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JP6546612B2 - 電池システムの制御装置及び電池システム - Google Patents

電池システムの制御装置及び電池システム Download PDF

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Description

本発明は、電池システムの制御装置及び電池システムに関する。
近年、負荷へ供給される電力を放電可能な二次電池と、二次電池の電圧と比較して低電圧の電力を発電可能な燃料電池とを含み、燃料電池により発電される電力を用いて二次電池を充電可能な電池システムが種々の装置に利用されている。例えば、特許文献１に記載されているように、二次電池から供給される電力を用いて駆動される駆動用モータの出力により走行する電動車両において、燃料電池により発電される電力を用いて二次電池を充電することによって、二次電池の残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が枯渇することを抑制しつつ走行の継続を可能にする電動車両がある。このような電動車両は、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両とも言われる。燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両では、例えば、外部電源により二次電池が充電され、電動車両の走行中に二次電池の残存容量の低下に応じて燃料電池が起動される。このため、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される燃料電池として、二次電池の電圧と比較して低電圧の電力を発電可能な燃料電池が用いられている。
特開２０１４−１４３８５１号公報
ところで、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両等に搭載される上記の電池システムにおいて、燃料電池により発電される電力を用いた二次電池の充電の効率を向上させることが望ましいと考えられる。具体的には、上記の電池システムには、負荷、二次電池及び燃料電池の各々の間での送電を実行するために、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な電力変換装置が設けられる。例えば、このような電力変換装置として、二次電池と接続される電力変換装置及び燃料電池と接続される電力変換装置がそれぞれ設けられる。燃料電池により発電される電力を用いた二次電池の充電は、これらの電力変換装置の動作を制御することによって実行される。ゆえに、電力変換装置におけるスイッチング損失の発生に起因して二次電池の充電の効率を向上させることが困難となり得る。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、二次電池及び燃料電池を含む電池システムにおいて燃料電池により発電される電力を用いた二次電池の充電の効率を向上させることが可能な、新規かつ改良された電池システムの制御装置及び電池システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、負荷と、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第１電力変換装置を介して前記負荷と接続され、前記負荷へ供給される電力を放電可能な二次電池と、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第２電力変換装置を介して前記負荷に対して前記二次電池及び前記第１電力変換装置と並列に接続され、前記二次電池の電圧と比較して低電圧の電力を発電可能な燃料電池と、を含む電池システムの制御装置であって、前記燃料電池により発電される電力を用いて前記二次電池を充電する充電制御モードを実行可能な制御部を備え、前記制御部は、前記充電制御モードの実行時において、前記第２電力変換装置にスイッチング動作を行わせることによって、前記燃料電池により発電される電力を前記二次電池により充電可能な電圧へ昇圧させて前記第２電力変換装置より前記負荷側へ供給させる燃料電池制御部と、前記充電制御モードの実行時において、前記第１電力変換装置のスイッチング動作を停止させることによって、前記第１電力変換装置より前記負荷側と前記二次電池とを直結させる二次電池制御部と、を備え、前記燃料電池制御部は、前記充電制御モードの実行時において、前記二次電池の電圧に充電量を規定する電圧を加算して得られる電圧へ、前記燃料電池により発電される電力を昇圧させ、前記電池システムは、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載され、前記電動車両では、前記二次電池は外部電力系を用いて充電可能であり、前記電動車両の走行中に前記二次電池の残存容量の低下に応じて前記燃料電池が起動されることにより前記充電制御モードが実行され、前記制御部は、前記二次電池の残存容量が低下する過程における前記二次電池の電圧の低下度合いに基づいて設定される閾値を、前記二次電池の残存容量が下回った場合、前記充電制御モードを開始し、前記充電制御モードの開始時に、前記燃料電池の出力を前記燃料電池の発電効率に基づいて設定される基準出力になるように制御し、前記充電制御モードの開始後において、前記二次電池の残存容量が低下しているか否かを判定し、前記二次電池の残存容量が低下していると判定されない場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に維持し、前記二次電池の残存容量が低下していると判定された場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に対して大きな値になるように制御し、前記負荷を駆動させるか否かを判定し、前記負荷を駆動させると判定された場合に、前記二次電池により放電される電力を前記負荷へ供給する給電制御モードを介入させる、電池システムの制御装置が提供される。
前記燃料電池制御部は、前記給電制御モードの実行時において、前記二次電池の出力が要求値に対して不足する場合、前記燃料電池により発電される電力を前記負荷へ供給させてもよい。
前記負荷は、前記電動車両の駆動輪を駆動させるための動力を出力可能な駆動用モータを含んでもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、負荷と、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第１電力変換装置を介して前記負荷と接続され、前記負荷へ供給される電力を放電可能な二次電池と、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第２電力変換装置を介して前記負荷に対して前記二次電池及び前記第１電力変換装置と並列に接続され、前記二次電池の電圧と比較して低電圧の電力を発電可能な燃料電池と、前記燃料電池により発電される電力を用いて前記二次電池を充電する充電制御モードを実行可能な制御部を備える制御装置と、を含む電池システムであって、前記制御部は、前記充電制御モードの実行時において、前記第２電力変換装置にスイッチング動作を行わせることによって、前記燃料電池により発電される電力を前記二次電池により充電可能な電圧へ昇圧させて前記第２電力変換装置より前記負荷側へ供給させる燃料電池制御部と、前記充電制御モードの実行時において、前記第１電力変換装置のスイッチング動作を停止させることによって、前記第１電力変換装置より前記負荷側と前記二次電池とを直結させる二次電池制御部と、を備え、前記燃料電池制御部は、前記充電制御モードの実行時において、前記二次電池の電圧に充電量を規定する電圧を加算して得られる電圧へ、前記燃料電池により発電される電力を昇圧させ、前記電池システムは、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載され、前記電動車両では、前記二次電池は外部電力系を用いて充電可能であり、前記電動車両の走行中に前記二次電池の残存容量の低下に応じて前記燃料電池が起動されることにより前記充電制御モードが実行され、前記制御部は、前記二次電池の残存容量が低下する過程における前記二次電池の電圧の低下度合いに基づいて設定される閾値を、前記二次電池の残存容量が下回った場合、前記充電制御モードを開始し、前記充電制御モードの開始時に、前記燃料電池の出力を前記燃料電池の発電効率に基づいて設定される基準出力になるように制御し、前記充電制御モードの開始後において、前記二次電池の残存容量が低下しているか否かを判定し、前記二次電池の残存容量が低下していると判定されない場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に維持し、前記二次電池の残存容量が低下していると判定された場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に対して大きな値になるように制御し、前記負荷を駆動させるか否かを判定し、前記負荷を駆動させると判定された場合に、前記二次電池により放電される電力を前記負荷へ供給する給電制御モードを介入させる、電池システムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、二次電池及び燃料電池を含む電池システムにおいて燃料電池により発電される電力を用いた二次電池の充電の効率を向上させることが可能となる。
本発明の実施形態に係る電池システムの概略構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る第１電力変換装置の構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る第２電力変換装置の構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 二次電池の残存容量ＳＯＣとバッテリ電圧Ｖｂとの関係性の一例を示す説明図である。 燃料電池の出力Ｐｆｃと燃料電池の発電効率Ｅｆｃ及び燃料電池電圧Ｖｆｃの各々との関係性の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る制御装置が実行する充電制御モードにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜１．電池システムの概略＞
まず、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係る電池システム１の概略について説明する。図１は、本実施形態に係る電池システム１の概略構成の一例を示す模式図である。電池システム１は、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される電池システムである。以下では、電動車両の電池システム１を一例として説明するが、本発明に係る電池システムは電動車両と異なる他の装置に適用されてもよい。
電池システム１は、例えば、図１に示したように、水素タンク１０と、燃料電池２０と、二次電池３０と、駆動用モータ４０と、駆動輪５０と、補機６０と、第１電力変換装置７１と、第２電力変換装置７２と、第３電力変換装置７３と、制御装置１００とを含む。第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０は、本発明に係る負荷の一例に相当する。
電池システム１を搭載する燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両は、二次電池３０から供給される電力を用いて駆動される駆動用モータ４０を駆動源として走行可能である。このように、二次電池３０により放電される電力（以下、放電電力とも称する。）は、駆動用モータ４０へ供給される。また、当該電動車両は、燃料電池により発電される電力（以下、発電電力とも称する。）を用いて二次電池３０を充電することによって、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが枯渇することを抑制しつつ走行を継続可能である。
電池システム１において、二次電池３０は、第１電力変換装置７１を介して第３電力変換装置７３と接続される。また、燃料電池２０は、第２電力変換装置７２を介して第３電力変換装置７３に対して二次電池３０及び第１電力変換装置７１と並列に接続される。また、第３電力変換装置７３は、駆動用モータ４０と接続される。このように、二次電池３０は、第１電力変換装置７１を介して負荷と接続される。また、燃料電池２０は、第２電力変換装置７２を介して当該負荷に対して二次電池３０及び第１電力変換装置７１と並列に接続される。
以下では、第１電力変換装置７１、第２電力変換装置７２及び第３電力変換装置７３の各々を互いに接続する部分を中間直流部８１と称する。また、中間直流部８１における電圧を直流ステージ電圧Ｖｄｃと称する。また、第１電力変換装置７１より二次電池３０側における電圧をバッテリ電圧Ｖｂと称する。バッテリ電圧Ｖｂは、二次電池３０の電圧に相当する。また、第２電力変換装置７２より燃料電池２０側における電圧を燃料電池電圧Ｖｆｃと称する。
なお、中間直流部８１と接続される第３電力変換装置７３の数は特に限定されず、例えば、中間直流部８１に対して複数の第３電力変換装置７３が接続されてもよい。また、１つの第３電力変換装置７３と接続される駆動用モータ４０の数は特に限定されず、例えば、１つの第３電力変換装置７３に対して複数の駆動用モータ４０が接続されてもよい。
駆動用モータ４０は、供給される電力を用いて駆動（力行駆動）されることにより動力を生成可能である。駆動用モータ４０として、例えば、三相交流式のモータが用いられる。
具体的には、駆動用モータ４０は、電動車両の駆動輪５０を駆動させるための動力を出力可能である。駆動用モータ４０は、二次電池３０から供給される電力を用いて力行駆動されることにより動力を生成する。なお、駆動用モータ４０は、後述するように、二次電池３０から供給される電力に加えて燃料電池２０から供給される電力を用いて力行駆動されてもよい。また、駆動用モータ４０は、電動車両の減速時に回生駆動されて駆動輪５０の回転エネルギを用いて発電する発電機としての機能（回生機能）を有してもよい。以下では、駆動用モータ４０により回生発電される電力を回生発電電力とも称する。駆動用モータ４０は、上記の機能を有する限り公知の駆動用モータ４０であってよい。
第３電力変換装置７３は、いわゆるインバータとしての機能を有し、中間直流部８１側から駆動用モータ４０側、及び駆動用モータ４０側から中間直流部８１側の双方向の電力変換を行う。
具体的には、第３電力変換装置７３は、中間直流部８１を介して二次電池３０から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ４０へ供給可能である。なお、第３電力変換装置７３は、中間直流部８１を介して燃料電池２０から供給される直流電力についても、交流電力に変換して駆動用モータ４０へ供給可能である。また、第３電力変換装置７３は、駆動用モータ４０により回生発電された交流電力を直流電力に変換して中間直流部８１へ供給可能である。第３電力変換装置７３の動作は、制御装置１００により制御される。具体的には、第３電力変換装置７３にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御装置１００により制御されることにより、中間直流部８１側と駆動用モータ４０側との間の電力の供給が制御される。第３電力変換装置７３は、上記の機能を有する限り公知の電力変換装置であってよい。
補機６０は、電動車両に備えられた種々の電気部品、電子機器、車室内の空調機器及び表示機器等の構成部品である。補機６０は、中間直流部８１と接続され、二次電池３０から供給される電力を用いて駆動される。補機６０は、例えば、バッテリ電圧Ｖｂと比較して低い定格電圧で駆動される。この場合、補機６０は、二次電池３０から供給される電力を降圧して補機６０へ供給可能な降圧コンバータを介して中間直流部８１と接続されてもよい。
二次電池３０は、電力を充放電可能な電池である。二次電池３０としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の電池が用いられてもよい。
二次電池３０は、負荷へ供給される電力を放電可能である。具体的には、二次電池３０は、駆動用モータ４０の電力源であり第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０へ供給される電力を放電可能である。なお、二次電池３０の放電電力は、補機６０へ供給されてもよい。また、二次電池３０は、燃料電池２０の発電電力及び駆動用モータ４０の回生発電電力を用いて充電可能になっている。さらに、二次電池３０は、図示しない充電回路及びコネクタを介して外部電源あるいは外部充電装置に接続可能に構成されてもよく、外部電力系を用いて充電可能であってもよい。
二次電池３０にはバッテリ管理装置（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）３５が設けられている。バッテリ管理装置３５は、例えば、バッテリ電圧Ｖｂ及び残存容量ＳＯＣ等の情報を算出し、制御装置１００に出力する。
第１電力変換装置７１は、いわゆるＤＣＤＣコンバータとしての機能を有し、二次電池３０側から中間直流部８１側、及び中間直流部８１側から二次電池３０側の双方向の電力変換を行う。第１電力変換装置７１は、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能である。
具体的には、第１電力変換装置７１は、二次電池３０の放電電力を昇圧して第１電力変換装置７１より負荷側である中間直流部８１へ供給可能である。二次電池３０の放電電力は、直流電力のままで中間直流部８１へ供給される。また、第１電力変換装置７１は、中間直流部８１へ供給される電力を降圧して二次電池３０へ供給可能である。中間直流部８１へ供給される電力は、直流電力のままで二次電池３０に供給される。第１電力変換装置７１の動作は、制御装置１００によって制御される。第１電力変換装置７１は、上記の機能を有する限り公知の電力変換装置であってよい。
ここで、図２を参照して、第１電力変換装置７１の構成についてより詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る第１電力変換装置７１の構成の一例を示す模式図である。
第１電力変換装置７１は、例えば、図２に示したように、インダクタＬ１と、スイッチング素子Ｑ１１と、スイッチング素子Ｑ１２、ダイオードＤ１１と、ダイオードＤ１２とを備える。スイッチング素子Ｑ１１及びスイッチング素子Ｑ１２には、ダイオードＤ１１及びダイオードＤ１２がそれぞれ並列に接続される。また、第１電力変換装置７１の開放端Ｐ１１、開放端Ｐ１２、開放端Ｐ１５及び開放端Ｐ１６は、二次電池３０の高圧側、二次電池３０の低圧側、中間直流部８１の高圧側及び中間直流部８１の低圧側とそれぞれ接続される。スイッチング素子Ｑ１１及びスイッチング素子Ｑ１２としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が用いられる。
開放端Ｐ１１と開放端Ｐ１５との間の接続部Ｐ１３と、開放端Ｐ１２と開放端Ｐ１６との間の接続部Ｐ１４とは、スイッチング素子Ｑ１２及びダイオードＤ１２を介して接続される。ダイオードＤ１２は、接続部Ｐ１４から接続部Ｐ１３へ向かう一方向に電流の向きを規制する。また、開放端Ｐ１１と接続部Ｐ１３とは、インダクタＬ１を介して接続される。また、接続部Ｐ１３と開放端Ｐ１５は、スイッチング素子Ｑ１１及びダイオードＤ１１を介して接続される。ダイオードＤ１１は、接続部Ｐ１３から開放端Ｐ１５へ向かう一方向に電流の向きを規制する。
第１電力変換装置７１は、スイッチング素子Ｑ１１をＯＦＦとし、スイッチング素子Ｑ１２についてスイッチング動作（換言すると、ＯＮとＯＦＦが繰り返される動作）を行うことによって、二次電池３０の放電電力をバッテリ電圧Ｖｂから昇圧して中間直流部８１側へ供給することができる。この場合、スイッチング素子Ｑ１２がＯＮであるときにインダクタＬ１へ磁気エネルギが蓄積され、スイッチング素子Ｑ１２がＯＦＦであるときにインダクタＬ１から磁気エネルギが放出される。スイッチング素子Ｑ１２のスイッチング動作は、制御装置１００によって制御される。また、制御装置１００は、スイッチング素子Ｑ１２のスイッチング動作のデューティー比を制御することによって、昇圧比を制御することができる。
また、第１電力変換装置７１は、スイッチング素子Ｑ１２をＯＦＦとし、スイッチング素子Ｑ１１についてスイッチング動作を行うことによって、中間直流部８１へ供給される電力を直流ステージ電圧Ｖｄｃから降圧して二次電池３０側へ供給することができる。この場合、スイッチング素子Ｑ１１がＯＮであるときにインダクタＬ１へ磁気エネルギが蓄積され、スイッチング素子Ｑ１１がＯＦＦであるときにインダクタＬ１から磁気エネルギが放出される。スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作は、制御装置１００によって制御される。また、制御装置１００は、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作のデューティー比を制御することによって、降圧比を制御することができる。
ここで、第１電力変換装置７１は、スイッチング動作を停止することによって、第１電力変換装置７１より負荷側である中間直流部８１と二次電池３０とを直結することができる。例えば、図２に示した例では、第１電力変換装置７１は、スイッチング素子Ｑ１１をＯＮとし、スイッチング素子Ｑ１２をＯＦＦとすることによって、中間直流部８１と二次電池３０とを直結することができる。
燃料電池２０は、水素ガスと酸素ガスとを反応させることにより発電可能である。燃料電池２０は、配管１２を介して水素タンク１０と接続されており、水素タンク１０には、例えば、燃料電池２０に供給される高圧水素が充填されている。図示しないモータポンプ等により水素タンク１０から燃料電池２０へ水素ガスが供給される。また、燃料電池２０には、図示しないコンプレッサ等により酸素ガスとしての空気が供給される。
具体的には、燃料電池２０は、二次電池３０の電圧であるバッテリ電圧Ｖｂと比較して低電圧の電力を発電可能である。燃料電池２０の発電電力は、二次電池３０の充電に用いられる。二次電池３０の充電時において、燃料電池２０の発電電力は、中間直流部８１を介して二次電池３０へ供給される。燃料電池２０の動作は、制御装置１００によって制御される。具体的には、制御装置１００は、燃料電池２０への水素ガス及び酸素ガスの供給量を制御することによって、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを制御することができる。燃料電池２０は、上記の機能を有する限り公知の燃料電池２０であってよい。
第２電力変換装置７２は、いわゆるＤＣＤＣコンバータとしての機能を有し、燃料電池２０側から中間直流部８１側への単方向の電力変換を行う。第２電力変換装置７２は、スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能である。
具体的には、第２電力変換装置７２は、燃料電池２０の発電電力を昇圧して第２電力変換装置７２より負荷側である中間直流部８１へ供給可能である。燃料電池２０の発電電力は、直流電力のままで中間直流部８１に供給される。第２電力変換装置７２の動作は、制御装置１００により駆動制御される。第２電力変換装置７２は、上記の機能を有する限り公知の電力変換装置であってよい。
ここで、図３を参照して、第２電力変換装置７２の構成についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る第２電力変換装置７２の構成の一例を示す模式図である。
第２電力変換装置７２は、例えば、図３に示したように、インダクタＬ２と、スイッチング素子Ｑ２２と、ダイオードＤ２１と、ダイオードＤ２２とを備える。スイッチング素子Ｑ２２には、ダイオードＤ２２が並列に接続される。また、第２電力変換装置７２の開放端Ｐ２１、開放端Ｐ２２、開放端Ｐ２５及び開放端Ｐ２６は、燃料電池２０の高圧側、燃料電池２０の低圧側、中間直流部８１の高圧側及び中間直流部８１の低圧側とそれぞれ接続される。スイッチング素子Ｑ２２としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が用いられる。
開放端Ｐ２１と開放端Ｐ２５との間の接続部Ｐ２３と、開放端Ｐ２２と開放端Ｐ２６との間の接続部Ｐ２４とは、スイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２を介して接続される。ダイオードＤ２２は、接続部Ｐ２４から接続部Ｐ２３へ向かう一方向に電流の向きを規制する。また、開放端Ｐ２１と接続部Ｐ２３とは、インダクタＬ２を介して接続される。また、接続部Ｐ２３と開放端Ｐ２５とは、ダイオードＤ２１を介して接続される。ダイオードＤ２１は、接続部Ｐ２３から開放端Ｐ２５へ向かう一方向に電流の向きを規制する。
第２電力変換装置７２は、スイッチング素子Ｑ２２についてスイッチング動作を行うことによって、燃料電池２０の発電電力を燃料電池電圧Ｖｆｃから昇圧して中間直流部８１側へ供給することができる。この場合、スイッチング素子Ｑ２２がＯＮであるときにインダクタＬ２へ磁気エネルギが蓄積され、スイッチング素子Ｑ２２がＯＦＦであるときにインダクタＬ２から磁気エネルギが放出される。スイッチング素子Ｑ２２のスイッチング動作は、制御装置１００によって制御される。また、制御装置１００は、スイッチング素子Ｑ２２のスイッチング動作のデューティー比を制御することによって、昇圧比を制御することができる。
制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。
制御装置１００は、電池システム１を構成する各装置の動作を制御する。例えば、制御装置１００は、制御対象である各装置に対して電気信号を用いて動作指示を出力することによって、各装置の動作を制御する。具体的には、制御装置１００は、燃料電池２０、第１電力変換装置７１、第２電力変換装置７２及び第３電力変換装置７３の動作を制御し得る。
制御装置１００は、各装置から出力された情報を受信する。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。例えば、制御装置１００は、バッテリ管理装置３５から出力される情報を受信する。また、制御装置１００は、電動車両の加減速指令量Ａｃｃ及び車速Ｖを示す情報を受信してもよい。その場合、電動車両には、例えば、加減速指令量Ａｃｃ及び車速Ｖをそれぞれ検出可能なセンサが設けられる。加減速指令量Ａｃｃは、例えば、アクセル開度又はブレーキペダルの踏み込み量に応じた値である。なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。
ここで、本実施形態に係る制御装置１００が実行する燃料電池２０の発電電力を用いて二次電池３０を充電する充電制御モードによれば、二次電池３０の充電の効率を向上させることができる。このような制御装置１００の詳細については、次節にて説明する。
＜２．制御装置＞
続いて、図４〜図７を参照して、本実施形態に係る制御装置１００の詳細について説明する。
［２−１．機能構成］
まず、図４〜図６を参照して、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成について説明する。図４は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
制御装置１００は、例えば、図４に示したように、制御部１１０と、記憶部１０５とを含む。
記憶部１０５は、制御装置１００が行う各処理において参照されるデータを記憶する。例えば、記憶部１０５は、制御装置１００が行う各処理についての処理結果を記憶してもよい。また、記憶部１０５は、制御装置１００が外部の装置から取得した情報を記憶してもよい。
制御部１１０は、電池システム１を構成する各装置の動作を制御することによって、電池システム１における電力の供給に関する各制御モードを実行可能である。具体的には、制御部１１０は、燃料電池２０の発電電力を用いて二次電池３０を充電する充電制御モードと、二次電池３０の放電電力を負荷としての第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０へ供給する給電制御モードと、駆動用モータ４０の回生発電電力を用いて二次電池３０を充電する回生充電制御モードとをそれぞれ実行可能である。
制御部１１０が実行する充電制御モード、給電制御モード及び回生充電制御モードは、具体的には、制御部１１０が有する各機能部によって実現される。以下では、まず、制御部１１０の各機能部の概要について説明した後に、制御部１１０が行う各制御モードの詳細について説明する。
制御部１１０は、例えば、図４に示したように、二次電池制御部１１２と、燃料電池制御部１１４と、要求指令値算出部１１６と、制御出力設定部１１８と、モータ制御部１２０とを備える。
二次電池制御部１１２は、第１電力変換装置７１の動作を制御することによって、第１電力変換装置７１より二次電池３０側と負荷側である中間直流部８１側との間の電力の供給を制御する。
具体的には、二次電池制御部１１２は、第１電力変換装置７１のスイッチング素子Ｑ１１及びスイッチング素子Ｑ１２の動作を制御する。それにより、二次電池制御部１１２は、二次電池３０の放電電力をバッテリ電圧Ｖｂから昇圧して中間直流部８１側へ供給させることができる。この場合、二次電池制御部１１２は、昇圧比を制御することによって、直流ステージ電圧Ｖｄｃを制御する。また、二次電池制御部１１２は、中間直流部８１へ供給される電力を直流ステージ電圧Ｖｄｃから降圧して二次電池３０側へ供給させることができる。この場合、二次電池制御部１１２は、降圧比を制御することによって、二次電池３０へ供給される電圧を二次電池３０により充電可能な電圧である充電電圧になるように制御する。また、二次電池制御部１１２は、第１電力変換装置７１のスイッチング動作を停止させることによって、二次電池３０と中間直流部８１とを直結させることができる。
燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０及び第２電力変換装置７２の動作を制御することによって、燃料電池２０から第２電力変換装置７２より負荷側である中間直流部８１への電力の供給を制御する。
具体的には、燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０への水素ガス及び酸素ガスの供給量を制御する。それにより、燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを制御することができる。
また、燃料電池制御部１１４は、第２電力変換装置７２のスイッチング素子Ｑ２２の動作を制御する。それにより、燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０の発電電力を燃料電池電圧Ｖｆｃから昇圧して中間直流部８１側へ供給させることができる。この場合、燃料電池制御部１１４は、昇圧比を制御することによって、直流ステージ電圧Ｖｄｃを制御する。
要求指令値算出部１１６は、加減速指令量Ａｃｃに基づいて電動車両への駆動力の要求指令値を算出する。また、要求指令値算出部１１６は、算出した駆動力の要求指令値を示す情報を制御出力設定部１１８へ出力する。例えば、要求指令値算出部１１６は、あらかじめ記憶部１０５に記憶され加減速指令量Ａｃｃと駆動力の要求指令値との関係を定めた要求指令値マップを参照して要求指令値を算出してもよい。
制御出力設定部１１８は、要求指令値算出部１１６により算出された駆動力の要求指令値及び車速Ｖに基づいて駆動用モータ４０の出力の目標値を設定する。また、制御出力設定部１１８は、設定した駆動用モータ４０の出力の目標値を示す情報をモータ制御部１２０へ出力する。例えば、制御出力設定部１１８は、あらかじめ記憶部１０５に記憶され駆動力の要求指令値及び車速Ｖと駆動用モータ４０の出力の目標値との関係を定めた出力特性マップを参照して、駆動用モータ４０の基本性能に従った最大出力の範囲内で出力の目標値を設定する。
モータ制御部１２０は、第３電力変換装置７３の動作を制御することによって、第３電力変換装置７３より中間直流部８１側と駆動用モータ４０側との間の電力の供給を制御する。
具体的には、モータ制御部１２０は、第３電力変換装置７３のスイッチング素子の動作を制御する。それにより、モータ制御部１２０は、中間直流部８１へ供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ４０へ供給させることができる。この場合、モータ制御部１２０は、スイッチング素子のスイッチング動作を制御することによって、駆動用モータ４０へ供給される電力の大きさを制御することができる。それにより、モータ制御部１２０は、駆動用モータ４０の出力を制御することができる。モータ制御部１２０は、具体的には、駆動用モータ４０の出力を制御出力設定部１１８により設定された目標値となるように制御する。
また、モータ制御部１２０は、第３電力変換装置７３のスイッチング素子の動作を制御することによって、駆動用モータ４０により回生発電された交流電力を直流電力に変換して中間直流部８１へ供給させることができる。この場合、モータ制御部１２０は、スイッチング素子のスイッチング動作を制御することによって、中間直流部８１へ供給される電力の大きさを制御することができる。それにより、モータ制御部１２０は、駆動用モータ４０の発電電力を制御することができる。
続いて、制御部１１０が行う各制御モードの詳細について説明する。
（２−１−１．充電制御モード）
制御部１１０は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣに基づいて、燃料電池２０の発電電力を用いて二次電池３０を充電する充電制御モードを実行する。例えば、制御部１１０は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回った場合、充電制御モードを開始する。具体的には、制御部１１０は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回ったか否かを判定し、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回ったと判定した場合に充電制御モードを開始する。
図５は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣとバッテリ電圧Ｖｂとの関係性の一例を示す説明図である。バッテリ電圧Ｖｂは、図５に示したように、残存容量ＳＯＣが低くなるにつれて低下する。閾値ＳＯＣ＿ｔｈは、具体的には、残存容量ＳＯＣが低下する過程において残存容量ＳＯＣの低下に伴うバッテリ電圧Ｖｂの低下度合いが顕著に増大し始める時点における残存容量ＳＯＣに設定される。閾値ＳＯＣ＿ｔｈの設定値は、あらかじめ記憶部１０５に記憶され得る。
本実施形態に係る燃料電池制御部１１４は、充電制御モードの実行時において、第２電力変換装置７２にスイッチング動作を行わせることによって、燃料電池２０の発電電力を二次電池３０により充電可能な電圧である充電電圧へ昇圧させて第２電力変換装置７２より負荷側である中間直流部８１へ供給させる。それにより、直流ステージ電圧Ｖｄｃを充電電圧にすることができる。
二次電池３０の充電は、バッテリ電圧Ｖｂに充電量を規定する電圧ΔＶを加算して得られる電圧（Ｖｂ＋ΔＶ）を二次電池３０へ供給することによって実現される。電圧ΔＶが大きいほど、二次電池３０の充電量（つまり、二次電池３０へ充電される電力である充電電力）が大きくなる。ゆえに、充電電圧は、バッテリ電圧Ｖｂに電圧ΔＶを加算して得られる電圧（Ｖｂ＋ΔＶ）である。例えば、充電制御モードは二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回ったときに開始されるので、充電制御モードの開始時における充電電圧は、図５に示したように、残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈであるときにおけるバッテリ電圧Ｖｂｃに電圧ΔＶを加算して得られる電圧（Ｖｂｃ＋ΔＶ）である。
本実施形態に係る二次電池制御部１１２は、充電制御モードの実行時において、第１電力変換装置７１のスイッチング動作を停止させることによって、第１電力変換装置７１より負荷側である中間直流部８１と二次電池３０とを直結させる。直流ステージ電圧Ｖｄｃは、上記の燃料電池制御部１１４による制御が行われることによって充電電圧になっている。ゆえに、中間直流部８１と二次電池３０とを直結させることによって、燃料電池２０の発電電力を用いた二次電池３０の充電を実現することができる。
ここで、駆動用モータ４０へ電力を供給する給電制御モードでは、後述するように、二次電池３０の放電電力は第１電力変換装置７１によって昇圧されて中間直流部８１へ供給される。ゆえに、本実施形態における充電制御モードの実行時の制御によれば、充電制御モードにおける直流ステージ電圧Ｖｄｃを、駆動用モータ４０へ電力を供給する給電制御モードにおける直流ステージ電圧Ｖｄｃと比較して低くすることができる。それにより、充電制御モードにおける第２電力変換装置７２の昇圧比を適切に低減することができる。よって、第２電力変換装置７２において生じるスイッチング損失を低減することができる。また、充電制御モードにおいて第１電力変換装置７１のスイッチング動作を停止させることにより、第１電力変換装置７１におけるスイッチング損失の発生を防止することができる。よって、二次電池３０及び燃料電池２０を含む電池システム１において燃料電池２０の発電電力を用いた二次電池３０の充電の効率を向上させることができる。
燃料電池制御部１１４は、充電制御モードの開始時に、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを燃料電池２０の発電効率Ｅｆｃを優先した基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄになるように制御してもよい。それにより、燃料電池２０の発電電力を用いた二次電池３０の充電の効率をさらに向上させることができる。
図６は、燃料電池２０の出力Ｐｆｃと燃料電池の発電効率Ｅｆｃ及び燃料電池電圧Ｖｆｃの各々との関係性の一例を示す説明図である。図６では、実線及び一点鎖線によって、発電効率Ｅｆｃ及び燃料電池電圧Ｖｆｃがそれぞれ示されている。燃料電池２０の発電効率Ｅｆｃは、図６に示したように、燃料電池２０の出力Ｐｆｃが大きくなるにつれて上昇した後低下する。基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄは、具体的には、発電効率Ｅｆｃが最も高くなる出力Ｐｆｃに設定される。基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄの設定値は、あらかじめ記憶部１０５に記憶され得る。
なお、燃料電池電圧Ｖｆｃは、図６に示したように、燃料電池２０の出力Ｐｆｃが大きくなるにつれて低下する。ここで、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄと比較して小さくすることにより、燃料電池電圧Ｖｆｃを上昇させることによって、第２電力変換装置７２の昇圧比をより低減することが考えられる。しかしながら、そのような場合において、出力Ｐｆｃの低下に伴う発電効率Ｅｆｃの低下の効果は、第２電力変換装置７２の昇圧比の低減に伴うスイッチング損失の低減の効果と比較して大きい。ゆえに、出力Ｐｆｃを基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄにすることによって、燃料電池２０の発電電力を用いた二次電池３０の充電の効率を適切に向上させることができる。
燃料電池制御部１１４は、充電制御モードの開始後において、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下する場合、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄに対して大きな値になるように制御してもよい。例えば、充電制御モードの開始後に駆動用モータ４０へ電力を供給する給電制御モードが介入される場合において、残存容量ＳＯＣが低下し得る。そのような場合に、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄに対して大きな値になるように制御することによって、残存容量ＳＯＣを早期に上昇させやすくすることができるので、残存容量ＳＯＣが枯渇することを抑制することができる。
（２−１−２．給電制御モード）
制御部１１０は、加減速指令量Ａｃｃに基づいて、二次電池３０の放電電力を負荷としての第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０へ供給する給電制御モードを実行する。具体的には、制御部１１０は、要求指令値算出部１１６によって算出される駆動力の要求指令値に基づいて駆動用モータ４０を駆動させるか否かを判定し、駆動用モータ４０を駆動させると判定した場合に給電制御モードを実行する。
なお、制御部１１０は、給電制御モードを充電制御モードに対して優先的に実行してもよい。例えば、制御部１１０は、充電制御モードの開始後において、給電制御モードを介入させてもよい。
二次電池制御部１１２は、給電制御モードの実行時において、第１電力変換装置７１にスイッチング動作を行わせることによって、二次電池３０の放電電力を駆動用モータ４０の出力の目標値と対応する電圧へ昇圧させて第１電力変換装置７１より負荷側である中間直流部８１へ供給させる。それにより、直流ステージ電圧Ｖｄｃを駆動用モータ４０の出力の目標値と対応する電圧にすることができる。
モータ制御部１２０は、給電制御モードの実行時において、第３電力変換装置７３の動作を制御することによって、中間直流部８１へ供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ４０へ供給させる。また、モータ制御部１２０は、第３電力変換装置７３の動作を制御することによって、駆動用モータ４０の出力を制御出力設定部１１８により設定された駆動用モータ４０の出力の目標値となるように制御する。
燃料電池制御部１１４は、給電制御モードの実行時において、二次電池３０の出力が要求値に対して不足する場合、燃料電池２０の発電電力を負荷としての第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０へ供給させてもよい。要求値は、例えば、駆動用モータ４０の出力を制御出力設定部１１８により設定された駆動用モータ４０の出力の目標値となるように制御するために要求される二次電池３０の出力の値である。二次電池３０の出力が要求値に対して不足する場合に、燃料電池２０の発電電力を第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０へ供給することによって、駆動用モータ４０の出力を目標値となるように制御することができる。
具体的には、燃料電池制御部１１４は、このような場合、第２電力変換装置７２にスイッチング動作を行わせることによって、燃料電池２０の発電電力を駆動用モータ４０の出力の目標値と対応する電圧へ昇圧させて第２電力変換装置７２より負荷側である中間直流部８１へ供給させる。また、燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを二次電池３０の出力の要求値に対する不足分以上となるように制御する。
（２−１−３．回生充電制御モード）
制御部１１０は、加減速指令量Ａｃｃに基づいて、駆動用モータ４０の回生発電電力を用いて二次電池３０を充電する回生充電制御モードを実行する。具体的には、制御部１１０は、加減速指令量Ａｃｃに基づいて電動車両への制動力の要求指令値を算出し、制動力の要求指令値に基づいて電動車両を制動するか否かを判定し、電動車両を制動すると判定した場合に回生充電制御モードを実行する。
なお、制御部１１０は、回生充電制御モードを充電制御モードに対して優先的に実行してもよい。例えば、制御部１１０は、充電制御モードの開始後において、回生充電制御モードを介入させてもよい。
モータ制御部１２０は、回生充電制御モードの実行時において、第３電力変換装置７３の動作を制御することによって、駆動用モータ４０により回生発電された交流電力を直流電力に変換して中間直流部８１へ供給させる。また、モータ制御部１２０は、第３電力変換装置７３の動作を制御することによって、駆動用モータ４０の発電電力を制御する。
二次電池制御部１１２は、回生充電制御モードの実行時において、第１電力変換装置７１にスイッチング動作を行わせることによって、中間直流部８１へ供給される電力を充電電圧へ降圧させて二次電池３０へ供給させる。それにより、駆動用モータ４０の回生発電電力を用いた二次電池３０の充電を実現することができる。
［２−２．動作］
続いて、図７に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る制御装置１００が実行する充電制御モードにおける処理の流れについて説明する。図７は、本実施形態に係る制御装置１００が実行する充電制御モードにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。制御装置１００は、例えば、図７に示した処理を設定時間おきに繰り返し実行する。
本実施形態では、図７に示したように、まず、制御部１１０は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回ったか否かを判定する（ステップＳ５０１）。二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回ったと判定されなかった場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、図７に示した処理は終了する。
一方、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿ｔｈを下回ったと判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、制御部１１０は、充電制御モードを開始する（ステップＳ５０３）。本実施形態に係る充電制御モードの実行時において、燃料電池制御部１１４は、第２電力変換装置７２にスイッチング動作を行わせることによって、燃料電池２０の発電電力を二次電池３０により充電可能な電圧である充電電圧へ昇圧させて第２電力変換装置７２より負荷側である中間直流部８１へ供給させる。また、二次電池制御部１１２は、第１電力変換装置７１のスイッチング動作を停止させることによって、第１電力変換装置７１より負荷側である中間直流部８１と二次電池３０とを直結させる。それにより、第２電力変換装置７２において生じるスイッチング損失を低減し、かつ、第１電力変換装置７１におけるスイッチング損失の発生を防止しつつ、燃料電池２０の発電電力を用いた二次電池３０の充電を行うことができる。また、燃料電池制御部１１４は、充電制御モードの開始時に、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄになるように制御する。
そして、燃料電池制御部１１４は、充電制御モードの開始後において、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下しているか否かを判定する（ステップＳ５０５）。二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下していると判定されなかった場合（ステップＳ５０５／ＮＯ）、図７に示した処理は終了し、燃料電池２０の出力Ｐｆｃは基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄに維持される。一方、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下していると判定された場合（ステップＳ５０５／ＹＥＳ）、燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０の出力Ｐｆｃを基準出力Ｐｆｃ＿ｓｔｄに対して大きな値になるように制御し（ステップＳ５０７）、図７に示した処理は終了する。
＜３．むすび＞
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置１００によれば、燃料電池制御部１１４は、燃料電池２０により発電される電力を用いて二次電池３０を充電する充電制御モードの実行時において、第２電力変換装置７２にスイッチング動作を行わせることによって、燃料電池２０の発電電力を二次電池３０により充電可能な電圧である充電電圧へ昇圧させて第２電力変換装置７２より負荷側へ供給させる。また、二次電池制御部１１２は、充電制御モードの実行時において、第１電力変換装置７１のスイッチング動作を停止させることによって、第１電力変換装置７１より負荷側と二次電池３０とを直結させる。それにより、充電制御モードにおける第２電力変換装置７２の昇圧比を適切に低減することができるので、第２電力変換装置７２において生じるスイッチング損失を低減することができる。また、充電制御モードにおいて第１電力変換装置７１のスイッチング動作を停止させることにより、第１電力変換装置７１におけるスイッチング損失の発生を防止することができる。よって、二次電池３０及び燃料電池２０を含む電池システム１において燃料電池２０の発電電力を用いた二次電池３０の充電の効率を向上させることができる。
なお、上記では、本発明に係る電池システムの一例として電動車両に搭載される電池システム１について説明したが、本発明に係る電池システムは電動車両と異なる他の装置に適用されてもよい。例えば、本発明に係る電池システムは、燃料電池を搭載した鉄道やその他の輸送機械に搭載されてもよい。
また、上記では、本発明に係る負荷の一例として第３電力変換装置７３及び駆動用モータ４０について説明したが、本発明に係る負荷は係る例に限定されない。本発明に係る負荷は、供給される電力を消費可能であればよく、電池システムが搭載される装置に応じて適宜異なり得る。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１ 電池システム
１０ 水素タンク
１２ 配管
２０ 燃料電池
３０ 二次電池
３５ バッテリ管理装置
４０ 駆動用モータ
５０ 駆動輪
６０ 補機
７１ 第１電力変換装置
７２ 第２電力変換装置
７３ 第３電力変換装置
８１ 中間直流部
１００ 制御装置
１０５ 記憶部
１１０ 制御部
１１２ 二次電池制御部
１１４ 燃料電池制御部
１１６ 要求指令値算出部
１１８ 制御出力設定部
１２０ モータ制御部

Claims (4)

  1. 負荷と、
    スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第１電力変換装置を介して前記負荷と接続され、前記負荷へ供給される電力を放電可能な二次電池と、
    スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第２電力変換装置を介して前記負荷に対して前記二次電池及び前記第１電力変換装置と並列に接続され、前記二次電池の電圧と比較して低電圧の電力を発電可能な燃料電池と、
    を含む電池システムの制御装置であって、
    前記燃料電池により発電される電力を用いて前記二次電池を充電する充電制御モードを実行可能な制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記充電制御モードの実行時において、前記第２電力変換装置にスイッチング動作を行わせることによって、前記燃料電池により発電される電力を前記二次電池により充電可能な電圧へ昇圧させて前記第２電力変換装置より前記負荷側へ供給させる燃料電池制御部と、
    前記充電制御モードの実行時において、前記第１電力変換装置のスイッチング動作を停止させることによって、前記第１電力変換装置より前記負荷側と前記二次電池とを直結させる二次電池制御部と、
    を備え、
    前記燃料電池制御部は、前記充電制御モードの実行時において、前記二次電池の電圧に充電量を規定する電圧を加算して得られる電圧へ、前記燃料電池により発電される電力を昇圧させ、
    前記電池システムは、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載され、
    前記電動車両では、前記二次電池は外部電力系を用いて充電可能であり、前記電動車両の走行中に前記二次電池の残存容量の低下に応じて前記燃料電池が起動されることにより前記充電制御モードが実行され、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存容量が低下する過程における前記二次電池の電圧の低下度合いに基づいて設定される閾値を、前記二次電池の残存容量が下回った場合、前記充電制御モードを開始し、
    前記充電制御モードの開始時に、前記燃料電池の出力を前記燃料電池の発電効率に基づいて設定される基準出力になるように制御し、
    前記充電制御モードの開始後において、
    前記二次電池の残存容量が低下しているか否かを判定し、
    前記二次電池の残存容量が低下していると判定されない場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に維持し、
    前記二次電池の残存容量が低下していると判定された場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に対して大きな値になるように制御し、
    前記負荷を駆動させるか否かを判定し、
    前記負荷を駆動させると判定された場合に、前記二次電池により放電される電力を前記負荷へ供給する給電制御モードを介入させる、
    電池システムの制御装置。
  2. 前記燃料電池制御部は、前記給電制御モードの実行時において、前記二次電池の出力が要求値に対して不足する場合、前記燃料電池により発電される電力を前記負荷へ供給させる、
    請求項１に記載の電池システムの制御装置。
  3. 前記負荷は、前記電動車両の駆動輪を駆動させるための動力を出力可能な駆動用モータを含む、
    請求項１又は２に記載の電池システムの制御装置。
  4. 負荷と、
    スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第１電力変換装置を介して前記負荷と接続され、前記負荷へ供給される電力を放電可能な二次電池と、
    スイッチング動作を行うことによって電圧を変換可能な第２電力変換装置を介して前記負荷に対して前記二次電池及び前記第１電力変換装置と並列に接続され、前記二次電池の電圧と比較して低電圧の電力を発電可能な燃料電池と、
    前記燃料電池により発電される電力を用いて前記二次電池を充電する充電制御モードを実行可能な制御部を備える制御装置と、
    を含む電池システムであって、
    前記制御部は、
    前記充電制御モードの実行時において、前記第２電力変換装置にスイッチング動作を行わせることによって、前記燃料電池により発電される電力を前記二次電池により充電可能な電圧へ昇圧させて前記第２電力変換装置より前記負荷側へ供給させる燃料電池制御部と、
    前記充電制御モードの実行時において、前記第１電力変換装置のスイッチング動作を停止させることによって、前記第１電力変換装置より前記負荷側と前記二次電池とを直結させる二次電池制御部と、
    を備え、
    前記燃料電池制御部は、前記充電制御モードの実行時において、前記二次電池の電圧に充電量を規定する電圧を加算して得られる電圧へ、前記燃料電池により発電される電力を昇圧させ、
    前記電池システムは、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載され、
    前記電動車両では、前記二次電池は外部電力系を用いて充電可能であり、前記電動車両の走行中に前記二次電池の残存容量の低下に応じて前記燃料電池が起動されることにより前記充電制御モードが実行され、
    前記制御部は、
    前記二次電池の残存容量が低下する過程における前記二次電池の電圧の低下度合いに基づいて設定される閾値を、前記二次電池の残存容量が下回った場合、前記充電制御モードを開始し、
    前記充電制御モードの開始時に、前記燃料電池の出力を前記燃料電池の発電効率に基づいて設定される基準出力になるように制御し、
    前記充電制御モードの開始後において、
    前記二次電池の残存容量が低下しているか否かを判定し、
    前記二次電池の残存容量が低下していると判定されない場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に維持し、
    前記二次電池の残存容量が低下していると判定された場合、前記燃料電池の出力を前記基準出力に対して大きな値になるように制御し、
    前記負荷を駆動させるか否かを判定し、
    前記負荷を駆動させると判定された場合に、前記二次電池により放電される電力を前記負荷へ供給する給電制御モードを介入させる、 電池システム。
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