경로 상에는, 부하가 되는 구동 모터(2)측으로부터 연료 전지 스택(6)으로의 전류의 흐름을 차단하는 전류 방향 차단부로서의 다이오드(100)가 설치된다. 다이오드(100)는 연료 전지 스택(6)으로부터 구동 인버터(3)를 향하는 방향이 순방향이 되도록 배치되고, 본 발명의 전류 방향 차단부로서 기능한다. 그로 인해, 연료 전지 스택(6)용 DC/DC 컨버터(5)가 승압하고 있을 경우에는, 이 다이오드(100)에 의해 DC/DC 컨버터(5)의 출력으로부터 연료 전지 스택(6)으로 전류가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
연료 전지 스택(6)용 DC/DC 컨버터(5)는 연료 전지 스택(6)과 구동 인버터(3)(구동 모터(2))의 사이에 설치된다. 이 DC/DC 컨버터(5)는 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 구동 인버터(3)의 입력 전압으로 변환하는 것이다. 본 실시 형태에서는, DC/DC 컨버터(5)는 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 구동 모터(2)의 구동 전압에 적합한 전압으로 승압하기 위한 승압 컨버터이다.
본 실시 형태에서는, DC/DC 컨버터(5)는 3상의 컨버터로 구성된다. 이로 인해, 이하에서는, 이 DC/DC 컨버터(5)를 다상 컨버터(5)라고 하는 경우도 있다. 또한, 다상 컨버터(5)의 상 수는, 3상 이상이어도 된다.
다상 컨버터(5)는 도 1에 도시하는 바와 같이, U상 컨버터와, V상 컨버터와, W상 컨버터의 3개의 컨버터로 구성된다. U상, V상 및 W상 컨버터에는, 3개의 리액터(5U, 5V, 5W)가 각각 접속된다. 또한, U상 컨버터, V상 컨버터 및 W상 컨버터는 마찬가지의 구성을 갖는다. 그로 인해, 이하에서는, U상 컨버터를 대표로 하여, 그 구성을 설명한다.
U상 컨버터는, 리액터(5U)와, 강압측의 스위칭 소자(51U)와, 정류 다이오드(52U)와, 승압측의 스위칭 소자(53U)와, 환류 다이오드(54U)를 구비한다. 스위칭 소자(51U)는, 정류 다이오드(52U)와 역병렬 접속되고, 스위칭 소자(53U)는, 환류 다이오드(54U)와 역병렬 접속되어 있다. 이들 스위칭 소자(51U, 54U)는, 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistors)로 구성된다.
리액터(5U)는, 그 일단이 전류 센서(61)를 통해 연료 전지 스택(6)의 정극측의 출력 단자에 접속되고, 타단이 스위칭 소자(51U) 및 정류 다이오드(52U)의 일단과, 스위칭 소자(53U) 및 환류 다이오드(54U)의 일단에 접속된다. 스위칭 소자(51U) 및 정류 다이오드(52U)의 타단은, 다이오드(100)의 캐소드 단자와, 구동 인버터(3)의 정극측의 입력 단자에 접속된다. 또한, 스위칭 소자(53U) 및 환류 다이오드(54U)의 타단은, 연료 전지 스택(6)의 부극측의 출력 단자와, 구동 인버터(3)의 부극측의 입력 단자에 접속된다.
연료 전지 스택(6)의 출력 단자 간에는, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 검출하기 위한 전압 센서(62)와, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 평활화하기 위한 콘덴서(63)가 병렬로 접속된다. 콘덴서(63)는 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 평활화하는 것이며, 이에 의해, 연료 전지 스택(6)의 출력에 있어서의 리플 성분을 저감시킬 수 있다.
또한, 다상 컨버터(5)의 출력 단자 간에는, 다상 컨버터(5)의 출력 전압을 평활화하기 위한 콘덴서(64)와, 다상 컨버터(5)의 출력 전압(구동 인버터(3)의 입력 전압)을 검출하기 위한 전압 센서(65)가 병렬로 접속된다. 이 콘덴서(64)에 의해, 다상 컨버터(5)의 출력에 있어서의 리플 성분을 저감시킬 수 있다.
또한, 다상 컨버터(5)의 출력 단자 및 DC/DC 컨버터(8)의 출력 단자의 접속 단자와, 구동 인버터(3)의 입력 단자의 사이에는, 구동 인버터(3)의 입력 전압을 평활화하기 위한 콘덴서(66)가 설치된다.
연료 전지 스택(6)은 다상 컨버터(5) 및 구동 인버터(3)를 통해, 전력 조정 시스템(1)의 부하가 되는 구동 모터(2)에 접속된다. 연료 전지 스택(6)은 도시하지 않은 캐소드 가스 급배 장치 및 애노드 가스 급배 장치로부터 캐소드 가스(산화제 가스) 및 애노드 가스(연료 가스)의 공급을 받고, 구동 모터(2) 등의 전기 부하에 따라서 발전하는 적층 전지이다. 연료 전지 스택(6)에는, 예를 들어 수백장의 연료 전지가 적층되어 있다.
연료 전지 스택(6)에는, 애노드 가스의 급배기 통로나 캐소드 가스의 급배기 통로, 각 통로에 설치되는 압력 조절 밸브, 냉각수 순환 통로나 냉각수 펌프, 라디에이터, 연료 전지 스택(6)의 냉각 장치 등의 많은 장치가 접속되어 있다. 그러나, 이것들은 본 발명의 기술적 특징과는 관계성이 낮으므로, 그것들의 도시를 생략하고 있다.
구동 모터(2)는 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)이 탑재되는 차량을 구동하는 것이다. 구동 인버터(3)는 연료 전지 스택(6)이나 배터리(20)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 변환한 교류 전력을 구동 모터(2)에 공급하는 것이다. 구동 모터(2)는 구동 인버터(3)에 의해 공급되는 교류 전력에 의해 회전 구동하고, 그 회전 에너지를 후단에 공급한다. 또한, 도시하지 않지만, 구동 모터(2)는 디퍼렌셜 및 샤프트를 통해 차량의 구동륜에 연결되어 있다.
차량의 비탈 강하 시나 감속 시에는, 배터리(20)의 충전 상태에 따라, 구동 인버터(3) 및 DC/DC 컨버터(8)를 통해, 구동 모터(2)의 회생 전력이 배터리(20)에 공급되어, 배터리(20)가 충전된다. 또한, 차량의 역행(力行) 시에는, 연료 전지 스택(6)의 발전 전력이나 배터리(20)로부터의 축전 전력에 의해, 구동 모터(2)가 회전하고, 그 회전 에너지가 도시하지 않은 차량의 구동륜에 전달된다.
구동 모터(2)의 근방에는, 구동 모터(2)의 모터 회전수를 검출하는 모터 회전수 검출부(21)와, 구동 모터(2)의 모터 토크를 검출하는 모터 토크 검출부(22)가 설치된다. 이들 검출부(21, 22)에 의해 검출된 구동 모터(2)의 모터 회전수 및 모터 토크는, 연료 전지용 컨트롤러(10)에 출력된다.
배터리(20)는 충방전 가능한 이차 전지이며, 예를 들어 300V(볼트)의 리튬 이온 배터리이다. 배터리(20)는 보조 기계류(30)에 접속되어, 보조 기계류(30)의 전원을 구성한다. 또한, 배터리(20)는 DC/DC 컨버터(8)를 통해, 구동 인버터(3) 및 DC/DC 컨버터(5)에 접속된다. 즉, 배터리(20)는 전력 조정 시스템(1)의 부하인 구동 모터(2)에 대하여 연료 전지 스택(6)과 병렬로 접속된다.
배터리(20)의 출력 단자에는, 보조 기계류(30)와 병렬로, 배터리(20)의 출력 전압을 검출하기 위한 전압 센서(67)와, 배터리(20)의 출력 전압을 평활화하기 위한 콘덴서(68)가 접속된다.
배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)는 배터리(20)와 구동 인버터(3)(구동 모터(2))의 사이에 설치된다. 이 DC/DC 컨버터(8)는 배터리(20)의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 구동 인버터(3)의 입력 전압으로 변환하는 것이다. 또한, 후술하는 바와 같이, DC/DC 컨버터(8)의 출력 전압은, 다상 컨버터(5)의 출력 전압과 링크(동기)시키도록 제어된다.
본 실시 형태에서는, DC/DC 컨버터(8)는 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)와는 상이하게, 단상의 컨버터이다. 이 DC/DC 컨버터(8)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 리액터(81)와, 강압측 스위칭 소자(82)와, 정류 다이오드(83)와, 승압측 스위칭 소자(84)와, 환류 다이오드(85)를 구비한다. 스위칭 소자(82)는 정류 다이오드(83)와 역병렬 접속되고, 스위칭 소자(84)는 환류 다이오드(85)와 역병렬 접속되어 있다. 이들 스위칭 소자(82, 84)는, 예를 들어 IGBT로 구성된다.
리액터(81)는 그 일단이 배터리(20)의 정극측 출력 단자에 접속되고, 타단이 스위칭 소자(82) 및 정류 다이오드(83)의 일단과, 스위칭 소자(84) 및 환류 다이오드(85)의 일단에 접속된다. 스위칭 소자(82) 및 정류 다이오드(83)의 타단은, 구동 인버터(3)의 정극측의 입력 단자에 접속된다. 또한, 스위칭 소자(84) 및 환류 다이오드(85)의 타단은, 배터리(20)의 부극측의 출력 단자와, 구동 인버터(3)의 부극측의 입력 단자에 접속된다.
DC/DC 컨버터(8)의 출력 단자 간에는, DC/DC 컨버터(8)의 출력 전압을 평활화하기 위한 콘덴서(70)와, DC/DC 컨버터(8)의 출력 전압(구동 인버터(3)의 입력 전압)을 검출하기 위한 전압 센서(69)가 접속된다.
보조 기계류(30)는 주로 연료 전지 스택(6)에 부속되는 부품이며, 상술한 바와 같은 캐소드 가스 급배 장치 및 애노드 가스 급배 장치나, 도시하지 않은 공기 컴프레서, 냉각 펌프 등을 포함한다. 또한, 보조 기계류(30)의 각종 부품이 약전기기일 경우, 배터리(20)와 대상이 되는 보조 기계류(30)의 사이에 도시하지 않은 강압 DC/DC 컨버터를 설치하면 된다. 그 대신에, 약전기기용의 도시하지 않은 약전 배터리를 설치해도 된다.
연료 전지용 컨트롤러(10)는, 도시하지 않지만, 중앙 연산 장치(CPU), 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스(I/O 인터페이스)를 구비한 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 연료 전지용 컨트롤러(10)에는, 전류 센서(61) 및 전압 센서(62)에 의해 검출된 연료 전지 스택(6)의 출력 전류값 및 출력 전압값이 입력된다.
또한, 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 각 센서(61, 62)로부터 입력된 연료 전지 스택(6)의 출력 전류값 및 출력 전압값과, 각 검출기(21, 22)로부터 입력된 구동 모터(2)의 모터 회전수 및 모터 토크에 기초하여, 다상 컨버터(5) 및 DC/DC 컨버터(8)를 작동시키기 위한 지령을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)와 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 각각 출력한다.
연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는, 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터의 지령에 기초하여, 다상 컨버터(5)를 제어하는 것이다. 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는, 본 실시 형태에서는, 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터의 지령(FC 전압 지령)에 기초하여, 다상 컨버터(5)의 각 상의 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)를 ON/OFF 제어한다.
구체적으로는, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에는, 전압 센서(62)에 의해 검출된 연료 전지 스택(6)의 출력 전압값과, 전압 센서(65)에 의해 검출된 다상 컨버터(5)의 출력 전압값이 입력된다. 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 다상 컨버터(5)의 전압비(출력 전압/입력 전압)가 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터의 지령값(FC 전압 지령값)이 되도록, 다상 컨버터(5)의 각 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)를 스위칭 제어한다.
배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터의 지령에 기초하여, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)를 제어하는 것이다. 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4) 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는, 구동 인버터(3)로의 입력 전압이 동일한 전압(DC 링크 전압)이 되도록, 다상 컨버터(5)에 의한 전압비 및 DC/DC 컨버터(8)에 의한 전압비를 각각 제어한다.
배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에는, 전압 센서(67)에 의해 검출된 배터리(20)의 출력 전압값과, 전압 센서(69)에 의해 검출된 DC/DC 컨버터(8)의 출력 전압값이 입력된다. 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 DC/DC 컨버터(8)의 전압비(출력 전압/입력 전압)가 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터의 지령값(DC 링크 전압 지령값)이 되도록, DC/DC 컨버터(8)의 각 스위칭 소자(82, 84)를 스위칭 제어한다.
도 2는 도 1에 도시하는 연료 전지용 컨트롤러(10)의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 임피던스 산출부(11)와, 임피던스 산출 요구부(12)와, 습윤 상태 추정부(13)와, 전압 제어부(14)를 포함한다.
임피던스 산출부(11)는 임피던스 산출 요구부(12)로부터 요구되는 연료 전지 스택(6)의 임피던스 산출 요구를 받으면, 전류 센서(61)에 의해 검출되는 연료 전지 스택(6)의 출력 전류의 교류 성분과, 전압 센서(62)에 의해 검출되는 출력 전압의 교류 성분에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 임피던스(내부 임피던스)를 산출한다.
여기서, 연료 전지 스택(6)의 산출된 임피던스는, 그 연료 전지 스택(6)의 출력 전류 및 출력 전압을 검출한 시점에 있어서의 연료 전지 스택(6)의 습윤도와 상관 관계가 있다. 즉, 연료 전지 스택(6)의 임피던스가 높을수록, 연료 전지 스택(6)이 과건조 상태에 근접하게 된다. 한편, 연료 전지 스택(6)의 임피던스가 낮을수록, 과가습 상태에 가까워지게 된다.
임피던스 산출 요구부(12)는 전류 센서(61)에 의해 검출되는 연료 전지 스택(6)의 출력 전류의 교류 성분과, 전압 센서(62)에 의해 검출되는 출력 전압의 교류 성분과, 임피던스 산출부(11)에 의해 전회 산출된 임피던스 전회값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 임피던스를 검출할 수 있는지 여부를 판정한다.
즉, 임피던스 산출 요구부(12)는, 검출한 연료 전지 스택(6)의 출력 전류값 및 출력 전압값과, 임피던스 전회값에 기초하여, 임피던스 검출부(임피던스 검출 회로)의 검출값(임피던스 산출부(11)의 산출값)이 포화 상태에 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 검출값이 포화 상태에 있고, 연료 전지 스택(6)의 임피던스를 검출할 수 없다고 판정한 경우에는, 임피던스 산출 요구부(12)는 임피던스 산출부(11)에 대하여 연료 전지 스택(6)의 임피던스를 다시 산출하는 지령, 즉, 임피던스 산출 요구를 출력한다.
또한, 임피던스 산출 요구부(12)는 습윤 상태 추정부(13)에 의해 추정된 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태의 추정값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 발전 효율이 저하되어 있는지 여부, 즉, 연료 전지 스택(6)이 발전 불량의 상태인지 여부를 판정한다. 그리고, 연료 전지 스택(6)의 발전 효율이 저하되어 있다고 판정했을 경우에는, 임피던스 산출 요구부(12)는 연료 전지 스택(6)의 임피던스 산출 요구를 임피던스 산출부(11)에 출력한다.
또한, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 임피던스 산출 요구부(12)를 생략하고, 임피던스 산출부(11)에 의해 상시 연료 전지 스택(6)의 임피던스를 산출하도록 구성되어도 된다.
습윤 상태 추정부(13)는, 임피던스 산출부(11)에 의해 산출된 연료 전지 스택(6)의 임피던스에 기초하여, 당해 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태를 추정한다. 이렇게 추정된 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태는, 연료 전지 스택(6)의 동작을 제어하기 위해 사용된다. 또한, 연료 전지 스택(6)의 동작 제어에 대해서는, 그 동작 상태에 따라, 공지된 제어 방법에 의해 실행되면 된다. 그로 인해, 본 명세서에서는, 연료 전지 스택(6)의 제어 방법에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
추정된 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태는, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압의 승압 제어 및 배터리(20)의 출력 전압의 DC 링크 제어(DC/DC 컨버터(5)의 출력 전압과 DC/DC 컨버터(8)의 출력 전압을 링크(동기)시키기 위한 제어)를 위해, 전압 제어부(14)에 출력된다.
또한, 습윤 상태 추정부(13)는 연료 전지 스택(6)의 임피던스를 산출하고 있지 않은 연료 전지 스택(6)의 운전 상태에 있어서는, 과거의 임피던스 산출값과, 연료 전지 스택(6)의 운전 상태에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태를 추정한다. 이 경우, 과거의 임피던스 산출값으로서는, 예를 들어 임피던스 산출 요구부(12)로부터 임피던스 산출 요구가 전회 출력되었을 때, 임피던스 산출부(11)가 산출한 임피던스이다. 이 임피던스 전회값은, 도시하지 않은 메모리에 기억되면 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 임피던스 산출부(11) 및 습윤 상태 추정부(13)를 총칭하여, 내부 상태 추정부라고 한다. 본 실시 형태에서는, 내부 상태 추정부는, 후술하는 전압 제어부(14)로부터의 AC 중첩 지령에 따라, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 의해 교류 전압 신호를 중첩하여 출력했을 때 검출되는 소정의 물리량에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 내부 상태를 추정하는 것이다. 소정의 물리량은, 적어도 전류 센서(61) 및 전압 센서(62)에 의해 검출된 연료 전지 스택(6)의 출력 전류 및 출력 전압을 포함한다. 임피던스의 상세한 연산 방법은 후술한다.
전압 제어부(14)에는, 모터 회전수 검출부(21) 및 모터 토크 검출부(22)에 의해 검출된 구동 모터(2)의 모터 회전수 및 모터 토크가 입력된다. 전압 제어부(14)는 구동 모터(2)의 각종 데이터와, 임피던스 산출부(11)에 의해 산출된 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스와, 습윤 상태 추정부(13)에 의해 추정된 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태 등에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 구동 상태를 나타내는 FC 전압 지령값과, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)의 출력측의 전압을 다상 컨버터(5)의 출력측의 전압에 링크시키기 위한 DC 링크 전압 지령값을 연산한다.
그리고, 전압 제어부(14)는 연산한 FC 전압 지령값을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 출력함과 함께, 연산한 DC 링크 전압 지령값을 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 출력한다.
구체적으로는, 전압 제어부(14)는 구동 모터(2)의 모터 하한 전압과, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압(즉, 다상 컨버터(5)의 출력 전압)에 기초하여, DC 링크 전압 지령값을 구동 모터(2)의 모터 하한 전압과 연료 전지 스택(6)의 출력 전압 중 어느 것으로 할 것인지를 결정한다. 그리고, DC 링크 전압 지령값에 기초하여, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 다상 컨버터(5)의 전압비를 설정함과 함께, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)의 전압비를 설정한다.
또한, 전압 제어부(14)는 모터 회전수 검출부(21) 및 모터 토크 검출부(22)에 의해 검출된 구동 모터(2)의 모터 회전수 및 모터 토크에 기초하여, 구동 모터(2)가 동작 가능한 구동 인버터(3)의 공급 전압을 산출하고 있다.
또한, 전압 제어부(14)는 임피던스 산출 요구부(12)에 의해 임피던스 산출 요구가 출력된 경우에는, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 AC 중첩 지령을 출력한다. 즉, 전압 제어부(14)는 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7) 및 DC/DC 컨버터(8)와 함께, 본 발명의 교류 전압 인가부를 구성한다.
이에 의해, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 DC 링크 전압의 피드백 제어값인 DC 링크 전압 지령값에 교류 전압 신호를 중첩한다. 본 실시 형태에서는, 중첩해야 할 교류 전압 신호는, 예를 들어 주파수 1㎑이고 진폭 0.5V인 정현파 신호이다.
이렇게 AC 중첩 지령을 출력하여 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 산출하는 것은, 연료 전지 스택(6)의 습윤 상태와 연료 전지 스택(6)을 구성하는 연료 전지의 전해질막 저항 사이의 상관 관계가 높기 때문이다.
본 실시 형태에서는, 정현파 신호를 포함하는 교류 전압 신호를 생성하기 위해서, DC/DC 컨버터(8)의 각 스위칭 소자(82, 84)를 스위칭 동작시키고 있다. 또한, 교류 전압 신호는, 정현파 신호에 한하지 않고, 구형파 신호나 삼각파 신호, 톱니파 신호 등이어도 된다.
구체적인 교류 전압 신호의 파형은, 본 실시 형태의 비교예를 설명할 때 도 13을 참조하여 상세하게 설명한다.
이어서, 도 3의 흐름도를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 전력 조정 시스템(1)의 전체적인 동작을 설명한다. 또한, 도 3의 흐름도는, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)의 전체적인 동작을 나타내는 것이지만, 필요에 따라, 추가의 스텝이 포함되어도 된다. 또한, 본 발명의 전력 조정 시스템(1)의 제어 방법은, 전체적인 동작의 일부를 구성하는 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 전력 조정 시스템(1)의 연료 전지용 컨트롤러(10), 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4) 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)의 전체적인 제어를 나타내는 흐름도(메인 처리 플로우)이다.
이 흐름도에 관한 제어는, 적어도, 구동 모터(2)의 동작 상태나 보조 기계류(30)의 동작 상태가 변동하는 타이밍에 실행된다. 그러나, 이 제어는, 소정 시간마다 실행되어도 된다. 또한, 각 스텝은 모순이 발생하지 않는 범위에서, 그 순서가 변경되어도 된다.
먼저, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 연료 전지 스택(6)의 전류 지령값을 결정하기 위한 FC 전류 지령 연산 처리를 실행함과 함께(스텝 S1), 연료 전지 스택(6)의 전압 지령값을 결정하기 위한 기준 FC 전압 지령 연산 처리를 실행한다(스텝 S2).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S1, S2에 의해 결정된 연료 전지 스택(6)의 전류 지령값(후술하는 FC 전류 지령값) 및 전압 지령값에 기초하여, 보조 기계류(30)에 포함되는 각 보조 기계의 각종 동작 지령값을 결정하여(스텝 S3), 각 보조 기계에 결정한 지령값을 출력한다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 구동 인버터(3)의 입력 전압이 되는 구동 모터(2)의 모터 하한 전압을 결정하기 위한 모터 하한 전압 연산 처리를 실행한다(스텝 S4).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 임피던스 측정용 교류 전압 신호를 생성시키기 위한 중첩 ON 신호를 출력함과 함께, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4) 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 각각 출력하는 FC 전압 지령값 및 DC 링크 전압 지령값을 결정하기 위한 전압 지령 연산 처리를 실행한다(스텝 S5).
그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 중첩 ON 지령을 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 출력한다(도 2 참조). 또한, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 이렇게 결정한 FC 전압 지령 및 DC 링크 전압 지령을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)와 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 각각 출력한다(도 2 참조). 또한, DC 링크 전압 지령은 필요에 따라, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에도 출력되어도 된다.
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 연료 전지 스택(6)의 출력 전압(FC 출력 전압) 및 DC 링크 전압 지령에 기초하여, 다상 컨버터(5)의 승압·강압을 행하기 위한 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 실행한다(스텝 S6).
이어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터 입력된 DC 링크 전압 지령에 기초하여, DC/DC 컨버터(8)의 승압·강압을 행하기 위한 배터리용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 실행한다(스텝 S7).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 연산(산출)하기 위한 FC 임피던스 연산 처리를 실행한다(스텝 S8).
그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10), 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4) 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 도 3에 도시하는 본 실시 형태에 있어서의 전체적인 제어 플로우를 종료한다.
이어서, 도 3의 각 서브루틴에 대해서, 흐름도를 참조하여 각각 설명한다.
도 4는 도 3의 스텝 S1에 대응하는 서브루틴이며, 연료 전지용 컨트롤러(10)에 의해 실행되는 FC 전류 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 FC 전류 지령 연산 처리에 있어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 먼저, 보조 기계류(30)의 각 보조 기계에 있어서 소비되는 소비 전력을 연산한다(스텝 S101). 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 배터리(20) 및 연료 전지 스택(6)에 대한 발전 지령값과, 스텝 S101에서 연산된 보조 기계류(30)의 소비 전력에 기초하여, 목표 연료 전지 전력을 산출한다(스텝 S102).
또한, 연료 전지 스택(6)에 대한 발전 지령값은, 연료 전지 스택(6)으로서 얼마만큼의 발전 전력을 필요로 하는지를 나타내는 것이다. 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 본 실시 형태의 차량에 탑승하고 있는 드라이버로부터의 액셀러레이터 페달의 답입량, 즉, 액셀러레이터 페달 개방도나, 구동 모터(2)의 구동 상태 등에 기초하여, 이 발전 지령값을 결정한다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 전류 센서(61)에 의해 검출된 연료 전지 스택(6)의 출력 전류값과, 전압 센서(62)에 의해 검출된 연료 전지 스택(6)의 출력 전압값에 기초하여, 현재의 연료 전지 스택(6)의 출력 전력을 산출한다(스텝 S103). 또한, 연료 전지 스택(6)의 이 출력 전력은, 연료 전지 스택(6)의 출력 전류값과 출력 전압값을 승산함으로써 구해진다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S102에서 산출한 연료 전지 스택(6)의 목표 연료 전지 전력과, 스텝 S103에서 산출된 실제의 연료 전지 스택(6)의 출력 전력에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 전력 편차를 산출한다(스텝 S104). 이 전력 편차는, 목표 연료 전지 전력과, 실제의 출력 전압의 차에 기초하여 구해진다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S104에서 산출된 연료 전지 스택(6)의 전력 편차에 기초하여, PI 제어에 기초하는 전력 피드백 제어를 행한다. 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 이 전력 피드백 제어에 의해, 연료 전지 스택(6)의 전류 지령값(목표 연료 전지 전류값)을 보정한다(스텝 S105).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 연료 전지용 컨트롤러(10)에 미리 설정되어 있는 연료 전지 스택(6)의 상한 전류값과, 스텝 S105에서 얻어진 목표 연료 전지 전류값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)으로의 전류 지령값인 FC 전류 지령값을 결정한다(스텝 S106).
구체적으로는, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 연료 전지 스택(6)의 상한 전류값과, 목표 연료 전지 전류값을 비교하여, 작은 값 쪽을 FC 전류 지령값으로서 결정한다. 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 FC 전류 지령값을 결정하면, 이 FC 전류 지령 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우로 복귀된다.
또한, 연료 전지 스택(6)의 상한 전류값이란, 연료 전지 스택(6)이 출력할 수 있는 전류값의 상한값을 의미하고, 필요에 따라, 미리 실험 등으로 구해지는 것이다.
연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S106에서 결정된 FC 전류 지령값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전류가 이 FC 전류 지령값이 되도록, 애노드 가스 및 캐소드 가스의 유량이나 압력 등을 제어한다. 이것은, 연료 전지 스택(6)의 출력을 제어하기 위해서, 애노드 가스 및 캐소드 가스의 유량 등을 제어하는 것인데, 이들 가스의 유량 등은, 연료 전지 스택(6)의 출력 전류에 기초하여 제어되기 때문이다.
도 5는 도 3의 스텝 S2에 대응하는 서브루틴이며, 연료 전지용 컨트롤러(10)에 의해 실행되는 기준 FC 전압 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 기준 FC 전압 지령 연산 처리에 있어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 FC 전류 지령 연산 처리의 스텝 S106에서 결정한 FC 전류 지령값과, 전류 센서(61)에 의해 검출되는 연료 전지 스택(6)의 출력 전류값에 기초하여, 전류 편차를 산출한다(스텝 S201). 이 전류 편차는, 연료 전지 스택(6)의 FC 전류 지령값과 실제의 출력 전류값의 차에 기초하여 구해진다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S201에서 산출된 전류 편차에 기초하여, PI 제어에 기초하는 전류 피드백 제어를 행한다. 이 전류 피드백 제어에 의해 연료 전지 스택(6)의 출력 전류가 변화함에 따라, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 도시하지 않은 메모리에 미리 기억되어 있는 IV 특성 곡선에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 목표 전압값이 되는 기준 FC 전압 지령값을 연산한다(스텝 S202). 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 이 기준 FC 전압 지령 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
또한, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 연료 전지 스택(6)의 출력 전류가 FC 전류 지령값이 되도록 제어하는 것이 아니라, 스텝 S202에서 결정된 기준 FC 전압 지령값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압값이 이 기준 FC 전압 지령값이 되도록, 애노드 가스 및 캐소드 가스의 유량이나 압력 등을 제어하도록 구성되어도 된다.
도 6은 도 3의 스텝 S4에 대응하는 서브루틴이며, 연료 전지용 컨트롤러(10)에 의해 실행되는 모터 하한 전압 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 모터 하한 전압 연산 처리에 있어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는, 먼저, 모터 회전수 검출부(21)에 의해 구동 모터(2)의 모터 회전수를 검출함과 함께(스텝 S401), 모터 토크 검출부(22)에 의해 구동 모터(2)의 모터 토크를 검출한다(스텝 S402).
또한, 구동 모터(2)의 모터 회전수가 높아지면 높아질수록, 구동 모터(2)에는 유기 전압이 발생한다. 그로 인해, 구동 모터(2)로의 공급 전압, 즉, 구동 인버터(3)의 출력 전압이 유기 전압 이상으로 높지 않으면, 구동 모터(2)를 구동시킬 수 없다. 따라서, 본 모터 하한 전압 연산 처리에서는, 가장 먼저 구동 모터(2)의 모터 회전수를 검출하고 있다.
또한, 도시를 생략했지만, 구동 모터(2)의 모터 토크나 그 효율을 검출하기 위해서, 구동 모터(2)에 실제로 입력되는 공급 전류를 검출하는 전류 센서가 설치된다. 연료 전지용 컨트롤러(10)는 검출된 공급 전류값에 기초하여, 구동 모터(2)의 모터 토크를 검출해도 된다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 연료 전지용 컨트롤러(10)의 도시하지 않은 메모리 등에 미리 기억되어 있는 모터 회전수-모터 토크 맵을 참조하여, 스텝 S401, S402에 있어서 검출한 구동 모터(2)의 모터 회전수 및 모터 토크에 기초하여, 모터 하한 전압을 결정한다(스텝 S403).
또한, 모터 회전수-모터 토크 맵에 대해서는, 도시를 생략하지만, 예를 들어 실험 데이터 등에 의해 미리 구해 두고, 그 맵 데이터를 연료 전지용 컨트롤러(10)의 메모리에 기억해 두면 된다.
그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 이렇게 모터 하한 전압을 결정하면, 이 모터 하한 전압 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
도 7은 도 3의 스텝 S5에 대응하는 서브루틴이며, 연료 전지용 컨트롤러(10)에 의해 실행되는 전압 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 전압 지령 연산 처리에 있어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 모터 하한 전압 연산 처리에 의해 결정된 구동 모터(2)의 모터 하한 전압과, 기준 FC 전압 지령 연산 처리에 의해 연산된 FC 전압 지령값을 비교한다. 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 FC 전압 지령값이 모터 하한 전압에 소정의 마진 α를 더한 값보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S501).
FC 전압 지령값이 모터 하한 전압+α보다도 크다고 판정한 경우에는, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 중첩 ON 지령(즉, AC 중첩 지령)을 출력한다(스텝 S502).
또한, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 DC 링크 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령 연산 처리의 스텝 S202에 있어서 연산한 기준 FC 전압 지령값을 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 출력한다(스텝 S503).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 FC 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령값에 소정의 마진 β를 더한 값을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 출력한다(스텝 S504). 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 이 전압 지령 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
한편, 스텝 S501에 있어서 FC 전압 지령값이 모터 하한 전압+α보다도 크지 않다고 판정한 경우에는, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 중첩 OFF 지령을 출력한다(스텝 S505). 이에 의해, DC/DC 컨버터(8)에 교류 전압 신호를 중첩시키고 있던 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 교류 전압 신호의 중첩을 종료시킨다.
또한, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 DC 링크 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령 연산 처리의 스텝 S202에 있어서 연산한 기준 FC 전압 지령값을 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 출력한다(스텝 S506).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 FC 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령값을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 출력한다(스텝 S507). 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 이 전압 지령 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
여기서, 각 마진 α, β에 대하여 간단하게 설명한다. 스텝 S501의 판정 스텝에 있어서의 마진 α는, 모터 하한 전압 연산 처리의 스텝 S403에 있어서 연산한 모터 하한 전압에 대한 마진을 의미한다.
이 마진 α는, DC/DC 컨버터(8)에서 생성한 교류 전압 신호를 구동 인버터(3)의 입력 전압에 중첩함으로써, 교류 전압 신호의 파형의 하한값에 있어서도, (모터 하한 전압)>(DC 링크 전압)이 되지 않도록 하기 위한 것이다. 구체적으로는, 이 마진 α는, DC 링크 전압의 검출 오차, DC/DC 컨버터(8)에서 중첩시키는 교류 전압의 진폭, DC/DC 컨버터(8)의 각 스위칭 소자(82, 84)의 스위칭 동작에 의해 발생하는 리플 전압 성분의 진폭 등을 고려하여 실험 등에 의해 결정되는 것이다. 이것들의 검출 오차나 전압 진폭의 플러스 성분과 마이너스 성분을 고려하여, 필요에 따라 2배로 한 것을 가산함으로써, 마진 α가 결정되면 된다.
또한, 모터 하한 전압은, 구동 모터(2)의 토크 요구를 충족시키도록, 구동 모터(2)의 회전에 의해 발생하는 유기 전압을 가미하여 설정되는 것이다.
스텝 S504에 있어서의 마진 β는, 스텝 S503에 있어서 연료 전지용 컨트롤러(10)에 의해 출력된 DC 링크 전압 지령값에 대한 마진을 의미한다. 이 마진 β는, DC/DC 컨버터(8)에서 생성한 교류 전압 신호를 구동 인버터(3)의 입력 전압에 중첩함으로써, 교류 전압 신호의 파형의 상한값에 있어서도, (DC 링크 전압)>(연료 전지 스택(6)의 출력 전압)이 되지 않도록 하기 위한 것이다.
이 이유는, DC 링크 전압이 연료 전지 스택(6)의 출력 전압보다도 높은 경우, 다이오드(100)에 역방향 바이어스가 걸려, 다이오드(100)의 성능에 따라서는, 애벌랜치 항복 등을 일으켜 버리기 때문이다. 또한, 이 조건을 항상 충족하도록 하면, 다이오드(100)를 설치하지 않아도 된다.
구체적으로는, 이 마진 β는, 다상 컨버터(5)의 출력 전압과 DC 링크 전압 사이의 검출 오차, DC/DC 컨버터(8)에서 중첩시키는 교류 전압의 진폭, DC/DC 컨버터(8)의 각 스위칭 소자(82, 84)의 스위칭 동작에 의해 발생하는 리플 전압 성분의 진폭, 다상 컨버터(5)에 전류가 흐르는 것에 의한 전압 강하 등을 고려하여 실험 등에 의해 결정되는 것이다.
또한, 스텝 S501의 판정으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 DC 링크 전압 지령값은, 모터 하한 전압+α보다도 높은 값이다.
도 8은 도 3의 스텝 S6에 대응하는 서브루틴이며, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 의해 실행되는 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리에 있어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 전압 센서(62, 65)에 의해, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압과, 다상 컨버터(5)의 출력 전압, 즉, DC 링크 전압을 검출한다(스텝 S601).
그리고, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는, 연료 전지용 컨트롤러(10)로부터 입력된 FC 전압 지령값과, 검출된 연료 전지 스택(6)의 출력 전압값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압의 전압 편차를 산출한다(스텝 S602). 이 전압 편차는, FC 전압 지령값과 연료 전지 스택(6)의 검출된 출력 전압값의 차에 기초하여 구해진다.
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 스텝 S602에서 산출한 연료 전지 스택(6)의 전압 편차에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압(즉, 다상 컨버터(5)의 입출력 전압비)에 대하여, PI 제어에 기초하는 전압 피드백 제어를 행한다(스텝 S603).
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 DC 링크 전압과, 피드백 제어한 FC 전압 지령값에 기초하여, 승압 스위치(하단)의 DUTY비를 결정함과 함께(스텝 S604), 이렇게 결정한 승압 스위치(하단)의 DUTY비와, 낭비 시간 보정에 기초하여, 강압 스위치(상단)의 DUTY비를 결정한다(스텝 S605).
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 스텝 S604, S605에서 결정한 승압 DUTY비 및 강압 DUTY비로부터, 각 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)에 출력해야 할 PWM 신호로 변환·생성한다(스텝 S606). 그리고, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 이들 PWM 신호를 대응하는 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)에 출력하고, 이 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 종료하여, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
도 9는 도 3의 스텝 S7에 대응하는 서브루틴이며, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 의해 실행되는 배터리용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 배터리용 DC/DC 컨버터 제어 처리에 있어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는, 먼저, 전압 센서(67, 69)에 의해, DC/DC 컨버터(8)의 출력 전압, 즉, DC 링크 전압과, 배터리(20)의 출력 전압을 검출한다(스텝 S701).
그리고, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 DC 링크 전압 지령값과, 검출한 DC 링크 전압값에 기초하여, DC 링크 전압의 전압 편차를 산출한다(스텝 S702). 이 전압 편차는, DC 링크 전압 지령값과 검출한 DC 링크 전압값의 차에 기초하여 구해진다.
이어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 스텝 S702에서 산출된 DC 링크 전압의 전압 편차에 기초하여, DC 링크 전압(즉, DC/DC 컨버터(8)의 입출력 전압비)에 대하여, PI 제어에 기초하는 전압 피드백 제어를 행한다(스텝 S703).
이어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)에 대한 AC 중첩 지령이 ON으로 되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 S704). 그리고, AC 중첩 지령이 ON으로 되어 있지 않다고 판정하면, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 AC 중첩의 처리를 행하는 일 없이, 스텝 S706으로 이행된다.
한편, AC 중첩 지령이 ON으로 되어 있다고 판정하면, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호를 생성하기 위한 AC 중첩 지령값을 스텝 S703에서 결정된 피드백 제어한 DC 링크 전압 지령값에 가산한다(스텝 S705).
이어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 배터리(20)의 출력 전압과, 피드백 제어한 DC 링크 전압 지령값에 기초하여, 승압 스위치(하단)의 DUTY비를 결정한다(스텝 S706). 구체적으로는, 배터리(20)의 출력 전압값을 피드백 제어한 DC 링크 전압 지령값으로 제산하고, 1로부터 감산한 값의 역수가 승압 스위치(하단)의 DUTY비가 된다.
이어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 이렇게 결정한 승압 스위치(하단)의 DUTY비와, 낭비 시간 보정에 기초하여, 강압 스위치(상단)의 DUTY비를 결정한다(스텝 S707). 구체적으로는, 스텝 S706에서 결정한 승압 스위치(하단)의 DUTY비와 낭비 시간 보정값을 1로부터 감산한 값이 강압 스위치(상단)의 DUTY비가 된다.
이어서, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 스텝 S706, S707에서 결정한 승압 DUTY비 및 강압 DUTY비로부터, 스위칭 소자(82, 84)에 출력해야 할 PWM 신호로 변환·생성한다(스텝 S708). 그리고, 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 이 PWM 신호를 스위칭 소자(82, 84)에 출력하여, 이 배터리용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
도 10은, 도 3의 스텝 S8에 대응하는 서브루틴이며, 연료 전지용 컨트롤러(10)에 의해 실행되는 FC 임피던스 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 FC 임피던스 연산 처리에 있어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 전류 센서(61)에 의해 연료 전지 스택(6)의 출력 전류를 계측함과 함께(스텝 S801), 전압 센서(62)에 의해 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 계측한다(스텝 S802).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S801, S802에서 계측한 출력 전류값 및 출력 전압값의 1㎑ 근방의 성분을 역 노치 필터에 의해 추출하고, 1kHz에 있어서의 교류 전류값 및 교류 전압값을 산출한다(스텝 S803). 또한, 역 노치 필터는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 통과 대역 중심이 1㎑로 설정된 주파수-진폭 특성을 갖는 필터이다. 도 11은, FC 임피던스 연산 처리에 있어서 사용되는 역 노치 필터의 주파수-진폭 특성을 도시하는 도면이다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S803에서 추출한 역 노치 필터 통과 후의 교류 전류의 절댓값을 100m초간 적산하여, 전류 적산값을 연산함과 함께(스텝 S804), 스텝 S803에서 추출한 역 노치 필터 통과 후의 교류 전압의 절댓값을 100m초간 적산하여, 전압 적산값을 연산한다(스텝 S805).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10)는 스텝 S804, S805에서 얻어진 전압 적산값을 전류 적산값으로 제산하여, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 연산하고(스텝 S806), 이 FC 임피던스 연산 처리를 종료하여, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
또한, FC 임피던스 연산 처리는, 연료 전지용 컨트롤러(10)의 임피던스 산출부(11)에 의해 실행된다. 그리고, 산출된 임피던스는, 후단의 습윤 상태 추정부(13)에 출력되어, 연료 전지 스택(6) 내의 습윤 상태를 추정하기 위해 사용된다. 또한, 산출된 임피던스는, 전압 제어부(14)에도 출력된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)은 부하가 되는 구동 모터(2)(구동 인버터(3)를 포함)에 접속되는 연료 전지 스택(6)(연료 전지)과, 연료 전지 스택(6)과 구동 인버터(3)의 사이에 접속되며, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 연료 전지 스택(6)용 DC/DC 컨버터(다상 컨버터)(5)와, 구동 모터(2)에 대하여 연료 전지 스택(6)과 병렬로 접속되며, 연료 전지 스택(6)과는 상이한 전력 공급원인 고압 배터리(이차 전지)(20)와, 배터리(20)와 구동 인버터(3)의 사이에 접속되며, 배터리(20)의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에는, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)를 바이패스하여, 연료 전지 스택(6)과 구동 인버터(3)를 연결하는 전류 바이패스 경로가 설치된다. 그리고, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)은 다상 컨버터(5) 및 DC/DC 컨버터(8)의 출력측에, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)에 의해 생성된 교류 전압 신호를 인가하는 교류 전압 인가부로서 기능하는 전압 제어부(14)와, 전압 제어부(14)에 의해 교류 전압 신호를 인가했을 때의 소정의 물리량(본 실시 형태에서는, 교류 전압 신호의 인가 시에 있어서의 연료 전지 스택(6)의 출력 전류 및 출력 전압의 1㎑ 근방의 각 교류 성분)에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 내부 상태를 추정하는 내부 상태 추정부로서 기능하는 임피던스 산출부(11) 및 습윤 상태 추정부(13)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)은 전류 바이패스 경로를 설치한 구성을 구비하고 있으므로, 이하와 같은 작용·효과를 발휘한다.
즉, 다상 컨버터(5)에 의해 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압하고 있지 않은 경우이며, 예를 들어 DC/DC 컨버터(8)에 의해 조정되는 DC 링크 전압이 연료 전지 스택(6)의 출력 전압보다도 낮은 경우에는, 이 전류 바이패스 경로를 통과하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전류의 일부가 흐르게 된다. 이러한 상황에 있어서, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)의 스위칭 소자(82, 84)의 스위칭 동작에 의해, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)는, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압하고 있지 않으므로, 구동 인버터(3)에 큰 교류 전압을 인가하는 일 없이, 전량 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 측정할 수 있다. 이에 의해, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)에 과대한 부하가 걸리는 일이 없으므로, 다상 컨버터(5)의 발열을 억제(저감)할 수 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에서는, DC/DC 컨버터(8)에 의해 DC 링크 전압에 교류 전압 신호를 인가하지 않는 경우에 부하가 되는 구동 모터(2)(구동 인버터(3))에 인가해야 할 공급 전압보다도 연료 전지 스택(6)용 DC/DC 컨버터(5)의 출력측의 전압, 즉, DC 링크 전압을 소정압 β만큼 낮게 설정하도록 구성하고 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 연료 전지용 컨트롤러(10)의 전압 제어부(14)는 교류 전압 신호를 인가하기 전에 설정된 DC 링크 전압 지령값보다도 마진 β만큼 낮아지도록, 교류 전압 신호 인가 시의 DC 링크 전압 지령값을 설정하고 있다. 본 실시 형태에서는, 전력 조정 시스템(1)을 이렇게 구성함으로써, 간단한 제어에 의해, 전류 바이패스 경로에 역방향의 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 계측하기 위해 DC/DC 컨버터(8)에 의해 교류 전압 신호를 생성하는 경우에는, 연료 전지용 컨트롤러(10)가 각 DC/DC 컨버터(5, 8)의 상태, 구동 모터(2)의 요구 전력, 연료 전지 스택(6)의 운전 상태 등을 파악하고, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4) 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 대하여 적절한 제어 신호를 출력해야 한다. 그러나, DC 링크 전압을 소정압 β만큼 낮게 설정함으로써, 다른 상세한 제어를 행하는 일 없이, 전류 바이패스 경로에 있어서의 전류의 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에서는, 전류 바이패스 경로 상에 구동 인버터(3)로부터 연료 전지 스택(6)으로의 전류의 흐름을 차단하는 전류 방향 차단부가 설치되어 있다. 이 전류 방향 차단부에 의해, 다상 컨버터(5)의 승압 시에는, 다상 컨버터(5)의 출력측, 즉, 구동 인버터(3)의 입력측으로부터 연료 전지 스택(6)에 전류가 역류되는 경우가 없다. 그로 인해, 이러한 상황에 있어서, 연료 전지 스택(6)의 발전 효율이나 구동 모터(2)를 구동시키는 효율(소위 연비)을 가능한 한 낭비하는 경우가 없다.
또한, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에서는, 전류 방향 차단부는 다이오드로 구성되면 된다. 이에 의해, 스위칭 소자 등의 능동 소자를 사용하는 일 없이, 저렴한 수동 소자만으로 전류 차단을 실현 가능하게 된다.
(비교예)
이어서, 본 발명을 보다 확실하게 이해하기 위해서, 제1 실시 형태의 전력 조정 시스템의 비교예를 간단하게 설명한다.
상기 제1 실시 형태에서는, 다상 컨버터(5)를 바이패스하기 위한 전류 바이패스 경로를 설치하고, 이 전류 바이패스 경로 상에 다이오드(100)를 배치하고 있었다. 본 비교예에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 이 전류 바이패스 경로와 다이오드(100)를 생략하였다.
도 12는, 본 발명의 비교예에 있어서의 연료 전지용 전력 조정 시스템(1')의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 도 12에 도시하는 각 부는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 갖는 것에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그것들에 관한 상세한 설명을 생략한다.
본 비교예의 전력 조정 시스템(1')은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 다상 컨버터(5)를 바이패스하기 위한 전류 바이패스 경로를 설치하지 않았다. 그로 인해, DC/DC 컨버터(8)에서 생성하고, DC 링크 전압에 중첩된 교류 전력 신호는, 고임피던스의 다상 컨버터(5)를 통해, 연료 전지 스택(6)에 인가된다. 그로 인해, 다상 컨버터(5)에 의한 전압 강하분을 고려하여, 교류 전력 신호의 진폭을 크게 설정할 필요가 있다.
도 13은, 본 발명의 비교예에 있어서의 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)에서 생성되는 교류 전압 신호의 파형을 도시하는 도면이다. 도 13의 하단측 (b)에는, 본 비교예의 전력 조정 시스템(1')의 DC/DC 컨버터(8)에서 생성된 교류 전압 신호(DC 링크 전압측의 교류 전압 신호)를 나타내고, 도 13의 상단측 (a)에는, 생성된 교류 전압 신호가 다상 컨버터(5)를 통과한 후의 교류 전압 신호(통과 후), 즉, 연료 전지 스택(6)에 인가되는 교류 전압 신호(FC 전압측의 교류 전압 신호)를 나타낸다.
상술한 제1 실시 형태에서는, 전류 바이패스 경로의 다이오드(100)를 설치하였다. 교류 전압에 대한 다이오드(100)의 임피던스는, 다상 컨버터(5)의 임피던스에 비하여 충분히 작다. 그로 인해, 다상 컨버터(5)를 바이패스하기 위한 전류 바이패스 경로를 설치한 경우에는, 교류 전압 신호는, 이 전류 바이패스 경로를 통과하여 연료 전지 스택(6)에 인가된다. 따라서, DC 링크 전압측의 교류 전압 신호를 원하는 FC 전압의 교류 전압 신호와 동일 정도의 진폭으로 설정할 수 있다.
한편, 비교예의 전력 조정 시스템(1')에서는, 다상 컨버터(5)를 바이패스하기 위한 전류 바이패스 경로를 설치하고 있지 않으므로, 도 13에 도시하는 바와 같이, DC 링크 전압측의 교류 전압 신호의 진폭을 FC 전압측의 교류 전압 신호의 약 5배 내지 10배 정도로 설정할 필요가 있다. 이 배율은, 다상 컨버터(5)의 성능 등에 의해 결정되는 것이다.
그로 인해, 상술한 제1 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에 비하면, 비교예의 전력 조정 시스템(1')에서는, 다상 컨버터(5)에 비교적 큰 교류 전압이 인가되어 버려, 다상 컨버터(5)의 발열의 원인이 되어 버린다.
이와 같이, 상술한 제1 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에서는, DC/DC 컨버터(8)에서 교류 전압 신호를 생성하는 경우에 있어서, 교류 전압 신호의 진폭을 크게 할 필요가 없으므로, 다상 컨버터(5)의 발열을 효과적으로 방지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서, 제1 실시 형태와의 상위점을 주로 설명한다. 또한, 전력 조정 시스템(1)의 전체 구성은 마찬가지이므로, 도 1을 사용하여 설명하고, 연료 전지용 컨트롤러(10)의 기능적 구성에 대해서는, 도 14를 사용하여 설명한다.
상기 제1 실시 형태에서는, 다상 컨버터(5)를 바이패스하기 위한 전류 바이패스 경로를 설치하고, 이 전류 바이패스 경로 상에 다이오드(100)를 배치함과 함께, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 산출하기 위한 교류 전압 신호(AC 중첩 신호)를 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)에서 생성하고 있었다. 본 실시 형태에서는, 부하가 되는 구동 모터(2)의 요구 토크나 연료 전지 스택(6)의 운전 상태 등에 기초하여, 연료 전지 스택(6)용 DC/DC 컨버터(다상 컨버터)(5)와, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)를 전환하여, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 산출하기 위한 교류 전압 신호(AC 중첩 신호)를 생성하는 것이다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 컨트롤러(10')의 기능적 구성을 도시하는 블록도이다. 도 14에 도시하는 각 부는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 갖는 것에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그것들에 관한 상세한 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 연료 전지용 컨트롤러(10')는, 상술한 제1 실시 형태의 연료 전지용 컨트롤러(10)와는 상이하게, 컨버터 전환부(15)를 더 구비하고, 이 컨버터 전환부(15)에 의해, 교류 전압 신호를 생성하는 컨버터를 다상 컨버터(5)와 DC/DC 컨버터(8)의 사이에서 전환하고 있다. 이하에서는, 이들의 상위점을 상세하게 설명한다.
컨버터 전환부(15)에는, 임피던스 산출부(11)에 의해 산출된 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스가 입력됨과 함께, 전압 제어부(14)를 통해 구동 모터(2)의 구동 정보와 FC 전압 지령값 및 DC 링크 전압 지령값이 입력된다.
컨버터 전환부(15)는, 이들 입력 정보에 기초하여, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)와 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)를 전환한다. 구체적으로는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 상황, 즉, 다상 컨버터(5)가 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압하고 있지 않은 경우에는, 컨버터 전환부(15)는 DC/DC 컨버터(8)로 전환한다.
한편, 다상 컨버터(5)가 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압하고 있을 경우에는, 컨버터 전환부(15)는, 다상 컨버터(5)로 전환된다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 컨버터 전환부(15)에 의해 다상 컨버터(5)로 전환되어 있을 경우에는, 다상 컨버터(5)의 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)를 사용하여, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호가 생성된다.
이어서, 본 실시 형태에 있어서의 전력 조정 시스템(1')의 동작을 설명한다. 또한, 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서의 전력 조정 시스템(1)의 전체 제어 플로우에 대해서는, 본 실시 형태에 있어서도 마찬가지이기 때문에, 그 도시 및 설명을 생략한다. 이하, 도 3의 서브루틴을 나타내는 각 흐름도 중, 제1 실시 형태와 상이한 흐름도에 대하여 상세하게 설명한다.
도 15는, 제2 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 컨트롤러(10')에 의해 실행되는 전압 지령 연산 처리를 나타내는 흐름도이다. 본 실시 형태에서는, 연료 전지 스택(6)의 운전 상황 등에 기초하여, 컨버터 전환부(15)에 의해 DC/DC 컨버터(5, 8)가 전환되고, 전환된 컨버터(5, 8)에 의해, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호가 생성된다.
이 전압 지령 연산 처리에 있어서, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, 먼저, 제1 실시 형태의 도 6에 도시하는 모터 하한 전압 연산 처리에 의해 결정된 구동 모터(2)의 모터 하한 전압과, 제1 실시 형태의 도 5에 도시하는 기준 FC 전압 지령 연산 처리에 의해 연산된 FC 전압 지령값을 비교한다. 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, FC 전압 지령값이 모터 하한 전압에 소정의 마진 α를 더한 값보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S501).
FC 전압 지령값이 모터 하한 전압+α보다도 크다고 판정했을 경우에는, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 중첩 OFF 지령을 출력함과 함께(스텝 S901), 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 중첩 ON 지령(즉, AC 중첩 지령)을 출력한다(스텝 S502). 이에 의해, 다상 컨버터(5)에 교류 전압 신호를 중첩시키고 있었던 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 교류 전압 신호의 중첩을 종료시킨다.
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, DC 링크 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령 연산 처리의 스텝 S202에 있어서 연산한 기준 FC 전압 지령값을 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 출력한다(스텝 S503).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, FC 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령값에 소정의 마진 β를 더한 값을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 출력한다(스텝 S504). 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, 이 전압 지령 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
한편, 스텝 S501에 있어서 FC 전압 지령값이 모터 하한 전압+α보다도 크지 않다고 판정했을 경우에는, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 중첩 ON 지령(즉, AC 중첩 지령)을 출력함과 함께(스텝 S902), 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 중첩 OFF 지령을 출력한다(스텝 S505). 이에 의해, DC/DC 컨버터(8)에 교류 전압 신호를 중첩시키고 있었던 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)는 교류 전압 신호의 중첩을 종료시킨다.
또한, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, DC 링크 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령 연산 처리의 스텝 S202에 있어서 연산한 기준 FC 전압 지령값에 소정의 마진 γ를 더한 값을 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(7)에 출력한다(스텝 S903).
이어서, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, FC 전압 지령값으로서, 기준 FC 전압 지령값을 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 출력한다(스텝 S507). 그리고, 연료 전지용 컨트롤러(10')는, 이 전압 지령 연산 처리를 종료하고, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
여기서, 마진 γ에 대하여 간단하게 설명한다. 스텝 S903에 있어서의 마진 γ는, 스텝 S507에 있어서 연료 전지용 컨트롤러(10')에 의해 출력된 FC 전압 지령값에 대한 마진을 의미한다. 이 마진 γ는, 다상 컨버터(5)에서 생성된 교류 전압 신호를 구동 인버터(3)의 입력 전압에 중첩함으로써, 교류 전압 신호의 파형 하한값에 있어서도, (DC 링크 전압)<(연료 전지 스택(6)의 출력 전압)이 되지 않도록 하기 위한 것이다.
이 이유는, DC 링크 전압이 연료 전지 스택(6)의 출력 전압보다도 낮은 경우, 그 이상 다상 컨버터(5)에 의해 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압할 수 없게 되어, 교류 전압 신호의 중첩이 불충분한 상태가 되어 버리기 때문이다.
구체적으로는, 이 마진 γ는, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압과 DC 링크 전압 사이의 검출 오차, 다상 컨버터(5)에서 중첩시키는 교류 전압의 진폭, 다상 컨버터(5)의 각 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)의 스위칭 동작에 의해 발생하는 리플 전압 성분의 진폭 등을 고려하여 실험 등에 의해 결정되는 것이다.
또한, 그 밖의 마진 α, β는, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 각 마진 α, β와 동일한 것이므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
도 16은, 도 3의 스텝 S6에 대응하는 서브루틴이며, 본 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)에 의해 실행되는 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
이 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리에 있어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 전압 센서(62, 65)에 의해, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압과, 다상 컨버터(5)의 출력 전압, 즉, DC 링크 전압을 검출한다(스텝 S601).
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 연료 전지용 컨트롤러(10')로부터 입력된 FC 전압 지령값과, 검출한 연료 전지 스택(6)의 출력 전압값에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압의 전압 편차를 산출한다(스텝 S602). 이 전압 편차는, FC 전압 지령값과 연료 전지 스택(6)의 검출된 출력 전압값의 차에 기초하여 구해진다.
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 스텝 S602에서 산출한 연료 전지 스택(6)의 전압 편차에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압(즉, 다상 컨버터(5)의 입출력 전압비)에 대하여 PI 제어에 기초하는 전압 피드백 제어를 행한다(스텝 S603).
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 다상 컨버터(5)에 대한 AC 중첩 지령이 ON으로 되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 S1001). 그리고, AC 중첩 지령이 ON으로 되어 있지 않다고 판정하면, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 AC 중첩의 처리를 행하지 않고, 스텝 S604로 이행한다.
한편, AC 중첩 지령이 ON으로 되어 있다고 판정하면, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호를 생성하기 위한 AC 중첩 지령값을 스텝 S603에서 결정된 피드백 제어한 연료 전지 스택(6)의 출력 전압 지령값에 가산한다(스텝 S1002).
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 DC 링크 전압과, 피드백 제어한 FC 전압 지령값에 기초하여, 승압 스위치(하단)의 DUTY비를 결정함과 함께(스텝 S604), 이렇게 결정한 승압 스위치(하단)의 DUTY비와, 낭비 시간 보정에 기초하여, 강압 스위치(상단)의 DUTY비를 결정한다(스텝 S605).
이어서, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는 스텝 S604, S605에서 결정한 승압 DUTY비 및 강압 DUTY비로부터, 각 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)에 출력해야 할 PWM 신호로 변환·생성한다(스텝 S606). 그리고, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4)는, 이들 PWM 신호를 대응하는 스위칭 소자(51U 내지 51W, 53U 내지 53W)에 출력하고, 이 FC용 DC/DC 컨버터 제어 처리를 종료하여, 메인 처리 플로우에 복귀된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')은, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 부하가 되는 구동 모터(2)(구동 인버터(3)를 포함)에 접속되는 연료 전지 스택(6)(연료 전지)과, 연료 전지 스택(6)과 구동 인버터(3)의 사이에 접속되며, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 연료 전지용 DC/DC 컨버터(다상 컨버터)(5)와, 구동 모터(2)에 대하여 연료 전지 스택(6)과 병렬로 접속되며, 연료 전지 스택(6)과는 상이한 전력 공급원인 고압 배터리(이차 전지)(20)와, 배터리(20)와 구동 인버터의 사이에 접속되며, 배터리(20)의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')에는, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)를 바이패스하고, 연료 전지 스택(6)과 구동 인버터(3)를 연결하는 전류 바이패스 경로가 설치된다. 그리고, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')은, 다상 컨버터(5) 및 DC/DC 컨버터(8)의 출력측에, 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)에 의해 생성된 교류 전압 신호를 인가하는 교류 전압 인가부로서 기능하는 전압 제어부(14)와, 전압 제어부(14)에 의해 교류 전압 신호를 인가했을 때의 소정의 물리량(본 실시 형태에서는, 교류 전압 신호의 인가 시에 있어서의 연료 전지 스택(6)의 출력 전류 및 출력 전압의 1㎑ 근방의 각 교류 성분)에 기초하여, 연료 전지 스택(6)의 내부 상태를 추정하는 내부 상태 추정부로서 기능하는 임피던스 산출부(11) 및 습윤 상태 추정부(13)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')은, 연료 전지 스택(6)의 운전 상태 및 구동 모터(2)의 요구 전력에 따라, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)와 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)를 전환하는 컨버터 전환부(15)를 더 구비하고, 교류 전압 인가부로서의 전압 제어부(14)는, 컨버터 전환부(15)에 의해 전환된 다상 컨버터(5) 또는 DC/DC 컨버터(8)를 구동 제어함으로써, 다상 컨버터(5)의 출력측에 교류 전압 신호를 인가하도록 구성하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 다상 컨버터(5)에 의해 승압된 다상 컨버터(5)의 출력 전압에 다상 컨버터(5)에 의해 생성한 교류 전압 신호를 중첩시킴으로써, 연료 전지용 컨트롤러(10') 내의 임피던스 산출부(11)에 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 산출시키도록 하고 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')은, 이렇게 구성하고 있으므로, 상술한 제1 실시 형태의 전력 조정 시스템(1)에 의해 얻어지는 효과에 더하여, 필요에 따라, 다상 컨버터(5)와 DC/DC 컨버터(8)를 전환하고, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호를 생성할 수 있다. 이에 의해, 어느 한쪽의 DC/DC 컨버터(5, 8)만을 사용하는 경우에 비하여, 각 DC/DC 컨버터(5, 8)의 발열을 저감할 수 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')에서는, 컨버터 전환부(15)에 의해 배터리(20)용 DC/DC 컨버터(8)로 전환되어 있을 때에는, 교류 전압 신호의 인가 전에 부하인 구동 모터(2)(구동 인버터(3))에 인가해야 할 공급 전압보다도 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)의 출력측의 전압, 즉, DC 링크 전압을 소정압 β만큼 낮게 설정하도록 구성된다. 이에 의해, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 간단한 제어에 의해, 전류 바이패스 경로에 역방향의 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')에서는, 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)가 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압하고 있을 경우에는, 컨버터 전환부(15)는 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)로 전환하도록 구성된다. 다상 컨버터(5)가 승압 동작을 행하고 있을 경우에는, 거기에 맞추어 교류 전압 신호를 생성할 수 있으므로, 연료 전지 스택(6)의 출력 단자에 가까운 다상 컨버터(5)에 의해 교류 전압 신호의 중첩을 행하는 것이 유리하다. 또한, 다상 컨버터(5)의 승압 동작 시에, 다상 컨버터(5)에 의해 AC 중첩을 행함으로써, 연료 전지 스택(6)에 인가되는 교류 전압에 대하여, 구동 인버터(3)에 인가되는 교류 전압을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 구동 모터(2) 및 구동 인버터(3)로의 공급 전압의 변동을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 전력 조정 시스템(1')에서는, 컨버터 전환부(15)에 의해 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)로 전환되어 있을 때에는, 교류 전압 신호의 인가 전에 부하인 구동 모터(2)(구동 인버터(3))에 인가해야 할 공급 전압보다도 연료 전지 스택(6)용 다상 컨버터(5)의 출력측의 전압, 즉, DC 링크 전압을 소정압 γ만큼 높게 설정하도록 구성된다. 이에 의해, 간단한 제어에 의해, 연료 전지 스택(6)의 승압을 행하는 타입의 전력 조정 시스템에 있어서 본 발명의 구성을 실현할 수 있다.
예를 들어, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압의 승압 시에, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 계측하기 위해 다상 컨버터(5)에 의해 교류 전압 신호를 생성하는 경우에는, 연료 전지용 컨트롤러(10')가 각 DC/DC 컨버터(5, 8)의 상태, 구동 모터(2)의 요구 전력, 연료 전지 스택(6)의 운전 상태 등을 파악하여, 연료 전지용 DC/DC 컨버터 컨트롤러(4) 및 배터리용 DC/DC 컨버터 컨트롤러에 대하여 적절한 제어 신호를 출력해야 한다. 그러나, DC 링크 전압을 소정압 γ만큼 높게 설정함으로써, 다른 상세한 제어를 행하는 일 없이, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스 측정용 교류 전압 신호를 다상 컨버터(5)에 생성시켜, DC 링크 전압에 충분히 중첩시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적인 구성에 한정하는 취지가 아니다.
상술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 연료 전지 스택(6)의 출력 전압을 승압시키기 위한 DC/DC 컨버터로서 다상 컨버터(5)를 사용한 경우를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 스위칭 소자에 의한 교류 전압 신호의 생성이 가능한 한, 연료 전지 스택(6)용 컨버터로서 DC/DC 컨버터(8)와 같은 단상의 컨버터가 사용되어도 된다.
또한, 그것과는 반대로, 스위칭 소자에 의한 교류 전압 신호의 생성이 가능한 한, 배터리(20)의 출력 전압을 승압시키기 위한 DC/DC 컨버터(8)가 다상 컨버터로 구성되어도 된다.
또한, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 연료 전지용 컨트롤러(10, 10')가 임피던스 산출 요구부(12)를 구비하도록 구성되어 있었다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 구성에 한하지 않고, 임피던스 산출 요구부(12)를 생략해도 된다. 이 경우, 임피던스 산출부(11)는 연료 전지 스택(6)의 운전 상태에 의존하지 않고, 연료 전지 스택(6)의 내부 임피던스를 상시 산출해도 되며, 적당한 시간 간격으로 산출해도 된다.

Claims (9)

  1. 부하에 접속되는 연료 전지와,
    상기 연료 전지와 상기 부하의 사이에 접속되며, 당해 연료 전지의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 연료 전지용 컨버터와,
    상기 부하에 대하여 상기 연료 전지와 병렬로 접속되며, 상기 연료 전지와는 상이한 전력 공급원인 배터리와,
    상기 배터리와 상기 부하의 사이에 접속되며, 당해 배터리의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 배터리용 컨버터와,
    상기 연료 전지용 컨버터를 바이패스하여 상기 연료 전지와 상기 부하를 연결하는 전류 바이패스 경로와,
    상기 연료 전지용 컨버터의 출력측에 교류 전압 신호를 인가하는 교류 전압 인가부와,
    상기 교류 전압 인가부에 의해 교류 전압 신호를 인가했을 때의 소정의 물리량에 기초하여, 상기 연료 전지의 내부 상태를 추정하는 내부 상태 추정부
    를 구비하는, 전력 조정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전지의 운전 상태 및 상기 부하의 요구 전력에 따라, 상기 연료 전지용 컨버터와 상기 배터리용 컨버터를 전환하는 컨버터 전환부를 더 구비하고,
    상기 교류 전압 인가부는, 상기 컨버터 전환부에 의해 전환된 상기 연료 전지용 컨버터 또는 상기 배터리용 컨버터를 구동 제어함으로써, 상기 연료 전지용 컨버터의 출력측에 교류 전압 신호를 인가하는,
    전력 조정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨버터 전환부에 의해 상기 배터리용 컨버터로 전환되어 있을 때에는, 상기 교류 전압 신호의 인가 전에 상기 부하에 인가해야 할 공급 전압보다도 상기 연료 전지용 컨버터의 출력측의 전압을 소정압만큼 낮게 설정하는,
    전력 조정 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 바이패스 경로 상에 상기 부하로부터 상기 연료 전지로의 전류의 흐름을 차단하는 전류 방향 차단부를 더 구비하는,
    전력 조정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 방향 차단부는 다이오드로 구성되는,
    전력 조정 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 연료 전지용 컨버터가 상기 연료 전지의 출력 전압을 승압하고 있을 경우에는, 상기 컨버터 전환부는, 상기 연료 전지용 컨버터로 전환하는,
    전력 조정 시스템.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터 전환부에 의해 상기 연료 전지용 컨버터로 전환되어 있을 경우, 상기 교류 전압 신호를 인가하지 않는 경우에 상기 부하에 인가해야 할 공급 전압보다도 상기 연료 전지용 컨버터의 출력측의 전압을 소정압만큼 높게 설정하는,
    전력 조정 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 물리량은, 상기 교류 전압 신호 인가 시에 있어서의 당해 교류 신호의 소정 주파수 근방의 상기 연료 전지의 출력 전류의 교류 성분 및 출력 전압의 교류 성분인,
    전력 조정 시스템.
  9. 부하에 접속되는 연료 전지와,
    상기 연료 전지와 상기 부하의 사이에 접속되며, 당해 연료 전지의 출력 전압을 소정의 요구 전압비로 변환하는 연료 전지용 컨버터와,
    상기 부하에 대하여 상기 연료 전지와 병렬로 접속되며, 상기 연료 전지와는 상이한 전력 공급원인 배터리와,
    상기 배터리와 상기 부하의 사이에 접속되는 배터리용 컨버터와,
    상기 연료 전지용 컨버터를 바이패스하여 상기 연료 전지와 상기 부하를 연결하는 전류 바이패스 경로를 구비하는 전력 조정 시스템의 제어 방법이며,
    상기 연료 전지용 컨버터의 출력측에 교류 전압 신호를 인가하는 스텝과,
    상기 교류 전압 인가부에 의해 교류 전압 신호를 인가했을 때의 소정의 물리량에 기초하여, 상기 연료 전지의 내부 상태를 추정하는 스텝
    을 포함하는, 전력 조정 시스템의 제어 방법.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017026058A1 (ja) 2015-08-11 2017-02-16 日産自動車株式会社 電力調整システム及びその制御方法
JP6399045B2 (ja) * 2016-06-16 2018-10-03 トヨタ自動車株式会社 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
JP6547764B2 (ja) * 2017-01-11 2019-07-24 トヨタ自動車株式会社 車両用燃料電池システム及びその制御方法
CN109649188A (zh) * 2018-10-18 2019-04-19 丰疆智慧农业股份有限公司 混合动力拖拉机及其供能调整方法
DE102019200586B4 (de) * 2019-01-17 2023-05-17 Audi Ag Spannungswandleranordnung, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben einer Spannungswandleranordnung
DE102019202276A1 (de) * 2019-02-20 2020-08-20 Vitesco Technologies GmbH Integriertes Borddiagnosesystem und -verfahren für Brennstoffzellen
JP7135984B2 (ja) * 2019-04-12 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、および、制御方法
PL3751715T3 (pl) * 2019-06-14 2022-10-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Układ sterowania dla układu baterii
US11329564B2 (en) * 2019-06-14 2022-05-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Control system for a battery system
CN111038336B (zh) * 2019-12-27 2021-06-22 潍柴动力股份有限公司 一种并联燃料电池系统控制方法及装置
JP2022025335A (ja) * 2020-07-29 2022-02-10 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR20220026873A (ko) * 2020-08-26 2022-03-07 현대자동차주식회사 자율주행차량의 전력 제어 장치 및 방법
CN112615030B (zh) * 2020-12-10 2022-04-01 全球能源互联网研究院有限公司 一种固定式发电用燃料电池机组控制系统及控制方法
KR20220132686A (ko) * 2021-03-23 2022-10-04 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 저전압 직류변환기 제어 시스템 및 방법
CN112928312B (zh) * 2021-05-11 2021-08-20 潍柴动力股份有限公司 燃料电池发动机的功率恢复方法、相关装置及存储介质

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4821187B2 (ja) * 2005-06-30 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5326228B2 (ja) * 2006-09-04 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4895023B2 (ja) * 2007-02-14 2012-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4868239B2 (ja) 2007-05-10 2012-02-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2010169527A (ja) 2009-01-22 2010-08-05 Olympus Corp 燃料電池の内部インピーダンスの周波数特性測定方法及び測定装置
US8795913B2 (en) 2009-07-09 2014-08-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control method thereof
JP5392166B2 (ja) 2010-04-02 2014-01-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2013140715A (ja) * 2012-01-05 2013-07-18 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
WO2014057868A1 (ja) 2012-10-09 2014-04-17 日産自動車株式会社 積層電池のインピーダンス測定装置
JP6241075B2 (ja) 2013-05-30 2017-12-06 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP6236880B2 (ja) 2013-05-30 2017-11-29 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP6183699B2 (ja) * 2013-08-07 2017-08-23 スズキ株式会社 燃料電池車両
JP6171846B2 (ja) 2013-10-28 2017-08-02 日産自動車株式会社 燃料電池の電力調整システム

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