WO2019035173A1

WO2019035173A1 - 電力供給システムおよびその運転方法

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Publication number: WO2019035173A1
Application number: PCT/JP2017/029320
Authority: WO
Inventors: 孝一田中
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-02-21
Also published as: CN111032418A; US20200164766A1; EP3670238B1; EP3670238A1; JPWO2019035173A1; EP3670238A4; JP7259751B2; US11214170B2

Abstract

燃料電池１と、燃料電池１に接続されたバッテリユニット２と、を備える電力供給システムＰである。バッテリユニット２は、燃料電池１に対し、燃料電池１の補機１２に電力を供給するとともに、燃料電池１の発電電力を充電可能に接続された第１バッテリ２１と、燃料電池１の補機１２に対し、第１バッテリ２１とは異なる経路ｐ４を介して電力を供給可能に接続された第２バッテリ２２と、第１バッテリ２１および第２バッテリ２２で、燃料電池１の補機１２に対する電力の供給源を切り替える切替部Ｒ１、Ｒ２と、を備える。

Description

電力供給システムおよびその運転方法

　本発明は、電力の供給源としてバッテリと燃料電池とを備える電力供給システムおよびその運転方法に関する。

　ＪＰ２００７－２２８７５３には、走行モータを給電対象とする高圧バッテリと、太陽電池と、を電力源として備え、太陽電池の発電電力により高圧バッテリを充電可能に構成された電動車両が開示されている。このシステムは、高圧バッテリの状態を監視する監視ユニットを備え、監視ユニットは、電源端子にダイオードが接続され、太陽電池か低圧バッテリかの２つの電源系統のいずれかから電力の供給を受けて作動する。具体的には、監視ユニットは、太陽電池の発電電力により高圧バッテリを充電する場合に、低圧電源用ＤＣ／ＤＣコンバータを介して太陽電池の発電電力の供給を受ける一方、低圧電源用ＤＣ／ＤＣコンバータが停止している場合は、低圧バッテリから電源電圧の供給を受ける（段落００３２、００３３）。

　ＪＰ２００７－２２８７５３では、一対のダイオードにより電源系統の切替器が構成される。しかし、この切替器は、監視ユニットを給電対象とした電源系統を切り替えるものに過ぎない。電力源として燃料電池を備える場合は、燃料電池の補機に対する電源の確保を検討する必要がある。燃料電池を起動させ、自律給電が可能となるまでは、燃料電池の補機に対し、（燃料電池自体の発電電力ではなく）外部から電力を供給しなければならないからである。

　本発明は、以上の問題を考慮した電力供給システムを提供することを目的とする。

　本発明は、一形態において、燃料電池と、燃料電池に接続されたバッテリユニットと、を備える電力供給システムを提供する。本形態において、バッテリユニットは、燃料電池に対し、燃料電池の補機に電力を供給するとともに、燃料電池の発電電力を充電可能に接続された第１バッテリと、燃料電池の補機に対し、第１バッテリとは異なる経路を介して電力を供給可能に接続された第２バッテリと、第１バッテリおよび第２バッテリで、燃料電池の補機に対する電力の供給源を切り替える切替部と、を備える。

　本発明は、他の形態において、電力供給システムの運転方法を提供する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電力供給システムを備える車両駆動系の構成を示す概略図である。図２は、同上実施形態に係る電力供給システムの構成を示す概略図である。図３は、同上実施形態に係る電力源切替制御の基本的な流れを示すフローチャートである。図４は、本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの構成を示す概略図である。図５は、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの構成を示す概略図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る電力供給システムＰを備える電動車両（以下、単に「車両」という）の駆動系（以下「車両駆動系」という）Ｖの概略的な構成を示している。

　車両駆動系Ｖは、大別すると、電力供給システムＰ、パワーコントロールユニット３および走行モータ４を備え、電力供給システムＰの出力により、パワーコントロールユニット３を介して走行モータ４を駆動する。パワーコントロールユニット３は、インバータを内蔵し、バッテリユニット２から出力される直流電流を三相の交流電流に変換して、走行モータ４に供給する。走行モータ４は、図示しない差動装置を介して車両の駆動輪と接続されており、駆動輪を回転させて、車両を推進する。走行モータ４は、原動機としても発電機としても動作可能なモータジェネレータであり、車両の制動走行時に発電機として動作し、電力を回生することが可能である。

　本実施形態において、電力供給システムＰは、燃料電池１と、バッテリユニット２と、を電力源として備える。ここで、バッテリユニット２でいう「ユニット」との用語は、単に概念的な纏まりをいうに過ぎず、物理的な一体性までをも意味するものではない。換言すれば、バッテリユニット２は、構成要素同士が近くに纏まって配置されている必要はなく、１つの構成要素（例えば、２つのバッテリ２１、２２のうち一方）が車両のボンネット内部に配置される一方、異なる構成要素（例えば、他方のバッテリ）が車両後部のトランクルームに隣接して配置されてもよい。

　燃料電池１は、例えば、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ）である。燃料電池１は、他の種類の燃料電池であってもよい。本実施形態において、燃料電池１は、複数の燃料電池単位セルを積層して構成され、含酸素燃料（例えば、エタノール）を原燃料として作動する。エタノールの水蒸気改質反応により生じる水素が燃料として燃料電池１のアノード極に供給される一方、大気中の空気（具体的には、酸素）が酸化剤ガスとしてカソード極に供給される。燃料電池１が固体酸化物型のものである場合に、アノード極およびカソード極での発電に係る反応は、夫々次式により表すことができる。

　アノード極：　２Ｈ₂＋４Ｏ^2-　→　２Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-　…（１．１）
　カソード極：　Ｏ₂＋４ｅ^-　→　２Ｏ^2-　…（１．２）
　バッテリユニット２は、先に述べたように、その出力を、パワーコントロールユニット３を介して走行モータ４に供給する一方、燃料電池１が発電した電力の供給を受け、これをバッテリに蓄電する。本実施形態では、燃料電池１とバッテリユニット２とを接続する充電用の電力経路上に、一方向性のＤＣ／ＤＣコンバータ５１が介装されている。コンバータ５１は、昇圧コンバータであり、バッテリユニット２は、充電電力として、燃料電池１からコンバータ５１により昇圧された後の電力の供給を受ける。本実施形態において、コンバータ５１は、絶縁型である。

　さらに、バッテリユニット２は、後に述べるように、燃料電池１に対して給電用の電力経路を介して接続され、燃料電池１の運転に必要な各種補機に対し、この経路を介して電力を供給する。燃料電池１の補機は、例えば、センサ、アクチュエータ、ヒータ、ポンプおよびブロアであり、センサとして、原燃料または酸化剤ガスの流量を検出する流量センサ、燃料電池１の温度を検出する温度センサ、燃料タンクに残存する原燃料の量を検出する液位センサ等を例示することができる。ブロアないしエアコンプレッサは、酸化剤ガスの供給通路（カソードガス通路）の開放端近傍に取り付けられ、大気中の空気をカソードガス通路に吸入するものである。

　燃料電池１、バッテリユニット２およびパワーコントロールユニット３等の動作は、コントローラ１０１により制御される。

　図２は、電力供給システムＰの概略的な構成を示している。

　本実施形態において、電力供給システムＰは、燃料電池１と、バッテリユニット２と、を備える。

　図２は、燃料電池１全体を二点鎖線により概念的に示しており、燃料電池１は、大別すると、燃料電池単位セルの積層体である発電部１１と、燃料電池１の運転に必要な補機（以下、単に「補機」と表記することで、車両補機２３と区別する）１２と、により構成される。

　バッテリユニット２は、複数のバッテリを備え、本実施形態では、２つのバッテリ２１、２２を備える。１つは、比較的電圧の高い高圧バッテリ２１であり、本実施形態では、４００Ｖの端子電圧を有することから、これを特に「強電バッテリ」と呼ぶ。別の１つは、高圧バッテリ２１よりも電圧の低い低圧バッテリ２２であり、本実施形態では、１４Ｖの端子電圧を有し、強電バッテリ２１との対比から、これを特に「弱電バッテリ」と呼ぶ。

　強電バッテリ２１は、走行モータ４に供給される電力を蓄え、弱電バッテリ２２は、走行モータ４以外の車両補機２３に供給される電力を蓄えるためのものである。車両補機２３は、例えば、オーディオ等の車内電装機器である。強電バッテリ２１は、後に述べるように、急速充電器に接続されることで充電可能であるとともに、車両の制動走行時に、走行モータ４により回生された電力を充電することも可能である。

　強電バッテリ２１は、第１給電経路ｐ１を介して燃料電池１の補機１２に接続され、補機１２に対し、第１給電経路ｐ１を通じて電力を供給することが可能である。第１給電経路ｐ１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が介装され、強電バッテリ２１からコンバータ２４により降圧された後の電圧（本実施形態では、１４Ｖ）が補機１２に印加される。

　他方で、強電バッテリ２１は、燃料電池１に対して燃料電池１の発電電力を充電可能に接続され、具体的には、燃料電池１の発電部１１と第１給電経路ｐ１とが、コンバータ５１が介装された電力経路ｐ２を介して接続されている。これにより、燃料電池１からコンバータ５１による昇圧後の電圧（本実施形態では、４００Ｖ）が第１給電経路ｐ１に印加され、さらに、第１給電経路ｐ１を介して強電バッテリ２１に印加される。ここで、第１給電経路ｐ１に印加された電圧は、コンバータ２４により降圧され、補機１２に印加される。これにより、補機１２に対する燃料電池１の自律給電が可能となる。

　弱電バッテリ２２は、車両補機２３に電力経路ｐ３を介して接続される一方、第２給電経路ｐ４を介して燃料電池１の補機１２に接続されている。本実施形態において、第２給電経路ｐ２は、第１給電経路ｐ１に対し、コンバータ２４と燃料電池１の補機１２との間で接続され、これにより、弱電バッテリ２２は、補機１２に対し、第１給電経路ｐ１とは異なる第２給電経路ｐ４を通じて電力を供給することが可能である。さらに、第１給電経路ｐ１と第２給電経路ｐ２とが電力経路ｐ５を介して接続されており、弱電バッテリ２２は、強電バッテリ２１の放電電力を、この経路ｐ５を介して充電可能な状態にある。第１給電経路ｐ１と第２給電経路ｐ２とをつなぐ電力経路ｐ５には、強電バッテリ２１の電圧（例えば、４００Ｖ）を弱電バッテリ２２の充電電圧（例えば、１４Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２５が介装されている。コンバータ２５は、電力供給システムＰの停止時（例えば、車両の運転停止時）に、弱電バッテリ２２および車両補機２３を、システムの他の構成要素、つまり、高圧系から電気的に隔離するアイソレータとして機能するものである。

　電力供給システムＰは、以上に加え、燃料電池１の補機１２に対する電力の供給源を、強電バッテリ２１と弱電バッテリ２２とで切り替える切替部Ｒ１、Ｒ２を備える。

　本実施形態において、切替部Ｒ１、Ｒ２は、第１給電経路ｐ１に介装された第１リレーＲ１と、第２給電経路ｐ４に介装された第２リレーＲ２と、により構成される。本実施形態では、第１および第２リレーＲ１、Ｒ２を異なるユニットとして構成するが、これに限らず、一体のユニットとして構成することも可能である。

　第１給電経路ｐ１に備わる第１リレーＲ１は、強電バッテリ２１とコンバータ２４との間、換言すれば、強電バッテリ２１を電力源とする電流の方向に関してコンバータ２４の上流側に配置されている。さらに、第１リレーＲ１は、強電バッテリ２１を電力源とする電流の方向に関して第１給電経路ｐ１と電力経路ｐ２との接続点ｊ１よりも上流側に配置され、第２リレーＲ２は、弱電バッテリ２２を電力源とする電流の方向に関して第２給電経路ｐ４と電力経路ｐ５との接続点ｊ２よりも下流側に配置されている。

　コントローラ１０１は、電子制御ユニットとして構成され、中央演算装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の各種記憶装置、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータからなる。コントローラ１０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、２５、５１のほか、第１および第２リレーＲ１、Ｒ２に制御指令を出力し、それらの動作を制御する。

　本実施形態では、強電バッテリ２１により「第１バッテリ」が構成され、弱電バッテリ２２により「第２バッテリ」が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５により「第１圧力変換部」が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４により「第２圧力変換部」が夫々構成される。第１および第２リレーＲ１、Ｒ２により「切替部」が構成され、コントローラ１０１により「制御部」が構成される。そして、強電バッテリ２１、弱電バッテリ２２、コンバータ２４、２５、第１および第２リレーＲ１、Ｒ２により、本実施形態に係る「バッテリユニット」が構成される。

　図３は、本実施形態に係る電力源切替制御の基本的な流れをフローチャートにより示している。コントローラ１０１は、電力供給システムＰの作動中（例えば、車両の運転中）に、同図に示す制御を所定時間毎に繰り返し実行するようにプログラムされている。これに限らず、本制御のプログラムは、燃料電池１の起動要求があった場合に、割込処理として実行されるものであってもよい。

　本実施形態において、コントローラ１０１は、強電バッテリ２１から燃料電池１の補機１２に対する電力の供給が可能であるか否かを判定し、電力の供給が可能である場合は、電力の供給源として強電バッテリ２１を選択し、電力の供給が可能でない場合は、電力の供給源として弱電バッテリ２２を選択する。そして、強電バッテリ２１を電力源とする場合に、コントローラ１０１は、第１リレーＲ１にオン信号を出力し、第２リレーＲ２にオフ信号を出力する。他方で、弱電バッテリ２２を電力源とする場合に、コントローラ１０１は、第１リレーＲ１にオフ信号を出力し、第２リレーＲ２にオン信号を出力する。

　フローチャートの説明に移り、Ｓ１０１では、燃料電池１の起動時であるか否かを判定する。燃料電池１の起動時であるか否かの判定は、例えば、強電バッテリ２１の充電量を検出し、検出された充電量が所定量未満であるか否かを判定することによる。強電バッテリ２１の充電量が所定量未満であり、不足している場合は、燃料電池１の発電電力により強電バッテリ２１を充電するため、燃料電池１を起動するのである。燃料電池１は、その起動時において、自律給電が可能な状態にない。燃料電池１の起動時である場合は、Ｓ１０２へ進み、そうでない場合は、Ｓ１０６へ進む。

　Ｓ１０２では、強電バッテリ２１の急速充電中であるか否かを判定する。この判定は、例えば、強電バッテリ２１の急速充電用のコネクタ（例えば、車両の後部または側面に備わる）に急速充電器のプラグが差し込まれているか否かを判定することによる。強電バッテリ２１の急速充電中である場合は、Ｓ１０３へ進み、そうでない場合は、Ｓ１０６へ進む。

　Ｓ１０３では、強電バッテリ２１ないし高圧系のフェール発生時であるか否かを判定する。この判定は、強電バッテリ２１を電力源とする電力の供給に何らかの異常ないし支障が生じたか否かを判定することにより具現され、強電バッテリ２１自体のほか、例えば、第１給電経路ｐ１に断線が生じたり、コンバータ２４に異常ないし故障が生じたりしたか否かを判定することによる。強電バッテリ２１のフェール発生時である場合は、Ｓ１０４へ進み、そうでない場合は、Ｓ１０６へ進む。

　Ｓ１０４では、第１リレーＲ１をオフ状態とする。

　Ｓ１０５では、第２リレーＲ２をオン状態とする。

　Ｓ１０６では、第１リレーＲ１をオン状態とする。

　Ｓ１０７では、第２リレーＲ２をオフ状態とする。

　このように、コントローラ１０１は、燃料電池１の起動時に、第１および第２リレーＲ１、Ｒ２の動作を制御し、Ｓ１０４および１０５の処理により、燃料電池１の補機１２に対する電力源を弱電バッテリ２２とする一方、Ｓ１０６および１０７の処理により、燃料電池１の補機１２に対する電力源を強電バッテリ２１とする。

　本実施形態に係る電力供給システムＰは、以上のように構成され、本実施形態により得られる作用及び効果について、以下に述べる。

（作用および効果の説明）
　第１に、燃料電池１の補機１２に対する電力の供給源を、強電バッテリ２１と弱電バッテリ２２とで切替可能としたことで、強電バッテリ２１から電力を供給することができない状況、例えば、強電バッテリ２１の充電中または強電バッテリ２１のフェール発生時にあっても弱電バッテリ２２から電力を供給することが可能となる。よって、強電バッテリ２１の状態によらず、燃料電池１の補機１２に対する電力源を確保することができる。

　ここで、本実施形態では、強電バッテリ２１ないし高圧系の状態を判定し、強電バッテリ２１から燃料電池１の補機１２に対する電力の供給が可能でない場合に、電力源を弱電バッテリ２２に切り替えることで、強電バッテリ２１の状態に応じて的確に電力源を切り替えることができる。そして、このような判定を燃料電池１の起動時に行い、電力源の切替えを行う必要がある場合に、電力源を弱電バッテリ２２とすることで、燃料電池１の自律給電が可能となるまでの電力源を確保することが可能となる。よって、燃料電池１を任意のタイミングで停止し、起動および暖機を実行することができる。

　さらに、本実施形態によれば、高圧バッテリないし強電バッテリ２１と、低圧バッテリないし弱電バッテリ２２と、を既に備える電動車両に対し、補機１２に対する電力源の確保を目的とした特別な低圧バッテリによらず、既存の蓄電設備により燃料電池１の起動性を確保することができる。よって、システム全体でのコストの上昇を抑えるとともに、サイズの増大を抑制することができる。

　第２に、強電バッテリ２１に対し、弱電バッテリ２２を強電バッテリ２１により充電可能に接続したことで、車両補機２３を安定して作動させることができる。ここで、第１および第２バッテリ２１、２２を互いに接続する電力経路ｐ５上にコンバータ２５を設置したことで、強電バッテリ２１から弱電バッテリ２２への電力の供給を実現するとともに、弱電バッテリ２２を高圧系から隔離可能とし、例えば、車両の運転停止中における弱電バッテリ２２の過度な放電が高圧系に及ぼす影響を抑制することができる。

　本実施形態では、電力源切替制御（図３）を燃料電池１の起動時に実行することとしたが、これに限らず、電力供給システムＰの作動中、強電バッテリ２１ないし高圧系の状態を常に監視し、強電バッテリ２１から燃料電池１の補機１２に対する電力の供給が可能でないと判定した場合に、補機１２に対する電力源を強電バッテリ２１から弱電バッテリ２２に切り替えるように構成してもよい。これにより、例えば、燃料電池１の発電電力が補機１２の駆動に必要な電力を満たさない場合にあっても燃料電池１の運転を安定して継続させることが可能となる。

　さらに、本実施形態では、コントローラ１０１により、強電バッテリ２１から燃料電池１の補機１２に対する電力の供給が可能であるか否かを判定し、可能でないと判定した場合に、補機１２に対する電力源を弱電バッテリ２２に切り替えることとしたが、判定という特別な工程によらず、例えば、強電バッテリ２１の急速充電用のコネクタに急速充電器のプラグが差し込まれた場合に、強電バッテリ２１による電力の供給が可能でないとして、自動的に電力源が切り替わるように構成することも可能である。強電バッテリ２１は、急速充電時において、それ自体に備わるリレー（図示せず）により、第１給電経路ｐ１に対する接続が遮断される。

　以下、本発明の他の実施形態について説明する。

（第２実施形態）
　図４は、本発明の第２実施形態に係る電力供給システムＰ２の構成を示す概略図である。ここで、第１実施形態におけると同様の機能を奏する部品または部分は、図２に示すのと同一の符号を付し、重複回避のため、その詳細な説明を省略する（第３実施形態についても同様である）。

　電力供給システムＰ２は、燃料電池１の補機１２として、異なる電圧で動作する複数の補機１２ａおよび１２ｂを備える。補機１２ａは、比較的低い電圧（例えば、１４Ｖ）で動作する補機であり、例えば、燃料電池１の運転に必要なセンサおよびアクチュエータ等である。他方で、補機１２ｂは、補機１２ａよりも高い電圧（例えば、４８Ｖ）で動作する補機であり、センサおよびアクチュエータ以外の補機として、ブロアを例示することができる。補機１２ｂは、第２給電経路ｐ４に対し、電力経路ｐ６を介して接続され、強電バッテリ２１および弱電バッテリ２２のどちらからも電力の供給を受けることが可能である。

　電力供給システムＰ２は、さらに、電力経路ｐ６に、バッテリユニット２の出力電圧、具体的には、コンバータ２４による降圧後の電圧または弱電バッテリ２２の電圧を補機１２ｂの動作電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３１を備える。コンバータ３１は、昇圧コンバータとして構成され、補機１２ｂは、切替器（第１リレーＲ１、第２リレーＲ２）の状態に応じ、強電バッテリ２１からコンバータ２４により降圧され、さらに、コンバータ３１により昇圧された後の電圧か、弱電バッテリ２２からコンバータ３１により昇圧された後の電圧か、の供給を受ける。

　本実施形態では、補機１２ａにより「第１補機」が構成され、補機１２ｂにより「第２補機」が構成される。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１により「第３電圧変換部」が構成される。

　コントローラ１０１は、第１実施形態におけると同様に構成されてよく、図３に示すのと同様の手順に従って電力源切替制御を実行し、強電バッテリ２１および弱電バッテリ２２の間で、補機１２ａ、１２ｂに対する電力の供給源を切り替える。

　このように、バッテリユニット２と補機１２ｂとの間にコンバータ３１を介装し、コンバータ２４による降圧後の電圧または弱電バッテリ２２の電圧を、コンバータ３１により昇圧して補機１２ｂに印加可能とすることで、比較的電圧の高い補機１２ｂとして、例えば、ブロアの運転を可能とするとともに、強電バッテリ２１による電力の供給が可能でない場合にあってもブロアに対する電力源を確保することができる。

　（第３実施形態）
　図５は、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムＰ３の構成を示す概略図である。

　電力供給システムＰ３は、第２実施形態におけると同様に、異なる電圧で動作する複数の補機１２ａおよび１２ｂ、例えば、比較的低い電圧（例えば、１４Ｖ）で動作する補機１２ａと、補機１２ａよりも高い電圧（例えば、４８Ｖ）で動作する補機１２ｂ（例えば、ブロア）と、を備える。補機１２ａに対するバッテリユニット２の電力接続は、第１実施形態におけると同様であり、補機１２ａは、第１給電経路ｐ１を介して強電バッテリ２１に接続されるとともに、第２給電経路ｐ４を介して弱電バッテリ２２に接続された状態にある。これに対し、補機１２ｂは、第２給電経路ｐ４とは接続されておらず、電力経路ｐ７を介して第１給電経路ｐ１に接続され、第１給電経路ｐ１を介して強電バッテリ２１に接続されている。

　電力供給システムＰ２は、さらに、電力経路ｐ７に、強電バッテリ２１の電圧またはコンバータ５１による昇圧後の電圧（例えば、４００Ｖ）を補機１２ｂの動作電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３２を備える。コンバータ３２は、降圧コンバータとして構成され、補機１２ｂは、燃料電池１の補機１２に対する電力源として強電バッテリ２１が選択されている場合（換言すれば、第１リレーＲ１がオン状態にある場合）に、強電バッテリ２１からコンバータ３２より降圧された後の電圧の供給を受ける。

　本実施形態では、補機１２ａにより「第１補機」が構成され、補機１２ｂにより「第２補機」が構成される。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２により「第４電圧変換部」が構成される。

　このように、強電バッテリ２１と補機１２ｂとを、コンバータ２４を介さずに、コンバータ３２を介装した電力経路ｐ７により接続し、補機１２ｂに対し、強電バッテリ２１の電圧をコンバータ３２により降圧させて印加可能とすることで、強電バッテリ２１の電圧を、コンバータ２４による降圧を介さずにコンバータ３２により直接、補機１２ｂの動作電圧に変換することができる。よって、コンバータ２４による降圧を介する場合と比較して、降圧に要する分のエネルギの損失を回避することが可能となるので、コンバータ２４を小型化し、システム全体にかかるコストを低減するとともに、サイズのコンパクト化を図ることができる。

　以上の説明では、「第２補機」として第１補機（補機１２ａ）よりも高い電圧で動作する補機１２ｂを採用したが、「第２補機」は、第１補機よりも低い電圧で動作するものであってもよい。

　さらに、以上の説明では、コントローラ１０１を、燃料電池１、バッテリユニット２およびパワーコントロールユニット３等の動作を統合的に制御するシステムコントローラとして構成したが、これに限らず、コントローラ１０１が有する機能、例えば、燃料電池１およびバッテリユニット２の動作に関してコントローラ１０１が有する機能を複数のコントローラに分散させ、燃料電池１の動作を制御する燃料電池コントローラと、バッテリユニット２の動作を制御するバッテリコントローラと、の組み合わせとして構成することも可能である。この場合に、燃料電池１の補機１２または動作電圧の低い補機１２ａに、燃料電池コントローラを含めることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を、上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上記実施形態に対し、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で様々な変更および修正が可能である。

Claims

　燃料電池と、
　前記燃料電池に接続されたバッテリユニットと、
を備える電力供給システムであって、
　前記バッテリユニットは、
　前記燃料電池に対し、前記燃料電池の補機に電力を供給するとともに、前記燃料電池の発電電力を充電可能に接続された第１バッテリと、
　前記燃料電池の補機に対し、前記第１バッテリとは異なる経路を介して電力を供給可能に接続された第２バッテリと、
　前記第１バッテリと前記第２バッテリとで、前記燃料電池の補機に対する電力の供給源を切り替える切替部と、を備える、
電力供給システム。
　請求項１に記載の電力供給システムであって、
　車両に搭載され、
　前記第１バッテリは、前記車両の走行モータに供給される電力を蓄え、
　前記第２バッテリは、前記走行モータ以外の車両補機に供給される電力を蓄える、
電力供給システム。
　請求項１または２に記載の電力供給システムであって、
　前記第２バッテリは、前記第１バッテリに対し、前記第１バッテリの放電電力を充電可能に接続され、
　前記バッテリユニットは、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの電気的な接続を選択的に遮断可能な遮断部を備える、
電力供給システム。
　請求項３に記載の電力供給システムであって、
　前記第１バッテリは、前記第２バッテリよりも電圧が高く、
　前記バッテリユニットは、前記遮断部として、前記第１バッテリと前記第２バッテリとを接続する電力経路上に、前記第１バッテリの電圧を前記第２バッテリの充電電圧に変換する第１電圧変換部を備える、
電力供給システム。
　請求項４に記載の電力供給システムであって、
　前記バッテリユニットは、前記第１バッテリと前記燃料電池の補機とを接続する電力経路上に、前記第１バッテリの電圧を前記燃料電池の補機の動作電圧に変換する第２電圧変換部を備える、
電力供給システム。
　請求項５に記載の電力供給システムであって、
　前記燃料電池の補機として、第１補機と、前記第１補機とは異なる電圧で動作する第２補機と、を備え、
　前記バッテリユニットと前記第２補機との間に、前記バッテリユニットの出力電圧を前記第２補機の動作電圧に変換する第３電圧変換部を備える、
電力供給システム。
　請求項５に記載の電力供給システムであって、
　前記燃料電池の補機として、第１補機と、前記第１補機とは異なる電圧で動作する第２補機と、を備え、
　前記バッテリユニットは、前記燃料電池に対し、その出力電圧を前記第１補機に対して印加可能に接続され、
　前記第１バッテリは、前記第２補機に対し、前記第２電圧変換部を介さずに電力を供給可能に接続され、
　前記第１バッテリと前記第２補機とを接続する電力経路上に、前記第１バッテリの電圧を前記第２補機の動作電圧に変換する第４電圧変換部を備える、
電力供給システム。
　請求項６または７に記載の電力供給システムであって、
　前記第２補機は、前記第１補機よりも高い電圧で動作する、
電力供給システム。
　請求項１～８のいずれか一項に記載の電力供給システムであって、
　前記切替部の動作を制御する制御部をさらに備え、
　前記制御部は、
　前記第１バッテリから前記燃料電池の補機に対する電力の供給が可能であるか否かを判定し、
　前記電力の供給が可能である場合は、前記電力の供給源を前記第１バッテリとし、
　前記電力の供給が可能でない場合は、前記電力の供給源を前記第２バッテリとする、
電力供給システム。
　請求項９に記載の電力供給システムであって、
　前記制御部は、前記燃料電池の起動時に、前記切替部の動作を制御して、前記燃料電池の補機に対する電力の供給源を切り替える、
電力供給システム。
　請求項９または１０に記載の電力供給システムであって、
　前記制御部は、前記第１バッテリの充電中または前記第１バッテリのフェール発生時に、前記第１バッテリからの電力の供給が可能でないと判定し、前記電力の供給源を前記第２バッテリとする、
電力供給システム。
　燃料電池と、
　車両の走行モータに供給される電力を蓄える第１バッテリと、
　前記走行モータ以外の車両補機に供給される電力を蓄える第２バッテリと、
　前記第１バッテリの電圧を前記燃料電池の補機に印加可能に配設された第１給電経路と、
　前記第２バッテリの電圧を前記燃料電池の補機に印加可能に配設された第２給電経路と、
　前記第１および第２給電経路の間で、前記燃料電池の補機に対する給電経路を切り替える切替部と、を備える、
電力供給システム。
　バッテリおよび燃料電池を含んで構成され、
　前記バッテリが、システム出力を形成する第１バッテリと、前記第１バッテリとは異なる第２バッテリと、を備える電力供給システムの運転方法であって、
　前記第１バッテリの状態に応じて前記燃料電池を起動させ、前記燃料電池の発電電力により前記第１バッテリを充電し、
　前記燃料電池の起動に際し、
　　前記第１バッテリによる電力の供給が可能であるか否かを判定し、
　　前記電力の供給が可能である場合は、前記燃料電池の補機に対し、前記第１バッテリを電力源として電力を供給し、
　　前記電力の供給が可能でない場合は、前記燃料電池の補機に対し、前記第２バッテリを電力源として電力を供給する、
電力供給システムの運転方法。