專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)及燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
近年來，作為運(yùn)轉(zhuǎn)效率及環(huán)保性優(yōu)異的電源，燃料電池備受關(guān)注。燃料電池可控制 燃料氣體的供給量而輸出與負(fù)載的要求相對(duì)應(yīng)的電力，但有時(shí)燃料電池的輸出電壓與負(fù)載 要求的電壓不一致。因此，提出有如下技術(shù)通過用DC-DC轉(zhuǎn)換器將燃料電池的輸出電壓轉(zhuǎn) 換，來使燃料電池的輸出電壓與負(fù)載要求的電壓一致(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。DC-DC轉(zhuǎn)換器以電子開關(guān)、二極管、及電感為基本元件，通過電子開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作 來轉(zhuǎn)換電壓。DC-DC轉(zhuǎn)換器由于因電子開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生變化，因此具備吸收該變化的 浪涌電壓保護(hù)電路。浪涌電壓保護(hù)電路用電容器吸收變化。當(dāng)未有效運(yùn)用儲(chǔ)存于該電容器 的電荷時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的能量轉(zhuǎn)換效率降低，因此提出有使儲(chǔ)存于該電容器的電荷再生而 有效運(yùn)用的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)3 7)。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開2007-228781號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 (日本)特開2003-217625號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 (日本)特開平8-116663號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 (日本)特公平7-75459號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 (日本)特開平6-189444號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 (日本)特開2005-143259號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7 (日本)特開平10-164709號(hào)公報(bào)燃料電池通過用擔(dān)載有鉬等催化劑的催化劑電極使燃料氣體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)來 進(jìn)行發(fā)電。另外，燃料電池為了實(shí)現(xiàn)低體積高輸出而極其致密地構(gòu)成催化劑電極及高分子 電解質(zhì)膜。因而，不優(yōu)選向燃料電池施加高電位的電壓。對(duì)于DC-DC轉(zhuǎn)換器，已知有可通過使其進(jìn)行軟開關(guān)而降低開關(guān)損耗的技術(shù)，但當(dāng) 將該技術(shù)應(yīng)用于燃料電池的升壓時(shí)，為進(jìn)行軟開關(guān)而儲(chǔ)存的電力可能會(huì)輸入到燃料電池， 難以應(yīng)用。本發(fā)明是鑒于這樣的問題而開發(fā)的，其課題在于，提供一種可通過軟開關(guān)使燃料 電池的輸出電壓升壓的燃料電池系統(tǒng)及燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述課題，每當(dāng)因開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的線圈的反電動(dòng)勢(shì)而使燃料電 池的輸出電壓升壓時(shí)，就使從調(diào)整開關(guān)的兩極間的電壓而實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的緩沖電容器放出的 電荷流到燃料電池以外進(jìn)行處理。詳細(xì)而言，提供一種燃料電池系統(tǒng)，具備作為直流電源的燃料電池、及將該燃料電 池的輸出電壓升壓并向負(fù)載供電的升壓?jiǎn)卧?，其中，所述升壓?jiǎn)卧哂兄魃龎翰?，具有開 關(guān)和線圈，用通過該開關(guān)相對(duì)于該線圈進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的該線圈的反電動(dòng)勢(shì)，使所述 燃料電池的輸出電壓升壓；以及副升壓部，具有用蓄電量來調(diào)整所述開關(guān)的兩極間的電位差的緩沖電容器，在所述開關(guān)動(dòng)作時(shí)，通過調(diào)整該緩沖電容器的蓄電量，來減少該開關(guān)的開 關(guān)損耗，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的該緩沖電容器的電荷流到 所述燃料電池以外的處理單元進(jìn)行處理。上述燃料電池系統(tǒng)為可通過將直流電源的電壓升壓的升壓?jiǎn)卧贡热剂想姵氐?輸出電壓高的電壓供給到負(fù)載的系統(tǒng)。在此，升壓?jiǎn)卧邆渲魃龎翰浚浒l(fā)揮將燃料電池 的輸出電壓升壓的作用；以及副升壓部，其發(fā)揮減少由主升壓部產(chǎn)生的電能損耗的作用。主 升壓部每當(dāng)將作為直流電源的燃料電池的輸出電壓升壓時(shí)，就利用線圈的反電動(dòng)勢(shì)。即，通 過開關(guān)動(dòng)作來控制線圈中流動(dòng)的電流，由此在線圈中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，將燃料電池的輸出電 壓升壓。主升壓部的開關(guān)通過開關(guān)動(dòng)作來控制線圈的電荷流動(dòng)，但因開關(guān)動(dòng)作時(shí)的過渡狀 態(tài)而產(chǎn)生開關(guān)損耗。在此，對(duì)于該開關(guān)損耗，通過利用電容器的時(shí)間常數(shù)對(duì)過渡狀態(tài)的電壓 和電流的變化速度進(jìn)行調(diào)整，可降低其損耗量。因此，上述燃料電池系統(tǒng)中，通過副升壓部 的緩沖電容器對(duì)過渡狀態(tài)的電壓和電流的變化速度進(jìn)行調(diào)整，來減少主升壓部的開關(guān)的開 關(guān)損耗。在此，副升壓部通過在主升壓部的開關(guān)進(jìn)行動(dòng)作之前主動(dòng)地調(diào)整緩沖電容器的蓄 電量，可有效地發(fā)揮緩沖電容器的能力。即，根據(jù)預(yù)測(cè)的電位變化的情形來調(diào)整緩沖電容器 的蓄電量，以緩和開關(guān)動(dòng)作后的開關(guān)的兩極間的電位差的變化。例如，在開關(guān)轉(zhuǎn)移到非導(dǎo)通 狀態(tài)之前，通過在緩沖電容器中預(yù)儲(chǔ)存有電荷，來抑制開關(guān)時(shí)的兩極間的電位差快速擴(kuò)大； 在開關(guān)轉(zhuǎn)移到導(dǎo)通狀態(tài)之前，通過將儲(chǔ)存于緩沖電容器的電荷放出，來抑制開關(guān)時(shí)的兩極 間的電位差快速縮小?？墒牵趯?chǔ)存于緩沖電容器的電荷放出時(shí)，需要用某種方法對(duì)該電荷進(jìn)行處理。 在此，當(dāng)使該電荷流到燃料電池進(jìn)行處理時(shí)，可能會(huì)向燃料電池施加高電位的電壓，因此不 優(yōu)選。因此，上述燃料電池系統(tǒng)使從副升壓部的緩沖電容器放出的電荷流到燃料電池以外 的處理單元。在此，處理單元是指包括可對(duì)儲(chǔ)存于緩沖電容器的電荷進(jìn)行處理的所有單元， 例如，包括將儲(chǔ)存于緩沖電容器的電荷暫時(shí)儲(chǔ)存、向負(fù)載等再生、由自身消耗、或釋放到系 統(tǒng)外的單元。以上，根據(jù)上述燃料電池系統(tǒng)，軟開關(guān)時(shí)所儲(chǔ)存的電力不會(huì)施加到燃料電池，因此 可實(shí)現(xiàn)通過軟開關(guān)可將燃料電池的輸出電壓升壓。另外，所述副升壓部也可以使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷再生到 將作為所述處理單元的所述主升壓部和所述燃料電池連接的電路而進(jìn)行處理，所述燃料電 池系統(tǒng)也可以還具備緩沖單元，該緩沖單元緩和因所述副升壓部的再生電力而產(chǎn)生的所述 電路的電壓變化。儲(chǔ)存于緩沖電容器的電荷為從燃料電池輸出的電荷。因而，從能量效率的觀點(diǎn)出 發(fā)，儲(chǔ)存于緩沖電容器的電荷優(yōu)選向負(fù)載再生。因此，上述燃料電池系統(tǒng)中，使從緩沖電容 器放出的電荷流向?qū)⒅魃龎翰亢腿剂想姵剡B接的電路而再生。在此，當(dāng)使緩沖電容器的電荷向?qū)⒅魃龎翰亢腿剂想姵剡B接的電路再生時(shí)，電路 的電壓因再生電力而上升，擔(dān)心電路的電壓可能會(huì)大于燃料電池的輸出電壓。在這種情況 下，再生電力流到燃料電池，向燃料電池施加高電位的電壓。因此，上述燃料電池系統(tǒng)通過 緩沖單元來緩和由這樣的再生電力產(chǎn)生的電路的電壓變化。緩和單元緩和電路的電壓變
5化，由此再生電力造成的電路的電壓上升變?nèi)酰种屏讼蛉剂想姵厥┘痈唠娢坏碾妷?。另外，所述副升壓部也可以使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷再生到 將作為所述處理單元的所述主升壓部和所述燃料電池連接的電路而進(jìn)行處理，所述燃料電 池系統(tǒng)也可以還具備穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，該穩(wěn)壓?jiǎn)卧谝蛩龈鄙龎翰康脑偕娏Χ兓乃鲭?路的電壓超過規(guī)定電壓的情況下，使該電路的電荷流向大地。當(dāng)使緩沖電容器的電荷再生時(shí)，如上所述，有時(shí)會(huì)向燃料電池施加高電位的電壓。 因此，上述燃料電池系統(tǒng)在向燃料電池施加高電位的電壓的情況下，將電路的電壓降低。 即，在使再生電力流動(dòng)的將燃料電池和主升壓部連接的電路的電位超過規(guī)定電壓的情況 下，使該電路的電荷流向大地。由此降低電路的電壓，抑制向燃料電池施加高電位電壓。另 外，在此，大地是表示作為構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)及其周邊裝置的電子設(shè)備的基準(zhǔn)電位的導(dǎo)體 的概念，不局限于通常作為基準(zhǔn)電位而利用的大地等。另外，規(guī)定電壓是將燃料電池和主升 壓部連接的電路的電壓，例如是從保護(hù)燃料電池的觀點(diǎn)出發(fā)而確定的燃料電池的電壓的上 限值。另外，所述副升壓部也可以使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷再生到 將作為所述處理單元的所述主升壓部和所述燃料電池連接的電路而進(jìn)行處理，所述燃料電 池系統(tǒng)也可以還具備整流單元，該整流單元阻止所述副升壓部的再生電力經(jīng)由所述電路流 向所述燃料電池。通過阻止再生電力流到燃料電池，能夠防止燃料電池的電壓上升。即，上 述燃料電池系統(tǒng)具備整流單元，該整流單元只允許電流向一定方向流動(dòng)而禁止向相反的方 向流動(dòng)，用整流單元阻止再生電力向燃料電池流動(dòng)。由此防止再生電力造成的向燃料電池 施加高電位電壓。另外，所述燃料電池系統(tǒng)具備作為所述處理單元的二次電池，所述副升壓部也可 以使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷流到所述二次電池進(jìn)行處理。儲(chǔ)存于緩沖 電容器的電荷為從燃料電池輸出的電荷，如上所述，從能量效率的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選有效利用。 在此，為了有效利用緩沖電容器的電荷，除經(jīng)由主升壓部直接使其向負(fù)載再生的方法以外， 考慮儲(chǔ)存緩沖電容器的電荷而實(shí)現(xiàn)有效利用的方法。上述燃料電池系統(tǒng)是從通過將緩沖電 容器的電荷儲(chǔ)存來實(shí)現(xiàn)有效利用的觀點(diǎn)出發(fā)而構(gòu)成的系統(tǒng)，具備可儲(chǔ)存電荷的二次電池。 而且，使從緩沖電容器放出的電荷流向該二次電池。由此，緩沖電容器的電荷儲(chǔ)存于二次電 池，可有效地利用儲(chǔ)存的電荷。另外，所述主升壓部也可以具有第一線圈，一端連接于所述燃料電池的陽(yáng)極；第 一開關(guān)，一端連接于所述主線圈的另一端，另一端與所述燃料電池的陰極連接；第一二極 管，陰極側(cè)連接于所述線圈的另一端，陽(yáng)極側(cè)與所述負(fù)載連接；平滑電容器，將所述二極管 的陽(yáng)極側(cè)和所述開關(guān)的另一端連接，所述副升壓部也可以具有第二二極管，陰極側(cè)連接 于從將所述第一線圈和所述第一開關(guān)連接的電路分支的電路；所述緩沖電容器，將所述第 二二極管的陽(yáng)極側(cè)和所述第一開關(guān)的另一端連接；第二線圈，一端連接于從將所述第二二 極管的陽(yáng)極側(cè)和所述緩沖電容器連接的電路分支的電路；第二二極管，陰極側(cè)連接于所述 第二線圈的另一端；第二開關(guān)，一端連接于所述第二二極管的陽(yáng)極側(cè)，另一端連接于所述處 理單元。根據(jù)上述構(gòu)成，通過第一開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作，由第一線圈產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，使燃料電池 的輸出電壓上升。另外，第一開關(guān)的開關(guān)動(dòng)作引起的電壓及電流的變化，通過主升壓部的第一二極管和平滑電容器來控制，以使其達(dá)到可向負(fù)載供電的程度。因而，由燃料電池升壓而 向負(fù)載供電的電力達(dá)到可向負(fù)載供電的程度的狀態(tài)(品質(zhì))。另外，通過使緩沖電容器的電 荷放出到處理單元的第二開關(guān)、和從緩沖電容器中取出電荷的第二線圈協(xié)作，可進(jìn)行儲(chǔ)存 于緩沖電容器的電荷的放出。另外，本發(fā)明提供一種燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器，該燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器將作為 直流電源的燃料電池的輸出電壓升壓而向負(fù)載供電，具備主升壓部，其具有開關(guān)和線圈， 利用因該開關(guān)相對(duì)于該線圈進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的該線圈的反電動(dòng)勢(shì)，使所述燃料電池的 輸出電壓升壓；副升壓部，具有利用蓄電量來調(diào)整所述開關(guān)的兩極間的電位差的緩沖電容 器，在所述開關(guān)動(dòng)作時(shí)，通過調(diào)整該緩沖電容器的蓄電量，來減少該開關(guān)的開關(guān)損耗，所述 副升壓部也可以使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的該緩沖電容器的電荷流到所述 燃料電池以外的處理單元進(jìn)行處理。由此，可通過軟開關(guān)使燃料電池的輸出電壓升壓。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)及燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器，可通過軟開關(guān)使燃料電池 的輸出電壓升壓。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的概略構(gòu)成的圖；圖2是表示圖1所示的燃料電池系統(tǒng)的電氣電路構(gòu)成的圖，且是特別表示FC升壓 轉(zhuǎn)換器的電氣電路構(gòu)成的第一圖；圖3是表示用圖2所示的FC升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的用于電壓升壓的軟開關(guān)處理的流 程的流程圖；圖4A是概要地表示進(jìn)行圖 換器的電流的流動(dòng)的圖；圖4B是概要地表示進(jìn)行圖 換器的電流的流動(dòng)的圖；圖4C是概要地表示進(jìn)行圖 換器的電流的流動(dòng)的圖；圖4D是概要地表示進(jìn)行圖 換器的電流的流動(dòng)的圖；圖4E是概要地表示進(jìn)行圖 換器的電流的流動(dòng)的圖；圖4F是概要地表示進(jìn)行圖 換器的電流的流動(dòng)的圖；圖5是表示在現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)中設(shè)定的、燃料電池的輸出電壓和用于電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)的電動(dòng)機(jī)需要電壓的相關(guān)關(guān)系的圖；圖6是表示在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中設(shè)定的、燃料電池的輸出電壓和用 于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)需要電壓的相關(guān)關(guān)系的圖；圖7A是表示在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中設(shè)定的、燃料電池的IV特性和蓄 電池的IV特性的相關(guān)關(guān)系的第一圖；圖7B是表示在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中設(shè)定的、燃料電池的IV特性和蓄
3所示的軟開關(guān)處理的模式1的動(dòng)作時(shí)的、FC升壓轉(zhuǎn) 3所示的軟開關(guān)處理的模式2的動(dòng)作時(shí)的、FC升壓轉(zhuǎn) 3所示的軟開關(guān)處理的模式3的動(dòng)作時(shí)的、FC升壓轉(zhuǎn) 3所示的軟開關(guān)處理的模式4的動(dòng)作時(shí)的、FC升壓轉(zhuǎn) 3所示的軟開關(guān)處理的模式5的動(dòng)作時(shí)的、FC升壓轉(zhuǎn) 3所示的軟開關(guān)處理的模式6的動(dòng)作時(shí)的、FC升壓轉(zhuǎn)電池的IV特性的相關(guān)關(guān)系的第二圖；圖8A是在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中，相對(duì)于以FC升壓轉(zhuǎn)換器的入口電壓 為橫軸且以其出口電壓為縱軸形成的動(dòng)作區(qū)域，使由該FC升壓轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的處理建立關(guān) 聯(lián)而表示的第一映射；圖8B是在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中，相對(duì)于以FC升壓轉(zhuǎn)換器的入口電壓 為橫軸且以其出口電壓為縱軸形成的動(dòng)作區(qū)域，對(duì)由該FC升壓轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的處理建立關(guān) 聯(lián)而表示的第二映射；圖9是為便于說明而將進(jìn)行圖3所示的軟開關(guān)處理的模式2的動(dòng)作時(shí)的、僅在FC 升壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)實(shí)際工作的部分摘錄而記載的圖；圖IOA是表示本發(fā)明實(shí)施例的FC升壓轉(zhuǎn)換器的出口電壓和該入口電壓之比VH/ VL、與進(jìn)行圖3所示的軟開關(guān)處理的模式2的動(dòng)作時(shí)的放電時(shí)的緩沖電容器中剩余的電壓 的相關(guān)關(guān)系的第一圖；圖IOB是表示本發(fā)明實(shí)施例的FC升壓轉(zhuǎn)換器的出口電壓和該入口電壓之比VH/ VL、與進(jìn)行圖3所示的軟開關(guān)處理的模式2的動(dòng)作時(shí)的放電時(shí)的緩沖電容器中剩余的電壓 的相關(guān)關(guān)系的第二圖；圖IlA是表示為促進(jìn)本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的高效化而由FC升壓轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行的控制的流程的流程圖；圖IlB是變形例的FC升壓轉(zhuǎn)換器的電氣電路的一個(gè)構(gòu)成例；圖IlC是變形例的FC升壓轉(zhuǎn)換器的電氣電路的一個(gè)構(gòu)成例；圖12A是表示在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中，施加于變換器的電壓為高時(shí)的 負(fù)載效率特性的區(qū)域的映射；圖12B是表示在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中、施加于變換器的電壓為中時(shí)的 負(fù)載效率特性的區(qū)域的映射；圖12C是表示在本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)中、施加于變換器的電壓為低時(shí)的 負(fù)載效率特性的區(qū)域的映射；圖13是表示圖1所示的燃料電池系統(tǒng)的電氣電路構(gòu)成的圖，且是特別表示FC升 壓轉(zhuǎn)換器的電氣電路構(gòu)成的第二圖；圖14是表示用圖13所示的FC升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的用于電壓升壓的軟開關(guān)處理的 流程的流程圖；圖15是表示本發(fā)明實(shí)施例的FC升壓轉(zhuǎn)換器的出口電壓和該入口電壓之比VH/VL、 與進(jìn)行圖14所示的軟開關(guān)處理的模式2的動(dòng)作時(shí)的放電時(shí)的緩沖電容器中剩余的電壓的 相關(guān)關(guān)系的圖；圖16A是示意地表示轉(zhuǎn)換器的直通模式的第一圖；圖16B是示意地表示轉(zhuǎn)換器的旁通模式的圖；圖16C是示意地表示轉(zhuǎn)換器的直通模式的第二圖；圖16D是示意地表示轉(zhuǎn)換器的直通模式的第三圖。標(biāo)號(hào)說明1 車輛10 燃料電池系統(tǒng)
11燃料電池(FC)
12FC升壓轉(zhuǎn)換器
12a主升壓電路
12b輔助電路
13蓄電池
14蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器
15變換器
16電動(dòng)機(jī)
20ECU
21油門踏板傳感器
Si、S2、S3 開關(guān)元件
Cl、C3 平滑電容器
C2緩沖電容器
Li、L2、L3 線圈
DUD2、D3、D4、D5、D6
ZD齊納二極管
V非線性電阻
具體實(shí)施例方式下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)10的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施方 式的燃料電池系統(tǒng)10對(duì)移動(dòng)體即車輛1的驅(qū)動(dòng)裝置即驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)16供給電力，但對(duì)船舶 及機(jī)器人等車輛以外的移動(dòng)體、及不進(jìn)行移動(dòng)但需要接收電力供給的物體也可適用。實(shí)施例1圖1概要表示本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)10的概略構(gòu)成、及以由該燃料電池系統(tǒng)10 供給的電力為驅(qū)動(dòng)源的移動(dòng)體的車輛1。車輛1可通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(以下，簡(jiǎn)稱為“電動(dòng) 機(jī)”)16驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪2而自行、移動(dòng)。該電動(dòng)機(jī)16為所謂的三相交流電動(dòng)機(jī)，從變換器15接 收交流電力的供給。另外，從燃料電池系統(tǒng)10的主電源即燃料電池(以下，稱為“FC”)11、 和二次電池即蓄電池13向該變換器15供給直流電力，該直流電力由變換器15變換為交 流。在此，燃料電池11通過貯存于氫罐17的氫氣和由壓縮機(jī)18加壓輸送來的空氣中 的氧的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，在該燃料電池11和變換器15之間電連接有升壓型的DC-DC 轉(zhuǎn)換器即FC升壓轉(zhuǎn)換器12。由此，來自燃料電池11的輸出電壓通過FC升壓轉(zhuǎn)換器12在 可控制的范圍內(nèi)升壓到任意的電壓，施加于變換器15。另外，通過該FC升壓轉(zhuǎn)換器12的 升壓動(dòng)作，也可控制燃料電池11的端子電壓。另外，關(guān)于FC升壓轉(zhuǎn)換器12的詳細(xì)構(gòu)成，后 面進(jìn)行敘述。另外，蓄電池13為可進(jìn)行充放電的蓄電裝置，在該蓄電池13和變換器15之 間以相對(duì)于該變換器15與上述FC升壓轉(zhuǎn)換器12并聯(lián)的方式電連接有升壓型的蓄電池升 壓轉(zhuǎn)換器14。由此，來自蓄電池13的輸出電壓通過蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14在可控制的范圍 內(nèi)升壓到任意的電壓，施加于變換器15。另外，也可通過該蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的升壓動(dòng) 作，控制變換器15的端子電壓。另外，如圖1所示，在燃料電池系統(tǒng)10中，也可以采用可進(jìn)
9行升壓動(dòng)作及降壓動(dòng)作的升降壓型的轉(zhuǎn)換器，以代替升壓型的蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14。在以 下的實(shí)施例中，主要以蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14作為升壓型的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行說明，但在其中，沒 有限制采用升降壓型的轉(zhuǎn)換器的意圖，在其采用時(shí)可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。而且，對(duì)于因采用升降 壓型轉(zhuǎn)換器而更應(yīng)該特別說明的事實(shí)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行其公開。另外，在車輛1上設(shè)有電子控制單元(以下，稱為“ECU”)，并電連接于上述的各控 制對(duì)象，由此來控制燃料電池11的發(fā)電及電動(dòng)機(jī)16的驅(qū)動(dòng)等。例如，在車輛1上設(shè)置有接 受來自駕駛員的加速要求的油門踏板，通過油門踏板傳感器21檢測(cè)其開度，其檢測(cè)信號(hào)電 傳遞到E⑶20。另外，E⑶20也電連接于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速的編碼器，由此，用E⑶20檢 測(cè)電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速。E⑶20基于這些檢測(cè)值等可實(shí)現(xiàn)各種控制。在如此構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)10中，車輛1的駕駛員踩踏的油門踏板的開度通過油 門踏板傳感器21來檢測(cè)，ECU20基于該油門踏板開度和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速等，適當(dāng)控制燃料 電池11的發(fā)電量及來自蓄電池13的充放電量。在此，為了提高移動(dòng)體即車輛1的燃料效 率，電動(dòng)機(jī)16成為高電壓低電流規(guī)格的PM電動(dòng)機(jī)。因此，電動(dòng)機(jī)16可用低電流發(fā)揮高轉(zhuǎn) 矩，因此可降低電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的線圈及其他配線的發(fā)熱，另外，可減小變換器15的額定輸出。 具體而言，在電動(dòng)機(jī)16中，為了可用低電流實(shí)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)矩輸出，較高地設(shè)定其反電動(dòng)勢(shì)， 另一方面，較高地設(shè)定來自燃料電池系統(tǒng)10的供給電壓，以可反抗該高的反電動(dòng)勢(shì)而實(shí)現(xiàn) 高轉(zhuǎn)速下的驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，在燃料電池11和變換器15之間設(shè)置FC升壓轉(zhuǎn)換器12，且在蓄電 池13和變換器15之間也設(shè)置蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14，由此來實(shí)現(xiàn)向變換器15供給的供給電 壓的高電壓化。如已述及，也可采用升降壓型轉(zhuǎn)換器，以代替該蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14。這樣，通過將燃料電池系統(tǒng)10設(shè)定為包括FC升壓轉(zhuǎn)換器12的構(gòu)成，則即使燃料 電池11自身的輸出電壓(端子間電壓)低，也可通過FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作來驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)16，因此也可減少燃料電池11的單電池層疊片數(shù)等而實(shí)現(xiàn)其小型化。其結(jié)果是，能 夠減輕車輛1的重量，能夠進(jìn)一步促進(jìn)其燃料效率的提高。在此，在燃料電池系統(tǒng)10中，可發(fā)電的燃料電池11成為對(duì)電動(dòng)機(jī)16的主電源。因 而認(rèn)為，為了提高燃料電池系統(tǒng)10的效率，降低介于燃料電池11和變換器15之間的FC升 壓轉(zhuǎn)換器12中的電力損耗較大地有助于系統(tǒng)整體的效率提高。當(dāng)然，原則上對(duì)蓄電池13 和變換器15之間的蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14也同樣適用。在此，基于圖2對(duì)FC升壓轉(zhuǎn)換器12的電氣電路的特征進(jìn)行說明。圖2是以FC升 壓轉(zhuǎn)換器12為中心對(duì)燃料電池系統(tǒng)10的電氣構(gòu)成進(jìn)行表示的圖，但為了簡(jiǎn)便說明，省略蓄 電池13及蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的記述。FC升壓轉(zhuǎn)換器12由用于進(jìn)行作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作的主升壓電路12a、和 后述的用于進(jìn)行軟開關(guān)動(dòng)作的輔助電路12b構(gòu)成。主升壓電路12a通過由開關(guān)元件Sl和 二極管D4構(gòu)成的開關(guān)電路的開關(guān)動(dòng)作，將存儲(chǔ)于線圈Ll的能量經(jīng)由二極管D5釋放到電動(dòng) 機(jī)16側(cè)(變換器15側(cè))，由此使燃料電池11的輸出電壓上升。具體而言，線圈Ll的一端 連接于燃料電池11的高電位側(cè)的端子。而且，開關(guān)元件Sl的一端的電極連接于線圈Ll的 另一端，并且該開關(guān)元件Sl的另一端的電極連接于燃料電池的低電位側(cè)的端子。另外，二 極管D5的陰極端子連接于線圈Ll的另一端，另外，電容器C3連接于二極管D5的陽(yáng)極端子 和開關(guān)元件Sl的另一端之間。另外，在該主升壓電路12a中，電容器C3作為升壓電壓的平 滑電容器發(fā)揮功能。另外，在主升壓電路12a中，在燃料電池11側(cè)也設(shè)有平滑電容器Cl，由此，可降低燃料電池11的輸出電流的變化。施加于該平滑電容器C3的電壓VH成為FC升 壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓。另外，在圖2中，以VL表示燃料電池11的電源電壓，這是施加于 平滑電容器Cl的電壓，且成為FC升壓轉(zhuǎn)換器12的入口電壓。接著，在輔助電路12b中首先包括與開關(guān)元件Sl并聯(lián)地連接的第一串聯(lián)連接體， 該第一串聯(lián)連接體包括二極管D3、和與該二極管D3串聯(lián)連接的緩沖電容器C2。在該第一 串聯(lián)連接體中，二極管D3的陰極端子連接于線圈Ll的另一端，其陽(yáng)極端子連接于緩沖電容 器C2的一端。另外，該緩沖電容器C2的另一端連接于燃料電池11的低電位側(cè)的端子。另 外，在輔助電路12b中包括串聯(lián)地連接有感應(yīng)元件即線圈L2、二極管D2、開關(guān)電路的第二串 聯(lián)連接體，該開關(guān)電路由開關(guān)元件S2及二極管Dl構(gòu)成。在該第二串聯(lián)連接體中，線圈L2的 一端連接于第一串聯(lián)連接體的二極管D3和緩沖電容器C2的連接部位。另外，二極管D2的 陰極端子連接于線圈L2的另一端，并且其陽(yáng)極端子連接于開關(guān)元件S2的一端的電極。另 外，開關(guān)元件S2的另一端連接于線圈Ll的一端側(cè)。另外，關(guān)于該第二串聯(lián)連接體的電路布 局，線圈L2、二極管D2、開關(guān)元件S2等形成的開關(guān)電路的串聯(lián)順序也可以采用適當(dāng)調(diào)換的 方式。特別是，將線圈L2和開關(guān)元件S2等形成的開關(guān)電路的順序調(diào)換，以代替圖2所示的 狀態(tài)，由此能夠在實(shí)際的安裝電路中使線圈Ll和線圈L2 —體化，容易實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件的模 塊化。這樣構(gòu)成的FC升壓轉(zhuǎn)換器12通過調(diào)整開關(guān)元件Sl的開關(guān)占空比，來控制FC升 壓轉(zhuǎn)換器12的升壓比、即施加于變換器15的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的輸出電壓相對(duì)于輸入到 FC升壓轉(zhuǎn)換器12的燃料電池11的輸出電壓之比。另外，在該開關(guān)元件Sl的開關(guān)動(dòng)作中， 通過穿插輔助電路12b的開關(guān)元件S2的開關(guān)動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)后述的所謂的軟開關(guān)，使FC升壓 轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗大為降低。接著，基于圖3、圖4A 4F對(duì)FC升壓轉(zhuǎn)換器12的軟開關(guān)進(jìn)行說明。圖3是經(jīng)由軟 開關(guān)動(dòng)作的、FC升壓轉(zhuǎn)換器12進(jìn)行升壓所用的一個(gè)循環(huán)處理(以下，稱為“軟開關(guān)處理”) 的流程圖。對(duì)于該軟開關(guān)處理，通過E⑶20依次進(jìn)行SlOl S106的各處理而形成一個(gè)循 環(huán)，將各處理實(shí)現(xiàn)的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的電流、電壓的流動(dòng)模式分別作為模式1 模式6進(jìn) 行表達(dá)，圖4A 4F表示其狀態(tài)。以下，基于這些圖對(duì)FC升壓轉(zhuǎn)換器12的軟開關(guān)處理進(jìn)行 說明。另外，在圖4A 圖4F中，為了使圖面的顯示簡(jiǎn)潔，省略主升壓電路12a和輔助電路 12b的參照序號(hào)的記述，但在各模式的說明中，有時(shí)引用各電路。另外，在各圖中，粗箭頭所 示的意思是電路中流動(dòng)的電流。另外，進(jìn)行圖3所示的軟開關(guān)處理的初始狀態(tài)為從燃料電池11向變換器15及電 動(dòng)機(jī)16供給電力的狀態(tài)、即通過使開關(guān)元件S1、S2 —同斷開而使電流經(jīng)由線圈Li、二極管 D5流到變換器15側(cè)的狀態(tài)。因而，當(dāng)該軟開關(guān)處理的一個(gè)循環(huán)終止時(shí)，達(dá)到與該初始狀態(tài) 等同的狀態(tài)。在軟開關(guān)處理中，首先，在SlOl中形成圖4A所示的模式1的電流/電壓狀態(tài)。具 體而言，在開關(guān)元件Sl斷開的狀態(tài)下，接通開關(guān)元件S2。這樣，通過FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出 口電壓VH和入口電壓VL的電位差，經(jīng)由線圈Ll及二極管D5流到變換器15側(cè)的電流就逐 漸轉(zhuǎn)移到輔助電路12b側(cè)。另外，在圖4A中，用空心箭頭表示其電流的轉(zhuǎn)移情形。接著，在S102中，當(dāng)SlOl的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間后，流過二極管D5的電流變?yōu)榱悖?取而代之的是，通過緩沖電容器C2和燃料電池11的電壓VL的電位差，儲(chǔ)存于緩沖電容器
11C2的電荷流入輔助電路12b側(cè)(圖4B所示的模式2的狀態(tài))。該緩沖電容器C2具有確定 施加于開關(guān)元件Sl的電壓的功能。在將開關(guān)元件Sl接通時(shí)，對(duì)施加于該開關(guān)元件Sl的電 壓給予影響的緩沖電容器C2的電荷在模式2中流入輔助電路12b，由此施加于緩沖電容器 C2的電壓降低。這時(shí)，通過線圈L2和緩沖電容器C2的半波共振，電流持續(xù)流動(dòng)直到緩沖電 容器C2的電壓變?yōu)榱?。其結(jié)果是，可降低后述的S103中的開關(guān)元件Sl接通時(shí)的它的施加 電壓。另外，在S103中，如果緩沖電容器C2的電荷漏掉，則開關(guān)元件Sl再次接通，形成 圖4C所示的模式3的電流/電壓狀態(tài)。即，在緩沖電容器C2的電壓變?yōu)榱愕臓顟B(tài)下，施加 于開關(guān)元件Sl的電壓也變?yōu)榱?，而且，在該狀態(tài)下，將開關(guān)元件Sl接通，由此在使開關(guān)元件 Sl成為零電壓狀態(tài)后，才使電流開始流到該開關(guān)元件Si，因此理論上可使開關(guān)元件Sl的開 關(guān)損耗為零。而且，在S104中，通過持續(xù)S103的狀態(tài)，來使流入線圈Ll的電流量增加，使儲(chǔ)存 于線圈Ll的能量逐漸增加。該狀態(tài)為圖4D所示的模式4的電流/電壓狀態(tài)。其后，當(dāng)線 圈Ll中儲(chǔ)存所需的能量時(shí)，在S105中，開關(guān)元件Sl及S2斷開。于是，向在上述模式2中 電荷泄露而變?yōu)榈碗妷籂顟B(tài)的緩沖電容器C2充電，達(dá)到與FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓VH 相同的電壓。該狀態(tài)為圖4E所示的模式5的電流/電壓狀態(tài)。而且，當(dāng)緩沖電容器C2充 電到電壓VH時(shí)，在S106中，儲(chǔ)存于線圈Ll的能量釋放到變換器15側(cè)。該狀態(tài)為圖4F所 示的模式6的電流/電壓狀態(tài)。另外，在進(jìn)行該模式5時(shí)，施加于開關(guān)元件Sl的電壓因緩 沖電容器C2而使電壓的上升滯后，因此能夠進(jìn)一步減小開關(guān)元件Sl的尾電流造成的開關(guān) 損耗。如上所述，通過以SlOl S106的處理為一個(gè)循環(huán)進(jìn)行軟開關(guān)處理，在盡可能地控 制了 FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗之后，可將燃料電池11的輸出電壓升壓，供給到變換器 15。其結(jié)果是，可高效地驅(qū)動(dòng)高電壓低電流電動(dòng)機(jī)即電動(dòng)機(jī)16。在此，在燃料電池系統(tǒng)10中，除上述軟開關(guān)處理以外，還進(jìn)行FC升壓轉(zhuǎn)換器12的 間歇運(yùn)轉(zhuǎn)控制，由此提高系統(tǒng)效率。為了使說明簡(jiǎn)潔，當(dāng)關(guān)注燃料電池11和變換器15及電 動(dòng)機(jī)16的關(guān)系時(shí)，針對(duì)電動(dòng)機(jī)16的主電源即來自燃料電池11的電力經(jīng)由FC升壓轉(zhuǎn)換器 12供給到變換器15側(cè)。而且，主電源即燃料電池11在電動(dòng)機(jī)16的驅(qū)動(dòng)時(shí)應(yīng)施加于變換 器15的電壓必須為能夠充分地抵抗電動(dòng)機(jī)16的反電動(dòng)勢(shì)的電壓。因而，在未設(shè)有上述FC 升壓轉(zhuǎn)換器12的現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)中，如圖5所示，在車輛1的可采用的速度范圍(0 VSmax)內(nèi)，必須設(shè)定為L(zhǎng)Vl所示的由燃料電池施加的電壓時(shí)常超過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所需要的、 應(yīng)施加于變換器15的電壓(以下，稱為“電動(dòng)機(jī)需要電壓”)的狀態(tài)。因此，較大地超過應(yīng) 施加于變換器的電壓的電壓施加于變換器，變換器的開關(guān)損耗增大。而且，特別是在車輛1 的速度低的區(qū)域內(nèi)，變換器的開關(guān)損耗會(huì)變得顯著。在此，在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)10中，由于設(shè)有FC升壓轉(zhuǎn)換器12，因此可將來自 燃料電池11的電壓升壓而施加于變換器15。但是，在該FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作中， 發(fā)生開關(guān)元件引起的某些開關(guān)損耗，因此該升壓動(dòng)作成為使系統(tǒng)效率降低的一個(gè)原因。另 一方面，如上所述，電動(dòng)機(jī)16為高電壓低電流規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，因此伴隨其轉(zhuǎn)速的上升而產(chǎn) 生的反電動(dòng)勢(shì)也增大，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作是不可缺少的。因此，在圖6中，分別用LVl、LV2表示來自燃料電池11的輸出電壓和應(yīng)施加于變換器15的電動(dòng)機(jī)需要電壓的相關(guān)性。如圖6的LV2所示，電動(dòng)機(jī)16的反電動(dòng)勢(shì)隨著車輛 1的速度上升而增加，因此電動(dòng)機(jī)需要電壓也與車輛速度的增加一同增加。在此，在燃料電 池11的輸出電壓LVl和電動(dòng)機(jī)需要電壓LV2的相關(guān)性中，只要以兩者交叉時(shí)的車輛1的速 度VSO成為大致維持用戶進(jìn)行車輛1的通常操縱的速度的方式來確定燃料電池11的電壓 特性和電動(dòng)機(jī)16的電壓特性即可。在本實(shí)施例中，根據(jù)車輛運(yùn)轉(zhuǎn)法規(guī)、用戶的通常操縱的 傾向等，將VSO設(shè)定為110km/h。而且，算出可使該速度VSO下的車輛1行駛的電動(dòng)機(jī)16的 驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大輸出，以可發(fā)揮該最大輸出的方式，導(dǎo)出應(yīng)施加于變換器15的電壓(電動(dòng)機(jī) 需要電壓)。而且，以該電動(dòng)機(jī)需要電壓可不經(jīng)由FC升壓轉(zhuǎn)換器12就從燃料電池11直接 輸出的方式，進(jìn)行燃料電池11的設(shè)計(jì)(例如，在多個(gè)單電池層疊形成的燃料電池中，調(diào)整其 層疊單電池?cái)?shù)等)。在包括這樣設(shè)計(jì)的燃料電池11的燃料電池系統(tǒng)10中，直到車輛1的速度達(dá)到VSO 期間，來自燃料電池11的輸出電壓都比用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的電動(dòng)機(jī)需要電壓高，因此即使 電動(dòng)機(jī)16為高電壓低電流規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，就算沒有FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作，也可通 過來自燃料電池11的直接的輸出電壓來驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)16。換言之，在該條件下，通過使FC 升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)動(dòng)作停止并將來自燃料電池11的輸出電壓施加于變換器15，能夠確 保電動(dòng)機(jī)16的驅(qū)動(dòng)。由此，能夠完全排除FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗。另外，通過FC升 壓轉(zhuǎn)換器12停止，施加于變換器15的電壓不會(huì)變得過高，即，能夠抑制LVl和LV2的電壓 差使其比圖5所示的狀態(tài)小，因此能夠?qū)⒆儞Q器15的開關(guān)損耗抑制得較低。另一方面，當(dāng)車輛1的車輛速度變?yōu)閂SO以上時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的電動(dòng)機(jī)需 要電壓反而比來自燃料電池11的輸出電壓高，因此需要FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作。在 這種情況下，通過進(jìn)行上述的軟開關(guān)處理，可盡可能地抑制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗。在上述中，為了說明的簡(jiǎn)化，只關(guān)注燃料電池11和電動(dòng)機(jī)16的相關(guān)性，但如圖1 所示，在燃料電池系統(tǒng)1中，也可對(duì)電動(dòng)機(jī)16供給來自蓄電池13的電力。在從蓄電池13 供給電力的情況下，來自蓄電池13的輸出電壓由蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14升壓之后，再施加于 變換器15。在此，蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14為所謂的升壓轉(zhuǎn)換器，因此為了從蓄電池13向變換 器15進(jìn)行電力供給，蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的出口電壓(為變換器15側(cè)的電壓，與FC升壓 轉(zhuǎn)換器12的出口電壓同等)與其入口電壓(蓄電池13側(cè)的電壓)相比必須是相同或更高 的狀態(tài)。因此，基于圖7A及圖7B對(duì)蓄電池13的輸出電壓和燃料電池11的輸出電壓的相 關(guān)性進(jìn)行說明。在兩圖中，一同表示蓄電池13的IV特性(圖中，用虛線LBT表示)、和燃料 電池11的IV特性(圖中，用實(shí)線LFC表示)。在此，在圖7A中，在燃料電池11的IV特性 LFC比蓄電池13的IV特性LBT高的區(qū)域，即使使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止，也成為蓄電池13 的輸出電壓比FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓低的狀態(tài)，因此蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14可進(jìn)行升 壓動(dòng)作，因而能夠從蓄電池13向電動(dòng)機(jī)16供給電力。因而，在該狀態(tài)下，允許FC升壓轉(zhuǎn)換 器12動(dòng)作停止。另一方面，在蓄電池13的IV特性LBT比燃料電池11的IV特性LFC高的 區(qū)域，當(dāng)使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止時(shí)，蓄電池13的輸出電壓成為比FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出 口電壓高的狀態(tài)，因此不能進(jìn)行蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的升壓動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的燃料電池11和蓄 電池13的輸出分配控制。因而，在該狀態(tài)下，不允許FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作停止。S卩，在由蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14將來自蓄電池13的輸出電壓升壓并將電壓施加于電動(dòng)機(jī)16的情況下，需要形成FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓比蓄電池13的輸出電壓(蓄電 池升壓轉(zhuǎn)換器14的入口電壓)高的狀態(tài)，因此有時(shí)不允許FC升壓轉(zhuǎn)換器12動(dòng)作停止。例 如，如圖7A所示，在較低電流區(qū)域，燃料電池11的IV特性LFC比蓄電池13的IV特性LBT 低的情況下，為了確保蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的升壓動(dòng)作，不允許FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作 停止，其結(jié)果是，實(shí)現(xiàn)上述的開關(guān)損耗的降低的可能性下降。另一方面，例如，如圖7B所示， 在燃料電池11的IV特性LFC始終位于蓄電池13的IV特性LBT的上方的情況下，從確保 蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的升壓動(dòng)作的觀點(diǎn)出發(fā)，不限制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作停止。另外，上述的與確保蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的升壓動(dòng)作有關(guān)的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的 動(dòng)作限制，起因于圖1所示的燃料電池系統(tǒng)10所包括的蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14為升壓型的 轉(zhuǎn)換器(即不能進(jìn)行降壓動(dòng)作的轉(zhuǎn)換器)。因此，在燃料電池系統(tǒng)10中，代替蓄電池升壓轉(zhuǎn) 換器14而采用可進(jìn)行升壓動(dòng)作及降壓動(dòng)作的升降壓型的轉(zhuǎn)換器的情況下，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器 12不受上述動(dòng)作限制約束，能夠?qū)碜匀剂想姵?1、蓄電池13的輸出電壓有選擇地施加于 電動(dòng)機(jī)16。由以上可知，在本實(shí)施例中，基于假想的車輛1的驅(qū)動(dòng)，確定必要的蓄電池13的IV 特性和燃料電池11的IV特性，根據(jù)兩IV特性的相關(guān)性及燃料電池11的輸出電壓和電動(dòng) 機(jī)需要電壓的關(guān)系，劃定圖8A及圖8B的映射所示的用于FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作的 控制區(qū)域。下面，對(duì)FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。圖8A及圖8B是對(duì)于以FC升壓轉(zhuǎn)換器12的入口電壓為橫軸、以其出口電壓為縱 軸而形成的動(dòng)作區(qū)域使以該FC升壓轉(zhuǎn)換器12執(zhí)行的處理建立關(guān)聯(lián)而表示的映射。另外， 圖8A是燃料電池系統(tǒng)10所包括的蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14為升壓型的轉(zhuǎn)換器時(shí)的映射，圖8B 是代替該升壓型的蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14而采用升降壓型的轉(zhuǎn)換器時(shí)的映射。首先，對(duì)圖8A 所示的映射進(jìn)行說明。在此，在該映射中，記載有意味著FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓比為1即 該入口電壓和該出口電壓之比為1 1的直線LR1、意味著該升壓比為2左右的值(在圖 中，僅將升壓比表示為“2”)的直線LR2、意味著該升壓比為10的直線LR3、和意味著該FC 升壓轉(zhuǎn)換器12的最高輸出電壓的直線LR4。關(guān)于直線LR2，后面基于圖9、圖10AU0B進(jìn)行 敘述。另外，直線LR3表示FC升壓轉(zhuǎn)換器12的最大升壓比。因而可知，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12 的動(dòng)作范圍為由直線LR1、LR3、LR4包圍的區(qū)域。在此，用點(diǎn)劃線LLl表示在車輛1的假想速度范圍內(nèi)施加于電動(dòng)機(jī)16的負(fù)載最低 時(shí)、即施加有道路的摩擦阻力程度的負(fù)載時(shí)(圖中，負(fù)載率=R/L(Road Load))的FC升壓 轉(zhuǎn)換器12的入口電壓及其出口電壓的關(guān)系。另一方面，同樣用點(diǎn)劃線LL2表示在車輛1的 假想速度范圍內(nèi)施加于電動(dòng)機(jī)16的負(fù)載最高時(shí)、即車輛1的油門開度為100%時(shí)(圖中，負(fù) 載率=100%)的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的入口電壓及其出口電壓的關(guān)系。因而，從驅(qū)動(dòng)車輛1 這種觀點(diǎn)出發(fā)，搭載于車輛1的燃料電池系統(tǒng)10使FC升壓轉(zhuǎn)換器12進(jìn)行由點(diǎn)劃線LLl和 LL2夾著的區(qū)域所示的升壓動(dòng)作。在圖8A所示的映射中，將FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域區(qū)分為RCl RC4四個(gè)區(qū) 域。在這四個(gè)區(qū)域中，分別關(guān)于FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作進(jìn)行特征動(dòng)作，下面，對(duì)各區(qū)域的 FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，作為表示升壓比1的直線LRl以下的區(qū)域，劃定 區(qū)域RC1。在該區(qū)域RCl中，為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)16而需要的升壓比為1以下(希望注意，由于現(xiàn) 實(shí)中FC升壓轉(zhuǎn)換器12為升壓轉(zhuǎn)換器，因此不能使升壓比為1以下，即不能降壓)，因此結(jié)果可以使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止，將燃料電池11的輸出電壓直接施加于變換器15。因此， 作為FC升壓轉(zhuǎn)換器12的入口電壓的燃料電池11的輸出電壓處于燃料電池11的最大電壓 Vfcmax、和與蓄電池13的開路電壓(OCV =Open CircuitVoltage)同值的Vfcb之間的范圍， 且在由直線LRl及點(diǎn)劃線LLl包圍而劃定的區(qū)域RCl中，使FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作 完全停止。由此，可抑制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗。這樣，以電壓Vfcb為邊界，F(xiàn)C升 壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作停止受到制約的原因是，如上所述蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14為升壓型的轉(zhuǎn) 換器，確保其升壓動(dòng)作。接著，對(duì)區(qū)域RC2進(jìn)行說明。該區(qū)域劃定作為FC升壓轉(zhuǎn)換器12的入口電壓為上 述Vfcb以下、且該FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓為蓄電池13的OCV以下、即與Vfcb同值 的電壓以下的區(qū)域。即，在該區(qū)域RC2中，存在不進(jìn)行FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作時(shí)蓄電 池升壓轉(zhuǎn)換器14的出口電壓比入口電壓低而不能進(jìn)行該蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14升壓動(dòng)作的 區(qū)域，另外，還存在即使假設(shè)進(jìn)行了 FC升壓轉(zhuǎn)換器12的移動(dòng)動(dòng)作也由于其升壓比低而同樣 不能進(jìn)行蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的升壓動(dòng)作的區(qū)域。在這樣劃定的區(qū)域RC2中，與區(qū)域RCl同樣使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止，不發(fā)生其開 關(guān)損耗。而且，由蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14將燃料電池11的端子電壓控制在可控制的最低電 壓。另外，在圖中，在使用理想的升壓轉(zhuǎn)換器的情況下，假設(shè)其電壓為等于蓄電池13的0CV， 并設(shè)定上述Vfcb。只要蓄電池13的放電電力允許，該狀態(tài)就持續(xù)。另外，該區(qū)域RC2為在電動(dòng)機(jī)16的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)變遷中、FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū) 域從上述區(qū)域RCl過渡到后述的區(qū)域RC3時(shí)介在的過渡區(qū)域。因而，在蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器 14為升壓型的轉(zhuǎn)換器的情況下，優(yōu)選以盡量減小該過渡區(qū)域RC2的方式，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整基于 圖7A、7B說明的燃料電池11的IV特性和蓄電池13的IV特性的相關(guān)性。在此，關(guān)于直線LRl的下方的區(qū)域，對(duì)圖8B所示的映射、即在燃料電池系統(tǒng)10中 代替蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14而采用升降壓型的轉(zhuǎn)換器時(shí)的映射進(jìn)行說明。在這種情況下，可 通過升降壓型轉(zhuǎn)換器使蓄電池13的輸出電壓下降，因此如上所述，對(duì)于FC升壓轉(zhuǎn)換器12 的動(dòng)作停止，不會(huì)受上述電壓Vfcb的制約。因而，如圖8B所示，關(guān)于直線LRl的下方的區(qū) 域，使FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作無制約地停止，容易使系統(tǒng)的效率提高。因而，其結(jié)果是，在 圖8B中，不存在相當(dāng)于上述區(qū)域RC2的區(qū)域。在此，以下所示的映射的說明共同適用于圖 8A及圖8B，因此統(tǒng)一進(jìn)行其說明。在上述的區(qū)域RC1、RC2以外的動(dòng)作區(qū)域中，驅(qū)動(dòng)FC升壓轉(zhuǎn)換器12，進(jìn)行燃料電池 11的輸出電壓的升壓動(dòng)作。在該升壓動(dòng)作中，通過執(zhí)行基于圖4A 4F說明的軟開關(guān)處理， 盡可能地抑制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗。在此，進(jìn)行該軟開關(guān)處理的動(dòng)作區(qū)域由直線 LR2區(qū)分為準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3和軟開關(guān)區(qū)域RC4。下面，對(duì)準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3和軟開關(guān)區(qū)域 RC4進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，對(duì)直線LR2的技術(shù)意義進(jìn)行說明。如上所述，直線LR2為意味著FC升壓轉(zhuǎn) 換器12的升壓比為2左右的值的直線。本發(fā)明的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的電氣結(jié)構(gòu)如圖2所 示，但在上述的軟開關(guān)處理的一系列流程的模式2的動(dòng)作中，進(jìn)行緩沖電容器C2的放電，該 放電利用了輔助電路12b的線圈L2和緩沖電容器C2的半波共振。在該模式2的動(dòng)作中， 當(dāng)只抽出在FC升壓轉(zhuǎn)換器12內(nèi)實(shí)際工作的部分時(shí)，就成為圖9所示的電路構(gòu)成。而且，在圖9所示的電路構(gòu)成中，如果不將充電于緩沖電容器C2內(nèi)的電荷完全放電，則在其后的模式3的動(dòng)作中，在對(duì)開關(guān)元件Sl施加有電壓的狀態(tài)下，開關(guān)元件Sl的接 通產(chǎn)生的電流流動(dòng)，因此作為結(jié)果會(huì)發(fā)生開關(guān)損耗。因此，雖然理解到將該模式2中的緩沖 電容器C2的電荷完全放電是重要的，但因此在模式1的動(dòng)作時(shí)刻，儲(chǔ)存于線圈L2的能量必 須大于儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的能量。換言之，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓VH必須比其 入口電壓VL高出規(guī)定量以上。因此，基于圖IOA及IOB對(duì)該出口電壓和該入口電壓之比VH/VL、和上述放電時(shí)的 緩沖電容器C2中剩余的電壓的關(guān)系進(jìn)行說明。另外，圖IOA表示比VH/VL超過2時(shí)的緩沖 電容器C2的電壓變化，圖IOB表示比VH/VL不足2時(shí)的緩沖電容器C2的電壓變化。在圖 IOA所示的情況下，由于VH-VL的值大于VL，因此當(dāng)產(chǎn)生半波共振時(shí)，緩沖電容器C2的電 壓，還存在二極管D2的作用而變?yōu)榱?。另一方面，在圖IOB所示的情況下，由于VH-VL的值 小于VL，因此即使產(chǎn)生半波共振，緩沖電容器C2的電壓也會(huì)剩余一定值以上。因而，在這種 情況下，即使進(jìn)行上述軟開關(guān)處理，也會(huì)發(fā)生些許開關(guān)損耗。由以上可知，作為判斷是否可 以有效地抑制軟開關(guān)處理的開關(guān)損耗的基準(zhǔn)，存在直線LR2。另外，在理論上，如果比VH/VL為2倍以上，則放電后的緩沖電容器C2的電壓變?yōu)?零，但在實(shí)際上，由于發(fā)生二極管、配線內(nèi)的能量損耗，因此優(yōu)選比VH/VL為超過2倍的值 (例如，2. 3等)。而且，直線LR2將由點(diǎn)劃線LLl和LL2所夾的動(dòng)作區(qū)域中、除區(qū)域RC1、RC2 以外的區(qū)域一分為二，將位于直線LR2下方的區(qū)域作為即使因?yàn)樯鲜隼碛蛇M(jìn)行軟開關(guān)處理 也難以高效地抑制開關(guān)損耗的準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3，將位于直線LR2上方的區(qū)域作為高效地 抑制軟開關(guān)處理的開關(guān)損耗的軟開關(guān)區(qū)域RC4。這樣，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域可區(qū)分為規(guī)定的區(qū)域RCl RC4，但在準(zhǔn)軟開 關(guān)區(qū)域RC3中，如上所述，不能充分地抑制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗，因此從燃料電池 系統(tǒng)10的高效化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在該區(qū)域盡可能地避免FC升壓轉(zhuǎn)換器12進(jìn)行升壓動(dòng) 作。因此，基于圖IlA對(duì)用于促進(jìn)燃料電池系統(tǒng)10的高效化的、FC升壓轉(zhuǎn)換器12的控制 的一個(gè)例子進(jìn)行說明。圖IlA所示的FC升壓轉(zhuǎn)換器控制由ECU20在由燃料電池11發(fā)電的 電力供給到電動(dòng)機(jī)16時(shí)執(zhí)行。另外，關(guān)于上述準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3中的升壓動(dòng)作，如上所述， 為了使燃料電池系統(tǒng)10更高效，優(yōu)選盡可能避免，但本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)10不是完全地 排除該升壓動(dòng)作，而是也可以根據(jù)需要利用該升壓動(dòng)作。首先，在S201中，算出與由編碼器檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)16的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的、該電動(dòng) 機(jī)16可實(shí)現(xiàn)最大輸出的最大轉(zhuǎn)矩。具體而言，ECU20具有將電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速和與之對(duì)應(yīng)的 最大轉(zhuǎn)矩建立關(guān)聯(lián)的映射，根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速在該映射中進(jìn)行選取，由此算出電動(dòng)機(jī)16的 最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)S201的處理結(jié)束后，進(jìn)入S202。在S202中，基于由油門踏板傳感器21檢測(cè)到的油門踏板的開度，算出要求電動(dòng)機(jī) 16輸出的要求轉(zhuǎn)矩。當(dāng)油門踏板的全開定義為要求電動(dòng)機(jī)16的當(dāng)前時(shí)刻的轉(zhuǎn)速的最大轉(zhuǎn) 矩時(shí)，設(shè)全開時(shí)的系數(shù)為100%、全閉時(shí)的系數(shù)為0%，根據(jù)下式算出要求轉(zhuǎn)矩。當(dāng)S202的 處理結(jié)束后，進(jìn)入S203。(要求轉(zhuǎn)矩)=(上述最大轉(zhuǎn)矩)X(與油門踏板的開度對(duì)應(yīng)的系數(shù))在S203中，基于S201和S202的算出結(jié)果，按照下式算出電動(dòng)機(jī)16所要求的輸出 即要求輸出。當(dāng)S203的處理結(jié)束后，進(jìn)入S204。(要求輸出)=(要求轉(zhuǎn)矩)X(電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)
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在S204中，基于在S203中算出的要求輸出和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速，算出應(yīng)施加于變 換器15的電壓即電動(dòng)機(jī)需要電壓(Vmot)，以使需要的電力供給到電動(dòng)機(jī)16。具體而言， ECU20具有將由電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速(rpm)和上述要求輸出(P)形成的函數(shù)F、和電動(dòng)機(jī)需要電 壓建立關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)需要電壓映射，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和要求輸出在該映射中進(jìn)行選取， 由此算出電動(dòng)機(jī)需要電壓。電動(dòng)機(jī)需要電壓映射可通過實(shí)驗(yàn)等事先確定，作為其一個(gè)例子， 由于其反電動(dòng)勢(shì)隨著電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速增大而增大，因此要求電壓值理應(yīng)增大，當(dāng)要求輸出 增大時(shí)，為了以更少的電流實(shí)現(xiàn)其輸出，要求電壓值理應(yīng)增大，因此這幾點(diǎn)反映在函數(shù)F和 電動(dòng)機(jī)需要電壓的相關(guān)性中。當(dāng)S204的處理結(jié)束后，進(jìn)入S205。在S205中，對(duì)按照由油門踏板傳感器21檢測(cè)到的油門踏板的開度進(jìn)行發(fā)電的燃 料電池11的輸出電壓(VfC)進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)通過未圖示的電壓傳感器來進(jìn)行。當(dāng)S205 的處理結(jié)束后，進(jìn)入S206。在S206中，用在S205中檢測(cè)到的燃料電池11的輸出電壓去除 在S204中算出的電動(dòng)機(jī)需要電壓，算出暫定升壓比Rt ( = Vmot/Vfc)。當(dāng)S206的處理結(jié)束 后，進(jìn)入S207。在S207中，判斷是否可使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止。S卩，判斷FC升壓轉(zhuǎn)換器12的 動(dòng)作區(qū)域是否屬于上述區(qū)域RCl或RC2中的任一區(qū)域。具體而言，在S206中算出的暫定升 壓比不足1、且燃料電池11的輸出電壓在Vfcmax和Vfcb之間時(shí)，判斷為FC升壓轉(zhuǎn)換器12 的動(dòng)作區(qū)域?yàn)镽C1，另外，在燃料電池11的輸出電壓為Vfcb以下、且該FC升壓轉(zhuǎn)換器12的 出口側(cè)電壓為與Vfcb同值的電壓以下時(shí)，判斷為FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域?yàn)镽C2。另 外，Vfcb, Vfcmax的值只要根據(jù)實(shí)際的燃料電池11及蓄電池13的規(guī)格事先確定即可。另 外，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12的出口側(cè)的電壓通過未圖示的電壓傳感器來檢測(cè)。而且，在S207中判斷為肯定的情況下，進(jìn)入S208，使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止，來自 燃料電池11的輸出電壓直接施加于變換器15。由此，能夠抑制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān) 損耗。另外，如上所述，在FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域?qū)儆赗Cl的情況下，也可在升壓后 從蓄電池13向變換器15施加，但在該動(dòng)作區(qū)域?qū)儆赗C2的情況下，利用蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器 14將燃料電池11的端子電壓控制在可控制的最低電壓。另一方面，當(dāng)在S207中判斷為否 定時(shí)，進(jìn)入S209。在S209中，判斷在S206中算出的暫定升壓比Rt是否超過2。即判斷FC升壓轉(zhuǎn)換 器12的動(dòng)作區(qū)域位于軟開關(guān)區(qū)域RC4還是位于準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3。當(dāng)在S209中判斷為肯 定時(shí)，意味著FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域位于軟開關(guān)區(qū)域RC4，因此進(jìn)入S210，執(zhí)行圖3 所示的軟開關(guān)處理，以使FC升壓轉(zhuǎn)換器12的目標(biāo)輸出電壓成為電動(dòng)機(jī)需要電壓Vmot。另 外，開關(guān)元件Sl的占空比根據(jù)暫定升壓比Rt來確定。另一方面，當(dāng)在S209中判斷為否定 時(shí)，意味著FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域位于準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3。因此，在這種情況下，進(jìn)入 S211。在S211中，判斷在燃料電池系統(tǒng)10中除S206中算出的暫定升壓比Rt的電壓升 壓以外，是否還允許進(jìn)一步追加的電壓升壓(以下，簡(jiǎn)稱為“追加的電壓升壓”)。換言之， 在S209中判斷為否定這種情況意味著FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域在當(dāng)前時(shí)刻位于準(zhǔn)軟 開關(guān)區(qū)域RC3，因此判斷是否可使其動(dòng)作區(qū)域轉(zhuǎn)移到軟開關(guān)區(qū)域RC4。即，當(dāng)為了使該動(dòng)作 區(qū)域從準(zhǔn)軟開關(guān)區(qū)域RC3轉(zhuǎn)移到軟開關(guān)區(qū)域RC4而將要進(jìn)行追加的電壓升壓時(shí)，施加于變 換器15的電壓比需要的電動(dòng)機(jī)需要電壓高。其結(jié)果是，變換器15內(nèi)的開關(guān)損耗變大，但在將FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗的減小量、與變換器15的開關(guān)損耗的增加量相比較時(shí)，前 者的減小量也可能會(huì)較大，在該情況下，該追加的電壓升壓從系統(tǒng)效率的觀點(diǎn)來看非常有 用。因此，在S211中，判斷是否允許該追加的電壓升壓。當(dāng)在S211中判斷為肯定時(shí)，進(jìn)入 S212，確定用于追加的電壓升壓的追加升壓比Ra。該追加升壓比Ra是為了使FC升壓轉(zhuǎn)換 器12的最終的升壓比(RtXRa得到的升壓比)超過由直線LR2確定的升壓比(例如，升壓 比2)而需要的追加的升壓比。而且，在S212的處理后，進(jìn)入S213，執(zhí)行圖3所示的軟開關(guān) 處理，以使FC升壓轉(zhuǎn)換器12的目標(biāo)輸出電壓成為將升壓比Rt和追加升壓比Ra與燃料電 池11的輸出電壓Vfc相乘而算出的電壓。另外，開關(guān)元件Sl的占空比根據(jù)暫定升壓比Rt 和追加升壓比Ra的乘積來確定。這樣，在S209中判斷為否定的時(shí)刻，本來FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域就是準(zhǔn)軟 開關(guān)區(qū)域RC3，在該狀態(tài)下，即使進(jìn)行軟開關(guān)處理，如上所述，也難以充分地抑制開關(guān)損耗。 在這種情況下，通過將上述追加升壓比Ra考慮到FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓比中，相比本來 電動(dòng)機(jī)16的驅(qū)動(dòng)所需要的電壓進(jìn)一步使電壓上升，使FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域?yàn)檐涢_ 關(guān)區(qū)域RC4。其結(jié)果是，可有效地抑制開關(guān)損耗。另一方面，當(dāng)在S211中判斷為否定時(shí)，進(jìn)入S214，在FC升壓轉(zhuǎn)換器12的動(dòng)作區(qū)域 為RC3的狀態(tài)下，進(jìn)行上述軟開關(guān)處理。在燃料電池11處于不允許上述追加的電壓升壓的 狀態(tài)時(shí)，即在如上所述由于使電壓追加地升壓而使變換器15的開關(guān)損耗變得顯著的狀態(tài) 下，不進(jìn)行S212及S213的處理。根據(jù)該圖IlA所示的FC升壓轉(zhuǎn)換器控制，能夠以確保電動(dòng)機(jī)16的驅(qū)動(dòng)為前提而 盡可能使FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作停止，因而能夠抑制開關(guān)損耗。另外，即使在使FC 升壓轉(zhuǎn)換器12進(jìn)行升壓動(dòng)作的情況下，也由于在使其動(dòng)作區(qū)域盡可能成為軟開關(guān)區(qū)域RC4 之后進(jìn)行軟開關(guān)處理，因此可盡可能地抑制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗。以上，根據(jù)具備本發(fā)明一實(shí)施方式的燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器的燃料電池系統(tǒng)，平 滑電容器Cl連接于將燃料電池11和線圈Ll連接的電路上。因而，在步驟S102的處理中， 在使儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的電荷經(jīng)由輔助電路12b流向主升壓電路12a時(shí)(圖4B)，通過 該電荷，可緩和向燃料電池11側(cè)施加高電壓的情況?！醋冃卫?>另外，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12也可以如下所述進(jìn)行變形。即，對(duì)于上述FC 升壓轉(zhuǎn)換器12的電路，在軟開關(guān)時(shí)，儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的再生電力不向燃料電池11輸 入，因此在從緩沖電容器C2流向燃料電池11的電氣電路上設(shè)有平滑電容器Cl，但除使用平 滑電容器Cl以外，還可使用如下所述的元件。例如，在從緩沖電容器C2流向燃料電池11 的電路上設(shè)置一端接地的齊納二極管、或非線性電阻。由此，能夠抑制規(guī)定電壓以上的電壓 輸入到燃料電池11。圖IlB表示本變形例的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的電氣電路的一個(gè)構(gòu)成例。 如圖IlB所示，本變形例的FC升壓轉(zhuǎn)換器12在從緩沖電容器C2流向燃料電池11的電路 上具備一端接地的齊納二極管ZD、非線性電阻V、整流器即二極管D6。抑制再生電力流向燃 料電池11的這些元件(平滑電容器Cl、齊納二極管ZD、非線性電阻V、二極管D6)，既可以 設(shè)有任一個(gè)，也可以將它們以組合多個(gè)的狀態(tài)設(shè)置。在應(yīng)用平滑電容器Cl的情況下，除發(fā)揮通過從緩沖電容器C2流出的再生電力來 抑制向燃料電池11施加高電壓的效果以外，還能夠緩和燃料電池11的輸出電壓的變化。另 外，在應(yīng)用齊納二極管ZD、非線性電阻V的情況下，將這兩個(gè)元件的設(shè)定電壓設(shè)定為從保護(hù)燃料電池11的觀點(diǎn)出發(fā)而確定的規(guī)定電壓。所謂規(guī)定電壓，是輸入到燃料電池11的電壓， 是例如比燃料電池11的催化劑電極因催化劑的凝聚等而開始劣化的電壓低的電壓。根據(jù) 齊納二極管ZD、非線性電阻V，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流不會(huì)流動(dòng)，因此不會(huì)消耗不必要的電力， 不給車輛1的燃料效率帶來影響。另外，根據(jù)齊納二極管ZD、非線性電阻V，除防止再生電 力引起的燃料電池11的端子電壓上升以外，還可防止燃料電池11的控制性等引起的燃料 電池11的端子電壓的上升等。在應(yīng)用二極管D6的情況下，從緩沖電容器C2流出的再生電 力不流向燃料電池11，因此如圖IlB所示，連接于將燃料電池11和主升壓電路12a連接的 電路。通過應(yīng)用二極管D6，在儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的電荷經(jīng)由輔助電路12b向主升壓電路 12A再生時(shí)，再生電力不向燃料電池11側(cè)倒流，再生電力不會(huì)施加于燃料電池11?！醋冃卫?>另外，F(xiàn)C升壓轉(zhuǎn)換器12也可以如下所述進(jìn)行變形。S卩，上述FC升壓 轉(zhuǎn)換器12的電路以在軟開關(guān)時(shí)儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的再生電力返回到將燃料電池11和 主升壓電路12a連接的電路上的方式構(gòu)成電路，但副升壓電路12b也可以使儲(chǔ)存于緩沖電 容器C2的電荷流到二次電池即蓄電池13進(jìn)行充電。圖IlC表示本變形例的FC升壓轉(zhuǎn)換 器12的電氣電路的一個(gè)構(gòu)成例。如圖IlC所示，將副升壓電路12b的開關(guān)元件S2的一端 與蓄電池13連接。由此，在使儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的電荷放出時(shí)，可將該電荷充電到蓄電 池13。由此，從緩沖電容器C2放出的再生電力不會(huì)流向燃料電池11，因此無需擔(dān)心向燃料 電池11施加高電位電壓而使催化劑電極等劣化。另外，在上述燃料電池系統(tǒng)10中，蓄電池 13的輸出電壓設(shè)定得比燃料電池11的輸出電壓低，因此與使儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的電荷 向主升壓電路12a再生的情況相比，能夠更可靠地使電荷從緩沖電容器C2放出。因而，關(guān) 于如用圖IOB指出的那樣在比VH/VL不足2時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)損耗，也可以通過采取使儲(chǔ)存于 緩沖電容器C2的電荷向蓄電池13放電的電路構(gòu)成來消除。另外，以保護(hù)燃料電池11的觀點(diǎn)而設(shè)置的上述平滑電容器Cl、齊納二極管ZD、非 線性電阻V、二極管D6等元件及通過上述變形例2那種電路構(gòu)成而得到的電源保護(hù)的效果， 即使將這些元件及電路構(gòu)成應(yīng)用于使燃料電池以外的電源電壓升壓的轉(zhuǎn)換器也可以得到。 即，本發(fā)明可應(yīng)用于以燃料電池以外的電源為動(dòng)力源的電動(dòng)汽車、以電力為驅(qū)動(dòng)力的所有 電氣設(shè)備等。<變形例3>如上述實(shí)施例所述，在圖IlA所示的FC升壓轉(zhuǎn)換器控制的處理S205 中，對(duì)根據(jù)由油門踏板傳感器21檢測(cè)到的油門踏板的開度進(jìn)行發(fā)電的燃料電池11的輸出 電壓進(jìn)行檢測(cè)。在本變形例中，關(guān)于燃料電池11的輸出電壓的檢測(cè)，基于該燃料電池11的 輸出(以下，稱為FC輸出)，算出燃料電池11的輸出電壓。在此，F(xiàn)C輸出根據(jù)以下的式⑴算出。(FC輸出)=(要求輸出)+ (輔機(jī)要求輸出)+ (蓄電池充電(放電)輸出)…(丄)輔機(jī)要求輸出為氫罐17及壓縮機(jī)18等輔機(jī)所要求的輸出，蓄電池充電輸出為充 電時(shí)的蓄電池13所要求的輸出，蓄電池放電輸出為放電時(shí)的蓄電池13的輸出。如果蓄電池 13的剩余蓄電量不足SOC閾值，則將蓄電池充電輸出算入上述式(1)中，算出FC輸出。如 果蓄電池13的剩余蓄電量為SOC閾值以上，則將蓄電池放電輸出作為負(fù)值算入上述式⑴ 中，算出FC輸出。而且，基于由上述式(1)算出的FC輸出，算出燃料電池11的輸出電壓。 具體而言，ECU20具有對(duì)FC輸出和燃料電池11的輸出電流建立關(guān)聯(lián)的IP特性映射、及對(duì) 燃料電池11的輸出電流和燃料電池11的輸出電壓建立關(guān)聯(lián)的IV特性映射，根據(jù)FC輸出在這兩個(gè)映射中進(jìn)行選取，算出燃料電池11的輸出電壓。根據(jù)本變形例，加上輔機(jī)所要求 的輸出及蓄電池13的剩余蓄電量算出FC輸出，從而能夠考慮輔機(jī)所要求的輸出及蓄電池 13的剩余蓄電量而算出燃料電池11的輸出電壓。另外，也可以將上述式(1)變形為如下所示的式(2)。(FC輸出)=(要求輸出)+ (輔機(jī)要求輸出)+ (蓄電池充電(放電)輸出)+ (FC 升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗)+ (蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的開關(guān)損耗)…(2)通過如此變形，進(jìn)一步加上FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗及蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14 的開關(guān)損耗來算出FC輸出，由此能夠考慮FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗量及蓄電池升壓轉(zhuǎn) 換器14的開關(guān)損耗量而算出燃料電池11的輸出電壓。FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗通過在FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出入口設(shè)置電流傳感器 及電壓傳感器并測(cè)定FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出入口側(cè)的電流及電壓來算出。另外，蓄電池升 壓轉(zhuǎn)換器14的開關(guān)損耗通過在蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的出入口設(shè)置電流傳感器及電壓傳感 器并測(cè)定蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的出入口側(cè)的電流及電壓來算出。在此，在FC升壓轉(zhuǎn)換器 12及蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14都進(jìn)行升壓動(dòng)作的情況下，加上FC升壓轉(zhuǎn)換器12的開關(guān)損耗及 蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的開關(guān)損耗而算出FC輸出。另一方面，在只有蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14 進(jìn)行升壓動(dòng)作的情況下，只加上蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的開關(guān)損耗而算出FC輸出。另外，對(duì)于用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)16的向變換器15的電壓施加，優(yōu)選考慮該電動(dòng)機(jī)16 的驅(qū)動(dòng)效率。例如，如上述實(shí)施例所述，在從燃料電池11向電動(dòng)機(jī)16供給電力時(shí)，在未使 FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止的情況下，通過FC升壓轉(zhuǎn)換器12使施加于變換器15的電壓升壓。 在本變形例中，基于要求轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)對(duì)包括變換器15、電動(dòng)機(jī)16的負(fù) 載的效率特性和施加于變換器15的電壓建立關(guān)聯(lián)的映射，確定施加于變換器15的電壓。而 且，通過FC升壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作，來使燃料電池11的輸出電壓升壓到上述確定的電 壓，施加于變換器15。例如，變換器15的效率特性為相對(duì)于施加于變換器15的電壓的變換 器15的轉(zhuǎn)換效率，電動(dòng)機(jī)16的效率特性為相對(duì)于施加于電動(dòng)機(jī)16的電壓的電動(dòng)機(jī)16的 驅(qū)動(dòng)效率。在本變形例中，確定負(fù)載的效率特性，根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速的關(guān)系， 劃定圖12A、圖12B及圖12C所示的負(fù)載效率特性的區(qū)域。圖12A、圖12B及圖12C是以要 求轉(zhuǎn)矩為縱軸、以電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速為橫軸，將負(fù)載效率特性的區(qū)域根據(jù)效率的高低區(qū)分為 階段進(jìn)行表示的映射。圖12A是表示施加于變換器15的電壓為高時(shí)的負(fù)載效率特性的區(qū) 域的映射。圖12B是表示施加于變換器15的電壓為中等時(shí)的負(fù)載效率特性的區(qū)域的映射。 圖12C是表示施加于變換器15的電壓為低時(shí)的負(fù)載效率特性的區(qū)域的映射。圖12A、圖12B 及圖12C的點(diǎn)A是基于要求轉(zhuǎn)矩Tl和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速Rl來確定的，點(diǎn)B是基于要求轉(zhuǎn)矩 T2和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速R2來確定的。圖12C的點(diǎn)A包含在負(fù)載效率特性為高效率的區(qū)域中，但圖12A及圖12B的點(diǎn)A未 包含在負(fù)載效率特性為高效率的區(qū)域中。因此可知，在要求轉(zhuǎn)矩Tl和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速Rl 時(shí)施加于變換器15的電壓較低的情況下，負(fù)載的效率特性較高。圖12B的點(diǎn)B包含在負(fù)載 效率特性為高效率的區(qū)域中，但圖12A及圖12C的點(diǎn)B未包含在負(fù)載效率特性為高效率的 區(qū)域中。因此可知，在要求轉(zhuǎn)矩T2和電動(dòng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速R2時(shí)施加于變換器15的電壓為中 等的情況下，負(fù)載的效率特性較高。在本變形例中，ECU20具有如上所述的映射，從負(fù)載的效率特性的觀點(diǎn)出發(fā)來確定施加于變換器15的電壓，由此能夠?qū)ψ儞Q器15施加最適宜的 電壓。實(shí)施例2基于圖13 圖15對(duì)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例的 燃料電池系統(tǒng)和上述第一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的不同點(diǎn)為FC升壓轉(zhuǎn)換器12內(nèi)的輔助電 路12b及與之相關(guān)的技術(shù)。因此，在本實(shí)施例中，關(guān)注該不同點(diǎn)進(jìn)行說明。圖13與圖2同樣是以FC升壓轉(zhuǎn)換器12為中心對(duì)燃料電池系統(tǒng)10的電氣構(gòu)成進(jìn) 行表示的圖。在此，在圖13所示的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的輔助電路12b中，還設(shè)有由開關(guān)元 件S3和二極管D6構(gòu)成的開關(guān)電路。具體而言，開關(guān)元件S3的一端連接于二極管D2的陽(yáng) 極端子側(cè)，該開關(guān)元件S3的另一端連接于燃料電池11的低電位側(cè)的端子。該開關(guān)元件S3 支援上述軟開關(guān)處理的模式2的動(dòng)作中的、儲(chǔ)存于緩沖電容器C2的電荷的放電。因此，在 本實(shí)施例中，基于圖14及圖15對(duì)包括開關(guān)元件S3的開關(guān)動(dòng)作的、新的軟開關(guān)處理進(jìn)行說 明。圖14與圖3同樣是表示FC升壓轉(zhuǎn)換器12的軟開關(guān)處理的流程的流程圖。與圖 3所示的軟開關(guān)處理的不同點(diǎn)是，在圖14所示的處理中，在S102和S103的處理之間、即模 式2和模式3的各動(dòng)作之間設(shè)定有基于開關(guān)元件S3的開關(guān)動(dòng)作的新的處理S301這一點(diǎn)。 因此，以該不同點(diǎn)為重點(diǎn)進(jìn)行說明，關(guān)于其他的處理，通過附帶與圖3相同的參照序號(hào)，來 省略其詳細(xì)的說明。在此，在通過S102的處理來進(jìn)行模式2的動(dòng)作時(shí)，在FC升壓轉(zhuǎn)換器12中，開關(guān)元 件S3為斷開狀態(tài)。另外，為了明確表示開關(guān)元件S3的開關(guān)動(dòng)作的效果，將FC升壓轉(zhuǎn)換器 12的出口電壓VH和其入口電壓VL的關(guān)系設(shè)定為對(duì)于表示FC升壓轉(zhuǎn)換器12的電氣狀態(tài) 的參數(shù)即比VH/VL，該比小于2。在這種情況下，該緩沖電容器C2的電荷因線圈L2和緩沖 電容器C2的半波共振而漏失，但如圖IOB所示，緩沖電容器C2的電壓不會(huì)變?yōu)榱恪Ｔ诖?，在本?shí)施例中，在上述半波共振造成的緩沖電容器C2的電壓變化變?yōu)樽畹?值的時(shí)刻，通過S301的處理，將開關(guān)元件S3接通。于是，如圖15所示，在緩沖電容器C2中， 即使由于半波共振也不漏掉的電荷經(jīng)由開關(guān)元件S3分散到輔助電路12b內(nèi)，因此能夠使緩 沖電容器C2的電壓進(jìn)一步降低。其結(jié)果是，在S301后的S103的處理中，在將開關(guān)元件Sl 接通時(shí)，能夠盡可能地使施加于該開關(guān)元件Sl的電壓下降，因而能夠更可靠地抑制開關(guān)損 耗。另外，在FC升壓轉(zhuǎn)換器12的出口電壓VH和其入口電壓VL的關(guān)系中比VH/VL超過規(guī) 定值的情況(在本實(shí)施例中為超過2的情況)下，緩沖電容器C2的電荷通過模式2的動(dòng)作 而漏掉，因此不一定需要進(jìn)行S301的處理。<其他實(shí)施例 > 另外，如上述實(shí)施方式所述，當(dāng)將電力從燃料電池11通過FC升壓 轉(zhuǎn)換器12供給到包括變換器15、電動(dòng)機(jī)16的負(fù)載時(shí)，發(fā)生FC升壓轉(zhuǎn)換器12中的電力損 耗。該電力損耗包括對(duì)轉(zhuǎn)換的電力的大小的依賴度小的鐵損或開關(guān)損耗。因此，在輸出電 力小的低負(fù)載區(qū)域，電力效率的降低尤其明顯。因此，在低負(fù)載區(qū)域強(qiáng)烈要求應(yīng)該使FC升 壓轉(zhuǎn)換器12停止且不轉(zhuǎn)換燃料電池11的電力就供給到負(fù)載(直通模式、旁通模式)、或者 應(yīng)該將電力從蓄電池13通過蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14供給到負(fù)載。在此，基于圖16A 圖16D對(duì)通常的轉(zhuǎn)換器的直通模式及旁通模式進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。 另外，各圖中的粗線箭頭表示各轉(zhuǎn)換器的電流的流動(dòng)。圖16A是表示該轉(zhuǎn)換器為升壓型轉(zhuǎn)換器(上述的FC升壓轉(zhuǎn)換器12為該型的轉(zhuǎn)換器)時(shí)的直通模式的情形的圖。通過將用于 進(jìn)行升壓的開關(guān)元件設(shè)定為斷開狀態(tài)，能夠?qū)⒁淮蝹?cè)的電壓直接施加于二次側(cè)。圖16B是 表示該轉(zhuǎn)換器為升壓型轉(zhuǎn)換器、且為相對(duì)于用于升壓的線圈和二極管的串聯(lián)體并聯(lián)地連接 有旁通用的二極管的轉(zhuǎn)換器時(shí)的旁通模式的情形的圖。通過將用于進(jìn)行升壓的開關(guān)元件設(shè) 定為斷開狀態(tài)，能夠使一次側(cè)的電壓繞過而施加于二次側(cè)。圖16C是表示該轉(zhuǎn)換器為半橋 式轉(zhuǎn)換器時(shí)的直通模式的情形的圖。通過將用于進(jìn)行升壓的二個(gè)開關(guān)元件中圖中上側(cè)的開 關(guān)元件設(shè)定為接通狀態(tài)、下側(cè)的開關(guān)元件設(shè)定為斷開狀態(tài)，能夠?qū)⒁淮蝹?cè)的電壓直接施加 于二次側(cè)。圖16D是表示該轉(zhuǎn)換器為全橋式轉(zhuǎn)換器時(shí)的直通模式的情形的圖。通過將用于 進(jìn)行升壓的四個(gè)開關(guān)元件中圖中上側(cè)的二個(gè)開關(guān)元件設(shè)定為接通狀態(tài)、下側(cè)的二個(gè)開關(guān)元 件設(shè)定為斷開狀態(tài)，能夠?qū)⒁淮蝹?cè)的電壓直接施加于二次側(cè)。另外，圖16B 圖16D所示的 構(gòu)成與上述的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的轉(zhuǎn)換器不同，但在假設(shè)FC升壓轉(zhuǎn)換器12采用這些構(gòu)成 的情況下，通過如各圖所示控制開關(guān)元件，來實(shí)現(xiàn)上述直通模式及旁通模式。另一方面，為了提高耐久性，燃料電池11需要避免催化劑的燒結(jié)現(xiàn)象。燒結(jié)現(xiàn)象 為燃料電池11的電極上的Pt催化劑凝聚的現(xiàn)象，該現(xiàn)象由相對(duì)于Pt催化劑表面上的水 (及相對(duì)于質(zhì)子)的氧化還原反應(yīng)引起產(chǎn)生。另外得知，這種氧化還原反應(yīng)因燃料電池11 的端子電壓接近開路電壓(OCV)且為較高的電位而引起。另外，當(dāng)燃料電池11為低負(fù)載時(shí)，根據(jù)燃料電池11的IV特性，燃料電池11的端 子電壓會(huì)逐漸接近開路電壓(OCV)。但是，如上所述，當(dāng)使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止時(shí)，就不能 夠控制燃料電池11的端子電壓，難以避免上述反應(yīng)引起的催化劑劣化。因此，在使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止的情況下，只要通過用與FC升壓轉(zhuǎn)換器12并聯(lián) 地設(shè)置的蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14控制FC升壓轉(zhuǎn)換器12的輸出側(cè)的電壓來控制燃料電池11 的端子電壓即可。即，只要利用ECU20監(jiān)視燃料電池11的端子電壓，且控制蓄電池升壓轉(zhuǎn) 換器14的輸出電壓以使其端子電壓小于用于避免燒結(jié)的基準(zhǔn)值即可。該基準(zhǔn)值例如以實(shí) 驗(yàn)值、經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)定即可。另外，在蓄電池13的端子電壓高、且變換器15的要求電壓低、不能使蓄電池升壓 轉(zhuǎn)換器14的升壓比為1以上的情況下，反而必須使蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14停止。在該情況 下，為了避免燒結(jié)現(xiàn)象，只要不使FC升壓轉(zhuǎn)換器12停止且以變換器15的要求電壓為基準(zhǔn) 而通過FC升壓轉(zhuǎn)換器12來控制燃料電池11的端子電壓即可。在上述的情況下，不管怎樣，為了將燃料電池11的端子電壓控制在上述基準(zhǔn)值的 下方，都需要從燃料電池11引出電流而消耗電力。此時(shí)的電力通常由包括變換器16、電動(dòng) 機(jī)16的負(fù)載來消耗。但是，關(guān)于剩余電力，在蓄電池13的SOC低且可將電力儲(chǔ)存于蓄電池 13的狀態(tài)下，儲(chǔ)存于蓄電池13，不能儲(chǔ)存于蓄電池13的電力由輔機(jī)(空調(diào)、照明、泵等)來 消耗即可。另外，本燃料電池系統(tǒng)10也成為在車輛1的碰撞時(shí)將燃料電池11的輸出切斷的 系統(tǒng)。具體而言，在燃料電池系統(tǒng)10的FC升壓轉(zhuǎn)換器12的下游側(cè)設(shè)有用于使與變換器15 及蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14的電連接ON(接通)/0FF(切斷)的繼電器電路。另外，由上述的 構(gòu)成表明，燃料電池系統(tǒng)10中流到FC升壓轉(zhuǎn)換器12的下游側(cè)的電流量較少。因此，燃料 電池系統(tǒng)10成為采用比在現(xiàn)有同類型的系統(tǒng)中設(shè)置于燃料電池緊后方的繼電器電路小型 的繼電器電路(低電流用的繼電器電路)作為上述繼電器電路的系統(tǒng)。
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而且，燃料電池系統(tǒng)10的E⑶20為如下的單元基于設(shè)置在車輛1上的碰撞檢測(cè) 傳感器的輸出，始終監(jiān)視有無碰撞，在檢測(cè)到發(fā)生碰撞的情況下，通過控制繼電器電路，來 切斷FC升壓轉(zhuǎn)換器12和變換器15及蓄電池升壓轉(zhuǎn)換器14之間的電連接。
權(quán)利要求
一種燃料電池系統(tǒng)，具備作為直流電源的燃料電池、及將該燃料電池的輸出電壓升壓而向負(fù)載供電的升壓?jiǎn)卧?，其中，所述升壓?jiǎn)卧哂兄魃龎翰?，具有開關(guān)和線圈，利用該開關(guān)相對(duì)于該線圈進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的該線圈的反電動(dòng)勢(shì)使所述燃料電池的輸出電壓升壓；以及副升壓部，具有利用蓄電量來調(diào)整所述開關(guān)的兩極間的電位差的緩沖電容器，在所述開關(guān)動(dòng)作時(shí)，通過調(diào)整該緩沖電容器的蓄電量來減少該開關(guān)的開關(guān)損耗，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的該緩沖電容器的電荷流到所述燃料電池以外的處理單元進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷再生到將作為所述處理 單元的所述主升壓部和所述燃料電池連接的電路而進(jìn)行處理，所述燃料電池系統(tǒng)還具備緩沖單元，該緩沖單元緩和因所述副升壓部的再生電力而產(chǎn) 生的所述電路的電壓變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷再生到將作為所述處理 單元的所述主升壓部和所述燃料電池連接的電路而進(jìn)行處理，所述燃料電池系統(tǒng)還具備穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，該穩(wěn)壓?jiǎn)卧谝蛩龈鄙龎翰康脑偕娏Χ兓?的所述電路的電壓超過規(guī)定電壓的情況下，使該電路的電荷流向大地。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷再生到將作為所述處理 單元的所述主升壓部和所述燃料電池連接的電路而進(jìn)行處理，所述燃料電池系統(tǒng)還具備整流單元，該整流單元阻止所述副升壓部的再生電力經(jīng)由所 述電路流向所述燃料電池。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述燃料電池系統(tǒng)具備作為所述處理單元的二次電池，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的電荷流到所述二次電池進(jìn)行處理。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述主升壓部具有第一線圈，一端連接于所述燃料電池的陽(yáng)極；第一開關(guān)，一端連接于所述主線圈的另一端，另一端與所述燃料電池的陰極連接； 第一二極管，陰極側(cè)連接于所述線圈的另一端，陽(yáng)極側(cè)與所述負(fù)載連接；以及 平滑電容器，將所述二極管的陽(yáng)極側(cè)和所述開關(guān)的另一端連接， 所述副升壓部具有第二二極管，陰極側(cè)連接于從將所述第一線圈和所述第一開關(guān)連接的電路分支的電路；所述緩沖電容器，將所述第二二極管的陽(yáng)極側(cè)和所述第一開關(guān)的另一端連接； 第二線圈，一端連接于從將所述第二二極管的陽(yáng)極側(cè)和所述緩沖電容器連接的電路分支的電路；第二二極管，陰極側(cè)連接于所述第二線圈的另一端；以及 第二開關(guān)，一端連接于所述第二二極管的陽(yáng)極側(cè)，另一端連接于所述處理單元。
7. 一種燃料電池用升壓轉(zhuǎn)換器，將作為直流電源的燃料電池的輸出電壓升壓而向負(fù)載 供電，具備主升壓部，具有開關(guān)和線圈，利用該開關(guān)相對(duì)于該線圈進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的該線圈 的反電動(dòng)勢(shì)使所述燃料電池的輸出電壓升壓；以及副升壓部，具有利用蓄電量來調(diào)整所述開關(guān)的兩極間的電位差的緩沖電容器，在所述 開關(guān)動(dòng)作時(shí)，通過調(diào)整該緩沖電容器的蓄電量來減少該開關(guān)的開關(guān)損耗，所述副升壓部使減少所述緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的該緩沖電容器的電荷流到所 述燃料電池以外的處理單元進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，具備作為直流電源的燃料電池、及將燃料電池的輸出電壓升壓而向負(fù)載供電的升壓?jiǎn)卧?，其中，升壓?jiǎn)卧哂兄魃龎翰?，其具有開關(guān)和線圈，利用通過開關(guān)相對(duì)于線圈進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的該線圈的反電動(dòng)勢(shì)，使燃料電池的輸出電壓升壓；以及副升壓部，其具有利用蓄電量來調(diào)整開關(guān)的兩極間的電位差的緩沖電容器，在進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)，通過調(diào)整緩沖電容器的蓄電量，來減少開關(guān)的開關(guān)損耗，所述副升壓部使減少緩沖電容器的蓄電量時(shí)放出的緩沖電容器的電荷流到燃料電池以外的處理單元進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101909924SQ200880123228
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者五十嵐總紀(jì) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社