WO2004055929A1

WO2004055929A1 - ２次電池を有する燃料電池システム

Info

Publication number: WO2004055929A1
Application number: PCT/JP2003/015498
Authority: WO
Inventors: Tetsuhiro Ishikawa; Tsuyoshi Yano; Tadaichi Matsumoto; Katsuhiko Nishiyama; Hiroshi Yoshida
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2004-07-01
Also published as: DE10393874T5; US20050233192A1; CN100389517C; JPWO2004055929A1; US7354671B2; JP3960337B2; DE10393874B8; DE10393874B4; CN1726609A

Abstract

本発明は、負荷に電力を供給するための電源システムである。本電源システムは、負荷に接続するための第１と第２の電源配線と、第１と第２の電源配線の間に接続された燃料電池を有する燃料電池システムと、第１と第２の電源配線の間に燃料電池と並列に接続された２次電源システムと、燃料電池と前記第１の電源配線との間の接続を開閉するためのスイッチと、２次電源システムとスイッチとを制御するための制御部とを備える。この制御部は、燃料電池を第１の電源配線に接続する際に、２次電源システムを制御して、２次電源システムの両端電圧を上昇させることを特徴とする。

Description

明細書

2次電池を有する燃料電池システム

技術分野

本発明は、燃料電池と 2次電池とを備える電源システムに関する。

背景技術

燃料電池は、環境に優しいクリーンな電源として注目されている。通常は、燃料電池単体では負荷変動に対処するのが困難な場合があるので、燃料電池と 2次電池とを組み合わせたハイプリッド電源システムが提案されている。八イブリッド電源システムでは、燃料電池の不調時や起動時といった特定の状態においては、燃料電池の出力を停止して 2次電池からの電力のみで電力を供給することが望まれている。

しかし、ハイプリッド電源システムの内部で燃料電池をシステムから切り離すためには大きな容量のスィッチが必要であった。さらに、燃料電池をシステムに接続する際において、燃料電池から過大な電流が流れる可能性があるという問題も生じていた。

発明の開示

本発明は、この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池と 2次電池とを組み合わせた電源システムにおいて、 2 次電池のみで電力を供給する作動モ一ドを実現する技術を提供することを目的とする。

本発明の第 1の態様は、負荷に電力を供給するための電源システムであって、前記負荷に接続するための第 1 と第 2の電源配線と、前記第 1 と第 2の電源配線の間に接続された燃料電池を有する燃料電池システムと、前記第 1と第 2の電源配線の間に前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、前記燃料電池と前記第 1の電源配線との間の接続を開閉するためのスィッチと、前記 2次電源システムと前記スィッチとを制御するための制御部とを備え、前記制御部は、前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続する際に、前記 2次電源システムを制御して、前記 2次電源システムの両端電圧を上昇させることを特徵とする。

本発明の第 1の態様の電源システムによれば、燃料電池を電源配線に接続する際に、燃料電池と並列に接続された 2次電源システムの両端電圧を上昇させるので、燃料電池を電源ステムに接続する際に発生し得る燃料電池から過大な電流を抑制することができる。

上記電源システムにおいて、さらに、前記燃料電池と前記第 1の電源配線との間に接続された逆流防止デバイスを備え、前記制御部は、前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続する際に、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さの第 1の電圧に上昇させるようにしても良い。こうすれば、燃料電池を電源システムに接続する際に燃料電池から流れる電流をゼロにすることができるので、接続後に 2次電源システムの両端電圧を徐々に下げることにより、燃料電池からの出力電流を緩やかに大きくすることができる。上記電源システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続した後に、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い第 2の電圧に下降させるようにしても良い。

こうすれば、燃料電池が接続された後に、燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い電圧で最適に作動するように構成された 2次電源システムや燃料電池を効率的に運転することができる。 2次電源システムが燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い電圧で最適に作動するように構成されているのは、燃料電池が接続されているときには燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い電圧で作動することを想定して 2次電源システムが設計されているからである。

上記電源システムにおいて、前記制御部は、前記第 1の電源配線からの前記燃料電池の切り離しに応じて、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い電圧に下降させるようにしても良い。

こうすれば、燃料電池が切り離されたときには、燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い電圧で最適に作動するように構成された 2次電源システムを効率的に運転することができる。

上記電源システムにおいて、前記 2次電源システムは、充電可能な 2次電池と、前記 2次電池から入力される直流の入力電力の電圧を昇降して直流電力を出力可能な D C _ D Cコンバ一夕とを備えており、前記制御部は、前記第 1の電源配線からの前記燃料電池の切リ離しに応じて、前記 D C— D Cコンバ一夕の出力電圧が前記燃料電池の開放時の両端電圧よりも前記 2次電池の出力電圧に近づくような制御を開始するようにしても良い。

こうすれば、燃料電池が切り離されたときには、 2次電源システムが有する D C— D Cコンバ一夕を効率的に運転することができる。 D C— D Cコンバータの効率は、出力電圧が燃料電池の開放時の両端電圧よリも入力電圧に近いほうが効率が良いからである。なお、本明細書では、「充電可能な 2次電池」は、バッテリだけでなくキャパシタをも含む広い意味を有する。

上記電源システムにおいて、前記 2次電源システムは、充電可能な 2次電池と、前記 2次電池から入力される直流の入力電力の電圧を昇降して直流の出力電力を出力可能な D C— D Cコンバータとを備えており、前記制御部は、前記第 1の電源配線からの前記燃料電池の切り離しに応じて、前記 D C— D Cコンパ一夕の出力電圧が前記 2次電池の出力電圧に近づくような制御を開始するようにしても良い。

こうすれば、燃料電池が切り離されたときに、 2次電源システムが有する D C 一 D Cコンバ一夕を最も効率的に運転することができる。 D C— D Cコンバ一夕の効率は、出力電圧が入力電圧に近づくほど効率が良くなるからである。

上記電源システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池が所定の大きさの電力を供給できない状態にあるときに、前記第 1の電源配線から前記燃料電池を切り離すように構成しても良い。

本発明の第 2の態様は、負荷に電力を供給するための電源システムであって、前記負荷の一端に対してその一端が接続される逆流防止デバイスと前記負荷の他端と前記逆流防止デバイスの他端との間に接続された燃料電池とを有する燃料電池システムと、前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、前記 2次電源システムを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記 2次電源システ厶の両端電圧を、前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとして前記燃料電池の出力を停止する特定の制御モードを有することを特徴とする。

本発明の第 2の態様の電源システムは、 2次電源システムの両端電圧を燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとして燃料電池の出力を停止させる特定の制御モードを有するので、スィッチを介することなく燃料電池をハイブリツド電源システムに装備することができる。

上記電源システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池の起動と前記燃料電池の異常の少なくとも一方を含む特定の状態に前記燃料電池がある場合に、前記特定の制御モードで制御を行うようにしても良い。

上記電源システムにおいて、前記 2次電源システムは、充電可能な 2次電池と、前記 2次電池から入力される直流の入力電力の電圧を昇降して直流の出力電力を出力可能な D C— D Cコンバータとを備えており、前記 2次電池は、所定の電力を出力しているときの両端電圧が前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとなるように構成されており、前記 D C— D Cコンバータは、前記 2次電池と前記燃料電池とを短絡させる作動モードである短絡モ一ドを有し、前記特定の制御モ —ドは、前記 D C— D Cコンバ一夕の作動モ一ドを前記短絡モードとする制御モ一ドであるようにしても良い。

こうすれば、 2次電池の出力電圧が燃料電池や負荷に直接印加されるので、燃料電池の出力を停止するとともにスイッチング損失を回避して燃料電池の出力停止時における電源システムの高効率化を図ることができる。短絡モードは、たとえば 2次電池と燃料電池や負荷との間に短絡用のスィツチを設けることによって実現することができる。

上記電源システムにおいて、前記 2次電池は、第 1電源電極と第 2電源電極とを有し、前記 D C— D Cコンバータは、第 1負荷電極と、第 2負荷電極と、第 ^スィッチの一端と第 2スィッチの一端とが第 1接続点で直列に接続された直列回路であって、前記第 1電源電極に前記第 1スィッチの他端が接続されるとともに、前記第 2電源電極に前記第 2スィツチの他端が接続された第 2電源側直列回路と、第 3スィッチの一端と第 4スィッチの一端とが第 2接続点で直列に接続された直列回路であって、前記第 1負荷電極に前記第 3スィツチの他端が接続されるとともに、前記第 2負荷電極に前記第 4スィツチの他端が接続された負荷側直列回路と、前記第 1接続点と前記第 2接続点との間に接続されたインダクタンスと、を備え、前記第 2電源電極は、前記第 2負荷電極に接続されており、前記前記短絡モードは、前記制御部が、前記第 1スィッチと前記第 3スィッチとを閉じるとともに、前記接続制御スィッチと前記第 2スィッチと前記第 4スィッチとを開く作動モードであるようにしても良い。

こうすれば、短絡用のスィッチを省略して簡易に信頼性の高いシステムを実現することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、ハイプリッド電源システムおよびその制御装置や制御方法、それらのシステムを備える移動体（たとえば燃料電池自動車）およびその制御方法、それらのシステムまたは方法の機能を実現す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記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、および電力供給方法等の態様で実現することができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明の第 1実施例としてのハイプリッド電源システムを備える電気自動車の概略構成図である。

図 2は、 2次電源システム 2 0と F Cシステム 3 0とがモータ駆動回路 4 0に電力を供給する様子を示すブロック図である。

図 3は、 2次電源システム 2 0の出力電圧の制御によって分担比率が変動する様子を示す説明図である。

図 4は、本発明の第 1実施例における D C— D Cコンバータ 2 1 と 2次電池 2 3とを有する 2次電源システム 2 0の構成を示す説明図である。

図 5は、本発明の第 1実施例の D C— D Cコンバ一夕 2 1における入出力電圧比と変換効率との間の関係を示す説明図である。

図 6は、本発明の第 1実施例におけるハイプリッド電源システムの作動の様子を示すタイムチャートである。

図 7は、本発明の第 1実施例におけるハイプリッド電源システムの制御内容を示すフローチヤ一卜である。

図 8は、ステップ S 1 2 0で行われる F Cシステム接続制御の内容を示すフロ —チヤ一卜である。

図 9は、 D C— D Cコンバータ電圧指令のロジックを示すフローチヤ一卜である。

図 1 0は、本発明の第 2実施例におけるハイプリッド電源システムを備える電気自動車の概略構成図である。

図 1 1は、本発明の第 2実施例の 2次電源システム 2 0 aの構成を示す説明図である。

図 1 2は、本発明の第 2実施例におけるハイブリッド電源システム 1 0 0 aの制御内容を示すフローチャートである。

図 1 3は、 D C— D Cコンバータ制御指令のロジックを示すフローチヤ一卜である。

図 1 4は、通常制御モードにおいて電力供給時に制御部 3 0 0 aが 4つのスィツチ Q 1、 Q 2、 Q 3、 Q 4の各ゲ一卜端子に印可する電圧を時系列で表すタイ厶チヤ一卜である。

図 1 5は、負荷 2 0 0に電力を供給するときの双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aの作動状態を示す説明図である。

図 1 6は、双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aの短絡モードにおける作動の様子を示す説明図である。

図 1 7は、短絡モードにおけるハイブリッド電源システム 1 0 0 aの作動状態を示す説明図である。

図 1 8は、駆動回路の要求電力の指令内容を決定するための処理の一例を示すフローチヤ一卜である。

図 1 9は、 2次電池 2 3 aの定電力放電曲線を表すグラフである。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。

A . 本発明の第 1実施例におけるハイプリッド電源システムの構成：

B . 本発明の第 1実施例におけるハイプリッド電源システムの作動：

C . 本発明の第 2実施例におけるハイプリッド電源システムの構成：

D . 本発明の第 2実施例におけるハイブリッド電源システムの作動：

図 1は、本発明の第 1実施例としてのハイプリッド電源システムを備える電気自動車の概略構成図である。この電気自動車（以下、単に「車両システム」と呼ぶ）は、ハイブリッド電源システム 1 0 0と、車輪を含む負荷 2 0 0と、制御部 3 0 0と、を備えている。ハイプリッド電源システム 1 0 0は、 2本の電源配線 1 2， 1 4の間に互いに並列に接続された 2次電源システム 2 0と燃料電池システム 3 0 (「F Cシステム」とも呼ぶ）とを有している。 2次電源システム 2 0と燃料電池システム 3 0には、両端電圧を測定するための電圧計 2 2 , 3 6がそれぞれ設けられている。また、燃料電池システム 3 0と、第 1の電源配線 1 2との間には、 F Cスィッチ 3 2と、逆流防止用ダイオード D Ίとが直列に接続されている。

電源配線 1 2 , 1 4は、負荷 2 0 0のモータ駆動回路 4 0に接続されている。モータ駆動回路 4 0は、モータ 4 2を駆動するための回路であり、例えば卜ランジスタインバー夕で構成されている。モー夕 4 2で発生した動力は、ギヤ機構 4 4を介して車輪駆動軸 4 6に伝達される。

制御部 3 0 0は、 F Cシステム 3 0と、 F Cスィッチ 3 2と、モ一夕駆動回路 4 0とに電気的に接続されており、これらの回路の制御を含む各種の制御を実行する。制御部 3 0 0の各種の制御動作は、制御部 3 0 0に内蔵されている図示しないメモリ内に格納されたコンピュータプログラムを、制御部 3 0 0が実行することによって実現される。このメモリとしては、 R O Mやハードディスクなどの種々の記録媒体を利用することが可能である。

モータ駆動回路 4 0は、ハイブリッド電源システム 1 0 0から供給された直流電力を三相交流電力に変換してモータ 4 2に供給する。供給される三相交流電力の大きさは、図示しないアクセルからの入力に応じて制御部 3 0 0が制御するモ一夕駆動回路 4 0によって決定される。このように、モータ 4 2に供給される三相交流電力の大きさがハイプリッド電源システム 1 0 0の出力電圧には依存しないように車両システムが構成されている。

図 2は、 2次電源システム 2 0と F Cシステム 3 0とがモータ駆動回路 4 0に電力を供給する様子を示すブロック図である。図 2 ( a ) は、モータ駆動回路 4 0の要求電力が F Cシステム 3 0の出力電力である F C電力よりも大きい場合を、図 2 ( b ) は、モータ駆動回路 4 0の要求電力が F C電力よりも小さい場合を示している。

モータ駆動回路 40の駆動回路要求電力が FC電力よりも大きい場合には、 F Cシステム 30とともに 2次電源システム 20も同時にモータ駆動回路 40に電力を供給する（図 2 (a))。たとえば図示しないアクセルが踏み込まれて瞬間的に駆動回路要求電力が大きくなつたときに、 2次電源システム 20と FCシステ厶 30の双方が電力を供給することになる。

モータ駆動回路 40の駆動回路要求電力が FC電力よりも小さい場合には、 F C電力のうちの余剰電力が 2次電源システム 20に供給され、後述する 2次電池に充電される（図 2 (b))。たとえばアイドリング中に駆動回路要求電力が小さくなつたときには、 F Cシステム 30は、モータ駆動回路 40と 2次電源システ厶 20の双方に電力を供給することになる。

なお、モータ 42の回生制動によってモー夕駆動回路 40から電力が供給されるときには、 2次電源システム 20のみにその電力が供給される。 FCシステム 30と電源配線 1 2との間には、 FCシステム 30の保護のための逆流防止用のダイオード D 1が備えられているからである（図 1 )。

図 3は、 2次電源システム 20の出力電圧の調整によって FCシステム 30の出力が制御される様子を示す説明図である。図 3 (a) は、 FCシステム 30の出力電圧である F C電圧と出力電流である F C電流との間の関係を示している。図 3 (a) から分かるように、 FC電圧が高くなると FC電流が小さくなり、 F C電圧が低くなると F C電流が大きくなる関係にある。

具体的には、 F C電圧が V。のときには、 FC電流は I 。であり、 FC電力は P 。である。 FC電圧が V，に下降すると、 FC電流はに、 FC電力はにそれぞれ上昇する。しかし、 V,からさらに FC電圧が下降しても、 FC電流の増加は飽和しつつあり、 F C電流と F C電圧の積である F C電力は逆に下降し始める。なお、ハイプリッド電源システム 1 00は、 F Cシステム 30を保護するために FC電圧が運用最小電圧 V_{mi n}未満とならないように構成されている。この結果、 FCシステム 30は、開放電圧 OC Vと運用最小電圧 V_{mi n}の間の出力電圧で運用されることになる。

図 3 (b)は、 2次電源システム 20が並列に接続された FCシステム 30 (図

1 )の電力供給状態を示している。電力 P tは、ある瞬間の駆動回路要求電力（図 2) である。 FC電力は、「一」のハッチングが施された領域として示してあり、

2次電源電力は、「十」のハッチングが施された領域として示してある。 FC電力は、図 3 (a) に示されたものと同一である。

たとえば 2次電源電圧が V。のときには、 F C電力の値は駆動回路要求電力 P tよりも小さい P。なので、 2次電源システム 20は、駆動回路要求電力 P tと P。の差分（=P t— P。：）の電力を供給することになる。一方、 2次電源電圧が

V ,に下降すると、 F C電力の値は駆動回路要求電力 P tよりも大きい P _Ίに上昇するので、 FC電力のうちの余剰電力（=p，— P t) が 2次電源システム 20 に供給されることになる（図 2 (b))。このように、ハイブリッド電源システム

Ί 00は、 2次電源電圧（2次電源システム 20の出力電圧）を調整することによって F C電力を制御可能であることが分かる。

これによリ、たとえば後述する 2次電池の充電状態に応じて、 FCシステム 3

0の出力を調整することができる。たとえば 2次電池の充電量が少ない場合には、

2次電源電圧を小さくすることが好ましい。こうすれば、 FCシステム 30の出力を大きくし、 2次電池への充電の機会を多くすることができるからである。一方、 2次電池の充電量が過大である場合には、 2次電源電圧を大きくすることが好ましい。こうすれば、 F Cシステム 30の出力を小さくし、 2次電池の放電の機会を多くすることができるからである。

図 4は、本発明の第 1実施例における D C— D Cコンバ一夕 21と 2次電池 2

3とを有する 2次電源システム 20の構成を示す説明図である。 DC— DCコンバ一夕 21は、 2つのスィッチ Q 1、 Q 2と、トランス丁と、ダイ才ード D 2と、コンデンサ Cとを有している。 2次電源システム 20は、 2つのターミナル T 1 2、 T 1 4に所定の範囲で任意の電圧の直流電力を出力することができる。

この D C— D Cコンバータ 2 1は、図 4から分かるようにフライバック方式の双方向コンバータとして構成されている。この双方向コンバータは、 2次電池 2 3から電力を供給することも、 F Cシステム 3 0やモータ駆動回路 4 0からの電力を 2次電池 2 3に充電することもできる。

2次電源システム 2 0による電力の供給は、制御部 3 0 0がスィッチ Q 2を Γ才ン J に固定して、スィッチ Q 1をオンオフ動作させることによって行われる。スイッチ Q 1をオンオフ動作させると、スィッチ Q 1が「オン」となった瞬間に卜ランス Tの 1次側巻き線（2次電池 2 3側）に磁気エネルギが蓄積され、スイツチ Q 1が「オフ」となった瞬間に 2次側巻き線（出力側）に起電力が発生する。 2次電源システム 2 0の出力電圧は、スィッチ Q 1のデューティ（オンオフ比）を変化させることによって制御可能である。一方、 2次電池 2 3の充電は、制御部 3 0 0がスィッチ Q 1を Γ 0 Ν」に固定して、スィッチ Q 2をオンオフ動作させることによって行われる。

図 5は、本発明の第 1実施例の D C— D Cコンバ一夕 2 1における入出力電圧比と変換効率との間の関係を示す説明図である。入出力電圧比は、 D C— D Cコンバ一夕 2 1の出力電圧を入力電圧で除した値である。変換効率は、 D C— D C コンバータ 2 〗出力電力を入力電力で除した値である。図 5から分かるように、入出力電圧比が「1」のときに変換効率のピークがあるので、 2次電源システム 2 0の出力電圧と 2次電池 2 3の出力電圧とが等しくなる状態で運用される場合が多くなるようにハイプリッド電源システム 1 0 0を構成することが好ましい。

図 6は、本発明の第 1実施例におけるハイプリッド電源システムの作動の様子を示すタイ厶チャートである。図 6は、一例としてのシーケンス、すなわち、（1 ) F Cシステム 3 0の起動、（2 ) ハイブリッド電源システムの通常運転、（3 ) F Cシステム 30の不調、（4)八イブリッド電源システムの通常運転といったシ一ケンスにおけるハイプリッド電源システム 1 00の状態を示している。

ハイプリッド電源システム 1 00の状態としては、 F Cスィッチ 32の動作状態、 DC— DCコンバータ 21指令電圧、および FC電流がタイムチャートとして示されている。また、本明細書において、ハイブリッド電源システムの通常運転とは、 F Cシステム 30と 2次電池 23の両方から電力が供給可能な並列運転状態を意味している。

F Cシステム 30の起動時には、制御部 300は、 FCスィッチ 32をオフにしている（図 6 (a) の時刻 t。）。 FCシステム 30の起動とは、たとえば水素ガスを発生する図示しない改質器が所定の品質の水素ガスを発生できるようになつて FCシステム 30が所定の性能を発揮できるようにする処理をいう。 FCシステ厶 30の起動時には、 FCスィッチ 32がオフにされているので、所定の性能を発揮できる状態になつてから F Cシステム 30が電力の供給を開始することになる。この結果、 FCシステム 30の起動時には、 FC電流が流れないことになる（図 6 (c))。

FCシステム 30の起動時には、 DC— DCコンバータ 21の指令電圧は、電圧 \ しに設定されている。電圧 V_Lは、 2次電池 23が最も効率良く運転できるときの 2次電池 23の出力電圧である。 D C— D Cコンバ一夕 21の指令電圧を電圧 V_Lに設定するのは、 DC— DCコンバータ 21の入出力電圧比を「1」として、変換効率を高めるためである。

ただし、 F Cシステム 30の起動が完了に近づくと、制御部 300は、 DC— DCコンバータ 21の指令電圧を電圧 V_Hに上昇させる。電圧 V_Hは、 FCシステ厶 30の開放電圧 OCV (図 3) よりも高い電圧である（時刻 1：，）。 DC-DC コンバータ 21の指令電圧を FCシステム 30の開放電圧よりも高い電圧とするのは、 FCスィッチ 32 (図 1 ) をオンにしたときに、 FCシステム 30から急激に大きな電流が流れないようにするためである。 FCスィッチ 32がオンにされると、ハイブリッド電源システム 1 00の通常運転が開始される。なお、 DC— DCコンバータ 2 1の出力電圧が FCシステム 30の開放電圧 OCVよりも高い状態で接続されても、逆流防止用のダイオード D 1があるので逆流は生じない。

ハイプリッド電源システムの通常運転の開始時には、 D C— D Cコンバー夕 2 1の出力電圧が F Cシステム 30の開放電圧 OC Vよりも高いので、 FC電流は流れない（時刻 t ₂)。しかし、その後、 2次電源電圧である DC— DCコンパ一夕 2 1の出力電圧が下降して FCシステム 30の開放電圧 OCVより小さくなると、 FC電流が流れ始める（図 6 (c)、図 3 (b))。このように、本実施例の構成では、 DC— DCコンバータ 21の出力電圧を徐々に降下させることにより、 FC電流を徐々に大きくすることができる。

ハイプリッド電源システムの通常運転（期間 t ₂〜 t ₃)では、制御部 300は、前述のように 2次電池 23の充電状態に応じて DC— DCコンバータ 2 1の指令電圧を決定する。指令電圧は、電圧 V_L近傍で調整されるようにハイブリッド電源システム 1 00が構成されていることが好ましい。これにより、ハイブリッド電源システム 1 00は、システム全体として通常運転で最も効率の良い作動状態となるからである。

通常運転中に FCシステム 30の不調が検知されると、制御部 300は、ハイプリッド電源システム 1 00から F Cシステム 30を切り離す（時刻 t ₃)。 F C システム 30の不調の検知は、たとえば FCシステム 30内部で生成される水素ガスの品質や F Cシステム 30の内部抵抗の観測値に基づいて行うことができる。 FCシステム 30の切り離しは、 FCスィッチ 32をオフにすることにより行われる。

ハイブリッド電源システム 1 00からの F Cシステム 30の切り離しが確認されると、制御部 300は、 DC— DCコンバータ 21の指令電圧が電圧 V Jこ固定される。これにより、 2次電源システム 20を高い変換効率で運転することができる。

F Cシステム 3 0の回復が確認されると、制御部 300は、ハイブリッド電源システム 1 00に F Cシステム 3 0を接続するための処理を行う。 FCシステム 3 0の回復の確認も、たとえば F Cシステム 3 0内部で生成される水素ガスの品質や F Cシステム 30の内部抵抗の観測値に基づいて行うことができる。 F Cシステ厶 3 0を接続するための処理とは、 DC— DCコンバータ 2 1の出力電圧を電圧 V_Hまで上昇させる操作である（時刻 t ₄)。

F Cシステム 3 0の回復後（時刻 t ₅以降）の接続で行われる処理は、前述の FCシステム 3 0の起動後の接続で行われる処理とほぼ同一である。ただし、 F Cシステム 3 0の回復後の接続で行われる処理は、接続後における DC— DCコンバー夕 2 1の出力電圧の下降速度が F Cシステム 3 0の起動後の接続で行われる処理よりも緩やかに設定されている。このような処理を行うのは、一度不調となった F Cシステム 3 0が再度不調となりやすいことを考慮したものである。図 7は、本発明の第 1実施例におけるハイプリッド電源システム 1 0 0の制御内容を示すフローチャートである。ステップ S 1 1 0では、制御部 300は、 F Cシステム 3 0の接続の可否を判定する。 FCシステム 3 0の接続の可否は、前述のように F Cシステム 30内部で生成される水素ガスの品質に基づいて行うことができる。 FCシステム 3 0の接続が可能と判定されると、制御部 3 00は、接続フラグを Γ0 Ν」にセットする。ステップ S 1 20では、制御部 3 00は、 F Cシステム 3 0をハイプリッド電源システム 1 00に接続するためのの制御を行う。

図 8は、ステップ S 1 2 0で行われる F Cシステム接続制御の内容を示すフロ一チャートである。ステップ S 1 2 1では、制御部 3 00は、 FCスィッチ 3 2 が Γ0Ν」と「O F F」のいずれであるかを判定する。この判定は、たとえば F Cシステム 3 0の出力電圧と 2次電源システム 2 0の出力電圧とを比較することにより行うことができる。 F Cシステム 3 0の出力電圧と 2次電源システム 2 0 の出力電圧は、それぞれ電圧計 36と電圧計 22を用いて計測することができる。具体的には、両者が常にほぼ同一である場合には、 FCスィッチ 32が「ON」であると判定されて、後述するステップ S 1 25に処理が進む。一方、両者が一致しない場合には、 FCスィッチ 32が「O F F」であると判定されて、ステツプ S 1 22に処理が進む。

ステップ S 1 22では、制御部 300は、セッ卜された接続フラグが「0NJ であるか否かを判断する。接続フラグが「0 F F」の場合、すなわち接続不可の場合には、後述するステップ S 1 30 (図 7) に処理が進む。一方、接続フラグが Γ0Ν」のとき、すなわち接続可の場合には、ステップ S 1 23に処理が進む。ステップ S 1 23では、制御部 300は、 2次電源電圧が F C開放電圧 0 C V よリも高いか否かを判定する。 2次電源電圧が F C開放電圧 0 C Vよりも高いと判定されると、ステップ S 1 24に処理が進む。ステップ S 1 24では、制御部 300は、 F Cスィツチ 32を rONJ にして F Cシステム 30をハイブリッド電源システム 1 00に接続する。一方、 2次電源電圧が FC開放電圧 0C Vよりも高いと判定されなかった場合には、後述するステップ S 1 30 (図 7) に処理が進む。

—方、ステップ S 1 25では、制御部 300は、ステップ S 1 22と同様にセッ卜された接続フラグが Γ0Ν」であるか否かを判断する。接続フラグが「0 F F」の場合には、直ちに FCスィッチ 32を「0 F F」にして FCシステム 30 をハイプリッド電源システム 1 00から切り離して、ステップ S 1 30に処理が進む。一方、接続フラグが「0N」の場合には、 F Cシステム 30を八イブリツド電源システム 1 00から切り離すことなくステップ S〗 30に処理が進む。ステツプ S 1 30では、制御部 300が有する電圧司令部 3 1 0 (図 4) は、 DC 一 D Cコンバータ 2 1の指令電圧を決定する。

図 9は、 DC— DCコンバータ電圧指令のロジックを示すフローチヤ一卜である。ステップ S 1 3 1では、電圧司令部 3 1 0は、ステップ S 1 2 1と同様に F Cスィッチ 32が「ON」と「O F F」のいずれであるかを判定する。 FCスィツチ 32が「ON」であると判定されると、ステップ S 1 35に処理が進む。ステツプ S 1 35では、前述の通常制御が行われる。一方、 FCスィッチ 32が ΓΟ F F」であると判定されると、ステップ S 1 32に処理が進む。

ステップ S 1 32では、電圧司令部 3 1 0は、セッ卜された接続フラグが「0 N」と「O F F」のいずれであるか否かを判断する。接続フラグが「OF FJ の場合、すなわち接続不可の場合には、ステップ S 1 33に処理が進む。ステップ S 1 33では、電圧司令部 3 1 0は、 DC— DCコンバ一夕 2 1の指令電圧を 2 次電池 23の出力電圧に一致させるように調整する。 FCシステム 30が切り離された状態で D C— D Cコンバ一夕 2 1の変換効率を高めて 2次電源システム 2 0を効率的に運転するためである。

—方、接続フラグが「0N」のとき、すなわち接続可の場合には、ステップ S 1 34に処理が進む。ステップ S 1 34では、電圧司令部 3 1 0は、 D C— D C コンバ一夕 2 1の指令電圧を F Cシステム開放電圧 0 C Vよリ高い電圧に設定する。これにより、ステップ S 1 20において FCシステム 30の接続が可能となる（ステップ S 1 23, S 1 24)。

このように、燃料電池である FCシステム 30を電源配線に接続する際に、 F Cシステム 30と並列に接続された 2次電源システム 20の両端電圧を通常運転において取り得る値よりも上昇させるので、 FCシステム 30を電源システムに接続する際に発生し得る燃料電池から過大な電流を抑制することができる。

C. 本発明の第 2実施例におけるハイプリッド電源システムの構成：

図 Ί 0は、本発明の第 2実施例におけるハイブリッド電源システムを備える電気自動車の概略構成図である。この電気自動車は、 2次電源システム 20と制御部 300とが、それぞれ 2次電源システム 20 aと制御部 300 aとに置き換えられているとともに、第 1実施例において燃料電池システム 30と電源配線 1 2 との間に直列に接続された F Cスィッチ 3 2が削除されている点で第 1実施例の車両システム（図 1 ) と異なる。

図 1 1は、 2次電源システム 2 0 aの構成を示す説明図である。 2次電源システム 2 0 aは、双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aと、充電可能な 2次電池 2 3 aとを備えている。 2次電池 2 3 aは、充電率が所定の値以上の場合には、想定される駆動回路要求電力の最大値の電力を供給する場合において、 F Cシステム 3 0の開放電圧 0 C Vよりも高い電圧で電力を供給することができるように構成されている。なお、本実施例では、想定される駆動回路要求電力の最大値は、特許請求の範囲における「所定の電力」に相当する。

双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aは、 2次電池側直列回路と、負荷側直列回路と、インダクタンスしと、コンデンサ Cと、を備えている。 2次電池側直列回路は、スィッチ Q 1とスィッチ Q 2とを備えている。負荷側直列回路は、スイッチ Q 3とスィッチ Q 4とを備えている。なお、本実施例では、 4つのスイツチ Q 1 、 Q 2、 Q 3、 Q 4として M O S— F E Tを使用している。

2次電池側直列回路の 2つのスィッチ Q 1 、 Q 2は、 2次電池 2 3 a側に以下のように接続されている。スィッチ Q 1の一端とスィッチ Q 2の一端は、接続点 J 1で接続されている。スィッチ Q 1の他端は、 2次電池 2 3 aの力ソードに接続されている。スィッチ Q 2の他端は、 2次電池 2 3 aのアノードに接続されている。 2つのスィッチ Q 1 、 Q 2のゲ一卜端子は、制御部 3 0 0 aに接続されている。

負荷側直列回路の 2つのスィツチ Q 3、 Q 4は、負荷 2 0 0側に以下のように接続されている。スィッチ Q 3の一端とスィッチ Q 4の一端は、接続点」 2で接続されている。スィッチ Q 3の他端は、負荷 2 0 0のカソードに接続されている。スィッチ Q 4の他端は、負荷 2 0 0のアノードに接続されている。 2つのスイツチ Q 3、 Q 4のゲ一卜端子は、制御部 3 0 0 aに接続されている。

また、インダクタンス Lは、接続点」 1と接続点」 2との間に接続されている。 2次電池 23 aのアノードは、負荷 200のアノードに接続されている。

双方向 DC— DCコンパ一夕回路 2 1 aは、 2次電池側直列回路から負荷側直列回路に電力を供給するモードと、負荷側直列回路から 2次電池側直列回路に向かって電力を供給するモードとの 2つのモードで双方向に作動することができる。このような動作は、制御部 300 aが 4つのスィッチ CH、 Q2、 Q3、 Q4の開閉動作を適切に行うことによって実現される。

D. 本発明の第 2実施例におけるハイプリッド電源システムの作動：

図 1 2は、本発明の第 2実施例におけるハイブリッド電源システム 1 00 aの制御内容を示すフローチャートである。ステップ S 21 0では、制御部 300 a は、 FCシステム 30の出力の可否を判定する。この判定は、 FCシステム 30 に電力を出力させても良いか否かの判定であり、本実施例では、第 1実施例における接続の可否の判定と同一の内容の判定である。 FCシステム 30の出力が可能と判定されると、制御部 300 aは、出力フラグを Γ0Ν」にセットする。なお、出力フラグの初期状態は「OF F」である。

ステップ S 220では、制御部 300 aが有する電圧司令部 3 1 0 a (図 1 1 ) は、 DC— DCコンバータ 21 aの制御指令の内容を決定する。 DC— DCコンバー夕 21 aは、通常制御モードと短絡モードの 2つの作動モードを有する。通常制御モードは、第 1実施例の DC— DCコンバータ 2〗と同様に所定の範囲で任意の電圧の直流電力を出力する作動モードである。短絡モードは、 2次電池 23 aと駆動回路 40を短絡させて DC— DCコンバータ 21 aにおける熱損失を抑制する作動モードである。なお、短絡モードの詳細については後述する。図 1 3は、 DC— DCコンバータ制御指令のロジックを示すフローチャートである。ステップ S 222では、電圧司令部 31 0 aは、セッ卜された出力フラグが「0NJ と「OF F」のいずれであるか否かを判断する。この結果、出力フラグが rOF Fj の場合、すなわち出力不可の場合には、ステップ S 224に処理が進められる。一方、出力フラグが Γ0Ν」の場合、すなわち出力可能の場合には、ステップ S 226に処理が進められる。

ステップ S 266では、電圧司令部 31 0 aは、通常制御を行う。すなわち、電圧司令部 31 0 aは、第 1実施例と同様に 2次電池 23 aの充電状態に応じて D C— D Cコンバ一夕 21 aの指令電圧を調整する。

図 1 4は、通常制御モードにおいて電力供給時に制御部 300 aが 4つのスィツチ CM、 Q2、 Q3、 Q 4の各ゲート端子に印可する電圧を時系列で表すタイ厶チャートである。このような電圧の印可によって、 4つのスィッチ Q 1、 Q2、 Q3、 Q 4のオンオフ制御（開閉）が行われ、これにより 2次電池 23 aからの直流電力が昇圧されて負荷 200に供給される。

図 1 5は、負荷 200に電力を供給するときの双方向 DC— DCコンバータ回路 21 aの作動状態を示す説明図である。具体的には、 4つのスィッチ Q 1、 Q 2、 Q3、 Q 4のオンオフ制御によって以下の電圧変換動作が行われている。

(1 ) 時刻 t l O (図 1 4) では、 2つのスィッチ Q l、 Q 4がオンにされ、 2 つのスィッチ Q 2、 Q 3がオフにされる（図 1 5 (a))。これにより、インダクタンスしが 2次電源 3側に接続される。この時に、インダクタンス Lに磁気エネルギが蓄積される。

(2) 時刻 t l 1では、 2つのスィッチ Q 1、 Q4がオフにされ、 2つのスイツチ Q2、 Q 3がオンにされる（図 1 5 (b))。これにより、インダクタンスしが負荷 200側に接続される。この時に、インダク夕ンスしに蓄積された磁気エネルギが負荷 200側に電力として供給される。

負荷 200側に供給される電力の電圧は、制御部 300 aがデューティ比（0

N— O F F比）を調整することによって制御することができる。デューティ比を大きくすれば、負荷 200側に供給される電力の電圧を高くすることができ、デユーティ比を小さくすれば、負荷 200側に供給される電力の電圧を低くすることができる。さらに、デューティ比を小さくすれば、負荷 200側から 2次電池 23 a側に電力を供給して、 2次電池 23 aを充電することもできる。

ここで、デューティ比（ON— OF F比）における Γ0Ν」と「0F FJ は、以下のように定義される。「ON」は、 2つのスィッチ <¾ Ί、 Q 4がオンにされ、 2つのスィッチ Q2、 Q 3がオフにされる状態である（図 1 5 (a))。「OF Fj は、 2つのスィッチ Q 1、 Q 4がオフにされ、 2つのスィッチ Q 2、 Q3が才ンにされる状態である（図 1 5 (b))。

このように、双方向 DC— DCコンバータ回路 21 aは、第 1実施例の双方向 DC— DCコンバータ回路 21と同様に、 FCシステム 30と 2次電池 23 aとで適切に分担して負荷 200側に電力を供給するために電圧変換動作を行っている。

—方、ステップ S 224 (図〗 3) では、制御部 300 aは、作動モードが短絡モードとなるように DC— DCコンバータ 21 aを制御する。

図 1 6は、双方向 DC— DCコンバータ回路 2 1 aの短絡モードにおける作動の様子を示す説明図である。制御部 300 aは、 2つのスィッチ Q 1、 Q 3を才ンに固定するとともに、 2つのスィッチ Q2、 Q4をオフに固定する。このような制御によって、インダクタンス Lを介して負荷 200側と 2次電池 23 a側がスィツチング動作なしで接続されることになる。

図 1 7は、短絡モードにおけるハイブリッド電源システム 1 00 aの作動状態を示す説明図である。図 1 7から分かるように、負荷 200と 2次電池 23 aとが電線とインダクタンス Lだけで接続されている。電線もインダク夕ンスしも電力損失をほとんど生じさせないので、双方向 DC— DCコンバータ回路 2 Ί aにおけるスイッチング損失その他の電力損失はほとんどゼロとなることが分かる。双方向 DC— DCコンバータ回路 21 aが短絡モードにある場合には、 FCシステ厶 30は電力を出力しないことになる。双方向 DC— DCコンバータ回路 2 1 aの短絡モードにおける出力電圧は、 FCシステム 30の開放端電圧よりも高い 2次電池 23 aの出力電圧に等しくなるからである。ステップ S 2 3 0 (図 1 2 ) では、制御部 3 0 0 aは、駆動回路の要求電力を指令する。駆動回路の要求電力は、本実施例では、ハイブリッド電源システム 1 0 0 aの出力可能な電力を考慮して決定される。

図 1 8は、駆動回路の要求電力の指令内容を決定するための処理の一例を示すフローチヤ一卜である。この処理は、双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aの作動モードが短絡モードにある場合に、ハイプリッド電源システム 1 0 0 aが出力可能な電力、すなわち、 2次電池 2 3 aが出力可能な電力に要求電力を制限する処理である。ハイブリッド電源システム 1 0 0 aが出力可能な電力は、短絡モ —ドにおいては 2次電池 2 3 aの出力可能電力に等しいからである。

なお、 2次電池 2 3 aは、前述のように、本実施例では、充電率が所定の値以上の場合には、想定される駆動回路要求電力の最大値の電力を供給する場合において、 F Cシステム 3 0の開放電圧 0 C Vよりも高い電圧で電力を供給することができるように構成されている。

ステップ S 2 3 1では、制御部 3 0 0 aは、第 1実施例と同様に図示しないァクセルからの入力に応じて駆動回路の要求電力を推定する。

ステップ S 2 3 2では、制御部 3 0 0 aは、双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aの作動モードが通常制御モードか短絡モードのいずれであるかを判断する。この結果、作動モードが通常制御モードである場合には処理がステップ S 2 3 3 に進み、作動モードが短絡モードである場合には処理がステップ S 2 3 4に進む。ステップ S 2 3 3では、制御部 3 0 0 aは、ステップ S 2 3 1で推定された要求電力を調整することなく駆動回路の要求電力として決定する。一方、ステップ S 2 3 4では、制御部 3 0 0 aは、 2次電池 2 3 aの出力可能電力を推定する。 2次電池 2 3 aの出力可能電力は、 2次電池 2 3 aの充電状態に応じて変動するからである。

図 1 9は、 2次電池 2 3 aの定電力放電曲線を表すグラフである。定電力放電曲線とは、一定の電力を出力させるときの電圧と充電率との関係を表す曲線である。この図からわかるように、 2次電池 2 3 aは、充電率が 0 %近傍と 1 0 0 % 近傍の 2個所で内部抵抗が大きく変動するので、充電率が 0 %近傍や 1 0 0 %近傍にある場合には、電圧計 2 2でこの変動を計測することによって、そのことを推定することができる。

さらに、 2次電池 2 3 aが他の充電率の状態にある場合には、充電率が 0 %近傍と 1 0 0 %近傍の 2個所のいずれかに到達したときを基準として充放電の電流値を時間積分することによつて充電率を推定することができる。

ステップ S 2 3 5では、制御部 3 0 0 aは、駆動回路の要求電力が 2次電池 2 3 aの出力可能電力を上回っていないかどうかを判断する。この判断は、たとえば駆動回路の要求電力で電力を供給した場合に 2次電池 2 3 aの出力電圧が予め定められた所定の時間以内に F Cシステム 3 0の開放端電圧以下とならないか否かという基準に基づいて行うことができる。この結果、上回っていない場合には、ステップ S 2 3 1で推定された要求電力がそのまま駆動回路の要求電力として決定され（S 2 3 3 )、上回っている場合には、ステップ S 2 3 6に処理が進められる。

ステップ S 2 3 6では、制御部 3 0 0 aは、 2次電池 2 3 aの出力可能電力に応じて要求電力を調整する。この調整は、本実施例では、 2次電池 2 3 aの出力電圧が所定の時間以内で F Cシステム 3 0の開放端電圧以下とならないように制限することにより行われる。こうすれば、出力可能状態にない F Cシステム 3 0 から電力の出力を不意に起こさせないようにすることができるからである。このように、第 2実施例では、 2次電池 2 3 aは充電率が所定の値以上の場合には駆動回路要求電圧に拘わらず F Cシステム 3 0の開放電圧 O C Vよりも高い電圧で電力を供給することができるように構成されているとともに、 2次電池 2 3 aの充電率が低下した場合には出力電圧が所定の時間内には F Cシステム 3 0 の開放端電圧以下とならないように駆動回路要求電力を調整するように構成されている。これにより、 F Cシステム 3 0からの不測の出力を抑制しつつ、 F Cシステ厶 3 0をスィッチを介することなくハイプリッド電源システムに装備することができる。

さらに、本実施例では、 F Cシステム 3 0が電力を出力することができないときには、ハイブリッド電源システム 1 0 0 aは、双方向 D C— D Cコンバータ回路 2 1 aにおけるスイッチング損失を回避して高い効率で電力を供給することができるという利点もある。

なお、駆動回路の要求電力が 2次電池 2 3 aの出力可能電力を上回っていないかどうかの判断基準は、上述のものに限られず燃料電池の特性や 2次電池の特性といったシステムの特性に応じて決定することができる。さらに、 2次電池 2 3 aの出力電圧を監視するとともに、その低下に応じて直ちに駆動回路の要求電力に制限を加えるように構成しても良い。

また、「2次電池」は、充電可能であれば良く、バッテリだけでなくキャパシタをも含む広い意味を有する。 E . 変型例：

なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えぱ次のような変形も可能である。

E - 1 . 第 1実施例では、 F Cシステム 3 0をハイプリッド電源システム 1 0 0に接続する際に、 2次電源システム 2 0の両端電圧を F Cシステム 3 0の開放電圧よりも高くしているが、たとえば開放電圧の近傍（開放電圧未満）の電圧まで上昇させるように構成しても良い。 F Cシステム 3 0をハイプリッド電源システム〗 0 0に接続しょうとする際に、 2次電源システム 2 0の両端電圧が上昇していれば開放電圧に達していなくても、上昇した分だけ燃料電池である F Cシステム 3 0からの過大な電流を抑制することができるからである。

E— 2 . 第 1実施例では、 D C— D Cコンバータとしてフライバック方式あるいは O N— O F F方式と呼ばれる方式を採用しているが、たとえばフォーヮード方式やプッシュプル方式を採用しても良い。また、上記実施例では、変圧器を用いた D C— D Cコンバータ 2 1が使用されているが、変圧器を用いない D C— D Cコンバータであっても良い。

E— 3 . 第 1実施例では、電源配線 1 2と F Cシステム 3 0との間に逆流防止用ダイオード D 1が接続されているが、たとえば F Cシステム 3 0への電流の逆流を防止するようにオンオフ制御されたスィッチであっても良い。この場合には、このスィッチが特許請求の範囲における「逆流防止デバイス」に相当する。

E— 4 . 第 2実施例では、 2次電池は、所定の電力（想定される駆動回路要求電力の最大値）を出力しているときの両端電圧が燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとなるように構成されているが、これより低い電圧であるように構成しても良い。 D C— D Cコンバータによって昇圧するよう構成にしても、 2次電源システムの両端電圧を燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとする特定の制御モードを実現することができるからである。ただし、前者のように構成すれば、 D C— D Cコンバータの作動モードを短絡モードとしたときにおいて、特定の制御モードを実現することができるという利点がある。

E - 5 .第 2実施例では、 D C— D Cコンバータにおいて昇圧や降圧に使用される 4つのスィッチ Q 1、 Q 2、 Q 3、 Q 4のオンオフの組合せによって 2次電池と負荷や燃料電池との間が短絡されているが、たとえば 2次電池と燃料電池や負荷との間に短絡用のスィッチを設けることによって短絡モード実現するようにしても良い。ただし、 4つのスィッチ CM 、 Q 2、 Q 3、 Q 4のオンオフの組合せによって短絡モードを実現すれば、短絡用のスィッチを省略して簡易に信頼性の高いシステムを実現することができるという利点がある。産業上の利用可能性

この発明は、燃料電池を備える電源システムに適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 負荷に電力を供給するための電源システムであって、

前記負荷に接続するための第 1と第 2の電源配線と、

前記第 1と第 2の電源配線の間に接続された燃料電池を有する燃料電池システ厶と、

前記第 1 と第 2の電源配線の間に前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、

前記燃料電池と前記第 1の電源配線との間の接続を開閉するためのスィツチと、前記 2次電源システムと前記スィツチとを制御するための制御部と、

を備え、

前記制御部は、前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続する際に、前記 2次電源システムを制御して、前記 2次電源システムの両端電圧を上昇させることを特徵とする電源システム。

2 . 請求項 1記載の電源システムであって、さらに、

前記燃料電池と前記第 Ίの電源配線との間に接続された逆流防止デバイスを備え、

前記制御部は、前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続する際に、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さの第 1 の電圧に上昇させる、電源システム。

3 . 請求項 1または 2に記載の電源システムであって、

前記制御部は、前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続した後に、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧よりも低い第 2の電圧に下降させる、電源システム。

4 . 請求項 1ないし 3のいずれかに記載の電源システムであって、前記制御部は、前記第〗の電源配線からの前記燃料電池の切リ離しに応じて、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧よリも低い電圧に下降させる、電源システム。

5 . 請求項 4記載の電源システムであつて、

前記 2次電源システムは、充電可能な 2次電池と、前記 2次電池から入力される直流の入力電力の電圧を昇降して直流電力を出力可能な D C— D Cコンバ一夕とを備えており、

前記制御部は、前記第 1の電源配線からの前記燃料電池の切り離しに応じて、前記 D C— D Cコンバ一夕の出力電圧が前記燃料電池の開放時の両端電圧よりも前記 2次電池の出力電圧に近づくような制御を開始する、電源システム。

6 . 請求項 4記載の電源システムであって、

前記 2次電源システムは、充電可能な 2次電池と、前記 2次電池から入力される直流の入力電力の電圧を昇降して直流の出力電力を出力可能な D C— D Cコンバー夕とを備えており、

前記制御部は、前記第 1の電源配線からの前記燃料電池の切り離しに応じて、前記 D C— D Cコンバ一夕の出力電圧が前記 2次電池の出力電圧に近づくような制御を開始する、電源システム。

7 . 請求項 1ないし 6のいずれかに記載の電源システムであって、前記制御部は、前記燃料電池が所定の大きさの電力を供給できな L、状態にあるときに、前記第 Ίの電源配線から前記燃料電池を切り離すように構成されている、電源システム。

8 . 負荷に電力を供給するために電源システムを制御する制御装置であって、前記電源システムは、

前記負荷に接続するための第 1と第 2の電源配線と、

前記第 Ίと第 2の電源配線の間に前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、

前記燃料電池と前記第 1の電源配線との間の接続を開閉するためのスィツチと、を備え、

前記制御装置は、前記スィツチを制御して前記燃料電池を前記第 1の電源配線に接続する際に、前記 2次電源システムを制御して前記 2次電源システムの両端電圧を上昇させることを特徴とする、制御装置。

9 . 負荷に電力を供給するための方法であって、

( a ) 前記負荷に接続するための第 1と第 2の電源配線と、前記第 1と第 2の電源配線の間に接続された燃料電池を有する燃料電池システムと、前記第 1と第 2 の電源配線の間に前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、前記燃料電池と前記第 1の電源配線との間の接続を開閉するためのスィッチと、を準備する工程と、

( b ) 前記 2次電源システムと前記スィッチとを制御する工程と、

を備え、

前記工程（b ) は、前記スィッチを制御して前記燃料電池を前記第〗の電源配線に接続する際に、前記 2次電源システムを制御して前記 2次電源システムの両端電圧を上昇させる工程を含むことを特徴とする、電力供給方法。

1 0 . 負荷に電力を供給するための電源システムであって、前記負荷の一端に対してその一端が接続される逆流防止デバィスと、前記負荷の他端と前記逆流防止デバイスの他端との間に接続された燃料電池と、を有する燃料電池システムと、

前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、

前記 2次電源システムを制御する制御部と、

を備え、

前記制御部は、前記 2次電源システムの両端電圧を、前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとして前記燃料電池の出力を停止させる特定の制御モードを有することを特徴とする、電源システム。

1 1 . 請求項 1 0記載の電源システムであって、

前記制御部は、前記燃料電池の起動と前記燃料電池の異常の少なくとも一方を含む特定の状態に前記燃料電池がある場合に、前記特定の制御モードで制御を行う、電源システム。

1 2 . 請求項 Ί 0または 1 1 に記載の電源システムであって、

前記 2次電源システムは、充電可能な 2次電池と、前記 2次電池から入力された直流の入力電力の電圧を昇降して直流の出力電力を出力可能な D C— D Cコンバー夕とを備えており、

前記 2次電池は、所定の電力を出力しているときの両端電圧が前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとなるように構成されており、

前記 D C— D Cコンバータは、前記 2次電池と前記燃料電池とを短絡させる作動モードである短絡モードを有し、

前記特定の制御モードは、前記 D C— D Cコンバ一夕の作動モードを前記短絡モードとする制御モードである、電源システム。

1 3 . 請求項 1 2記載の電源システムであって、

前記 2次電池は、第 1電源電極と第 2電源電極とを有し、

前記 D C— D Cコンバータは、

第 1負荷電極と、

第 2負荷電極と、

第 1スィッチの一端と第 2スィッチの一端とが第 1接続点で直列に接続された直列回路であって、前記第 1電源電極に前記第 1スィツチの他端が接続されるとともに、前記第 2電源電極に前記第 2スィツチの他端が接続された第 2電源側直列回路と、

第 3スィツチの一端と第 4スィツチの一端とが第 2接続点で直列に接続された直列回路であって、前記第 1負荷電極に前記第 3スィッチの他端が接続されるとともに、前記第 2負荷電極に前記第 4スィツチの他端が接続された負荷側直列回路と、

前記第 1接続点と前記第 2接続点との間に接続されたインダクタンスと、を備え、

前記第 2電源電極は、前記第 2負荷電極に接続されており、

前記前記短絡モードは、前記制御部が、前記第 1スィツチと前記第 3スィッチとを閉じるとともに、前記接続制御スィツチと前記第 2スィッチと前記第 4スィツチとを開く作動モードである、電源システム。

1 4 . 燃料電池を搭載する燃料電池自動車であって、

請求項 1 0ないし 1 3に記載の電源システムと、

前記電源システムから供給された電力に応じて車輪を回転駆動する駆動部と、を備え、

前記制御部は、前記 2次電源システムが供給可能な電力である供給可能電力を推定する 2次電源システム監視部と、

前記推定された供給可能電力に応じて、前記駆動部の要求電力を制限する要求電力決定部と、

を備えることを特徴とする、燃料電池自動車。

1 5 . 請求項 1 4記載の燃料電池自動車であって、

前記 2次電源システム監視部は、前記 2次電源システムが供給している電力の電圧を計測し、

前記要求電力決定部は、さらに、前記計測された電圧に応じて前記駆動部の要求電力を制限する、燃料電池自動車。

1 6 . 負荷に電力を供給するために電源システムを制御する制御装置であつて、

前記電源システムは、

前記負荷の一端に対してその一端が接続される逆流防止デバイスと、前記負荷の他端と前記逆流防止デバイスの他端との間に接続された燃料電池と、を有する燃料電池システムと、

前記燃料電池と並列に接続された 2次電源システムと、

を備え、

前記制御装置は、前記 2次電源システムを制御して、前記 2次電源システムの両端電圧を前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとする特定の制御モードを有することを ί寺徴とする、制御装置。

1 7 . 負荷に電力を供給するための方法であって、

( a ) 前記負荷の一端に対してその一端が接続される逆流防止デバイスと、前記負荷の他端と前記逆流防止デバイスの他端との間に接続された燃料電池と、を有する燃料電池システムを準備する工程と、

( b ) 前記 2次電源システムを制御する工程と、

を備え、

前記工程（b ) は、前記 2次電源システムの両端電圧を、前記燃料電池の開放時の両端電圧以上の高さとする特定の制御モードを有することを特徴とする、電力供給方法。