燃料電池車両
【課題】構成に要する費用を削減し、大きさを小型化し、動作効率の低下を防止する。
【解決手段】電位の異なる第１〜第３ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、主電源の燃料電池スタック１１と副電源のバッテリ１２とが直列に接続された電池回路１０ａと、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３とを備え、電池回路１０ａの両端は第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続され、燃料電池スタック１１とバッテリ１２との接続点は第２ラインＬ２に接続され、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の１次側は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに、かつ、２次側は第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続され、主電源の電流電圧特性と前記副電源の電流電圧特性とは交差し、駆動モータインバータ１５は第２ラインＬ２および第３ラインＬ３に接続されている。
【解決手段】電位の異なる第１〜第３ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、主電源の燃料電池スタック１１と副電源のバッテリ１２とが直列に接続された電池回路１０ａと、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３とを備え、電池回路１０ａの両端は第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続され、燃料電池スタック１１とバッテリ１２との接続点は第２ラインＬ２に接続され、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の１次側は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに、かつ、２次側は第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続され、主電源の電流電圧特性と前記副電源の電流電圧特性とは交差し、駆動モータインバータ１５は第２ラインＬ２および第３ラインＬ３に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両駆動用電動機に電力供給を行なう２つの電源を備え、一方（例えば、燃料電池）を主電源として車両駆動用電動機の駆動装置（例えば、インバータ）に直接に接続し、他方（例えば、バッテリ）をアシスト用の副電源としてＤＣ／ＤＣコンバータを介して車両駆動用電動機の駆動装置に接続し、主電源と副電源との間の電力分担割合の調整をＤＣ／ＤＣコンバータによって副電源側で行なう車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この車両では、主電源の電圧変動範囲と副電源の電圧変動範囲とに重なりが存在し、主電源の電圧が副電源の電圧よりも高くなる場合と、主電源の電圧が副電源の電圧よりも低くなる場合とが生じる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次側に副電源が接続され、２次側に車両駆動用電動機の駆動装置が接続されて、双方向で昇降圧可能、つまり１次側から２次側に向かう方向および２次側から１次側に向かう方向の両方向の通電において電圧の昇圧および降圧が可能となるように、４つの動作毎に対応した４つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る車両においては、ＤＣ−ＤＣコンバータを双方向で昇降圧可能に構成するために、双方向での昇降圧の４つの動作毎に対応して少なくとも４つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）が必要とされる。例えば車両駆動用電動機が複数相のモータであることに対応してＤＣ−ＤＣコンバータを複数相とした場合には、各相毎に双方向での昇降圧の４つの動作に対応したスイッチング素子が必要となって素子数が増大することになる。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいてスイッチング素子の素子数が増大すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの構成に要する費用が嵩み、ＤＣ−ＤＣコンバータの大きさが増大して車両搭載性が損なわれ、導通損失が増大して効率が低下し、ＤＣ−ＤＣコンバータの発熱が増大して冷却能力の増強が必要になるという問題が生じることから、構成に要する費用の削減および大きさの小型化および効率低下の防止が望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構成に要する費用を削減し、大きさを小型化し、動作効率の低下を防止することが可能な燃料電池車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る燃料電池車両は、電位の異なる第１ライン（例えば、実施の形態での第１ラインＬ１）および第２ライン（例えば、実施の形態での第２ラインＬ２）および第３ライン（例えば、実施の形態での第３ラインＬ３）と、主電源（例えば、実施の形態での燃料電池スタック１１またはバッテリ１２）と副電源（例えば、実施の形態でのバッテリ１２または燃料電池スタック１１）とが直列に接続されてなる電池回路（例えば、実施の形態での電池回路１０ａ）と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、実施の形態での第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３）と、走行用モータ（例えば、実施の形態での駆動モータ２２）と、該走行用モータの駆動装置（例えば、実施の形態での駆動モータインバータ１５）とを備え、前記電池回路の両端は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、前記電池回路の前記主電源と前記副電源との接続点は前記第２ラインに接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの２次側は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、前記主電源の電流電圧特性と前記副電源の電流電圧特性とは交差し、前記駆動装置は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池車両によれば、互いの電圧の大小関係が変化（反転）する主電源および副電源を備える電池回路での電圧分担割合の調整をＤＣ−ＤＣコンバータにより行なう場合に、双方向での昇降圧の４つの動作毎に対応して４つのスイッチング素子が必要とされるＤＣ−ＤＣコンバータに比べて、より少ないスイッチング素子だけでＤＣ−ＤＣコンバータを構成することができる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの構成に要する費用が嵩むことを防止し、ＤＣ−ＤＣコンバータの大きさが増大して車両搭載性が損なわれてしまうことを防止し、導通損失が増大して効率が低下したり、発熱が増大して冷却能力の増強が必要になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る３相のチョークコイルの構成図である。
【図４】本発明の実施形態の第１変形例に係る３相のチョークコイルの構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックとバッテリの電流電圧特性の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの電圧（ＶＦＣ）とバッテリの電圧（ＶＢ）との比と、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）との対応関係の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの動作点とバッテリの動作点と第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングデューティーと負荷の総消費電力との対応関係を示す所定マップの一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングデューティーの変化に応じた電源装置の動作モードの変化と燃料電池スタックおよびバッテリの電流および電圧の変化の一例とを示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（ＥＶモード）での通電状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第１の（ＦＣ＋バッテリ）モード）での通電状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第２の（ＦＣ＋バッテリ）モード）での通電状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第３の（ＦＣ＋バッテリ）モード）での通電状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第１のＦＣモード）での通電状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第２のＦＣモード）での通電状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る駆動モータの回生時における電源装置の動作モード（回生モード）での通電状態を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る駆動モータの回生時における電源装置の動作モード（（回生＋ＦＣによるバッテリ充電）モード）での通電状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の電源システムの動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施形態の第２変形例に係る燃料電池車両の構成図である。
【図１９】本発明の実施形態の第３変形例に係る燃料電池車両の構成図である。
【図２０】本発明の実施形態の第３変形例に係る燃料電池車両の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る燃料電池車両について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による燃料電池車両１は、例えば図１，図２に示すように、電源装置１０として、主電源をなす燃料電池スタック（ＦＣ）１１と、副電源をなすバッテリ１２と、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３と、エアポンプインバータ（ＡＰＩ）１４とを備え、燃料電池スタック１１とバッテリ１２とは直列に接続されて電池回路１０ａが形成されている。
そして、燃料電池車両１は、電源装置１０と、駆動モータインバータ１５と、エアポンプ（ＡＰ）２１と、駆動モータ２２と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３と、空調機器２４と、制御装置２５と、出力電流センサ２７と、相電流センサ２８と、角度センサ２９とを備えて構成されている。
【００１０】
燃料電池スタック１１は、陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成され、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。
【００１１】
燃料電池スタック１１のカソードには酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ２１から供給され、アノードには水素を含む燃料ガス（反応ガス）が、例えば高圧の水素タンク（図示略）から供給されている。
そして、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
【００１２】
なお、エアポンプ２１は、例えば車両の外部から空気を取り込んで圧縮し、この空気を反応ガスとして燃料電池スタック１１のカソードに供給する。このエアポンプ２１を駆動するポンプ駆動用モータ（図示略）の回転数は、制御装置２５から出力される制御指令に基づき、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどからなるエアポンプインバータ１４により制御されている。
【００１３】
なお、電源装置１０ではバッテリ１２の代わりに蓄電装置として、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどからなるキャパシタを備えてもよい。
【００１４】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであって、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）がブリッジ接続されてなる３相のブリッジ回路３１と、３相のチョークコイル３２と、第１および第２平滑コンデンサ３３ａ，３３ｂとを備えて構成されている。
【００１５】
なお、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を簡略化して示す図１においては、３相のうち１相分のみのスイッチング素子とチョークコイル３２のみを図示しているが、本実施の形態においても、図１に示すように、スイッチング素子とチョークコイル３２とを３相で共通化してもよい。この場合には、３相のブリッジ回路３１の代わりに、２つのスイッチング素子が直列に接続されてなるスイッチング回路を備え、３相のチョークコイル３２の代わりに１相のチョークコイルを備えればよい。
【００１６】
ブリッジ回路３１は、後述する３相の駆動モータインバータ１５を構成する３相のブリッジ回路５１と同等であって、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側第１トランジスタＡＨ，ＡＬと、ハイ側およびロー側第２トランジスタＢＨ，ＢＬと、ハイ側およびロー側第３トランジスタＣＨ，ＣＬとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨはコレクタが２次側正極端子Ｐ２に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬはエミッタが２次側負極端子Ｎ２に接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのエミッタはローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬのコレクタに接続され、各トランジスタＡＨ，ＡＬ，ＢＨ，ＢＬ，ＣＨ，ＣＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＡＨ，ＤＡＬ，ＤＢＨ，ＤＢＬ，ＤＣＨ，ＤＣＬが接続されている。
【００１７】
そして、このブリッジ回路３１は、制御装置２５から出力されて各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオンかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフとなる状態と、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオンとなる状態とが、交互に切り替えられる。
【００１８】
第１平滑コンデンサ３３ａは１次側正極端子Ｐ１および負極端子Ｎに接続され、第２平滑コンデンサ３３ｂは２次側正極端子Ｐ２および１次側正極端子Ｐ１に接続されている。
３相のチョークコイル３２は、各チョークコイル３２の一端がブリッジ回路３１の各相毎のコレクタ−エミッタ間、つまり各トランジスタＡＨ，ＡＬのコレクタ−エミッタ間および各トランジスタＢＨ，ＢＬのコレクタ−エミッタ間および各トランジスタＣＨ，ＣＬのコレクタ−エミッタ間のそれぞれに接続され、各チョークコイル３２の他端は互いに１次側正極端子Ｐ１に接続されている。
【００１９】
３相のチョークコイル３２は、例えば図３に示すように、単一の矩形のコア４１にコモンモード巻きで巻回され、通電時に各チョークコイル３２から発生する磁束の方向が同方向となるように設定されている。
そして、３相のうち何れか１相のチョークコイル３２は、矩形のコア４１をなす２対の対辺のうち一方の１対の対辺４１ａに分散して巻回され、３相のうち他の２相のチョークコイル３２は、矩形のコア４１をなす２対の対辺のうち他方の１対の対辺４１ｂにぞれぞれ集中して巻回されている。
なお、３相の各チョークコイル３２は、例えば図４に示すように、矩形のコア４１をなす４辺のうち何れか３辺にぞれぞれ集中して巻回されてもよいし、他の巻線構造であってもよい。
【００２０】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、例えば図２に示すように、電位の異なる３つの各ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３（例えば、Ｌ１の電位＞Ｌ２の電位＞Ｌ３の電位）に対して、１次側が第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続され、２次側が第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続されている。つまり、第１ラインＬ１は２次側正極端子Ｐ２に接続され、第２ラインＬ２は１次側正極端子Ｐ１に接続され、第３ラインＬ３は負極端子Ｎに接続されている。
【００２１】
この第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、１次側から２次側への昇圧動作時には、先ず、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオンとされ、１次側から入力される電流によってチョークコイル３２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
そして、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオンかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフとされ、チョークコイル３２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル３２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生し、チョークコイル３２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が１次側の入力電圧に上積みされて１次側の入力電圧よりも高い昇圧電圧が２次側に印加される。この切換動作に伴って発生する電圧変動は第１および第２平滑コンデンサ３３ａ，３３ｂにより平滑化され、昇圧電圧が２次側から出力される。
【００２２】
一方、２次側から１次側への降圧動作時には、先ず、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオンとされ、２次側から入力される電流によってチョークコイル３２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
そして、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオンかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフとされ、チョークコイル３２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル３２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。このチョークコイル３２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオン／オフの比率に応じて２次側の入力電圧が降圧された降圧電圧となり、降圧電圧が１次側に印加される。
【００２３】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、制御装置２５から出力されて各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、例えばＰＷＭ信号の１周期におけるハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオンの比率として定義されるスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）に応じて、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨとローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬとのオン／オフを切り換える。
なお、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）は、例えば、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオン時間ＴＨｏｎとローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬのオン時間ＴＬｏｎとにより、ＤＵＴＹ＝ＴＨｏｎ／（ＴＨｏｎ＋ＴＬｏｎ）とされる。
また、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨと、ローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬとは、オン／オフの切り換え時に、同時にオンとなることが禁止され、同時にオフとなる適宜のデッドタイムが設けられている。
【００２４】
燃料電池スタック１１は、正極側および負極側に配置されて制御装置２５により断接（オン／オフ）が切り換えられるコンタクタ１１ａを介して、第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されている。
バッテリ１２は、正極側および負極側に配置されて制御装置２５により断接（オン／オフ）が切り換えられるコンタクタ１２ａと、正極側に配置されて制御装置２５により動作が制御される電流制限回路１２ｂとを介して、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されている。
【００２５】
これにより、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３との間で燃料電池スタック１１とバッテリ１２とは直列に接続されて電池回路１０ａが形成されている。
そして、第２ラインＬ２および第３ラインＬ３から負荷である駆動モータ２２などに電力が出力されるようにして第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とは駆動モータインバータ１５に接続されている。
また、エアポンプ２１の駆動回路であるエアポンプインバータ１４は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されている。
【００２６】
３相の駆動モータ２２の駆動回路をなす駆動モータインバータ１５は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）がブリッジ接続されてなる３相のブリッジ回路５１と、平滑コンデンサ５２とを備えて構成されている。
【００２７】
ブリッジ回路５１は、例えば第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を構成する３相のブリッジ回路３１と同等であって、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、ハイ側およびロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、ハイ側およびロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはコレクタが第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の１次側正極端子Ｐ１に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはエミッタが第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の負極端子Ｎに接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタはローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続され、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが接続されている。
【００２８】
この駆動モータインバータ１５は、制御装置２５から出力されてブリッジ回路５１の各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、例えば駆動モータ２２の駆動時には、各相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、電源装置１０から出力される直流電力を３相交流電力に変換し、駆動モータ２２の３相のステータ巻線（図示略）への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。一方、例えば駆動モータ２２の回生時には、駆動モータ２２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３に供給し、バッテリ１２の充電および第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３に接続された負荷に対する給電などを行なう。
【００２９】
なお、駆動モータ２２は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータとされており、駆動モータインバータ１５から供給される３相交流電力により駆動制御されると共に、車両の減速時において駆動輪側から駆動モータ２２側に駆動力が伝達されると、駆動モータ２２は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００３０】
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであって、燃料電池車両に搭載される車両用補機の少なくとも一部（例えば、処理装置と、電磁バルブと、１２Ｖ系負荷となど）が負荷として接続されている。
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、制御装置２５から出力される制御指令に応じたチョッピング動作により、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２との間に印加される電圧を降圧して、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続された負荷に供給する。
【００３１】
また、燃料電池車両に搭載される車両用補機の少なくとも一部をなす空調機器２４は、例えば燃料電池車両に搭載されるヒータと、コンプレッサー用のモータおよび駆動回路（例えば、インバータなど）となどを備えて構成されている。
空調機器２４は、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、第１ラインＬ１および第２ラインＬ２から電力が供給される。
【００３２】
制御装置２５は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御するデューティー制御を行なうとともに、駆動モータインバータ１５の電力変換動作を制御する。
制御装置２５には、例えば、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃを検出する出力電流センサ２７と、駆動モータインバータ１５と駆動モータ２２との間において３相の各相電流を検出する相電流センサ２８と、駆動モータ２２の回転子の回転角（つまり、所定の基準回転位置からの回転子の磁極の回転角度であって、駆動モータ２２の回転軸の回転位置）を検出する角度センサ２９との各センサから出力される検出信号が入力されている。
【００３３】
制御装置２５は、例えば、消費電力算出部６１と、目標電力配分設定部６２と、目標電流設定部６３と、デューティー制御部６４と、駆動モータ制御部６５とを備えて構成されている。
【００３４】
消費電力算出部６１は、電源装置１０から電力が供給される負荷（例えば、電源装置１０の外部の負荷である駆動モータ２２および空調機器２４および車両用補機など、および、電源装置１０の内部の負荷であるエアポンプインバータ１４など）の総消費電力を算出する。
【００３５】
目標電力配分設定部６２は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、燃料電池スタック１１の状態（例えば、発電指令に応じた燃料電池スタック１１の状態変化の変化率など）と、バッテリ１２の残容量ＳＯＣとなどに基づき、電源装置１０の電池回路１０ａを形成する燃料電池スタック１１とバッテリ１２との電力配分、つまり消費電力算出部６１により算出された総消費電力を燃料電池スタック１１から出力される電力とバッテリ１２から出力される電力とを加算して得た値とする際の配分を設定する。
【００３６】
例えば駆動モータ２２の駆動時における電力配分は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（つまり、ＰＷＭ信号の１周期におけるハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオンの比率）に応じた値となり、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）は燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）とにより以下に示すように記述される。
【００３７】
ＤＵＴＹ（％）＝１００×ＶＦＣ／（ＶＦＣ＋ＶＢ）
【００３８】
これにより、以下に示すようにスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）によって燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との比が記述される。
【００３９】
ＶＢ／ＶＦＣ＝（１００−ＤＵＴＹ）／ＤＵＴＹ
【００４０】
燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）と、バッテリ１２の電圧（ＶＢ）とは、例えば図５に示すように、それぞれ燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）および電力（つまり、電圧ＶＦＣと出力電流Ｉｆｃとの積）と、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）および電力（つまり、電圧ＶＢと電流Ｉｂとの積）と所定の対応関係を有する。
これにより、例えば図６に示すように、燃料電池スタック１１の動作点（例えば、電圧または電流または電力）とバッテリ１２の動作点（例えば、電圧または電流または電力）との比がスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）により連続的に変化するように記述される。
なお、図５，図６に示すように、本発明においては、燃料電池スタック１１の電流電圧特性とバッテリ１２の電流電圧特性とは交差し、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との大小関係が変化（つまり反転）するように設定されている。
つまり、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との大小関係が変化（つまり反転）しても、燃料電池スタック１１の動作点（例えば、電圧または電流または電力）とバッテリ１２の動作点（例えば、電圧または電流または電力）との比がスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）により連続的に変化するようになっている。
【００４１】
また、目標電力配分設定部６２は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、燃料電池スタック１１の状態（例えば、発電指令に応じた燃料電池スタック１１の状態変化の変化率など）と、バッテリ１２の残容量ＳＯＣと、駆動モータ２２の回生電力となどに基づき、燃料電池スタック１１と駆動モータインバータ１５との電力供給側の電力配分、および、バッテリ１２と負荷（例えば、空調機器２４および車両用補機およびエアポンプインバータ１４など）との電力受給側の電力配分を設定する。
【００４２】
目標電流設定部６３は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）により、燃料電池スタック１１の動作点（例えば、電圧または電流または電力）とバッテリ１２の動作点（例えば、電圧または電流または電力）との比が記述されることから、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点と第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーと負荷の総消費電力との対応関係を示す所定マップを参照して、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃに対する目標電流を取得する。
【００４３】
この所定マップは、例えば図７に示すように、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点とを直交座標とする２次元座標上において、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーの複数の値毎に対して設定された燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点との対応関係（Ｄ（１），…，Ｄ（ｋ），…）と、負荷の総消費電力の複数の値毎に対して設定された燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点との対応関係（Ｐ（１），…，Ｐ（ｋ），…）とを備えている。
そして、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーの複数の値毎に対して設定された対応関係では、スイッチングデューティーに応じた比率で燃料電池スタック１１の動作点の増大に伴いバッテリ１２の動作点が増大傾向に変化するように設定されている。
また、負荷の総消費電力の複数の値毎に対して設定された燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点との対応関係では、燃料電池スタック１１の動作点に応じた電力とバッテリ１２の動作点に応じた電力との和が負荷の総消費電力と等しくなるような動作点の組み合わせが設定されている。
【００４４】
目標電流設定部６３は、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点とを直交座標とする２次元座標上において、消費電力算出部６１により算出された負荷の総消費電力に応じた対応関係Ｐ（ｋ）と目標電力配分設定部６２により設定された電力配分に応じた第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーに応じた対応関係Ｄ（ｋ）との交点を燃料電池スタック１１およびバッテリ１２の動作点とし、この動作点に応じた燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）を目標電流として出力する。
【００４５】
また、目標電流設定部６３は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、目標電力配分設定部６２により設定された電力配分に応じて、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流として零あるいは正の値を出力する。
【００４６】
デューティー制御部６４は、燃料電池スタック１１とバッテリ１２との実際の電力配分（実電力配分）が目標電力配分設定部６２により設定された電力配分（目標電力配分）に一致するようにして、例えば出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値が目標電流設定部６３から出力される燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流に一致するようにして、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御する。
デューティー制御部６４は、例えば、電流偏差算出部７１と、フィードバック処理部７２と、ＰＷＭ信号生成部７３とを備えて構成されている。
【００４７】
電流偏差算出部７１は、出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値と、目標電流設定部６３から出力される燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流との電流偏差を算出して出力する。
フィードバック処理部７２は、例えばＰＩＤ（比例積分微分）動作により、電流偏差算出部７１から出力される電流偏差を制御増幅して電圧指令値を算出する。
【００４８】
ＰＷＭ信号生成部７３は、フィードバック処理部７２から出力される電圧指令値に応じた出力電流Ｉｆｃを燃料電池スタック１１から出力するために、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨおよびローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成して出力する。
【００４９】
駆動モータ制御部６５は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御（ベクトル制御）を行なう。駆動モータ制御部６５は、運転者のアクセル操作および駆動モータ２２の回転数などに基づくトルク指令に応じた目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流を演算し、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流に基づいて３相の各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて駆動モータインバータ１５のブリッジ回路５１へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力する。そして、実際に駆動モータインバータ１５から駆動モータ２２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの検出値をｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流及びｑ軸電流と、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流との各偏差がゼロとなるように制御を行なう。
【００５０】
また、駆動モータ制御部６５は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、角度センサ２９から出力される駆動モータ２２の回転子の回転角θｍの出力波形に基づいて同期がとられたパルスに応じて駆動モータインバータ１５のブリッジ回路５１の各トランジスタをオン／オフ駆動させ、駆動モータ制御部６５から出力される３相交流電力を直流電力に変換する。このとき、駆動モータ制御部６５は、ブリッジ回路５１の各トランジスタをオン／オフ駆動させるゲート信号のデューティーに応じた回生電圧のフィードバック制御を行ない、所定の電圧値を駆動モータインバータ１５の１次側つまり第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の１次側正極端子Ｐ１と負極端子Ｎとの間に出力する。
【００５１】
つまり、制御装置２５は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の検出値が目標電流と一致するようにしてフィードバック制御を行なう。ことによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御することにより、例えば図８に示すように、電源装置１０の動作モードを連続的に制御する。
【００５２】
例えば第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧比が２〜３程度の値となる状態で、スイッチングデューティーが最大となる電源装置１０の動作モードは、例えば図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、バッテリ１２の出力のみが駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されるＥＶモードとなる。
【００５３】
そして、ＥＶモードからスイッチングデューティーが低下傾向に変化することに伴い、電源装置１０の動作モードは、例えば図１０（Ａ），（Ｂ）〜図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、順次、第１〜第３の（ＦＣ＋バッテリ）モードに推移する。
第１の（ＦＣ＋バッテリ）モードでは、バッテリ１２の出力が駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されると共に燃料電池スタック１１の出力が駆動モータインバータ１５に供給されてバッテリ１２の電流（Ｉｂ）が燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）よりも大きくなる。
第２の（ＦＣ＋バッテリ）モードでは、バッテリ１２の出力が駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されると共に燃料電池スタック１１の出力が駆動モータインバータ１５に供給されてバッテリ１２の電流（Ｉｂ）が燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）とエアポンプインバータ１４に通電される電流（ＩＡＰ）との和に等しくなる。
第３の（ＦＣ＋バッテリ）モードでは、バッテリ１２および燃料電池スタック１１の出力が駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されてバッテリ１２の電流（Ｉｂ）が燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）よりも小さくなる。
【００５４】
これに伴い、例えば図８に示すように、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）が減少傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）及び目標電流は増大傾向に変化する。そして、駆動モータインバータ１５の１次側の入力電圧はほぼ一定に維持されつつ、バッテリ１２の電圧（ＶＢ）は増大傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）は減少傾向に変化して、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との大小関係が変化（つまり反転）する。
【００５５】
そして、第３の（ＦＣ＋バッテリ）モードからスイッチングデューティーが最小まで低下傾向に変化することに伴い、電源装置１０の動作モードは、例えば図１３（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、順次、第１，第２のＦＣモードに推移する。
第１のＦＣモードでは、燃料電池スタック１１の出力のみが駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給される。
第２のＦＣモードでは、燃料電池スタック１１の出力のみが駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４およびバッテリ１２に供給されてバッテリ１２が充電される。
これに伴い、例えば図８に示すように、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）が零から負の値へと減少傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）及び目標電流は増大傾向に変化する。そして、駆動モータインバータ１５の１次側の入力電圧はほぼ一定に維持されつつ、バッテリ１２の電圧（ＶＢ）は増大傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）は減少傾向に変化する。
【００５６】
また、制御装置２５は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の検出値が目標電流（零あるいは正の値）と一致するようにしてフィードバック制御を行なう。とともに、回生電圧のフィードバック制御を行なう。ことによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御する。
例えば燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流が零とされる電源装置１０の動作モードは、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、駆動モータインバータ１５の回生電力によりバッテリ１２が充電される回生モードとなる。
また、例えば燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流が正の値とされる電源装置１０の動作モードは、例えば図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、駆動モータインバータ１５の回生電力および燃料電池スタック１１の出力がエアポンプインバータ１４およびバッテリ１２に供給されてバッテリ１２が充電される（回生＋ＦＣによるバッテリ充電）モードとなる。
【００５７】
なお、制御装置２５は、例えば、燃料電池車両の運転状態や、燃料電池スタック１１のアノードに供給される反応ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池スタック１１のアノードから排出される排出ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池スタック１１の発電状態などに基づき、燃料電池スタック１１に対する発電指令として、燃料電池スタック１１へ供給される反応ガスの圧力および流量に対する指令値を出力し、燃料電池スタック１１の発電状態を制御する。なお、燃料電池スタック１１の発電状態は、例えば各複数の燃料電池セルの端子間電圧や、燃料電池スタック１１の電圧ＶＦＣや、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃや、燃料電池スタック１１の内部温度などである。
【００５８】
また、制御装置２５は、燃料電池スタック１１の発電状態などに応じてコンタクタ１１ａのオン／オフを切り換え、燃料電池スタック１１と第２ラインＬ２および第３ラインＬ３との接続を制御する。
また、制御装置２５は、バッテリ１２の残容量ＳＯＣなどに応じてコンタクタ１２ａおよび電流制限回路１２ｂのオン／オフを切り換え、バッテリ１２と第１ラインＬ１および第２ラインＬ２との接続を制御する。
【００５９】
本発明の実施形態による燃料電池車両１は上記構成を備えており、次に、燃料電池車両１の動作、特に、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の検出値が目標電流に一致するようにしてフィードバック制御を行なう。ことによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御する動作について添付図面を参照しながら説明する。
【００６０】
先ず、例えば図１７に示すステップＳ０１においては、電源装置１０から電力が供給される負荷（例えば、駆動モータ２２および空調機器２４および車両用補機など）の総消費電力を算出する。
次に、ステップＳ０２においては、燃料電池スタック１１の状態（例えば、発電指令に応じた燃料電池スタック１１の状態変化の変化率など）と、バッテリ１２の残容量ＳＯＣとなどに基づき、電源装置１０の電池回路１０ａを形成する燃料電池スタック１１とバッテリ１２との電力配分を設定する。この電力配分は、負荷の総消費電力を燃料電池スタック１１から出力される電力とバッテリ１２から出力される電力とを加算して得た値とする際の配分であって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーに応じた値となる。
【００６１】
次に、ステップＳ０３においては、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点と第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーと負荷の総消費電力との対応関係を示す所定マップを参照して、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃに対する目標電流を取得する。
【００６２】
次に、ステップＳ０４においては、出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値を取得する。
次に、ステップＳ０５においては、出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値と目標電流との電流偏差を、例えばＰＩＤ（比例積分微分）動作などにより制御増幅して電圧指令値を算出する。
【００６３】
次に、ステップＳ０６においては、電圧指令値に応じた出力電流Ｉｆｃを燃料電池スタック１１から出力するために、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨおよびローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。
【００６４】
次に、ステップＳ０７においては、ＰＷＭ信号に応じて第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨおよびローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬをオン／オフ駆動し、リターンに進む。
【００６５】
上述したように、本発明の実施形態による燃料電池車両１によれば、互いの電圧の大小関係が変化（反転）する主電源（例えば、燃料電池スタック（ＦＣ）１１）および副電源（例えば、バッテリ１２）を備える電池回路１０ａでの電圧分担割合の調整を第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３により行なう場合に、双方向での昇降圧の４つの動作毎に対応して４つのスイッチング素子が必要とされるＤＣ−ＤＣコンバータに比べて、より少ないスイッチング素子（つまり各相毎に２つのスイッチング素子）だけで第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を構成することができる。これにより、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の構成に要する費用が嵩むことを防止し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の大きさが増大して車両搭載性が損なわれてしまうことを防止し、導通損失が増大して効率が低下したり、発熱が増大して冷却能力の増強が必要になることを防止することができる。
【００６６】
なお、上述した実施の形態においては、エアポンプ２１の駆動回路であるエアポンプインバータ１４は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されているとしたが、これに限定されず、例えば、図１８に示すように第２ラインＬ２と第３ラインＬ３に接続されてもよいし、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３に接続されてもよい。
また、燃料電池スタック１１に反応ガスを供給するポンプ（例えば、エアポンプ２１など）および冷媒を供給するポンプ（図示略）のうち少なくとも１つのポンプの駆動回路が、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されてもよいし、第２ラインＬ２と第３ラインＬ３に接続されてもよいし、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３に接続されてもよい。
【００６７】
また、上述した実施の形態においては、燃料電池車両１に搭載される車両用補機の少なくとも一部（例えば、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３とは独立した空調機器２４など、および、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続される負荷（処理装置と、電磁バルブと、１２Ｖ系負荷となど））は、直接あるいは第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を介して、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されるとしたが、これに限定されず、例えば図１９に示すように第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されてもよいし、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続されてもよい。
【００６８】
なお、上述した実施の形態においては、バッテリ１２は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、燃料電池スタック１１は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されるとしたが、これに限定されず、バッテリ１２を主電源とし、燃料電池スタック１１を副電源として、燃料電池スタック１１は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、バッテリ１２は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されてもよい。さらに、この場合には、例えば図２０に示すように、エアポンプ２１の駆動回路であるエアポンプインバータ１４は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３に接続されてもよい。
【００６９】
なお、上述した実施の形態においては、制御装置２５は燃料電池スタック１１とバッテリ１２との実電力配分が目標電力配分に一致するようにして、例えば燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）のフィードバック制御を行なうことで、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御するとしたが、これに限定されず、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）が目標値に一致するようにしてフィードバック制御を行なってもよい。
また、電流の代わりに、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）またはバッテリ１２の電圧（ＶＢ）の検出値が目標値に一致するようにしてフィードバック制御をおこなってもよいし、燃料電池スタック１１とバッテリ１２との出力比が目標値に一致するようにしてスイッチングデューティーをフィードバック制御してもよい。
【００７０】
なお、上述した実施の形態においては、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、ハイサイドアームのオフかつローサイドアームのオンの状態と、ハイサイドアームのオンかつローサイドアームのオフの状態とを交互に切り換えるとしたが、これに限定されない。例えば１次側から２次側への昇圧動作時には、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフに維持された状態でローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬのオンとオフとを交互に切り換えてもよい。また、例えば１次側から２次側への回生動作時には、ローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフに維持された状態でハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオンとオフとを交互に切り換えてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ 燃料電池車両
１０ 電源装置
１０ａ 電池回路
１１ 燃料電池スタック（主電源）
１２ バッテリ（副電源）
１３ 第１ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１４ エアポンプインバータ
１５ 駆動モータインバータ
２１ エアポンプ
２２ 駆動モータ（走行用モータ）
２３ 第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
２４ 空調機器
２５ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両駆動用電動機に電力供給を行なう２つの電源を備え、一方（例えば、燃料電池）を主電源として車両駆動用電動機の駆動装置（例えば、インバータ）に直接に接続し、他方（例えば、バッテリ）をアシスト用の副電源としてＤＣ／ＤＣコンバータを介して車両駆動用電動機の駆動装置に接続し、主電源と副電源との間の電力分担割合の調整をＤＣ／ＤＣコンバータによって副電源側で行なう車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この車両では、主電源の電圧変動範囲と副電源の電圧変動範囲とに重なりが存在し、主電源の電圧が副電源の電圧よりも高くなる場合と、主電源の電圧が副電源の電圧よりも低くなる場合とが生じる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次側に副電源が接続され、２次側に車両駆動用電動機の駆動装置が接続されて、双方向で昇降圧可能、つまり１次側から２次側に向かう方向および２次側から１次側に向かう方向の両方向の通電において電圧の昇圧および降圧が可能となるように、４つの動作毎に対応した４つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る車両においては、ＤＣ−ＤＣコンバータを双方向で昇降圧可能に構成するために、双方向での昇降圧の４つの動作毎に対応して少なくとも４つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）が必要とされる。例えば車両駆動用電動機が複数相のモータであることに対応してＤＣ−ＤＣコンバータを複数相とした場合には、各相毎に双方向での昇降圧の４つの動作に対応したスイッチング素子が必要となって素子数が増大することになる。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいてスイッチング素子の素子数が増大すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの構成に要する費用が嵩み、ＤＣ−ＤＣコンバータの大きさが増大して車両搭載性が損なわれ、導通損失が増大して効率が低下し、ＤＣ−ＤＣコンバータの発熱が増大して冷却能力の増強が必要になるという問題が生じることから、構成に要する費用の削減および大きさの小型化および効率低下の防止が望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構成に要する費用を削減し、大きさを小型化し、動作効率の低下を防止することが可能な燃料電池車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る燃料電池車両は、電位の異なる第１ライン（例えば、実施の形態での第１ラインＬ１）および第２ライン（例えば、実施の形態での第２ラインＬ２）および第３ライン（例えば、実施の形態での第３ラインＬ３）と、主電源（例えば、実施の形態での燃料電池スタック１１またはバッテリ１２）と副電源（例えば、実施の形態でのバッテリ１２または燃料電池スタック１１）とが直列に接続されてなる電池回路（例えば、実施の形態での電池回路１０ａ）と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、実施の形態での第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３）と、走行用モータ（例えば、実施の形態での駆動モータ２２）と、該走行用モータの駆動装置（例えば、実施の形態での駆動モータインバータ１５）とを備え、前記電池回路の両端は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、前記電池回路の前記主電源と前記副電源との接続点は前記第２ラインに接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの２次側は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、前記主電源の電流電圧特性と前記副電源の電流電圧特性とは交差し、前記駆動装置は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池車両によれば、互いの電圧の大小関係が変化（反転）する主電源および副電源を備える電池回路での電圧分担割合の調整をＤＣ−ＤＣコンバータにより行なう場合に、双方向での昇降圧の４つの動作毎に対応して４つのスイッチング素子が必要とされるＤＣ−ＤＣコンバータに比べて、より少ないスイッチング素子だけでＤＣ−ＤＣコンバータを構成することができる。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの構成に要する費用が嵩むことを防止し、ＤＣ−ＤＣコンバータの大きさが増大して車両搭載性が損なわれてしまうことを防止し、導通損失が増大して効率が低下したり、発熱が増大して冷却能力の増強が必要になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る３相のチョークコイルの構成図である。
【図４】本発明の実施形態の第１変形例に係る３相のチョークコイルの構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックとバッテリの電流電圧特性の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの電圧（ＶＦＣ）とバッテリの電圧（ＶＢ）との比と、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）との対応関係の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの動作点とバッテリの動作点と第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングデューティーと負荷の総消費電力との対応関係を示す所定マップの一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングデューティーの変化に応じた電源装置の動作モードの変化と燃料電池スタックおよびバッテリの電流および電圧の変化の一例とを示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（ＥＶモード）での通電状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第１の（ＦＣ＋バッテリ）モード）での通電状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第２の（ＦＣ＋バッテリ）モード）での通電状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第３の（ＦＣ＋バッテリ）モード）での通電状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第１のＦＣモード）での通電状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る駆動モータの駆動時における電源装置の動作モード（第２のＦＣモード）での通電状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る駆動モータの回生時における電源装置の動作モード（回生モード）での通電状態を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る駆動モータの回生時における電源装置の動作モード（（回生＋ＦＣによるバッテリ充電）モード）での通電状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る燃料電池車両の電源システムの動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施形態の第２変形例に係る燃料電池車両の構成図である。
【図１９】本発明の実施形態の第３変形例に係る燃料電池車両の構成図である。
【図２０】本発明の実施形態の第３変形例に係る燃料電池車両の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る燃料電池車両について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による燃料電池車両１は、例えば図１，図２に示すように、電源装置１０として、主電源をなす燃料電池スタック（ＦＣ）１１と、副電源をなすバッテリ１２と、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３と、エアポンプインバータ（ＡＰＩ）１４とを備え、燃料電池スタック１１とバッテリ１２とは直列に接続されて電池回路１０ａが形成されている。
そして、燃料電池車両１は、電源装置１０と、駆動モータインバータ１５と、エアポンプ（ＡＰ）２１と、駆動モータ２２と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３と、空調機器２４と、制御装置２５と、出力電流センサ２７と、相電流センサ２８と、角度センサ２９とを備えて構成されている。
【００１０】
燃料電池スタック１１は、陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成され、燃料電池セルの積層体は一対のエンドプレートによって積層方向の両側から挟み込まれている。
【００１１】
燃料電池スタック１１のカソードには酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアポンプ２１から供給され、アノードには水素を含む燃料ガス（反応ガス）が、例えば高圧の水素タンク（図示略）から供給されている。
そして、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
【００１２】
なお、エアポンプ２１は、例えば車両の外部から空気を取り込んで圧縮し、この空気を反応ガスとして燃料電池スタック１１のカソードに供給する。このエアポンプ２１を駆動するポンプ駆動用モータ（図示略）の回転数は、制御装置２５から出力される制御指令に基づき、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどからなるエアポンプインバータ１４により制御されている。
【００１３】
なお、電源装置１０ではバッテリ１２の代わりに蓄電装置として、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサなどからなるキャパシタを備えてもよい。
【００１４】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであって、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）がブリッジ接続されてなる３相のブリッジ回路３１と、３相のチョークコイル３２と、第１および第２平滑コンデンサ３３ａ，３３ｂとを備えて構成されている。
【００１５】
なお、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を簡略化して示す図１においては、３相のうち１相分のみのスイッチング素子とチョークコイル３２のみを図示しているが、本実施の形態においても、図１に示すように、スイッチング素子とチョークコイル３２とを３相で共通化してもよい。この場合には、３相のブリッジ回路３１の代わりに、２つのスイッチング素子が直列に接続されてなるスイッチング回路を備え、３相のチョークコイル３２の代わりに１相のチョークコイルを備えればよい。
【００１６】
ブリッジ回路３１は、後述する３相の駆動モータインバータ１５を構成する３相のブリッジ回路５１と同等であって、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側第１トランジスタＡＨ，ＡＬと、ハイ側およびロー側第２トランジスタＢＨ，ＢＬと、ハイ側およびロー側第３トランジスタＣＨ，ＣＬとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨはコレクタが２次側正極端子Ｐ２に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬはエミッタが２次側負極端子Ｎ２に接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのエミッタはローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬのコレクタに接続され、各トランジスタＡＨ，ＡＬ，ＢＨ，ＢＬ，ＣＨ，ＣＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＡＨ，ＤＡＬ，ＤＢＨ，ＤＢＬ，ＤＣＨ，ＤＣＬが接続されている。
【００１７】
そして、このブリッジ回路３１は、制御装置２５から出力されて各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオンかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフとなる状態と、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオンとなる状態とが、交互に切り替えられる。
【００１８】
第１平滑コンデンサ３３ａは１次側正極端子Ｐ１および負極端子Ｎに接続され、第２平滑コンデンサ３３ｂは２次側正極端子Ｐ２および１次側正極端子Ｐ１に接続されている。
３相のチョークコイル３２は、各チョークコイル３２の一端がブリッジ回路３１の各相毎のコレクタ−エミッタ間、つまり各トランジスタＡＨ，ＡＬのコレクタ−エミッタ間および各トランジスタＢＨ，ＢＬのコレクタ−エミッタ間および各トランジスタＣＨ，ＣＬのコレクタ−エミッタ間のそれぞれに接続され、各チョークコイル３２の他端は互いに１次側正極端子Ｐ１に接続されている。
【００１９】
３相のチョークコイル３２は、例えば図３に示すように、単一の矩形のコア４１にコモンモード巻きで巻回され、通電時に各チョークコイル３２から発生する磁束の方向が同方向となるように設定されている。
そして、３相のうち何れか１相のチョークコイル３２は、矩形のコア４１をなす２対の対辺のうち一方の１対の対辺４１ａに分散して巻回され、３相のうち他の２相のチョークコイル３２は、矩形のコア４１をなす２対の対辺のうち他方の１対の対辺４１ｂにぞれぞれ集中して巻回されている。
なお、３相の各チョークコイル３２は、例えば図４に示すように、矩形のコア４１をなす４辺のうち何れか３辺にぞれぞれ集中して巻回されてもよいし、他の巻線構造であってもよい。
【００２０】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、例えば図２に示すように、電位の異なる３つの各ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３（例えば、Ｌ１の電位＞Ｌ２の電位＞Ｌ３の電位）に対して、１次側が第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続され、２次側が第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続されている。つまり、第１ラインＬ１は２次側正極端子Ｐ２に接続され、第２ラインＬ２は１次側正極端子Ｐ１に接続され、第３ラインＬ３は負極端子Ｎに接続されている。
【００２１】
この第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、１次側から２次側への昇圧動作時には、先ず、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオンとされ、１次側から入力される電流によってチョークコイル３２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
そして、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオンかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフとされ、チョークコイル３２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル３２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生し、チョークコイル３２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が１次側の入力電圧に上積みされて１次側の入力電圧よりも高い昇圧電圧が２次側に印加される。この切換動作に伴って発生する電圧変動は第１および第２平滑コンデンサ３３ａ，３３ｂにより平滑化され、昇圧電圧が２次側から出力される。
【００２２】
一方、２次側から１次側への降圧動作時には、先ず、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオンとされ、２次側から入力される電流によってチョークコイル３２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
そして、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオンかつローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフとされ、チョークコイル３２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル３２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。このチョークコイル３２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオン／オフの比率に応じて２次側の入力電圧が降圧された降圧電圧となり、降圧電圧が１次側に印加される。
【００２３】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、制御装置２５から出力されて各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、例えばＰＷＭ信号の１周期におけるハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオンの比率として定義されるスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）に応じて、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨとローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬとのオン／オフを切り換える。
なお、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）は、例えば、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオン時間ＴＨｏｎとローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬのオン時間ＴＬｏｎとにより、ＤＵＴＹ＝ＴＨｏｎ／（ＴＨｏｎ＋ＴＬｏｎ）とされる。
また、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨと、ローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬとは、オン／オフの切り換え時に、同時にオンとなることが禁止され、同時にオフとなる適宜のデッドタイムが設けられている。
【００２４】
燃料電池スタック１１は、正極側および負極側に配置されて制御装置２５により断接（オン／オフ）が切り換えられるコンタクタ１１ａを介して、第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されている。
バッテリ１２は、正極側および負極側に配置されて制御装置２５により断接（オン／オフ）が切り換えられるコンタクタ１２ａと、正極側に配置されて制御装置２５により動作が制御される電流制限回路１２ｂとを介して、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されている。
【００２５】
これにより、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３との間で燃料電池スタック１１とバッテリ１２とは直列に接続されて電池回路１０ａが形成されている。
そして、第２ラインＬ２および第３ラインＬ３から負荷である駆動モータ２２などに電力が出力されるようにして第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とは駆動モータインバータ１５に接続されている。
また、エアポンプ２１の駆動回路であるエアポンプインバータ１４は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されている。
【００２６】
３相の駆動モータ２２の駆動回路をなす駆動モータインバータ１５は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）がブリッジ接続されてなる３相のブリッジ回路５１と、平滑コンデンサ５２とを備えて構成されている。
【００２７】
ブリッジ回路５１は、例えば第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を構成する３相のブリッジ回路３１と同等であって、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、ハイ側およびロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、ハイ側およびロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはコレクタが第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の１次側正極端子Ｐ１に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはエミッタが第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の負極端子Ｎに接続されてローサイドアームを構成している。そして、各相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタはローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続され、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが接続されている。
【００２８】
この駆動モータインバータ１５は、制御装置２５から出力されてブリッジ回路５１の各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、例えば駆動モータ２２の駆動時には、各相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、電源装置１０から出力される直流電力を３相交流電力に変換し、駆動モータ２２の３相のステータ巻線（図示略）への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。一方、例えば駆動モータ２２の回生時には、駆動モータ２２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３に供給し、バッテリ１２の充電および第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３に接続された負荷に対する給電などを行なう。
【００２９】
なお、駆動モータ２２は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータとされており、駆動モータインバータ１５から供給される３相交流電力により駆動制御されると共に、車両の減速時において駆動輪側から駆動モータ２２側に駆動力が伝達されると、駆動モータ２２は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００３０】
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであって、燃料電池車両に搭載される車両用補機の少なくとも一部（例えば、処理装置と、電磁バルブと、１２Ｖ系負荷となど）が負荷として接続されている。
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３は、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、制御装置２５から出力される制御指令に応じたチョッピング動作により、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２との間に印加される電圧を降圧して、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続された負荷に供給する。
【００３１】
また、燃料電池車両に搭載される車両用補機の少なくとも一部をなす空調機器２４は、例えば燃料電池車両に搭載されるヒータと、コンプレッサー用のモータおよび駆動回路（例えば、インバータなど）となどを備えて構成されている。
空調機器２４は、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、第１ラインＬ１および第２ラインＬ２から電力が供給される。
【００３２】
制御装置２５は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御するデューティー制御を行なうとともに、駆動モータインバータ１５の電力変換動作を制御する。
制御装置２５には、例えば、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃを検出する出力電流センサ２７と、駆動モータインバータ１５と駆動モータ２２との間において３相の各相電流を検出する相電流センサ２８と、駆動モータ２２の回転子の回転角（つまり、所定の基準回転位置からの回転子の磁極の回転角度であって、駆動モータ２２の回転軸の回転位置）を検出する角度センサ２９との各センサから出力される検出信号が入力されている。
【００３３】
制御装置２５は、例えば、消費電力算出部６１と、目標電力配分設定部６２と、目標電流設定部６３と、デューティー制御部６４と、駆動モータ制御部６５とを備えて構成されている。
【００３４】
消費電力算出部６１は、電源装置１０から電力が供給される負荷（例えば、電源装置１０の外部の負荷である駆動モータ２２および空調機器２４および車両用補機など、および、電源装置１０の内部の負荷であるエアポンプインバータ１４など）の総消費電力を算出する。
【００３５】
目標電力配分設定部６２は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、燃料電池スタック１１の状態（例えば、発電指令に応じた燃料電池スタック１１の状態変化の変化率など）と、バッテリ１２の残容量ＳＯＣとなどに基づき、電源装置１０の電池回路１０ａを形成する燃料電池スタック１１とバッテリ１２との電力配分、つまり消費電力算出部６１により算出された総消費電力を燃料電池スタック１１から出力される電力とバッテリ１２から出力される電力とを加算して得た値とする際の配分を設定する。
【００３６】
例えば駆動モータ２２の駆動時における電力配分は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティー（つまり、ＰＷＭ信号の１周期におけるハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオンの比率）に応じた値となり、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）は燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）とにより以下に示すように記述される。
【００３７】
ＤＵＴＹ（％）＝１００×ＶＦＣ／（ＶＦＣ＋ＶＢ）
【００３８】
これにより、以下に示すようにスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）によって燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との比が記述される。
【００３９】
ＶＢ／ＶＦＣ＝（１００−ＤＵＴＹ）／ＤＵＴＹ
【００４０】
燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）と、バッテリ１２の電圧（ＶＢ）とは、例えば図５に示すように、それぞれ燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）および電力（つまり、電圧ＶＦＣと出力電流Ｉｆｃとの積）と、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）および電力（つまり、電圧ＶＢと電流Ｉｂとの積）と所定の対応関係を有する。
これにより、例えば図６に示すように、燃料電池スタック１１の動作点（例えば、電圧または電流または電力）とバッテリ１２の動作点（例えば、電圧または電流または電力）との比がスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）により連続的に変化するように記述される。
なお、図５，図６に示すように、本発明においては、燃料電池スタック１１の電流電圧特性とバッテリ１２の電流電圧特性とは交差し、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との大小関係が変化（つまり反転）するように設定されている。
つまり、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との大小関係が変化（つまり反転）しても、燃料電池スタック１１の動作点（例えば、電圧または電流または電力）とバッテリ１２の動作点（例えば、電圧または電流または電力）との比がスイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）により連続的に変化するようになっている。
【００４１】
また、目標電力配分設定部６２は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、燃料電池スタック１１の状態（例えば、発電指令に応じた燃料電池スタック１１の状態変化の変化率など）と、バッテリ１２の残容量ＳＯＣと、駆動モータ２２の回生電力となどに基づき、燃料電池スタック１１と駆動モータインバータ１５との電力供給側の電力配分、および、バッテリ１２と負荷（例えば、空調機器２４および車両用補機およびエアポンプインバータ１４など）との電力受給側の電力配分を設定する。
【００４２】
目標電流設定部６３は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、スイッチングデューティー（ＤＵＴＹ）により、燃料電池スタック１１の動作点（例えば、電圧または電流または電力）とバッテリ１２の動作点（例えば、電圧または電流または電力）との比が記述されることから、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点と第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーと負荷の総消費電力との対応関係を示す所定マップを参照して、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃに対する目標電流を取得する。
【００４３】
この所定マップは、例えば図７に示すように、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点とを直交座標とする２次元座標上において、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーの複数の値毎に対して設定された燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点との対応関係（Ｄ（１），…，Ｄ（ｋ），…）と、負荷の総消費電力の複数の値毎に対して設定された燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点との対応関係（Ｐ（１），…，Ｐ（ｋ），…）とを備えている。
そして、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーの複数の値毎に対して設定された対応関係では、スイッチングデューティーに応じた比率で燃料電池スタック１１の動作点の増大に伴いバッテリ１２の動作点が増大傾向に変化するように設定されている。
また、負荷の総消費電力の複数の値毎に対して設定された燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点との対応関係では、燃料電池スタック１１の動作点に応じた電力とバッテリ１２の動作点に応じた電力との和が負荷の総消費電力と等しくなるような動作点の組み合わせが設定されている。
【００４４】
目標電流設定部６３は、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点とを直交座標とする２次元座標上において、消費電力算出部６１により算出された負荷の総消費電力に応じた対応関係Ｐ（ｋ）と目標電力配分設定部６２により設定された電力配分に応じた第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーに応じた対応関係Ｄ（ｋ）との交点を燃料電池スタック１１およびバッテリ１２の動作点とし、この動作点に応じた燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）を目標電流として出力する。
【００４５】
また、目標電流設定部６３は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、目標電力配分設定部６２により設定された電力配分に応じて、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流として零あるいは正の値を出力する。
【００４６】
デューティー制御部６４は、燃料電池スタック１１とバッテリ１２との実際の電力配分（実電力配分）が目標電力配分設定部６２により設定された電力配分（目標電力配分）に一致するようにして、例えば出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値が目標電流設定部６３から出力される燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流に一致するようにして、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御する。
デューティー制御部６４は、例えば、電流偏差算出部７１と、フィードバック処理部７２と、ＰＷＭ信号生成部７３とを備えて構成されている。
【００４７】
電流偏差算出部７１は、出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値と、目標電流設定部６３から出力される燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流との電流偏差を算出して出力する。
フィードバック処理部７２は、例えばＰＩＤ（比例積分微分）動作により、電流偏差算出部７１から出力される電流偏差を制御増幅して電圧指令値を算出する。
【００４８】
ＰＷＭ信号生成部７３は、フィードバック処理部７２から出力される電圧指令値に応じた出力電流Ｉｆｃを燃料電池スタック１１から出力するために、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨおよびローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成して出力する。
【００４９】
駆動モータ制御部６５は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御（ベクトル制御）を行なう。駆動モータ制御部６５は、運転者のアクセル操作および駆動モータ２２の回転数などに基づくトルク指令に応じた目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流を演算し、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流に基づいて３相の各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じて駆動モータインバータ１５のブリッジ回路５１へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力する。そして、実際に駆動モータインバータ１５から駆動モータ２２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの検出値をｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流及びｑ軸電流と、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流との各偏差がゼロとなるように制御を行なう。
【００５０】
また、駆動モータ制御部６５は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、角度センサ２９から出力される駆動モータ２２の回転子の回転角θｍの出力波形に基づいて同期がとられたパルスに応じて駆動モータインバータ１５のブリッジ回路５１の各トランジスタをオン／オフ駆動させ、駆動モータ制御部６５から出力される３相交流電力を直流電力に変換する。このとき、駆動モータ制御部６５は、ブリッジ回路５１の各トランジスタをオン／オフ駆動させるゲート信号のデューティーに応じた回生電圧のフィードバック制御を行ない、所定の電圧値を駆動モータインバータ１５の１次側つまり第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の１次側正極端子Ｐ１と負極端子Ｎとの間に出力する。
【００５１】
つまり、制御装置２５は、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の検出値が目標電流と一致するようにしてフィードバック制御を行なう。ことによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御することにより、例えば図８に示すように、電源装置１０の動作モードを連続的に制御する。
【００５２】
例えば第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の昇圧比が２〜３程度の値となる状態で、スイッチングデューティーが最大となる電源装置１０の動作モードは、例えば図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、バッテリ１２の出力のみが駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されるＥＶモードとなる。
【００５３】
そして、ＥＶモードからスイッチングデューティーが低下傾向に変化することに伴い、電源装置１０の動作モードは、例えば図１０（Ａ），（Ｂ）〜図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、順次、第１〜第３の（ＦＣ＋バッテリ）モードに推移する。
第１の（ＦＣ＋バッテリ）モードでは、バッテリ１２の出力が駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されると共に燃料電池スタック１１の出力が駆動モータインバータ１５に供給されてバッテリ１２の電流（Ｉｂ）が燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）よりも大きくなる。
第２の（ＦＣ＋バッテリ）モードでは、バッテリ１２の出力が駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されると共に燃料電池スタック１１の出力が駆動モータインバータ１５に供給されてバッテリ１２の電流（Ｉｂ）が燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）とエアポンプインバータ１４に通電される電流（ＩＡＰ）との和に等しくなる。
第３の（ＦＣ＋バッテリ）モードでは、バッテリ１２および燃料電池スタック１１の出力が駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給されてバッテリ１２の電流（Ｉｂ）が燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）よりも小さくなる。
【００５４】
これに伴い、例えば図８に示すように、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）が減少傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）及び目標電流は増大傾向に変化する。そして、駆動モータインバータ１５の１次側の入力電圧はほぼ一定に維持されつつ、バッテリ１２の電圧（ＶＢ）は増大傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）は減少傾向に変化して、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）とバッテリ１２の電圧（ＶＢ）との大小関係が変化（つまり反転）する。
【００５５】
そして、第３の（ＦＣ＋バッテリ）モードからスイッチングデューティーが最小まで低下傾向に変化することに伴い、電源装置１０の動作モードは、例えば図１３（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、順次、第１，第２のＦＣモードに推移する。
第１のＦＣモードでは、燃料電池スタック１１の出力のみが駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４に供給される。
第２のＦＣモードでは、燃料電池スタック１１の出力のみが駆動モータインバータ１５およびエアポンプインバータ１４およびバッテリ１２に供給されてバッテリ１２が充電される。
これに伴い、例えば図８に示すように、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）が零から負の値へと減少傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）及び目標電流は増大傾向に変化する。そして、駆動モータインバータ１５の１次側の入力電圧はほぼ一定に維持されつつ、バッテリ１２の電圧（ＶＢ）は増大傾向に変化し、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）は減少傾向に変化する。
【００５６】
また、制御装置２５は、例えば駆動モータ２２の回生時においては、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の検出値が目標電流（零あるいは正の値）と一致するようにしてフィードバック制御を行なう。とともに、回生電圧のフィードバック制御を行なう。ことによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御する。
例えば燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流が零とされる電源装置１０の動作モードは、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、駆動モータインバータ１５の回生電力によりバッテリ１２が充電される回生モードとなる。
また、例えば燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の目標電流が正の値とされる電源装置１０の動作モードは、例えば図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、駆動モータインバータ１５の回生電力および燃料電池スタック１１の出力がエアポンプインバータ１４およびバッテリ１２に供給されてバッテリ１２が充電される（回生＋ＦＣによるバッテリ充電）モードとなる。
【００５７】
なお、制御装置２５は、例えば、燃料電池車両の運転状態や、燃料電池スタック１１のアノードに供給される反応ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池スタック１１のアノードから排出される排出ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池スタック１１の発電状態などに基づき、燃料電池スタック１１に対する発電指令として、燃料電池スタック１１へ供給される反応ガスの圧力および流量に対する指令値を出力し、燃料電池スタック１１の発電状態を制御する。なお、燃料電池スタック１１の発電状態は、例えば各複数の燃料電池セルの端子間電圧や、燃料電池スタック１１の電圧ＶＦＣや、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃや、燃料電池スタック１１の内部温度などである。
【００５８】
また、制御装置２５は、燃料電池スタック１１の発電状態などに応じてコンタクタ１１ａのオン／オフを切り換え、燃料電池スタック１１と第２ラインＬ２および第３ラインＬ３との接続を制御する。
また、制御装置２５は、バッテリ１２の残容量ＳＯＣなどに応じてコンタクタ１２ａおよび電流制限回路１２ｂのオン／オフを切り換え、バッテリ１２と第１ラインＬ１および第２ラインＬ２との接続を制御する。
【００５９】
本発明の実施形態による燃料電池車両１は上記構成を備えており、次に、燃料電池車両１の動作、特に、燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）の検出値が目標電流に一致するようにしてフィードバック制御を行なう。ことによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御する動作について添付図面を参照しながら説明する。
【００６０】
先ず、例えば図１７に示すステップＳ０１においては、電源装置１０から電力が供給される負荷（例えば、駆動モータ２２および空調機器２４および車両用補機など）の総消費電力を算出する。
次に、ステップＳ０２においては、燃料電池スタック１１の状態（例えば、発電指令に応じた燃料電池スタック１１の状態変化の変化率など）と、バッテリ１２の残容量ＳＯＣとなどに基づき、電源装置１０の電池回路１０ａを形成する燃料電池スタック１１とバッテリ１２との電力配分を設定する。この電力配分は、負荷の総消費電力を燃料電池スタック１１から出力される電力とバッテリ１２から出力される電力とを加算して得た値とする際の配分であって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーに応じた値となる。
【００６１】
次に、ステップＳ０３においては、例えば駆動モータ２２の駆動時においては、燃料電池スタック１１の動作点とバッテリ１２の動作点と第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーと負荷の総消費電力との対応関係を示す所定マップを参照して、燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃに対する目標電流を取得する。
【００６２】
次に、ステップＳ０４においては、出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値を取得する。
次に、ステップＳ０５においては、出力電流センサ２７から出力される燃料電池スタック１１の出力電流Ｉｆｃの検出値と目標電流との電流偏差を、例えばＰＩＤ（比例積分微分）動作などにより制御増幅して電圧指令値を算出する。
【００６３】
次に、ステップＳ０６においては、電圧指令値に応じた出力電流Ｉｆｃを燃料電池スタック１１から出力するために、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨおよびローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬをオン／オフ駆動させるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。
【００６４】
次に、ステップＳ０７においては、ＰＷＭ信号に応じて第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨおよびローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬをオン／オフ駆動し、リターンに進む。
【００６５】
上述したように、本発明の実施形態による燃料電池車両１によれば、互いの電圧の大小関係が変化（反転）する主電源（例えば、燃料電池スタック（ＦＣ）１１）および副電源（例えば、バッテリ１２）を備える電池回路１０ａでの電圧分担割合の調整を第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３により行なう場合に、双方向での昇降圧の４つの動作毎に対応して４つのスイッチング素子が必要とされるＤＣ−ＤＣコンバータに比べて、より少ないスイッチング素子（つまり各相毎に２つのスイッチング素子）だけで第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３を構成することができる。これにより、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の構成に要する費用が嵩むことを防止し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３の大きさが増大して車両搭載性が損なわれてしまうことを防止し、導通損失が増大して効率が低下したり、発熱が増大して冷却能力の増強が必要になることを防止することができる。
【００６６】
なお、上述した実施の形態においては、エアポンプ２１の駆動回路であるエアポンプインバータ１４は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されているとしたが、これに限定されず、例えば、図１８に示すように第２ラインＬ２と第３ラインＬ３に接続されてもよいし、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３に接続されてもよい。
また、燃料電池スタック１１に反応ガスを供給するポンプ（例えば、エアポンプ２１など）および冷媒を供給するポンプ（図示略）のうち少なくとも１つのポンプの駆動回路が、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されてもよいし、第２ラインＬ２と第３ラインＬ３に接続されてもよいし、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３に接続されてもよい。
【００６７】
また、上述した実施の形態においては、燃料電池車両１に搭載される車両用補機の少なくとも一部（例えば、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３とは独立した空調機器２４など、および、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に接続される負荷（処理装置と、電磁バルブと、１２Ｖ系負荷となど））は、直接あるいは第２ＤＣ−ＤＣコンバータ２３を介して、第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続されるとしたが、これに限定されず、例えば図１９に示すように第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されてもよいし、第１ラインＬ１と第３ラインＬ３とに接続されてもよい。
【００６８】
なお、上述した実施の形態においては、バッテリ１２は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、燃料電池スタック１１は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されるとしたが、これに限定されず、バッテリ１２を主電源とし、燃料電池スタック１１を副電源として、燃料電池スタック１１は第１ラインＬ１と第２ラインＬ２とに接続され、バッテリ１２は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３とに接続されてもよい。さらに、この場合には、例えば図２０に示すように、エアポンプ２１の駆動回路であるエアポンプインバータ１４は第２ラインＬ２と第３ラインＬ３に接続されてもよい。
【００６９】
なお、上述した実施の形態においては、制御装置２５は燃料電池スタック１１とバッテリ１２との実電力配分が目標電力配分に一致するようにして、例えば燃料電池スタック１１の電流（出力電流Ｉｆｃ）のフィードバック制御を行なうことで、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３のスイッチングデューティーを制御するとしたが、これに限定されず、バッテリ１２の電流（Ｉｂ）が目標値に一致するようにしてフィードバック制御を行なってもよい。
また、電流の代わりに、燃料電池スタック１１の電圧（ＶＦＣ）またはバッテリ１２の電圧（ＶＢ）の検出値が目標値に一致するようにしてフィードバック制御をおこなってもよいし、燃料電池スタック１１とバッテリ１２との出力比が目標値に一致するようにしてスイッチングデューティーをフィードバック制御してもよい。
【００７０】
なお、上述した実施の形態においては、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、ハイサイドアームのオフかつローサイドアームのオンの状態と、ハイサイドアームのオンかつローサイドアームのオフの状態とを交互に切り換えるとしたが、これに限定されない。例えば１次側から２次側への昇圧動作時には、ハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨがオフに維持された状態でローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬのオンとオフとを交互に切り換えてもよい。また、例えば１次側から２次側への回生動作時には、ローサイドアームの各トランジスタＡＬ，ＢＬ，ＣＬがオフに維持された状態でハイサイドアームの各トランジスタＡＨ，ＢＨ，ＣＨのオンとオフとを交互に切り換えてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ 燃料電池車両
１０ 電源装置
１０ａ 電池回路
１１ 燃料電池スタック（主電源）
１２ バッテリ（副電源）
１３ 第１ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１４ エアポンプインバータ
１５ 駆動モータインバータ
２１ エアポンプ
２２ 駆動モータ（走行用モータ）
２３ 第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
２４ 空調機器
２５ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電位の異なる第１ラインおよび第２ラインおよび第３ラインと、
主電源と副電源とが直列に接続されてなる電池回路と、
ＤＣ−ＤＣコンバータと、走行用モータと、該走行用モータの駆動装置とを備え、
前記電池回路の両端は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、
前記電池回路の前記主電源と前記副電源との接続点は前記第２ラインに接続され、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続され、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの２次側は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、
前記主電源の電流電圧特性と前記副電源の電流電圧特性とは交差し、
前記駆動装置は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続されていることを特徴とする燃料電池車両。
【請求項１】
電位の異なる第１ラインおよび第２ラインおよび第３ラインと、
主電源と副電源とが直列に接続されてなる電池回路と、
ＤＣ−ＤＣコンバータと、走行用モータと、該走行用モータの駆動装置とを備え、
前記電池回路の両端は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、
前記電池回路の前記主電源と前記副電源との接続点は前記第２ラインに接続され、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続され、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの２次側は前記第１ラインと前記第３ラインとに接続され、
前記主電源の電流電圧特性と前記副電源の電流電圧特性とは交差し、
前記駆動装置は前記第２ラインと前記第３ラインとに接続されていることを特徴とする燃料電池車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−１６０５９０（Ｐ２０１１−１６０５９０Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４０３（Ｐ２０１０−２１４０３）
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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