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JP7364480B2 - fuel cell system - Google Patents
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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

従来から、燃料電池車両には、燃料電池車両を駆動させるための電力を発電する燃料電池を備えた燃料電池システムが搭載されているが、電力供給先の要求電圧の違いに応じて複数の電源系統を用意する場合がある。その実現のために、燃料電池に対して複数のDC/DCコンバータを並列に接続することが考えられる。 Conventionally, fuel cell vehicles have been equipped with a fuel cell system equipped with a fuel cell that generates electricity to drive the fuel cell vehicle, but multiple power sources are required depending on the voltage requirements of the power supply destination. A system may be prepared. To achieve this, it is conceivable to connect a plurality of DC/DC converters in parallel to the fuel cell.

例えば、特許文献1に記載される燃料電池システムとしての電力供給システムは、燃料電池と、複数のDC/DCコンバータと、を有している。上記の電力供給システムにおいて、燃料電池には、2つのDC/DCコンバータが接続されている。例えば、2つのDC/DCコンバータの一方は、燃料電池車両を駆動させる負荷としてのモータに電気的に接続され、2つのDC/DCコンバータの他方は、補機系統に電気的に接続される。2つのDC/DCコンバータの他方は、燃料電池に対して2つのDC/DCコンバータの一方と並列に接続されている。 For example, a power supply system as a fuel cell system described in Patent Document 1 includes a fuel cell and a plurality of DC/DC converters. In the above power supply system, two DC/DC converters are connected to the fuel cell. For example, one of the two DC/DC converters is electrically connected to a motor as a load that drives the fuel cell vehicle, and the other of the two DC/DC converters is electrically connected to an auxiliary system. The other of the two DC/DC converters is connected to the fuel cell in parallel with one of the two DC/DC converters.

特開2011-36101号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-36101

ところで、DC/DCコンバータは、DC/DCコンバータの内部の入力側にコンデンサを有していることがある。2つのDC/DCコンバータの内部の入力側にコンデンサが設けられている場合、2つのDC/DCコンバータは、当該コンデンサに蓄えられた電力の電圧を、例えば負荷や補機系統等の電力供給先の要求電圧に変換する。 By the way, the DC/DC converter may include a capacitor on the input side inside the DC/DC converter. When two DC/DC converters are provided with capacitors on their internal input sides, the two DC/DC converters transfer the voltage of the power stored in the capacitors to the power supply destination, such as the load or auxiliary equipment system. Convert to the required voltage.

2つのDC/DCコンバータが燃料電池に並列に接続されているため、2つのDC/DCコンバータの内部の入力側のコンデンサ同士が電気的に接続される状態になる。そのため、2つのDC/DCコンバータの一方の入力側のコンデンサの電荷が2つのDC/DCコンバータの他方に向けて引かれたり、2つのDC/DCコンバータの他方の入力側のコンデンサの電荷が2つのDC/DCコンバータの一方に向けて引かれたりする虞がある。すなわち、電荷が引かれた方のDC/DCコンバータの内部の入力側のコンデンサに蓄えられた電力が不足するため、電荷が引かれた方のDC/DCコンバータは、燃料電池で発電された電力の電圧を変換できなくなり、燃料電池システムの駆動状態を安定させ難くなる虞がある。 Since the two DC/DC converters are connected in parallel to the fuel cell, the capacitors on the input side inside the two DC/DC converters are electrically connected to each other. Therefore, the charge of the capacitor on the input side of one of the two DC/DC converters may be drawn toward the other of the two DC/DC converters, or the charge of the capacitor on the input side of the other of the two DC/DC converters may be There is a possibility that it may be pulled toward one of the two DC/DC converters. In other words, since the power stored in the capacitor on the input side inside the DC/DC converter from which the charge is drawn is insufficient, the DC/DC converter from which the charge is drawn will use the power generated by the fuel cell. It may become impossible to convert the voltage of the fuel cell system, making it difficult to stabilize the driving state of the fuel cell system.

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、駆動状態を安定させることができる燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made by focusing on the problems existing in the conventional technology, and its purpose is to provide a fuel cell system that can stabilize the driving state.

上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池で発電された電力の電圧を第1電圧に変換するとともに内部の入力側に第1コンデンサを有する第1DC/DCコンバータと、前記燃料電池に対して前記第1DC/DCコンバータと並列に接続され、前記燃料電池で発電された電力の電圧を第2電圧に変換するとともに内部の入力側に第2コンデンサを有する第2DC/DCコンバータと、を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池に接続される第1配線と、前記第1DC/DCコンバータの入力側に接続されつつ前記第1コンデンサと電気的に接続される第2配線と、前記第1配線及び前記第2配線に電気的に接続され、前記第1コンデンサの電荷を前記第1配線に向けて逆流させない第1逆流抑止部と、前記第1配線に接続される第3配線と、前記第2DC/DCコンバータの入力側に接続されつつ前記第2コンデンサと電気的に接続される第4配線と、前記第3配線及び前記第4配線に電気的に接続され、前記第2コンデンサの電荷を前記第3配線に向けて逆流させない第2逆流抑止部と、を備える。 A fuel cell system that solves the above problems includes a fuel cell, a first DC/DC converter that converts the voltage of the electric power generated by the fuel cell into a first voltage and has a first capacitor on the input side thereof, and a second DC/DC converter that is connected in parallel with the first DC/DC converter to the fuel cell, converts the voltage of the power generated by the fuel cell into a second voltage, and has a second capacitor on the internal input side; A fuel cell system comprising: a first wiring connected to the fuel cell; and a second wiring connected to the input side of the first DC/DC converter and electrically connected to the first capacitor. a first backflow prevention section electrically connected to the first wiring and the second wiring to prevent the electric charge of the first capacitor from flowing back toward the first wiring; 3 wiring, a fourth wiring electrically connected to the second capacitor while being connected to the input side of the second DC/DC converter, and a fourth wiring electrically connected to the third wiring and the fourth wiring, and the fourth wiring electrically connected to the third wiring and the fourth wiring, A second backflow prevention section that prevents the charge of the second capacitor from flowing back toward the third wiring is provided.

これによれば、第1DC/DCコンバータの内部の入力側に設けられる第1コンデンサと、第2DC/DCコンバータの内部の入力側に設けられる第2コンデンサとの間の電荷の移動が第1逆流抑止部及び第2逆流抑止部により抑止される。そのため、第1コンデンサ及び第2コンデンサに蓄えられた電力が不足することが抑止され、燃料電池で発電された電力の電圧を変換できなくなることがない。したがって、燃料電池システムの駆動状態を安定させることができる。 According to this, the movement of charges between the first capacitor provided on the input side inside the first DC/DC converter and the second capacitor provided on the input side inside the second DC/DC converter is caused by the first reverse flow. This is suppressed by the suppressing section and the second backflow suppressing section. Therefore, the power stored in the first capacitor and the second capacitor is prevented from running out, and the voltage of the power generated by the fuel cell cannot be converted. Therefore, the driving state of the fuel cell system can be stabilized.

上記の燃料電池システムにおいて、前記第1逆流抑止部は、前記第1配線から前記第2配線に向けての通電のみを許容するダイオードであり、前記第2逆流抑止部は、前記第3配線から前記第4配線に向けての通電のみを許容するダイオードであるとよい。 In the above fuel cell system, the first backflow prevention section is a diode that only allows current to flow from the first wiring toward the second wiring, and the second backflow prevention section is a diode that allows electricity to flow only from the first wiring to the second wiring. It is preferable that the diode is a diode that only allows current to flow toward the fourth wiring.

これによれば、第1配線から第2配線への電流を許容しながら、第1コンデンサから第1配線への電流を抑止でき、第3配線から第4配線への電流を許容しながら、第2コンデンサから第3配線への電流を抑止できる。したがって、単一のダイオードにより好適に燃料電池システムの駆動状態を安定させることができる。 According to this, it is possible to suppress the current from the first capacitor to the first wiring while allowing the current to flow from the first wiring to the second wiring, and to suppress the current from the first wiring to the fourth wiring while allowing the current to flow from the third wiring to the fourth wiring. Current flowing from the second capacitor to the third wiring can be suppressed. Therefore, the driving state of the fuel cell system can be suitably stabilized using a single diode.

上記の燃料電池システムにおいて、前記第1DC/DCコンバータ及び前記第2DC/DCコンバータは、スイッチングレギュレータであり、前記第1DC/DCコンバータの出力側に接続される第1蓄電装置と、前記第2DC/DCコンバータの出力側に接続される第2蓄電装置と、前記第1蓄電装置及び前記第2蓄電装置それぞれの充電率を検出する充電率検出部と、前記充電率に基づき前記第1DC/DCコンバータ及び前記第2DC/DCコンバータを制御する制御装置と、前記制御装置から出力される指令に基づき前記第1DC/DCコンバータ及び前記第2DC/DCコンバータそれぞれが有するスイッチング素子の導通状態を制御する制御部を更に有し、前記制御装置は、前記燃料電池の電圧が所定電圧以上とならないように実施される高電位回避制御を実行し、前記高電位回避制御では、前記第1蓄電装置の前記充電率に応じて前記第1DC/DCコンバータの前記制御部に出力する前記指令を変更する第1充電制御と、前記第2蓄電装置の前記充電率に応じて前記第2DC/DCコンバータの前記制御部に出力する前記指令を変更する第2充電制御と、を実施するとよい。 In the above fuel cell system, the first DC/DC converter and the second DC/DC converter are switching regulators, and the first power storage device connected to the output side of the first DC/DC converter and the second DC/DC converter are switching regulators. a second power storage device connected to the output side of the DC converter; a charging rate detection unit that detects charging rates of each of the first power storage device and the second power storage device; and the first DC/DC converter based on the charging rate. and a control device that controls the second DC/DC converter, and a control unit that controls the conduction state of switching elements included in each of the first DC/DC converter and the second DC/DC converter based on a command output from the control device. further comprising: the control device executes high potential avoidance control to prevent the voltage of the fuel cell from exceeding a predetermined voltage; and in the high potential avoidance control, the charging rate of the first power storage device is a first charging control that changes the command output to the control unit of the first DC/DC converter according to the charging rate of the second power storage device; It is preferable to perform a second charging control that changes the command to be output.

燃料電池は複数のセルが積層されることにより形成されている。燃料電池は、発電量が多くなると燃料電池を形成するセル1枚当たりに印加される電圧が低くなり、発電量が少なくなると燃料電池を形成するセル1枚当たりに印加される電圧が高くなる傾向がある。燃料電池は、出力要求がない場合、駆動を停止させることが一般的であるが、燃料電池の駆動を停止させたとき、燃料電池を形成するセルの電圧が高くなってしまい、燃料電池が劣化する虞がある。 A fuel cell is formed by stacking a plurality of cells. In fuel cells, when the amount of power generation increases, the voltage applied to each cell forming the fuel cell tends to decrease, and when the amount of power generation decreases, the voltage applied to each cell forming the fuel cell tends to increase. There is. Fuel cells generally stop driving when there is no demand for output, but when the fuel cell stops driving, the voltage of the cells forming the fuel cell increases, causing the fuel cell to deteriorate. There is a possibility that

その点、これによれば、制御装置は、高電位回避制御を実施している。高電位回避制御では、第1蓄電装置の充電率に応じて制御装置が制御部に出力する指令を変更する第1充電制御と、第2蓄電装置の充電率に応じて制御装置が制御部に出力する指令を変更する第2充電制御とを実施する。すなわち、制御装置は、燃料電池の駆動が停止しても第1DC/DCコンバータ及び第2DC/DCコンバータそれぞれの駆動を第1蓄電装置及び第2蓄電装置それぞれの充電率に応じて変化させ、燃料電池で発電されている電力を第1蓄電装置及び第2蓄電装置に充電することにより燃料電池の電圧が所定電圧以上にならないようにしている。よって、燃料電池の劣化を抑制できる。 In this respect, according to this, the control device implements high potential avoidance control. In the high potential avoidance control, the control device changes the command output to the control unit according to the charging rate of the first power storage device, and the control device changes the command output to the control unit according to the charging rate of the second power storage device. and second charging control that changes the command to be output. That is, even if the driving of the fuel cell is stopped, the control device changes the driving of the first DC/DC converter and the second DC/DC converter according to the respective charging rates of the first power storage device and the second power storage device, and By charging the first power storage device and the second power storage device with the power generated by the battery, the voltage of the fuel cell is prevented from exceeding a predetermined voltage. Therefore, deterioration of the fuel cell can be suppressed.

この発明によれば、駆動状態を安定させることができる。 According to this invention, the driving state can be stabilized.

燃料電池システムの構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a fuel cell system. 第1DC/DCコンバータ及び第2DC/DCコンバータの構成を示す概略図。A schematic diagram showing the configuration of a first DC/DC converter and a second DC/DC converter. 燃料電池システムの第1充電制御の制御フローを示した概略図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a control flow of first charging control of the fuel cell system. 燃料電池システムの第2充電制御の制御フローを示した概略図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a control flow of second charging control of the fuel cell system. 第1DC/DCコンバータ及び第2DC/DCコンバータの変更例を示した概略図。The schematic diagram which showed the example of a change of a 1st DC/DC converter and a 2nd DC/DC converter. 第1逆流抑止部及び第2逆流抑止部の変更例を示した概略図。The schematic diagram which showed the example of a change of a 1st backflow prevention part and a 2nd backflow prevention part.

以下、燃料電池システムを具体化した実施形態を図1~図4にしたがって説明する。
図1に示すように、この実施形態の燃料電池システム1は、フォークリフトやトーイングトラクターといった産業車両に適用されるものである。燃料電池システム1は、燃料電池50を備えている。燃料電池50は、複数のセルを積層することによりスタック化したものである。セルとは、例えば固体高分子形燃料電池である。燃料電池50は、燃料ガスと、酸化剤ガスとの化学反応により発電を行う。本実施形態では、水素ガスを燃料ガス、空気中の酸素を酸化剤ガスとして発電が行われる。なお、燃料電池50で発電される電力の電圧値は、例えば140Vである。
Hereinafter, embodiments embodying a fuel cell system will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 of this embodiment is applied to industrial vehicles such as forklifts and towing tractors. The fuel cell system 1 includes a fuel cell 50. The fuel cell 50 is a stack formed by laminating a plurality of cells. The cell is, for example, a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell 50 generates electricity through a chemical reaction between fuel gas and oxidant gas. In this embodiment, power generation is performed using hydrogen gas as a fuel gas and oxygen in the air as an oxidant gas. Note that the voltage value of the electric power generated by the fuel cell 50 is, for example, 140V.

燃料電池システム1は、3つの電源系統を備えている。当該3つの電源系統は、要求電圧がそれぞれ異なっている。当該3つの電源系統それぞれを、第1系統10、第2系統20、及び第3系統30とする。 The fuel cell system 1 includes three power supply systems. The three power supply systems have different required voltages. The three power supply systems are respectively referred to as a first system 10, a second system 20, and a third system 30.

第1系統10は、負荷11と、第1蓄電装置12と、第1DC/DCコンバータ13と、第1ダイオード41と、第1系統用第1正極配線Lp11と、第1系統用第2正極配線Lp12と、第1系統用第3正極配線Lp13と、第1系統用第1負極配線Ln11と、第1系統用第2負極配線Ln12と、を有している。 The first system 10 includes a load 11, a first power storage device 12, a first DC/DC converter 13, a first diode 41, a first positive wiring Lp11 for the first system, and a second positive wiring for the first system. Lp12, a third positive wiring Lp13 for the first system, a first negative wiring Ln11 for the first system, and a second negative wiring Ln12 for the first system.

負荷11は、トーイングトラクターが走行するための駆動力を発生させる走行用モータ11aと、走行用モータ11aを駆動させるインバータ11bとを有している。走行用モータ11aとインバータ11bとは電気的に接続されている。負荷11は、例えば80Vで駆動する。 The load 11 includes a travel motor 11a that generates a driving force for the towing tractor to travel, and an inverter 11b that drives the travel motor 11a. The traveling motor 11a and the inverter 11b are electrically connected. The load 11 is driven at 80V, for example.

第1蓄電装置12は、二次電池であり、例えば、リチウムイオンキャパシタが採用されている。第1蓄電装置12は、走行用モータ11aを駆動させるための電力を蓄電する機能を有している。第1蓄電装置12は、例えば電圧値が80Vの電力を充電できる。 The first power storage device 12 is a secondary battery, and uses a lithium ion capacitor, for example. The first power storage device 12 has a function of storing power for driving the driving motor 11a. The first power storage device 12 can be charged with power having a voltage value of 80V, for example.

第1系統用第1正極配線Lp11は、燃料電池50の正極に接続されている。第1系統用第2正極配線Lp12は、第1DC/DCコンバータ13の正極の入力端13aに接続されている。第1系統用第1負極配線Ln11は、一端が燃料電池50の負極に接続され、他端が第1DC/DCコンバータ13の負極の入力端13bに接続されている。第1ダイオード41は、第1系統用第1正極配線Lp11と第1系統用第2正極配線Lp12との間に設けられている。第1ダイオード41は、第1系統用第1正極配線Lp11及び第1系統用第2正極配線Lp12に電気的に接続されている。第1ダイオード41は、第1系統用第1正極配線Lp11から第1系統用第2正極配線Lp12に向けての通電のみを許容するダイオードである。 The first positive electrode wiring Lp11 for the first system is connected to the positive electrode of the fuel cell 50. The second positive wiring Lp12 for the first system is connected to the positive input terminal 13a of the first DC/DC converter 13. One end of the first negative electrode wiring Ln11 for the first system is connected to the negative electrode of the fuel cell 50, and the other end is connected to the negative electrode input terminal 13b of the first DC/DC converter 13. The first diode 41 is provided between the first positive wiring Lp11 for the first system and the second positive wiring Lp12 for the first system. The first diode 41 is electrically connected to the first positive wiring Lp11 for the first system and the second positive wiring Lp12 for the first system. The first diode 41 is a diode that only allows current to flow from the first positive wiring Lp11 for the first system to the second positive wiring Lp12 for the first system.

第1系統用第3正極配線Lp13は、第1DC/DCコンバータ13の正極の出力端13cと、第1蓄電装置12の正極の入力端12aとを接続している。第1系統用第3正極配線Lp13は、第1DC/DCコンバータ13の正極の出力端13cと、負荷11の正極の入力端11cとを接続している。第1蓄電装置12の正極の入力端12aと、負荷11の正極の入力端11cとは、第1系統用第3正極配線Lp13により電気的に接続されている。なお、第1系統用第3正極配線Lp13は、複数の配線により構成されていてもよいし、1本の配線により構成されていてもよい。 The third positive wiring Lp13 for the first system connects the positive output terminal 13c of the first DC/DC converter 13 and the positive input terminal 12a of the first power storage device 12. The third positive wiring Lp13 for the first system connects the positive output terminal 13c of the first DC/DC converter 13 and the positive input terminal 11c of the load 11. The positive input terminal 12a of the first power storage device 12 and the positive input terminal 11c of the load 11 are electrically connected by a third positive wiring Lp13 for the first system. Note that the third positive electrode wiring Lp13 for the first system may be composed of a plurality of wirings, or may be composed of one wiring.

第1系統用第2負極配線Ln12は、第1DC/DCコンバータ13の負極の出力端13dと、第1蓄電装置12の負極の入力端12bとを接続している。第1系統用第2負極配線Ln12は、第1DC/DCコンバータ13の負極の出力端13dと、負荷11の負極の入力端11dとを接続している。第1蓄電装置12の負極の入力端12bと、負荷11の負極の入力端11dとは第1系統用第2負極配線Ln12により電気的に接続されている。第1蓄電装置12は、第1系統用第3正極配線Lp13及び第1系統用第2負極配線Ln12により第1DC/DCコンバータ13の出力側に接続されている。なお、第1系統用第2負極配線Ln12は、複数の配線により構成されていてもよいし、1本の配線により構成されていてもよい。 The second negative wiring Ln12 for the first system connects the negative output terminal 13d of the first DC/DC converter 13 and the negative input terminal 12b of the first power storage device 12. The second negative wiring Ln12 for the first system connects the negative output terminal 13d of the first DC/DC converter 13 and the negative input terminal 11d of the load 11. The negative input terminal 12b of the first power storage device 12 and the negative input terminal 11d of the load 11 are electrically connected by the second negative wiring Ln12 for the first system. The first power storage device 12 is connected to the output side of the first DC/DC converter 13 by a third positive wiring Lp13 for the first system and a second negative wiring Ln12 for the first system. Note that the second negative electrode wiring Ln12 for the first system may be composed of a plurality of wirings, or may be composed of one wiring.

第2系統20は、第1補機21と、第2蓄電装置22と、第2DC/DCコンバータ23と、第2ダイオード42と、第2系統用第1正極配線Lp21と、第2系統用第2正極配線Lp22と、第2系統用第3正極配線Lp23と、第2系統用第1負極配線Ln21と、第2系統用第2負極配線Ln22と、を有している。 The second system 20 includes a first auxiliary machine 21, a second power storage device 22, a second DC/DC converter 23, a second diode 42, a first positive electrode wiring Lp21 for the second system, and a first positive electrode wiring Lp21 for the second system. It has two positive electrode wiring Lp22, a third positive electrode wiring Lp23 for the second system, a first negative electrode wiring Ln21 for the second system, and a second negative electrode wiring Ln22 for the second system.

第1補機21は、例えば燃料電池50の駆動を補助する電磁弁及び電動圧縮機等を示している。電磁弁は、図示しない水素タンクと燃料電池50とを接続する水素供給配管に設けられ、当該水素供給配管を開閉する機能を有している。電動圧縮機は、燃料電池50に酸素を含んだ空気を圧縮させた状態で供給する機能を有している。第1補機21は、例えば48Vで駆動する。 The first auxiliary machine 21 includes, for example, a solenoid valve and an electric compressor that assist the driving of the fuel cell 50. The solenoid valve is provided in a hydrogen supply pipe that connects a hydrogen tank (not shown) and the fuel cell 50, and has a function of opening and closing the hydrogen supply pipe. The electric compressor has a function of supplying air containing oxygen to the fuel cell 50 in a compressed state. The first auxiliary machine 21 is driven by, for example, 48V.

第2蓄電装置22は、二次電池であり、例えば、リチウムイオンキャパシタが採用されている。第2蓄電装置22は、第1補機21を駆動させるための電力を蓄電する機能を有している。第2蓄電装置22は、例えば電圧値が48Vの電力を充電できる。 The second power storage device 22 is a secondary battery, and uses a lithium ion capacitor, for example. The second power storage device 22 has a function of storing power for driving the first auxiliary device 21 . The second power storage device 22 can be charged with power having a voltage value of 48V, for example.

第2系統用第1正極配線Lp21は、第1系統用第1正極配線Lp11に接続されている。第2系統用第2正極配線Lp22は、第2DC/DCコンバータ23の正極の入力端23aに接続されている。第2系統用第1負極配線Ln21は、一端が第1系統用第1負極配線Ln11に接続され、他端が第2DC/DCコンバータ23の負極の入力端23bに接続されている。第2ダイオード42は、第2系統用第1正極配線Lp21と第2系統用第2正極配線Lp22との間に設けられている。第2ダイオード42は、第2系統用第1正極配線Lp21及び第2系統用第2正極配線Lp22に電気的に接続されている。第2ダイオード42は、第2系統用第1正極配線Lp21から第2系統用第2正極配線Lp22に向けての通電のみを許容するダイオードである。 The first positive wiring Lp21 for the second system is connected to the first positive wiring Lp11 for the first system. The second positive wiring Lp22 for the second system is connected to the positive input terminal 23a of the second DC/DC converter 23. One end of the first negative wiring Ln21 for the second system is connected to the first negative wiring Ln11 for the first system, and the other end is connected to the negative input terminal 23b of the second DC/DC converter 23. The second diode 42 is provided between the first positive wiring Lp21 for the second system and the second positive wiring Lp22 for the second system. The second diode 42 is electrically connected to the first positive wiring Lp21 for the second system and the second positive wiring Lp22 for the second system. The second diode 42 is a diode that only allows current to flow from the first positive wiring Lp21 for the second system to the second positive wiring Lp22 for the second system.

第2系統用第3正極配線Lp23は、第2DC/DCコンバータ23の正極の出力端23cと、第2蓄電装置22の正極の入力端22aとを接続している。第2系統用第3正極配線Lp23は、第2DC/DCコンバータ23の正極の出力端23cと、第1補機21の正極の入力端21aとを接続している。第2蓄電装置22の正極の入力端22aと、第1補機21の正極の入力端21aとは第2系統用第3正極配線Lp23により電気的に接続されている。なお、第2系統用第3正極配線Lp23は、複数の配線により構成されていてもよいし、1本の配線により構成されていてもよい。 The third positive wiring Lp23 for the second system connects the positive output terminal 23c of the second DC/DC converter 23 and the positive input terminal 22a of the second power storage device 22. The third positive wiring Lp23 for the second system connects the positive output terminal 23c of the second DC/DC converter 23 and the positive input terminal 21a of the first auxiliary machine 21. The positive input end 22a of the second power storage device 22 and the positive input end 21a of the first auxiliary device 21 are electrically connected by a third positive wiring Lp23 for the second system. Note that the third positive electrode wiring Lp23 for the second system may be composed of a plurality of wirings, or may be composed of one wiring.

第2系統用第2負極配線Ln22は、第2DC/DCコンバータ23の負極の出力端23dと、第2蓄電装置22の負極の入力端22bとを接続している。第2系統用第2負極配線Ln22は、第2DC/DCコンバータ23の負極の出力端23dと、第1補機21の負極の入力端21bとを接続している。第2蓄電装置22の負極の入力端22bと、第1補機21の負極の入力端21bとは第2系統用第2負極配線Ln22により電気的に接続されている。第2蓄電装置22は、第2系統用第3正極配線Lp23及び第2系統用第2負極配線Ln22により第2DC/DCコンバータ23の出力側に接続されている。なお、第2系統用第2負極配線Ln22は、複数の配線により構成されていてもよいし、1本の配線により構成されていてもよい。 The second negative wiring Ln22 for the second system connects the negative output end 23d of the second DC/DC converter 23 and the negative input end 22b of the second power storage device 22. The second negative wiring Ln22 for the second system connects the negative output terminal 23d of the second DC/DC converter 23 and the negative input terminal 21b of the first auxiliary machine 21. The negative input terminal 22b of the second power storage device 22 and the negative input terminal 21b of the first auxiliary machine 21 are electrically connected by a second negative wiring Ln22 for the second system. The second power storage device 22 is connected to the output side of the second DC/DC converter 23 by a third positive wiring Lp23 for the second system and a second negative wiring Ln22 for the second system. Note that the second negative electrode wiring Ln22 for the second system may be composed of a plurality of wirings, or may be composed of one wiring.

第3系統30は、第2補機31と、第3蓄電装置32と、第3DC/DCコンバータ33と、第3系統用第1正極配線Lp31と、第3系統用第2正極配線Lp32と、第3系統用第1負極配線Ln31と、第3系統用第2負極配線Ln32とを有している。 The third system 30 includes a second auxiliary machine 31, a third power storage device 32, a third DC/DC converter 33, a first positive wiring Lp31 for the third system, and a second positive wiring Lp32 for the third system. It has a first negative electrode wiring Ln31 for the third system and a second negative electrode wiring Ln32 for the third system.

第2補機31は、例えばエアコン、カーナビゲーションシステム、及びライトや、当該エアコン、カーナビゲーション、ライト、及び第1補機21を制御する制御装置としてのFCECU34を含んでいる。第2補機31は、例えば12Vで駆動する。 The second auxiliary machine 31 includes, for example, an air conditioner, a car navigation system, and lights, and an FCECU 34 as a control device that controls the air conditioner, car navigation system, lights, and first auxiliary machine 21 . The second auxiliary machine 31 is driven by, for example, 12V.

第3蓄電装置32は、二次電池であり、例えば、リチウムイオンキャパシタが採用されている。第3蓄電装置32は、第2補機31を駆動させるための電力を蓄電する機能を有している。第3蓄電装置32は、例えば電圧値が12Vの電力を充電できる。 The third power storage device 32 is a secondary battery, and uses a lithium ion capacitor, for example. The third power storage device 32 has a function of storing power for driving the second auxiliary machine 31. The third power storage device 32 can be charged with power having a voltage value of 12V, for example.

第3系統用第1正極配線Lp31は、一端が第2系統用第3正極配線Lp23に接続され、他端が第3DC/DCコンバータ33の正極の入力端33aに接続されている。第3系統用第2正極配線Lp32は、第3DC/DCコンバータ33の正極の出力端33cと、第3蓄電装置32の正極の入力端32aとを接続している。第3系統用第2正極配線Lp32は、第3DC/DCコンバータ33の正極の出力端33cと、第2補機31の正極の入力端31aとを接続している。第3蓄電装置32の正極の入力端32aと、第2補機31の正極の入力端31aとは第3系統用第2正極配線Lp32により電気的に接続されている。なお、第3系統用第2正極配線Lp32は、複数の配線により構成されていてもよいし、1本の配線により構成されていてもよい。 One end of the first positive wiring Lp31 for the third system is connected to the third positive wiring Lp23 for the second system, and the other end is connected to the positive input terminal 33a of the third DC/DC converter 33. The second positive wiring Lp32 for the third system connects the positive output end 33c of the third DC/DC converter 33 and the positive input end 32a of the third power storage device 32. The second positive wiring Lp32 for the third system connects the positive output end 33c of the third DC/DC converter 33 and the positive input end 31a of the second auxiliary machine 31. The positive input end 32a of the third power storage device 32 and the positive input end 31a of the second auxiliary machine 31 are electrically connected by the second positive wiring Lp32 for the third system. Note that the second positive electrode wiring Lp32 for the third system may be composed of a plurality of wirings, or may be composed of one wiring.

第3系統用第1負極配線Ln31は、一端が第2系統用第2負極配線Ln22に接続され、他端が第3DC/DCコンバータ33の負極の入力端33bに接続されている。第3系統用第2負極配線Ln32は、第3DC/DCコンバータ33の負極の出力端33dと、第3蓄電装置32の負極の入力端32bとを接続している。第3系統用第2負極配線Ln32は、第3DC/DCコンバータ33の負極の出力端33dと、第2補機31の負極の入力端31bとを接続している。第3蓄電装置32の負極の入力端32bと、第2補機31の負極の入力端31bとは第3系統用第1負極配線Ln31により電気的に接続されている。なお、第3系統用第2負極配線Ln32は、複数の配線により構成されていてもよいし、1本の配線により構成されていてもよい。 One end of the first negative wiring Ln31 for the third system is connected to the second negative wiring Ln22 for the second system, and the other end is connected to the negative input terminal 33b of the third DC/DC converter 33. The second negative electrode wiring Ln32 for the third system connects the negative output end 33d of the third DC/DC converter 33 and the negative input end 32b of the third power storage device 32. The second negative wiring Ln32 for the third system connects the negative output end 33d of the third DC/DC converter 33 and the negative input end 31b of the second auxiliary machine 31. The negative input terminal 32b of the third power storage device 32 and the negative input terminal 31b of the second auxiliary machine 31 are electrically connected by the first negative wiring Ln31 for the third system. Note that the second negative electrode wiring Ln32 for the third system may be composed of a plurality of wirings, or may be composed of one wiring.

燃料電池システム1は、第1蓄電装置12の充電率SOC1を検出する充電率検出部としての第1充電率検出部61と、第2蓄電装置22の充電率SOC2を検出する充電率検出部としての第2充電率検出部62とを備えている。第1充電率検出部61により検出される充電率SOC1及び第2充電率検出部62により検出される充電率SOC2は、FCECU34に入力される。FCECU34は、入力された充電率SOC1に基づき第1DC/DCコンバータ13を制御するための第1指令S1、第2指令S2、又は第3指令S3を第1DC/DCコンバータ13に出力する。FCECU34は、入力された充電率SOC2に基づき第2DC/DCコンバータ23を制御するための第1指令S1、第2指令S2、又は第3指令S3を第2DC/DCコンバータ23に出力する。 The fuel cell system 1 includes a first charging rate detector 61 as a charging rate detector that detects a charging rate SOC1 of the first power storage device 12, and a charging rate detector 61 as a charging rate detector that detects the charging rate SOC2 of the second power storage device 22. A second charging rate detection section 62 is provided. The charging rate SOC1 detected by the first charging rate detector 61 and the charging rate SOC2 detected by the second charging rate detector 62 are input to the FCECU 34. The FCECU 34 outputs a first command S1, a second command S2, or a third command S3 to the first DC/DC converter 13 for controlling the first DC/DC converter 13 based on the input charging rate SOC1. The FCECU 34 outputs a first command S1, a second command S2, or a third command S3 to the second DC/DC converter 23 for controlling the second DC/DC converter 23 based on the input charging rate SOC2.

次に、第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23の構成について詳細に説明する。
図2に示すように、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13は、正極母線14と、負極母線15と、を有している。正極母線14は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13の正極の入力端13aと正極の出力端13cとを接続している。負極母線15は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13の負極の入力端13bと負極の出力端13dとを接続している。正極母線14は、第1DC/DCコンバータ13の正極の入力端13aを介して第1系統用第2正極配線Lp12と電気的に接続され、第1DC/DCコンバータ13の正極の出力端13cを介して第1系統用第3正極配線Lp13に電気的に接続されている。負極母線15は、第1DC/DCコンバータ13の負極の入力端13bを介して第1系統用第1負極配線Ln11と電気的に接続され、第1DC/DCコンバータ13の負極の出力端13dを介して第1系統用第2負極配線Ln12に電気的に接続されている。
Next, the configurations of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, inside the first DC/DC converter 13, the first DC/DC converter 13 has a positive electrode bus 14 and a negative electrode bus 15. Inside the first DC/DC converter 13, the positive bus 14 connects the positive input end 13a and the positive output end 13c of the first DC/DC converter 13. Inside the first DC/DC converter 13, the negative bus 15 connects the negative input end 13b and the negative output end 13d of the first DC/DC converter 13. The positive electrode bus 14 is electrically connected to the second positive wiring Lp12 for the first system via the positive input terminal 13a of the first DC/DC converter 13, and is electrically connected to the second positive electrode wiring Lp12 for the first system through the positive output terminal 13c of the first DC/DC converter 13. and is electrically connected to the third positive electrode wiring Lp13 for the first system. The negative electrode bus 15 is electrically connected to the first negative wiring Ln11 for the first system via the negative input terminal 13b of the first DC/DC converter 13, and is electrically connected to the first negative electrode wiring Ln11 through the negative output terminal 13d of the first DC/DC converter 13. and is electrically connected to the second negative electrode wiring Ln12 for the first system.

第1DC/DCコンバータ13は、正極母線14と負極母線15とを接続する第1中継配線16と、第2中継配線17と、第3中継配線18とを有している。第1中継配線16、第2中継配線17、及び第3中継配線18は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13の入力端13a,13b側から第1DC/DCコンバータ13の出力端13c,13d側に向けてこの順に配置されている。第1中継配線16は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13の入力端13a,13b寄りに設けられている。第3中継配線18は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13の出力端13c,13d寄りに設けられている。第2中継配線17は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1中継配線16と第3中継配線18との間に設けられている。 The first DC/DC converter 13 has a first relay wiring 16, a second relay wiring 17, and a third relay wiring 18 that connect the positive electrode bus 14 and the negative electrode bus 15. The first relay wiring 16 , the second relay wiring 17 , and the third relay wiring 18 are connected inside the first DC/DC converter 13 from the input ends 13 a and 13 b of the first DC/DC converter 13 to the first DC/DC converter 13 . They are arranged in this order toward the output ends 13c and 13d. The first relay wiring 16 is provided inside the first DC/DC converter 13 near the input ends 13a and 13b of the first DC/DC converter 13. The third relay wiring 18 is provided inside the first DC/DC converter 13 near the output ends 13c and 13d of the first DC/DC converter 13. The second relay wiring 17 is provided inside the first DC/DC converter 13 between the first relay wiring 16 and the third relay wiring 18.

第1DC/DCコンバータ13は、2つのコンデンサCdと、1つのスイッチング素子Swと、1つのコイルCoと、1つのダイオードDiと、1つの電圧センサVと、1つの制御部19とを有している。2つのコンデンサCdそれぞれは、第1中継配線16及び第3中継配線18上に配置されている。スイッチング素子Swは、正極母線14における第1中継配線16と第2中継配線17とに挟まれた部分に配置されている。コイルCoは、正極母線14における第2中継配線17と第3中継配線18とに挟まれた部分に配置されている。コイルCoと、第3中継配線18上に設けられたコンデンサCdにより第1DC/DCコンバータ13の平滑回路が形成されている。ダイオードDiは、第2中継配線17上に配置されている。ダイオードDiは、第2中継配線17の負極母線15側から正極母線14側に向けての電流のみを許容するように配置されている。 The first DC/DC converter 13 includes two capacitors Cd, one switching element Sw, one coil Co, one diode Di, one voltage sensor V, and one control section 19. There is. The two capacitors Cd are arranged on the first relay wiring 16 and the third relay wiring 18, respectively. The switching element Sw is arranged in a portion of the positive electrode bus bar 14 sandwiched between the first relay wiring 16 and the second relay wiring 17. The coil Co is arranged in a portion of the positive electrode bus bar 14 sandwiched between the second relay wiring 17 and the third relay wiring 18. A smoothing circuit of the first DC/DC converter 13 is formed by the coil Co and the capacitor Cd provided on the third relay wiring 18. The diode Di is arranged on the second relay wiring 17. The diode Di is arranged to allow only a current from the negative bus 15 side of the second relay wiring 17 toward the positive bus 14 side.

第1DC/DCコンバータ13の内部において、第2中継配線17を基準として第1中継配線16側を第1DC/DCコンバータ13の入力側とし、第2中継配線17を基準として第3中継配線18側を第1DC/DCコンバータ13の出力側とする。第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1中継配線16上に設けられているコンデンサCdを第1コンデンサCd1とすると、第1コンデンサCd1は、第1DC/DCコンバータ13の内部において、第1DC/DCコンバータ13の入力端13a,13b寄りに配置されている。第1コンデンサCd1は、第1DC/DCコンバータ13の内部の入力側に設けられている。 Inside the first DC/DC converter 13, the first relay wiring 16 side is the input side of the first DC/DC converter 13 with the second relay wiring 17 as a reference, and the third relay wiring 18 side is the input side of the first DC/DC converter 13 with the second relay wiring 17 as a reference. is the output side of the first DC/DC converter 13. If the capacitor Cd provided on the first relay wiring 16 inside the first DC/DC converter 13 is the first capacitor Cd1, the first capacitor Cd1 is the first DC/DC converter inside the first DC/DC converter 13. They are arranged near the input ends 13a and 13b of the DC converter 13. The first capacitor Cd1 is provided on the input side inside the first DC/DC converter 13.

電圧センサVは、第1コンデンサCd1に蓄電された電力の電圧を検知するセンサである。第1中継配線16、正極母線14、及び第1系統用第2正極配線Lp12が電気的に接続されているため、第1コンデンサCd1と第1系統用第2正極配線Lp12は、電気的に接続されている。 The voltage sensor V is a sensor that detects the voltage of the power stored in the first capacitor Cd1. Since the first relay wiring 16, the positive bus bar 14, and the second positive wiring Lp12 for the first system are electrically connected, the first capacitor Cd1 and the second positive wiring Lp12 for the first system are electrically connected. has been done.

制御部19は、図示しないメモリと、メモリに記憶されたプログラムを実行する図示しないマイコンと、を有している。制御部19のメモリには、スイッチング素子Swのオンオフのデューティ比を演算するプログラムが記憶されている。そして、制御部19のマイコンは、当該デューティ比に基づきスイッチング素子Swを制御する。このように構成された第1DC/DCコンバータ13は、燃料電池50で発電された電力を降圧する機能を有するスイッチングレギュレータである。上記のデューティ比は、燃料電池50で発電された電力の電圧を第1系統用第3正極配線Lp13及び第1系統用第2負極配線Ln12に接続された負荷11を駆動させる電圧である80Vまで降圧する観点で設定される。第1DC/DCコンバータ13は、燃料電池50で発電された電力の電圧を80Vに変換するとともに内部の入力側に第1コンデンサCd1を有している。なお、負荷11を駆動させる電圧である80Vは、第1電圧の一例である。 The control unit 19 includes a memory (not shown) and a microcomputer (not shown) that executes a program stored in the memory. The memory of the control unit 19 stores a program that calculates the on/off duty ratio of the switching element Sw. Then, the microcomputer of the control unit 19 controls the switching element Sw based on the duty ratio. The first DC/DC converter 13 configured in this manner is a switching regulator that has a function of stepping down the power generated by the fuel cell 50. The above duty ratio is up to 80V, which is the voltage that drives the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50 to the load 11 connected to the third positive electrode wiring Lp13 for the first system and the second negative electrode wiring Ln12 for the first system. It is set from the perspective of lowering blood pressure. The first DC/DC converter 13 converts the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50 to 80V, and has a first capacitor Cd1 on the internal input side. Note that 80V, which is the voltage that drives the load 11, is an example of the first voltage.

第2DC/DCコンバータ23は、第1DC/DCコンバータ13と同様の構成を有している。そのため、第1DC/DCコンバータ13と異なる構成のみを以下記載する。
第2DC/DCコンバータ23は、燃料電池50に対して第1DC/DCコンバータ13と並列に接続されている。
The second DC/DC converter 23 has the same configuration as the first DC/DC converter 13. Therefore, only the configuration different from the first DC/DC converter 13 will be described below.
The second DC/DC converter 23 is connected to the fuel cell 50 in parallel with the first DC/DC converter 13 .

第2DC/DCコンバータ23の正極母線14は、第2DC/DCコンバータ23の正極の入力端23aを介して第2系統用第2正極配線Lp22と電気的に接続され、第2DC/DCコンバータ23の正極の出力端23cを介して第2系統用第3正極配線Lp23に電気的に接続されている。負極母線15は、第2DC/DCコンバータ23の負極の入力端23bを介して第2系統用第1負極配線Ln21と電気的に接続され、第2DC/DCコンバータ23の負極の出力端23dを介して第2系統用第2負極配線Ln22に電気的に接続されている。 The positive electrode bus 14 of the second DC/DC converter 23 is electrically connected to the second positive wiring Lp22 for the second system via the positive input terminal 23a of the second DC/DC converter 23. It is electrically connected to the third positive electrode wiring Lp23 for the second system via the positive electrode output end 23c. The negative electrode bus 15 is electrically connected to the first negative wiring Ln21 for the second system via the negative input terminal 23b of the second DC/DC converter 23, and is electrically connected to the negative electrode wiring Ln21 through the negative output terminal 23d of the second DC/DC converter 23. and is electrically connected to the second negative electrode wiring Ln22 for the second system.

第2DC/DCコンバータ23の内部において、第2中継配線17を基準として第1中継配線16側を第2DC/DCコンバータ23の入力側とし、第2中継配線17を基準として第3中継配線18側を第2DC/DCコンバータ23の出力側とする。第2DC/DCコンバータ23の内部において、第1中継配線16上に設けられているコンデンサCdを第2コンデンサCd2とすると、第2コンデンサCd2は、第2DC/DCコンバータ23の内部において、第2DC/DCコンバータ23の入力端23a,23b寄りに配置されている。第2コンデンサCd2は、第2DC/DCコンバータ23の内部の入力側に設けられている。 Inside the second DC/DC converter 23, with the second relay wiring 17 as a reference, the first relay wiring 16 side is the input side of the second DC/DC converter 23, and the second relay wiring 17 is the input side of the third relay wiring 18. is the output side of the second DC/DC converter 23. Inside the second DC/DC converter 23, if the capacitor Cd provided on the first relay wiring 16 is the second capacitor Cd2, then the second capacitor Cd2 is the second DC/DC converter inside the second DC/DC converter 23. They are arranged near the input ends 23a and 23b of the DC converter 23. The second capacitor Cd2 is provided on the input side inside the second DC/DC converter 23.

電圧センサVは、第2コンデンサCd2に蓄電された電力の電圧を検知するセンサである。第1中継配線16、正極母線14、及び第2系統用第2正極配線Lp22が電気的に接続されているため、第2コンデンサCd2と第2系統用第2正極配線Lp22は、電気的に接続されている。 The voltage sensor V is a sensor that detects the voltage of the power stored in the second capacitor Cd2. Since the first relay wiring 16, the positive bus bar 14, and the second positive wiring Lp22 for the second system are electrically connected, the second capacitor Cd2 and the second positive wiring Lp22 for the second system are electrically connected. has been done.

第2DC/DCコンバータ23の制御部19により演算されるデューティ比は、燃料電池50で発電された電力の電圧を第2系統用第3正極配線Lp23及び第2系統用第2負極配線Ln22に接続された第1補機21を駆動させる電圧である48Vまで降圧する観点で設定される。第2DC/DCコンバータ23は、燃料電池50で発電された電力の電圧を48Vに変換するとともに内部の入力側に第2コンデンサCd2を有している。なお、第1補機21を駆動させる電圧である48Vは、第2電圧の一例である。 The duty ratio calculated by the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 connects the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50 to the third positive wiring Lp23 for the second system and the second negative wiring Ln22 for the second system. The voltage is set from the viewpoint of lowering the voltage to 48V, which is the voltage that drives the first auxiliary machine 21. The second DC/DC converter 23 converts the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50 to 48V, and has a second capacitor Cd2 on the internal input side. Note that 48V, which is the voltage for driving the first auxiliary device 21, is an example of the second voltage.

上記した燃料電池システム1の構成において、第1系統用第1正極配線Lp11が第1配線の一例であり、第1系統用第2正極配線Lp12が第2配線の一例であり、第2系統用第1正極配線Lp21が第3配線の一例であり、第2系統用第2正極配線Lp22が第4配線の一例である。よって、第1ダイオード41は、第1コンデンサCd1の電荷を第1系統用第1正極配線Lp11に向けて逆流させない第1逆流抑止部として機能する。また、第2ダイオード42は、第2コンデンサCd2の電荷を第2系統用第1正極配線Lp21に向けて逆流させない第2逆流抑止部として機能する。なお、第3DC/DCコンバータ33の構成は、第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23と同様の構成を有している。第3DC/DCコンバータ33は、第2DC/DCコンバータ23の出力側に接続されている。第3DC/DCコンバータ33は、第2DC/DCコンバータ23に対して第1補機21と並列に接続されている。また、第3DC/DCコンバータ33は、第2DC/DCコンバータ23に対して第2蓄電装置22と並列に接続されている。第3DC/DCコンバータ33は、第1補機21が駆動する電圧である48Vを第2補機31が駆動する電圧である12Vに変換する機能を有している。第2補機31が駆動する電圧である12Vは、第3電圧の一例である。 In the configuration of the fuel cell system 1 described above, the first positive electrode wiring Lp11 for the first system is an example of the first wiring, the second positive electrode wiring Lp12 for the first system is an example of the second wiring, and the second positive electrode wiring Lp12 for the first system is an example of the second wiring. The first positive electrode wiring Lp21 is an example of the third wiring, and the second positive electrode wiring Lp22 for the second system is an example of the fourth wiring. Therefore, the first diode 41 functions as a first backflow prevention section that prevents the charge of the first capacitor Cd1 from flowing back toward the first positive wiring Lp11 for the first system. Further, the second diode 42 functions as a second backflow prevention section that prevents the charge of the second capacitor Cd2 from flowing back toward the first positive wiring Lp21 for the second system. Note that the configuration of the third DC/DC converter 33 is similar to that of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23. The third DC/DC converter 33 is connected to the output side of the second DC/DC converter 23. The third DC/DC converter 33 is connected in parallel with the first auxiliary machine 21 to the second DC/DC converter 23 . Further, the third DC/DC converter 33 is connected in parallel to the second power storage device 22 with respect to the second DC/DC converter 23 . The third DC/DC converter 33 has a function of converting 48V, which is the voltage at which the first auxiliary device 21 is driven, to 12V, which is the voltage at which the second auxiliary device 31 is driven. 12V, which is the voltage at which the second auxiliary machine 31 is driven, is an example of the third voltage.

FCECU34が出力した第1指令S1、第2指令S2、又は第3指令S3は、第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23それぞれの制御部19に入力される。第1DC/DCコンバータ13の制御部19は、入力された指令S1,S2,S3と、電圧センサVにより検出される第1コンデンサCd1の電圧V1と、に基づき第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swのオンオフのデューティ比を演算し、当該デューティ比に基づきスイッチング素子Swを制御する。同様に、第2DC/DCコンバータ23の制御部19は、入力された指令S1,S2,S3と、電圧センサVにより検出される第2コンデンサCd2の電圧V2と、に基づき第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swのオンオフのデューティ比を演算し、当該デューティ比に基づきスイッチング素子Swを制御する。すなわち、FCECU34は、充電率SOC1,SOC2に基づき第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23を制御する。そして、第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23は、FCECU34から出力される指令S1,S2,S3に基づき第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23それぞれの有するスイッチング素子Swを制御する制御部19を有している。 The first command S1, second command S2, or third command S3 output by the FCECU 34 is input to the control unit 19 of each of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23. The control unit 19 of the first DC/DC converter 13 controls the switching element of the first DC/DC converter 13 based on the input commands S1, S2, S3 and the voltage V1 of the first capacitor Cd1 detected by the voltage sensor V. The on/off duty ratio of Sw is calculated, and the switching element Sw is controlled based on the duty ratio. Similarly, the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 controls the second DC/DC converter 23 based on the input commands S1, S2, S3 and the voltage V2 of the second capacitor Cd2 detected by the voltage sensor V. The on/off duty ratio of the switching element Sw is calculated, and the switching element Sw is controlled based on the duty ratio. That is, the FCECU 34 controls the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 based on the charging rates SOC1 and SOC2. The first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 control the switching elements Sw of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 based on commands S1, S2, and S3 output from the FCECU 34, respectively. It has a control section 19 for controlling.

燃料電池50は、発電量が多くなると燃料電池を形成するセル1枚当たりに印加される電圧が低くなり、発電量が少なくなると燃料電池50を形成するセル1枚当たりに印加される電圧が高くなる傾向がある。燃料電池50は、出力要求がない場合、駆動を停止させることが一般的であるが、燃料電池50の駆動を停止させてしまうと、燃料電池50を形成するセルの電圧が高くなってしまい、燃料電池50が劣化する虞がある。本実施形態では、燃料電池50の劣化を抑制するための制御が実施される。 In the fuel cell 50, when the amount of power generation increases, the voltage applied to each cell forming the fuel cell decreases, and when the amount of power generation decreases, the voltage applied to each cell forming the fuel cell 50 increases. There is a tendency to The fuel cell 50 generally stops driving when there is no output request, but if the driving of the fuel cell 50 is stopped, the voltage of the cells forming the fuel cell 50 increases, There is a possibility that the fuel cell 50 may deteriorate. In this embodiment, control is performed to suppress deterioration of the fuel cell 50.

図3及び図4に示すように、燃料電池システム1は、充電率SOC1,SOC2に基づき、通常発電制御と、高電位回避制御と、第1充電制御と、第2充電制御とを実施する。通常発電制御及び高電位回避制御は、第1系統10及び第2系統20に対して共通して実施するが、第1充電制御は、第1系統10に対して実施される制御であり、第2充電制御は、第2系統20に対して実施される制御である。燃料電池システム1の通常発電制御及び高電位回避制御は、図3及び図4にしたがって説明する。燃料電池システム1における第1充電制御の制御フローは、図3にしたがって説明し、燃料電池システム1における第2充電制御の制御フローは、図4にしたがって説明する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the fuel cell system 1 performs normal power generation control, high potential avoidance control, first charging control, and second charging control based on charging rates SOC1 and SOC2. The normal power generation control and the high potential avoidance control are carried out in common for the first system 10 and the second system 20, but the first charging control is the control that is carried out for the first system 10, and the 2 charging control is control performed on the second system 20. The normal power generation control and high potential avoidance control of the fuel cell system 1 will be explained according to FIGS. 3 and 4. The control flow of the first charge control in the fuel cell system 1 will be explained according to FIG. 3, and the control flow of the second charge control in the fuel cell system 1 will be explained according to FIG.

図3及び図4に示すように、FCECU34は、例えば、トーイングトラクターがキーオンしている状態でアクセルが踏まれていない等の燃料電池50の出力要求がない場合、充電率SOC1,SOC2を検出する(ステップS101)。FCECU34は、充電率SOC1が第1基本値Thb1以上であり、且つ充電率SOC2が第2基本値Thb2以上であるか否かを判定する(ステップS102)。FCECU34は、充電率SOC1が第1基本値Thb1以上ではなく、且つ充電率SOC2が第2基本値Thb2以上ではない場合(ステップS102でNO)、すなわち、充電率SOC1が第1基本値Thb1以上であるか否かの判定と、充電率SOC2が第2基本値Thb2以上であるか否かの判定とのうち少なくとも1つの判定が否である場合、通常発電制御を実施する(ステップS103)。第1基本値Thb1は、燃料電池システム1の起動時に燃料電池50の発電量が足りない場合に第1蓄電装置12から負荷11に電力を十分に供給できる第1蓄電装置12の充電率SOC1に設定されている。また、第1基本値Thb1は、燃料電池システム1の起動時に燃料電池50の発電量が足りない場合に第2蓄電装置22から第1補機21に電力を十分に供給できる第2蓄電装置22の充電率SOC2に設定されている。すなわち、通常発電制御とは、燃料電池システム1の起動時に負荷11及び第1補機21の電力を補うことができる電力を第1蓄電装置12及び第2蓄電装置22に蓄電する制御である。通常発電制御を実施した後、トーイングトラクターがキーオフされていない限り、再度ステップS101及びステップS102を実施する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the FCECU 34 detects the charging rates SOC1 and SOC2 when there is no output request from the fuel cell 50, such as when the towing tractor is keyed on and the accelerator is not depressed. (Step S101). The FCECU 34 determines whether the charging rate SOC1 is greater than or equal to the first basic value Thb1 and the charging rate SOC2 is greater than or equal to the second basic value Thb2 (step S102). The FCECU 34 determines that when the charging rate SOC1 is not the first basic value Thb1 or more and the charging rate SOC2 is not the second basic value Thb2 or more (NO in step S102), that is, the charging rate SOC1 is not the first basic value Thb1 or more. If at least one of the determinations of whether or not there is, and the determination of whether or not the charging rate SOC2 is equal to or greater than the second basic value Thb2 is negative, normal power generation control is performed (step S103). The first basic value Thb1 is set to a charging rate SOC1 of the first power storage device 12 that can sufficiently supply power from the first power storage device 12 to the load 11 when the power generation amount of the fuel cell 50 is insufficient when the fuel cell system 1 is started. It is set. In addition, the first basic value Thb1 is determined by the second power storage device 22 that can sufficiently supply power from the second power storage device 22 to the first auxiliary device 21 when the amount of power generated by the fuel cell 50 is insufficient at the time of startup of the fuel cell system 1. The charging rate is set to SOC2. That is, the normal power generation control is a control that stores power in the first power storage device 12 and the second power storage device 22 that can supplement the power of the load 11 and the first auxiliary device 21 when the fuel cell system 1 is started. After performing the normal power generation control, unless the towing tractor is turned off, steps S101 and S102 are performed again.

FCECU34は、充電率SOC1が第1基本値Thb1以上であり、且つ充電率SOC2が第2基本値Thb2以上である場合(ステップS102でYES)、高電位回避制御を実施する(ステップS104)。高電位回避制御とは、燃料電池50を劣化させないように予め出力電圧の閾値である高電位回避基準電圧を設け、この高電位回避基準電圧を超えないようにする制御である。なお、高電位回避基準電圧とは、請求項における所定電圧を示している。また、高電位回避基準電圧は、燃料電池50を劣化させてしまう電圧値を実験的に確認したうえで、燃料電池50の劣化が生じない電圧値に設定されている。 When the charging rate SOC1 is equal to or higher than the first basic value Thb1 and the charging rate SOC2 is equal to or higher than the second basic value Thb2 (YES in step S102), the FCECU 34 performs high potential avoidance control (step S104). The high potential avoidance control is a control in which a high potential avoidance reference voltage, which is a threshold value of the output voltage, is set in advance so as not to deteriorate the fuel cell 50, and the high potential avoidance reference voltage is not exceeded. Note that the high potential avoidance reference voltage refers to a predetermined voltage in the claims. Further, the high potential avoidance reference voltage is set to a voltage value that does not cause deterioration of the fuel cell 50, after experimentally confirming the voltage value that would cause deterioration of the fuel cell 50.

高電位回避制御では、第1充電制御と第2充電制御とを実施する。以下、第1充電制御及び第2充電制御それぞれについて詳細に説明する。
図3に示すように、第1充電制御において、FCECU34は、充電率SOC1が第1閾値Th1以上か否かを判定する(ステップS105)。FCECU34は、充電率SOC1が第1閾値Th1以上でない場合(ステップS105でNO)、第1指令S1を第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する(ステップS106)。FCECU34は、充電率SOC1が第1閾値Th1以上である場合(ステップS105でYES)、充電率SOC1が第2閾値Th2以上であるか否かを判定する(ステップS107)。FCECU34は、充電率SOC1が第2閾値Th2以上でない場合(ステップS107でNO)、第2指令S2を第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する(ステップS108)。FCECU34は、充電率SOC1が第2閾値Th2以上である場合(ステップS107でYES)、第3指令S3を第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する(ステップS109)。すなわち、FCECU34は、第1蓄電装置12の充電率SOC1に応じて第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する指令を変更している。なお、第1閾値Th1は、第1基本値Thb1よりも大きな値である。第2閾値Th2は、第1閾値Th1よりも大きな値である。第1閾値Th1及び第2閾値Th2は、第1蓄電装置12が満充電になる前の状態を段階的に示す値である。
In the high potential avoidance control, first charging control and second charging control are performed. Hereinafter, each of the first charging control and the second charging control will be explained in detail.
As shown in FIG. 3, in the first charging control, the FCECU 34 determines whether the charging rate SOC1 is greater than or equal to the first threshold Th1 (step S105). If the charging rate SOC1 is not equal to or greater than the first threshold Th1 (NO in step S105), the FCECU 34 outputs the first command S1 to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 (step S106). When the charging rate SOC1 is greater than or equal to the first threshold Th1 (YES in step S105), the FCECU 34 determines whether the charging rate SOC1 is greater than or equal to the second threshold Th2 (step S107). If the charging rate SOC1 is not equal to or higher than the second threshold Th2 (NO in step S107), the FCECU 34 outputs the second command S2 to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 (step S108). When the charging rate SOC1 is greater than or equal to the second threshold Th2 (YES in step S107), the FCECU 34 outputs the third command S3 to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 (step S109). That is, the FCECU 34 changes the command output to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 according to the charging rate SOC1 of the first power storage device 12. Note that the first threshold Th1 is a value larger than the first basic value Thb1. The second threshold Th2 is a larger value than the first threshold Th1. The first threshold Th1 and the second threshold Th2 are values that indicate in stages the state before the first power storage device 12 becomes fully charged.

図4に示すように、第2充電制御において、FCECU34は、充電率SOC2が第3閾値Th3以上か否かを判定する(ステップS111)。FCECU34は、充電率SOC2が第3閾値Th3以上でない場合(ステップS111でNO)、第1指令S1を第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する(ステップS112)。FCECU34は、充電率SOC2が第3閾値Th3以上である場合(ステップS111でYES)、充電率SOC2が第4閾値Th4以上であるか否かを判定する(ステップS113)。FCECU34は、充電率SOC2が第4閾値Th4以上でない場合(ステップS113でNO)、第2指令S2を第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する(ステップS114)。FCECU34は、充電率SOC2が第4閾値Th4以上である場合(ステップS113でYES)、第3指令S3を第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する(ステップS115)。すなわち、FCECU34は、第2蓄電装置22の充電率SOC2に応じて第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する指令を変更している。なお、第3閾値Th3は、第2基本値Thb2よりも大きな値である。第4閾値Th4は、第3閾値Th3よりも大きな値である。第3閾値Th3及び第4閾値Th4は、第2蓄電装置22が満充電になる前の状態を段階的に示す値である。 As shown in FIG. 4, in the second charging control, the FCECU 34 determines whether the charging rate SOC2 is equal to or higher than the third threshold Th3 (step S111). If the charging rate SOC2 is not equal to or higher than the third threshold Th3 (NO in step S111), the FCECU 34 outputs the first command S1 to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 (step S112). If the charging rate SOC2 is greater than or equal to the third threshold Th3 (YES in step S111), the FCECU 34 determines whether the charging rate SOC2 is greater than or equal to the fourth threshold Th4 (step S113). If the charging rate SOC2 is not equal to or higher than the fourth threshold Th4 (NO in step S113), the FCECU 34 outputs the second command S2 to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 (step S114). If the charging rate SOC2 is equal to or greater than the fourth threshold Th4 (YES in step S113), the FCECU 34 outputs the third command S3 to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 (step S115). That is, FCECU 34 changes the command output to control unit 19 of second DC/DC converter 23 according to charging rate SOC2 of second power storage device 22. Note that the third threshold Th3 is a larger value than the second basic value Thb2. The fourth threshold Th4 is a larger value than the third threshold Th3. The third threshold Th3 and the fourth threshold Th4 are values that indicate in stages the state before the second power storage device 22 becomes fully charged.

ここで、第1指令S1は、第1コンデンサCd1及び第2コンデンサCd2の電圧が、燃料電池50を形成するセルに印加される電圧である第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じた値になるように制御部19にデューティ比を演算させる指令である。第1規定値Tc1は、通常発電制御におけるセルの電圧よりも高い。第1規定値Tc1は、例えば0.85Vである。 Here, the first command S1 is such that the voltage of the first capacitor Cd1 and the second capacitor Cd2 is a value obtained by multiplying the first specified value Tc1, which is the voltage applied to the cells forming the fuel cell 50, by the number of stacked cells. This is a command to cause the control unit 19 to calculate the duty ratio so that . The first specified value Tc1 is higher than the cell voltage in normal power generation control. The first specified value Tc1 is, for example, 0.85V.

第2指令S2は、第1コンデンサCd1及び第2コンデンサCd2の電圧が、燃料電池50を形成するセルに印加される電圧である第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じた値となるように制御部19にデューティ比を演算させる指令である。第2規定値Tc2は、第1規定値Tc1よりも大きな値である。第2規定値Tc2は、例えば0.9Vである。 The second command S2 is such that the voltage of the first capacitor Cd1 and the second capacitor Cd2 becomes a value obtained by multiplying the second specified value Tc2, which is the voltage applied to the cells forming the fuel cell 50, by the number of stacked cells. This is a command to cause the control unit 19 to calculate the duty ratio. The second specified value Tc2 is a larger value than the first specified value Tc1. The second specified value Tc2 is, for example, 0.9V.

第3指令S3は、第1コンデンサCd1及び第2コンデンサCd2の電圧が、燃料電池50を形成するセルに印加される電圧である第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じた値となるように制御部19にデューティ比を演算させる指令である。第3規定値Tc3は、第2規定値Tc2よりも大きな値である。第3規定値Tc3は、例えば0.95Vである。 The third command S3 is such that the voltage of the first capacitor Cd1 and the second capacitor Cd2 becomes a value obtained by multiplying the third specified value Tc3, which is the voltage applied to the cells forming the fuel cell 50, by the number of stacked cells. This is a command to cause the control unit 19 to calculate the duty ratio. The third specified value Tc3 is a larger value than the second specified value Tc2. The third specified value Tc3 is, for example, 0.95V.

図3に示すように、第1充電制御において、第1指令S1、第2指令S2、又は第3指令S3が第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力されたら、第1DC/DCコンバータ13の制御部19は、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swを制御するためのデューティ比を演算する(ステップS110)。 As shown in FIG. 3, in the first charging control, when the first command S1, the second command S2, or the third command S3 is output to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13, the first DC/DC converter 13 The control unit 19 calculates a duty ratio for controlling the switching element Sw of the first DC/DC converter 13 (step S110).

図2及び図3に示すように、ステップS110において、第1指令S1が第1DC/DCコンバータ13の制御部19に入力されたとき、第1DC/DCコンバータ13の制御部19は、第1コンデンサCd1の電圧V1と、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧とを比較する。第1コンデンサCd1の電圧V1が、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達していない場合、制御部19は、デューティ比を「0」にする。すなわち、制御部19は、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swを常に開状態に維持する。これにより、制御部19は、第1蓄電装置12を充電させず、且つ燃料電池50で発電された電力を第1コンデンサCd1に蓄えることにより第1コンデンサCd1の電圧を第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧にする。第1コンデンサCd1の電圧V1が、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達した場合、制御部19は、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧を、負荷11の駆動する電圧である80Vに変換するデューティ比を演算し、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swの導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Swの開閉状態を変更することで第1蓄電装置12を充電する。 As shown in FIGS. 2 and 3, in step S110, when the first command S1 is input to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13, the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 The voltage V1 of Cd1 is compared with the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying the first specified value Tc1 by the number of stacked cells. If the voltage V1 of the first capacitor Cd1 does not reach the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the first specified value Tc1 by the number of stacked cells, the control unit 19 sets the duty ratio to "0". That is, the control unit 19 always maintains the switching element Sw of the first DC/DC converter 13 in an open state. Thereby, the control unit 19 sets the voltage of the first capacitor Cd1 to the first specified value Tc1 by not charging the first power storage device 12 and storing the power generated by the fuel cell 50 in the first capacitor Cd1. The voltage of the fuel cell 50 is calculated by multiplying by the number of stacked cells. When the voltage V1 of the first capacitor Cd1 reaches the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the first specified value Tc1 by the number of stacked cells, the control unit 19 multiplies the first specified value Tc1 by the number of stacked cells. A duty ratio is calculated to convert the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying The first power storage device 12 is charged by changing the open/close state of Sw.

ステップS110において、第2指令S2が第1DC/DCコンバータ13の制御部19に入力されたとき、第1DC/DCコンバータ13の制御部19は、第1コンデンサCd1の電圧V1と、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧とを比較する。第1コンデンサCd1の電圧V1が、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達していない場合、制御部19は、デューティ比を「0」にする。すなわち、制御部19は、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swを常に開状態に維持する。これにより、制御部19は、第1蓄電装置12を充電させず、且つ燃料電池50で発電された電力を第1コンデンサCd1に蓄えることにより第1コンデンサCd1の電圧を第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧にする。第1コンデンサCd1の電圧V1が、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達した場合、制御部19は、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧を、負荷11の駆動する電圧である80Vに変換するデューティ比を演算し、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swの導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Swの開閉状態を変更することで第1蓄電装置12を充電する。 In step S110, when the second command S2 is input to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13, the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 sets the voltage V1 of the first capacitor Cd1 and the second specified value. The voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying Tc2 by the number of stacked cells is compared. If the voltage V1 of the first capacitor Cd1 does not reach the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying the second specified value Tc2 by the number of stacked cells, the control unit 19 sets the duty ratio to "0". That is, the control unit 19 always maintains the switching element Sw of the first DC/DC converter 13 in an open state. Thereby, the control unit 19 sets the voltage of the first capacitor Cd1 to the second specified value Tc2 by not charging the first power storage device 12 and storing the power generated by the fuel cell 50 in the first capacitor Cd1. The voltage of the fuel cell 50 is calculated by multiplying by the number of stacked cells. When the voltage V1 of the first capacitor Cd1 reaches the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the second specified value Tc2 by the number of stacked cells, the control unit 19 multiplies the second specified value Tc2 by the number of stacked cells. A duty ratio is calculated to convert the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying The first power storage device 12 is charged by changing the open/close state of Sw.

ステップS110において、第3指令S3が第1DC/DCコンバータ13の制御部19に入力されたとき、第1DC/DCコンバータ13の制御部19は、第1コンデンサCd1の電圧V1と、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧とを比較する。第1コンデンサCd1の電圧V1が、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達していない場合、制御部19は、デューティ比を「0」にする。すなわち、制御部19は、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swを常に開状態に維持する。これにより、制御部19は、第1蓄電装置12を充電させず、且つ燃料電池50で発電された電力を第1コンデンサCd1に蓄えることにより第1コンデンサCd1の電圧を第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧にする。第1コンデンサCd1の電圧V1が、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達した場合、制御部19は、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧を、負荷11の駆動する電圧である80Vに変換するデューティ比を演算し、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swの導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Swの開閉状態を変更することで第1蓄電装置12を充電する。 In step S110, when the third command S3 is input to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13, the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 sets the voltage V1 of the first capacitor Cd1 and the third specified value. The voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying Tc3 by the number of stacked cells is compared. When the voltage V1 of the first capacitor Cd1 does not reach the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying the third specified value Tc3 by the number of stacked cells, the control unit 19 sets the duty ratio to "0". That is, the control unit 19 always maintains the switching element Sw of the first DC/DC converter 13 in an open state. Thereby, the control unit 19 sets the voltage of the first capacitor Cd1 to the third specified value Tc3 by not charging the first power storage device 12 and storing the power generated by the fuel cell 50 in the first capacitor Cd1. The voltage of the fuel cell 50 is calculated by multiplying by the number of stacked cells. When the voltage V1 of the first capacitor Cd1 reaches the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the third specified value Tc3 by the number of stacked cells, the control unit 19 multiplies the third specified value Tc3 by the number of stacked cells. A duty ratio is calculated to convert the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying The first power storage device 12 is charged by changing the open/close state of Sw.

第1充電制御において、ステップS110が完了した後、トーイングトラクターがキーオフされない限り、ステップS101から上記制御を繰り返す。
図4に示すように、第2充電制御において、第1指令S1、第2指令S2、又は第3指令S3が第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力されたら、第2DC/DCコンバータ23の制御部19は、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swを制御するためのデューティ比を演算する(ステップS116)。
In the first charging control, after step S110 is completed, the above control is repeated from step S101 unless the towing tractor is turned off.
As shown in FIG. 4, in the second charging control, when the first command S1, the second command S2, or the third command S3 is output to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23, the second DC/DC converter 23 The control unit 19 calculates a duty ratio for controlling the switching element Sw of the second DC/DC converter 23 (step S116).

図2及び図4に示すように、ステップS116において、第1指令S1が第2DC/DCコンバータ23の制御部19に入力されたとき、第2DC/DCコンバータ23の制御部19は、第2コンデンサCd2の電圧V2と、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧とを比較する。第2コンデンサCd2の電圧V2が、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達していない場合、制御部19は、デューティ比を「0」にする。すなわち、制御部19は、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swを常に開状態に維持する。これにより、制御部19は、第2蓄電装置22を充電させず、且つ燃料電池50で発電された電力を第2コンデンサCd2に蓄えることにより第2コンデンサCd2の電圧を第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧にする。第2コンデンサCd2の電圧V2が、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達した場合、制御部19は、第1規定値Tc1にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧を、第1補機21の駆動する電圧である48Vに変換するデューティ比を演算し、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swの導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Swの開閉状態を変更することで第2蓄電装置22を充電する。 As shown in FIGS. 2 and 4, in step S116, when the first command S1 is input to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23, the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 The voltage V2 of Cd2 is compared with the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying the first specified value Tc1 by the number of stacked cells. If the voltage V2 of the second capacitor Cd2 does not reach the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the first specified value Tc1 by the number of stacked cells, the control unit 19 sets the duty ratio to "0". That is, the control unit 19 always maintains the switching element Sw of the second DC/DC converter 23 in an open state. Thereby, the control unit 19 sets the voltage of the second capacitor Cd2 to the first specified value Tc1 by not charging the second power storage device 22 and storing the power generated by the fuel cell 50 in the second capacitor Cd2. The voltage of the fuel cell 50 is calculated by multiplying by the number of stacked cells. When the voltage V2 of the second capacitor Cd2 reaches the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the first specified value Tc1 by the number of stacked cells, the control unit 19 multiplies the first specified value Tc1 by the number of stacked cells. calculates a duty ratio for converting the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying by That is, the second power storage device 22 is charged by changing the open/close state of the switching element Sw.

ステップS116において、第2指令S2が第2DC/DCコンバータ23の制御部19に入力されたとき、第2DC/DCコンバータ23の制御部19は、第2コンデンサCd2の電圧V2と、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧とを比較する。第2コンデンサCd2の電圧V2が、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達していない場合、制御部19は、デューティ比を「0」にする。すなわち、制御部19は、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swを常に開状態に維持する。これにより、制御部19は、第2蓄電装置22を充電させず、且つ燃料電池50で発電された電力を第2コンデンサCd2に蓄えることにより第2コンデンサCd2の電圧を第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧にする。第2コンデンサCd2の電圧V2が、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達した場合、制御部19は、第2規定値Tc2にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧を、第1補機21の駆動する電圧である48Vに変換するデューティ比を演算し、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swの導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Swの開閉状態を変更することで第2蓄電装置22を充電する。 In step S116, when the second command S2 is input to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23, the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 controls the voltage V2 of the second capacitor Cd2 and the second specified value. The voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying Tc2 by the number of stacked cells is compared. When the voltage V2 of the second capacitor Cd2 does not reach the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying the second specified value Tc2 by the number of stacked cells, the control unit 19 sets the duty ratio to "0". That is, the control unit 19 always maintains the switching element Sw of the second DC/DC converter 23 in an open state. Thereby, the control unit 19 sets the voltage of the second capacitor Cd2 to the second specified value Tc2 by not charging the second power storage device 22 and storing the power generated by the fuel cell 50 in the second capacitor Cd2. The voltage of the fuel cell 50 is calculated by multiplying by the number of stacked cells. When the voltage V2 of the second capacitor Cd2 reaches the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the second specified value Tc2 by the number of stacked cells, the control unit 19 multiplies the second specified value Tc2 by the number of stacked cells. calculates a duty ratio for converting the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying by That is, the second power storage device 22 is charged by changing the open/close state of the switching element Sw.

ステップS116において、第3指令S3が第2DC/DCコンバータ23の制御部19に入力されたとき、第2DC/DCコンバータ23の制御部19は、第2コンデンサCd2の電圧V2と、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧とを比較する。第2コンデンサCd2の電圧V2が、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達していない場合、制御部19は、デューティ比を「0」にする。すなわち、制御部19は、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swを常に開状態に維持する。これにより、制御部19は、第2蓄電装置22を充電させず、且つ燃料電池50で発電された電力を第2コンデンサCd2に蓄えることにより第2コンデンサCd2の電圧を第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧にする。第2コンデンサCd2の電圧V2が、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧に達した場合、制御部19は、第3規定値Tc3にセルの積層枚数を乗じて演算される燃料電池50の電圧を、第1補機21の駆動する電圧である48Vに変換するデューティ比を演算し、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swの導通状態を制御、すなわちスイッチング素子Swの開閉状態を変更することで第2蓄電装置22を充電する。 In step S116, when the third command S3 is input to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23, the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 controls the voltage V2 of the second capacitor Cd2 and the third specified value. The voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying Tc3 by the number of stacked cells is compared. If the voltage V2 of the second capacitor Cd2 does not reach the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying the third specified value Tc3 by the number of stacked cells, the control unit 19 sets the duty ratio to "0". That is, the control unit 19 always maintains the switching element Sw of the second DC/DC converter 23 in an open state. Thereby, the control unit 19 sets the voltage of the second capacitor Cd2 to the third specified value Tc3 by not charging the second power storage device 22 and storing the power generated by the fuel cell 50 in the second capacitor Cd2. The voltage of the fuel cell 50 is calculated by multiplying by the number of stacked cells. When the voltage V2 of the second capacitor Cd2 reaches the voltage of the fuel cell 50, which is calculated by multiplying the third specified value Tc3 by the number of stacked cells, the control unit 19 multiplies the third specified value Tc3 by the number of stacked cells. calculates a duty ratio for converting the voltage of the fuel cell 50 calculated by multiplying by That is, the second power storage device 22 is charged by changing the open/close state of the switching element Sw.

第2充電制御において、ステップS116が完了した後、トーイングトラクターがキーオフされない限り、ステップS101から上記制御を繰り返す。
第1充電制御及び第2充電制御において、燃料電池50の発電量と燃料電池50を形成するセルに印加される電圧との関係性を考慮すると、第1充電制御及び第2充電制御に用いられる第1指令S1、第2指令S2、及び第3指令S3は、第1蓄電装置12の充電率SOC1及び第2蓄電装置22の充電率SOC2が多いほど、燃料電池50の発電量が少ない状態でないと第1蓄電装置12及び第2蓄電装置22に充電させないように設定されている。なお、図3及び図4に図示しないが、燃料電池50の出力要求がない状態で第1蓄電装置12及び第2蓄電装置22が満充電になり、且つトーイングトラクターがキーオフされていない場合、一時的に燃料電池50の駆動を停止させる。
In the second charging control, after step S116 is completed, the above control is repeated from step S101 unless the towing tractor is turned off.
In the first charge control and the second charge control, considering the relationship between the power generation amount of the fuel cell 50 and the voltage applied to the cells forming the fuel cell 50, the The first command S1, the second command S2, and the third command S3 are such that the larger the charging rate SOC1 of the first power storage device 12 and the charging rate SOC2 of the second power storage device 22, the less the amount of power generated by the fuel cell 50 is. It is set so that the first power storage device 12 and the second power storage device 22 are not charged. Although not shown in FIGS. 3 and 4, if the first power storage device 12 and the second power storage device 22 are fully charged with no output request from the fuel cell 50, and the towing tractor is not turned off, the temporary The drive of the fuel cell 50 is stopped immediately.

本実施形態の作用を説明する。
燃料電池50で発電された電力は、第1系統10及び第2系統20に供給される。第1系統10に供給された電力の電圧は、第1DC/DCコンバータ13により80Vに降圧されて負荷11に供給されるとともに第1蓄電装置12に充電される。第2系統20に供給された電力の電圧は、第2DC/DCコンバータ23により48Vに降圧されて第1補機21に供給されるとともに第2蓄電装置22に充電される。第2系統20に供給された電力は、第3系統30にも供給される。第3系統30に供給された電力は、第3DC/DCコンバータ33により12Vまで降圧されて第2補機31に供給されるとともに第3蓄電装置32に充電される。
The operation of this embodiment will be explained.
Electric power generated by the fuel cell 50 is supplied to the first system 10 and the second system 20. The voltage of the power supplied to the first system 10 is stepped down to 80V by the first DC/DC converter 13 and is supplied to the load 11 and charged to the first power storage device 12 . The voltage of the electric power supplied to the second system 20 is stepped down to 48V by the second DC/DC converter 23, and is supplied to the first auxiliary machine 21 and charged to the second power storage device 22. The power supplied to the second system 20 is also supplied to the third system 30. The electric power supplied to the third system 30 is stepped down to 12V by the third DC/DC converter 33 and is supplied to the second auxiliary machine 31 and charged to the third power storage device 32.

燃料電池50で発電された電力は、第1DC/DCコンバータ13の第1コンデンサCd1に蓄えられ、第1コンデンサCd1に蓄えられた電力の電圧が負荷11の要求電圧である80Vに変換される。燃料電池50で発電された電力は、第2DC/DCコンバータ23の第2コンデンサCd2に蓄えられ、第2コンデンサCd2に蓄えられた電力の電圧が第1補機21の要求電圧である48Vに変換される。第1コンデンサCd1の電荷は、第1ダイオード41により第2コンデンサCd2に引かれることが抑止され、第2コンデンサCd2の電荷は、第2ダイオード42により第1コンデンサCd1に引かれることが抑止されている。 The power generated by the fuel cell 50 is stored in the first capacitor Cd1 of the first DC/DC converter 13, and the voltage of the power stored in the first capacitor Cd1 is converted to 80V, which is the voltage required by the load 11. The power generated by the fuel cell 50 is stored in the second capacitor Cd2 of the second DC/DC converter 23, and the voltage of the power stored in the second capacitor Cd2 is converted to 48V, which is the required voltage of the first auxiliary device 21. be done. The charge on the first capacitor Cd1 is prevented from being drawn to the second capacitor Cd2 by the first diode 41, and the charge on the second capacitor Cd2 is prevented from being drawn to the first capacitor Cd1 by the second diode 42. There is.

また、第1充電制御において、FCECU34は、第1蓄電装置12の充電率SOC1に応じて第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する指令S1,S2,S3を変更している。制御部19は、入力される指令S1,S2,S3に応じて、第1DC/DCコンバータ13のスイッチング素子Swを制御するデューティ比を変化させている。そのため、FCECU34から制御部19に出力される指令S1,S2,S3によって第1蓄電装置12の充電方法が変化している。よって、FCECU34が、第1充電制御において、高電位回避制御時に第1蓄電装置12の充電率SOC1に応じて第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する指令S1,S2,S3を変更することにより第1蓄電装置12の充電方法を変化させている。 Further, in the first charging control, the FCECU 34 changes commands S1, S2, and S3 output to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 according to the charging rate SOC1 of the first power storage device 12. The control unit 19 changes the duty ratio for controlling the switching element Sw of the first DC/DC converter 13 according to input commands S1, S2, and S3. Therefore, the method of charging the first power storage device 12 is changed by commands S1, S2, and S3 output from the FCECU 34 to the control unit 19. Therefore, in the first charging control, the FCECU 34 changes the commands S1, S2, and S3 output to the control unit 19 of the first DC/DC converter 13 according to the charging rate SOC1 of the first power storage device 12 during the high potential avoidance control. As a result, the method of charging the first power storage device 12 is changed.

さらに、第2充電制御において、FCECU34は、第2蓄電装置22の充電率SOC2に応じて第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する指令S1,S2,S3を変更している。制御部19は、入力される指令S1,S2,S3に応じて、第2DC/DCコンバータ23のスイッチング素子Swを制御するデューティ比を変化させている。そのため、FCECU34から制御部19に出力される指令S1,S2,S3によって第2蓄電装置22の充電方法が変化している。よって、FCECU34は、第2充電制御において、高電回避制御時に第2蓄電装置22の充電率SOC2に応じて第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する指令S1,S2,S3を変更することにより第2蓄電装置22の充電方法を変化させている。 Furthermore, in the second charging control, the FCECU 34 changes commands S1, S2, and S3 output to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 according to the charging rate SOC2 of the second power storage device 22. The control unit 19 changes the duty ratio for controlling the switching element Sw of the second DC/DC converter 23 in accordance with input commands S1, S2, and S3. Therefore, the method of charging the second power storage device 22 is changed by commands S1, S2, and S3 output from the FCECU 34 to the control unit 19. Therefore, in the second charging control, the FCECU 34 changes the commands S1, S2, and S3 output to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 according to the charging rate SOC2 of the second power storage device 22 during the high voltage avoidance control. As a result, the method of charging the second power storage device 22 is changed.

本実施形態の効果を説明する。
(1)第1DC/DCコンバータ13の内部の入力側に設けられる第1コンデンサCd1と、第2DC/DCコンバータ23の内部の入力側に設けられる第2コンデンサCd2との間の電荷の移動が第1ダイオード41及び第2ダイオード42により抑止される。そのため、第1コンデンサCd1及び第2コンデンサCd2に蓄えられた電力が不足することが抑止され、燃料電池50で発電された電力の電圧を変換できなくなることがない。したがって、燃料電池システム1の駆動状態を安定させることができる。
The effects of this embodiment will be explained.
(1) The movement of charges between the first capacitor Cd1 provided on the input side inside the first DC/DC converter 13 and the second capacitor Cd2 provided on the input side inside the second DC/DC converter 23 is This is suppressed by the first diode 41 and the second diode 42. Therefore, the power stored in the first capacitor Cd1 and the second capacitor Cd2 is prevented from running out, and the voltage of the power generated by the fuel cell 50 cannot be converted. Therefore, the driving state of the fuel cell system 1 can be stabilized.

(2)第1ダイオード41は、第1系統用第1正極配線Lp11から第1系統用第2正極配線Lp12への電流を許容しながら、第1コンデンサCd1から第1系統用第1正極配線Lp11への電流を抑止できる。第2ダイオード42は、第2系統用第1正極配線Lp21から第2系統用第2正極配線Lp22への電流を許容しながら、第2コンデンサCd2から第2系統用第1正極配線Lp21への電流を抑止できる。したがって、単一のダイオードにより好適に燃料電池システム1の駆動状態を安定させることができる。 (2) The first diode 41 allows the current to flow from the first positive wiring Lp11 for the first system to the second positive wiring Lp12 for the first system, while allowing the current to flow from the first capacitor Cd1 to the first positive wiring Lp11 for the first system. Current can be suppressed. The second diode 42 allows current to flow from the first positive wiring Lp21 for the second system to the second positive wiring Lp22 for the second system, while allowing current to flow from the second capacitor Cd2 to the first positive wiring Lp21 for the second system. can be suppressed. Therefore, the driving state of the fuel cell system 1 can be suitably stabilized using a single diode.

(3)FCECU34は、高電位回避制御を実施している。高電位回避制御では、第1蓄電装置12の充電率SOC1に応じてFCECU34が第1DC/DCコンバータ13の制御部19に出力する指令を変更する第1充電制御と、第2蓄電装置22の充電率SOC2に応じてFCECU34が第2DC/DCコンバータ23の制御部19に出力する指令を変更する第2充電制御とを実施する。すなわち、FCECU34は、燃料電池50の駆動が停止しても第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23それぞれの駆動を第1蓄電装置12及び第2蓄電装置22それぞれの充電率SOC1,SOC2に応じて変化させ、燃料電池50で発電されている電力を第1蓄電装置12及び第2蓄電装置22に充電することにより燃料電池50の電圧が高電位回避基準電圧以上にならないようにしている。よって、燃料電池50の劣化を抑制できる。 (3) The FCECU 34 implements high potential avoidance control. The high potential avoidance control includes first charging control in which a command output by FCECU 34 to control unit 19 of first DC/DC converter 13 is changed according to charging rate SOC1 of first power storage device 12, and charging of second power storage device 22. A second charging control is performed in which a command output from the FCECU 34 to the control unit 19 of the second DC/DC converter 23 is changed according to the rate SOC2. That is, even if the driving of the fuel cell 50 is stopped, the FCECU 34 controls the driving of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 at the charging rates SOC1 and SOC2 of the first power storage device 12 and the second power storage device 22, respectively. By charging the first power storage device 12 and the second power storage device 22 with the electric power generated by the fuel cell 50, the voltage of the fuel cell 50 is prevented from exceeding the high potential avoidance reference voltage. . Therefore, deterioration of the fuel cell 50 can be suppressed.

(4)第1充電制御では、第1蓄電装置12の充電率SOC1に応じて第1DC/DCコンバータ13を制御し、第2充電制御では、第2蓄電装置22の充電率SOC2に応じて第2DC/DCコンバータ23を制御する。すなわち、第1充電制御及び第2充電制御は、互いに平行して行われ、且つ一方の電源系統の充電制御の指令が他方の電源系統の指令に影響しないため、燃料電池システム1の充電制御をシンプルにすることができる。 (4) In the first charging control, the first DC/DC converter 13 is controlled according to the charging rate SOC1 of the first power storage device 12, and in the second charging control, the first DC/DC converter 13 is controlled according to the charging rate SOC2 of the second power storage device 22. 2DC/DC converter 23 is controlled. That is, the first charge control and the second charge control are performed in parallel with each other, and the charge control command of one power supply system does not affect the command of the other power supply system, so that the charge control of the fuel cell system 1 is performed. It can be made simple.

(5)第3系統用第1正極配線Lp31を第1系統用第1正極配線Lp11に接続し、第3系統用第1負極配線Ln31を第1系統用第1負極配線Ln11に接続することにより、燃料電池50で発電される電力の電圧である140Vを第3DC/DCコンバータ33が12Vまで降圧することもできるが、燃料電池50で発電される電力の電圧である140Vと、第2補機31が駆動する電圧である12Vとでは差分が大きい。そのため、第3DC/DCコンバータ33に対して耐電圧性能が求められる。一般的に、耐電圧性能が高いコンバータはコスト高となるため、燃料電池システム1の製造費用が高くなる。 (5) By connecting the first positive wiring Lp31 for the third system to the first positive wiring Lp11 for the first system, and connecting the first negative wiring Ln31 for the third system to the first negative wiring Ln11 for the first system. Although the third DC/DC converter 33 can step down the voltage of 140V, which is the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50, to 12V, the voltage of 140V, which is the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50, and the second auxiliary machine There is a large difference between 12V, which is the voltage at which 31 is driven. Therefore, the third DC/DC converter 33 is required to have high withstand voltage performance. Generally, a converter with high withstand voltage performance is expensive, so the manufacturing cost of the fuel cell system 1 becomes high.

その点、第3系統30は、第2DC/DCコンバータ23の出力側に電気的に接続されている。第3DC/DCコンバータ33は、第2系統20の第1補機21を駆動させる電圧である48Vを、第2補機31が駆動する電圧である12Vに変換すればよいため、第3DC/DCコンバータ33の耐電圧性能を必要以上に高くする必要がない。したがって、燃料電池システム1の製造費用を抑えることができる。 In this respect, the third system 30 is electrically connected to the output side of the second DC/DC converter 23. The third DC/DC converter 33 only needs to convert 48V, which is the voltage that drives the first auxiliary machine 21 of the second system 20, to 12V, which is the voltage that the second auxiliary machine 31 drives. There is no need to make the withstand voltage performance of the converter 33 higher than necessary. Therefore, the manufacturing cost of the fuel cell system 1 can be suppressed.

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
○ 第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23それぞれは、制御部19を備えていたが、例えば、これらの制御部19を第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23の外部に設けるように変更してもよい。また、これらの制御部19を統合して、新たに1つの制御部を構成してもよい。
Note that this embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ Each of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 was equipped with a control section 19, but for example, it is possible to install these control sections 19 outside the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23. You may change it so that it is provided. Further, these control sections 19 may be integrated to form one new control section.

○ 第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23それぞれは、制御部19を有しており、制御部19は、デューティ比を演算することによりスイッチング素子Swを制御していたが、これに限らない。例えば、第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23それぞれから制御部19を割愛し、FCECU34が、デューティ比を演算する機能を有していてもよい。このように変更する場合、FCECU34に第1コンデンサCd1の電圧V1及び第2コンデンサCd2の電圧V2を入力するように変更する。また、FCECU34から第1指令S1、第2指令S2、又は第3指令S3を出力しなくてもよい。すなわち、第1充電制御及び第2充電制御をFCECU34のみで実施できるように変更すればよい。 ○ Each of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 has a control section 19, and the control section 19 controls the switching element Sw by calculating the duty ratio. Not exclusively. For example, the control unit 19 may be omitted from each of the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23, and the FCECU 34 may have the function of calculating the duty ratio. In this case, the voltage V1 of the first capacitor Cd1 and the voltage V2 of the second capacitor Cd2 are input to the FCECU 34. Moreover, it is not necessary to output the first command S1, the second command S2, or the third command S3 from the FCECU 34. That is, the first charging control and the second charging control may be changed so that they can be performed only by the FCECU 34.

○ 高電位回避制御では、第1充電制御と第2充電制御とを実施しなくてもよい。例えば、燃料電池システム1に放電抵抗を新たに設け、燃料電池50の出力要求がない場合、燃料電池50で発電されている電力を放電抵抗に逃がし、放電抵抗により電力を熱に変換して放熱させてもよい。この場合、放電抵抗により放熱された熱は、例えばトーイングトラクターの空調に利用することが好ましい。なお、本変更例では、第1充電率検出部61及び第2充電率検出部62を割愛してもよい。 ○ In high potential avoidance control, it is not necessary to perform the first charging control and the second charging control. For example, if a discharging resistor is newly installed in the fuel cell system 1 and there is no output request from the fuel cell 50, the power generated by the fuel cell 50 is released to the discharging resistor, and the discharging resistor converts the electric power into heat and dissipates the heat. You may let them. In this case, it is preferable that the heat radiated by the discharge resistor be used, for example, for air conditioning of a towing tractor. In addition, in this example of a change, the 1st charging rate detection part 61 and the 2nd charging rate detection part 62 may be omitted.

○ 第3系統用第1正極配線Lp31を第1系統用第1正極配線Lp11に接続し、第3系統用第1負極配線Ln31を第1系統用第1負極配線Ln11に接続することにより、第3DC/DCコンバータ33を燃料電池50に対して第1DC/DCコンバータ13と並列に接続してもよい。この場合、第3系統用第1正極配線Lp31を、第1系統用第1正極配線Lp11と接続される第1分岐配線と、第3DC/DCコンバータ33の入力側の正極と接続される第2分岐配線とにより構成し、第1分岐配線と第2分岐配線との間に第3ダイオードを設けることが好ましい。第3ダイオードは、第1分岐配線から第2分岐配線に向けての通電のみを許容するように配置されることが好ましい。ここで、第3DC/DCコンバータ33は、第2DC/DCコンバータの一例である。第1分岐配線は第3配線の一例であり、第2分岐配線は、第4配線の一例である。第3ダイオードは、第3DC/DCコンバータ33の内部の入力側の第2コンデンサとしてのコンデンサCdの電荷を第1分岐配線に向けて逆流させない第2逆流抑止部の一例である。 ○ By connecting the first positive wiring Lp31 for the third system to the first positive wiring Lp11 for the first system and connecting the first negative wiring Ln31 for the third system to the first negative wiring Ln11 for the first system, The 3DC/DC converter 33 may be connected to the fuel cell 50 in parallel with the first DC/DC converter 13. In this case, the first positive electrode wiring Lp31 for the third system is connected to the first branch wiring connected to the first positive electrode wiring Lp11 for the first system, and the second branch wiring connected to the positive electrode on the input side of the third DC/DC converter 33. It is preferable that the third diode is formed between the first branch wiring and the second branch wiring. It is preferable that the third diode is arranged so as to allow only conduction of current from the first branch wiring to the second branch wiring. Here, the third DC/DC converter 33 is an example of a second DC/DC converter. The first branch wiring is an example of the third wiring, and the second branch wiring is an example of the fourth wiring. The third diode is an example of a second backflow prevention unit that prevents the charge of the capacitor Cd, which is the second capacitor on the input side inside the third DC/DC converter 33, from flowing back toward the first branch wiring.

○ 第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23を、燃料電池50で発電された電力の電圧を昇圧するスイッチングレギュレータとしてもよい。なお、このように変更する場合、負荷11が駆動する電圧が燃料電池50で発電される電圧よりも高く、第1補機21を駆動する電圧が燃料電池50で発電される電圧よりも高いことが前提である。例えば、以下のように第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23を変更してもよい。なお、第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23は、同じ構成を有しているため、第1DC/DCコンバータ13の構成の変更点についてのみ説明し、第2DC/DCコンバータ23の詳細な構成の説明は割愛する。 The first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 may be switching regulators that boost the voltage of the electric power generated by the fuel cell 50. Note that when changing in this way, the voltage at which the load 11 is driven is higher than the voltage generated by the fuel cell 50, and the voltage at which the first auxiliary device 21 is driven is higher than the voltage generated by the fuel cell 50. is the premise. For example, the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 may be changed as follows. Note that since the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 have the same configuration, only the changes in the configuration of the first DC/DC converter 13 will be explained, and the details of the second DC/DC converter 23 will be explained. I will omit the explanation of the configuration.

図5に示すように、第1DC/DCコンバータ13のコイルCoを、正極母線14における第1中継配線16と第2中継配線17とに挟まれた部分に配置される。スイッチング素子Swは、第2中継配線17上に配置されている。ダイオードDiは、正極母線14における第2中継配線17と第3中継配線18とに挟まれた部分に配置される。ダイオードDiは、正極母線14における第2中継配線17と第3中継配線18とに挟まれた部分を第2中継配線17側から第3中継配線18側にのみ通電が許容されるように配置される。 As shown in FIG. 5, the coil Co of the first DC/DC converter 13 is arranged at a portion of the positive electrode bus 14 sandwiched between the first relay wiring 16 and the second relay wiring 17. The switching element Sw is arranged on the second relay wiring 17. The diode Di is arranged at a portion of the positive bus bar 14 sandwiched between the second relay wiring 17 and the third relay wiring 18. The diode Di is arranged so that the portion of the positive electrode bus 14 sandwiched between the second relay wiring 17 and the third relay wiring 18 is allowed to be energized only from the second relay wiring 17 side to the third relay wiring 18 side. Ru.

○ 第1DC/DCコンバータ13及び第2DC/DCコンバータ23を、昇圧コンバータとして採用する場合、スイッチングレギュレータに限らず、リニアレギュレータとしてもよい。ただし、第1DC/DCコンバータ13の内部の入力側に第1コンデンサCd1が設けられ、且つ第2DC/DCコンバータ23の内部の入力側に第2コンデンサCd2が設けられるようにする。 When the first DC/DC converter 13 and the second DC/DC converter 23 are used as boost converters, they are not limited to switching regulators, and may be linear regulators. However, the first capacitor Cd1 is provided on the input side inside the first DC/DC converter 13, and the second capacitor Cd2 is provided on the input side inside the second DC/DC converter 23.

○ 第1逆流抑止部及び第2逆流抑止部は、以下のように変更してもよい。
図6に示すように、第1系統用第1正極配線Lp11と第1系統用第2正極配線Lp12との間には、第1系統用第1正極配線Lp11と第1系統用第2正極配線Lp12とを電気的に接続する結合状態と、電気的に遮断された遮断状態とを切り換える第1スイッチ部材81が設けられている。第1系統用第2正極配線Lp12上には、電流センサ70が設けられている。
○ The first backflow prevention section and the second backflow prevention section may be changed as follows.
As shown in FIG. 6, between the first positive wiring Lp11 for the first system and the second positive wiring Lp12 for the first system, the first positive wiring Lp11 for the first system and the second positive wiring Lp12 for the first system are connected. A first switch member 81 is provided to switch between a coupled state in which the Lp 12 is electrically connected and a cutoff state in which the Lp 12 is electrically interrupted. A current sensor 70 is provided on the second positive electrode wiring Lp12 for the first system.

第2系統用第1正極配線Lp21と第2系統用第2正極配線Lp22との間には、第2系統用第1正極配線Lp21と第2系統用第2正極配線Lp22とを電気的に接続する結合状態と、第2系統用第1正極配線Lp21と第2系統用第2正極配線Lp22とを電気的に遮断する遮断状態とを切り換える第2スイッチ部材82が設けられている。第2系統用第2正極配線Lp22上には、電流センサ70が設けられている。 The first positive wiring Lp21 for the second system and the second positive wiring Lp22 for the second system are electrically connected between the first positive wiring Lp21 for the second system and the second positive wiring Lp22 for the second system. A second switch member 82 is provided to switch between a coupled state in which the first positive electrode wiring Lp21 for the second system and a cutoff state electrically disconnect the second positive electrode wiring Lp22 for the second system. A current sensor 70 is provided on the second positive electrode wiring Lp22 for the second system.

各電流センサ70で検出される信号は、FCECU34に入力される。FCECU34は、入力された各電流センサ70で検出される信号に基づき第1系統用第2正極配線Lp12に第1コンデンサCd1の電荷が逆流しているか否かを判定し、且つ第2系統用第2正極配線Lp22に第2コンデンサCd2の電荷が逆流しているか否かを判定している。 Signals detected by each current sensor 70 are input to the FCECU 34. The FCECU 34 determines whether the electric charge of the first capacitor Cd1 is flowing backward to the second positive electrode wiring Lp12 for the first system based on the input signals detected by each current sensor 70, and It is determined whether the charge of the second capacitor Cd2 is flowing backward into the second positive electrode wiring Lp22.

FCECU34は、第1系統用第2正極配線Lp12に第1コンデンサCd1の電荷が逆流していると判定したとき、第1スイッチ部材81を開状態にすることにより上記遮断状態にする。第1スイッチ部材81は、第1コンデンサCd1の電荷を第1系統用第1正極配線Lp11に向けて逆流させない第1逆流抑止部として機能する。 When the FCECU 34 determines that the charge of the first capacitor Cd1 is flowing backward into the second positive wiring Lp12 for the first system, the FCECU 34 opens the first switch member 81 to bring it into the cutoff state. The first switch member 81 functions as a first backflow prevention section that prevents the charge of the first capacitor Cd1 from flowing back toward the first positive wiring Lp11 for the first system.

FCECU34は、第2系統用第2正極配線Lp22に第2コンデンサCd2の電荷が逆流していると判定したとき、第2スイッチ部材82を開状態にすることにより上記遮断状態にする。第2スイッチ部材82は、第2コンデンサCd2の電荷を第2系統用第1正極配線Lp21に向けて逆流させない第2逆流抑止部として機能する。 When the FCECU 34 determines that the charge of the second capacitor Cd2 is flowing backward into the second positive wiring Lp22 for the second system, the FCECU 34 opens the second switch member 82 to bring it into the cutoff state. The second switch member 82 functions as a second backflow prevention section that prevents the charge of the second capacitor Cd2 from flowing back toward the first positive wiring Lp21 for the second system.

○ 第1系統10は、負荷11に電力を供給する系統であり、第2系統20は、第1補機21に電力を供給する系統であったが、これに限らない。第1系統10及び第2系統20は、互いに要求電圧が異なり、燃料電池50で発電された電力により駆動するものであればどのように変更してもよい。なお、第3系統30も同様に変更してもよい。 The first system 10 is a system that supplies power to the load 11, and the second system 20 is a system that supplies power to the first auxiliary machine 21, but the present invention is not limited to this. The first system 10 and the second system 20 have different required voltages and may be changed in any way as long as they are driven by the electric power generated by the fuel cell 50. Note that the third system 30 may also be changed in the same manner.

○ 燃料電池50で発電される電力の電圧が140V、負荷11が駆動する電圧が80V、第1補機21が駆動する電圧が48V、第2補機31が駆動する電圧が12Vであったが、要求電圧は適宜変更してもよい。これに伴い、第1DC/DCコンバータ13、第2DC/DCコンバータ23、及び第3DC/DCコンバータ33を降圧コンバータとして採用するか、昇圧コンバータとして採用するかを適宜変更してもよい。 ○ The voltage of the electric power generated by the fuel cell 50 was 140V, the voltage at which the load 11 was driven was 80V, the voltage at which the first auxiliary machine 21 was driven was 48V, and the voltage at which the second auxiliary machine 31 was driven was 12V. , the required voltage may be changed as appropriate. Accordingly, whether the first DC/DC converter 13, the second DC/DC converter 23, and the third DC/DC converter 33 are used as a step-down converter or a step-up converter may be changed as appropriate.

○ 第1DC/DCコンバータ13の内部において、正極母線14は、第1中継配線16との接続点から第3中継配線18との接続点までの間に設けられる配線としてもよい。同様に、負極母線15は、第1中継配線16との接続点から第3中継配線18との接続点までの間に設けられる配線としてもよい。この場合、第1系統用第2正極配線Lp12を、第1DC/DCコンバータ13の内部の正極母線14と第1中継配線16との接続点まで延ばしてもよい。第1系統用第1負極配線Ln11を、第1DC/DCコンバータ13の内部の負極母線15と第1中継配線16との接続点まで延ばしてもよい。第1系統用第3正極配線Lp13を、第1DC/DCコンバータ13の内部の正極母線14と第3中継配線18との接続点まで延ばしてもよい。第1系統用第2負極配線Ln12を、第1DC/DCコンバータ13の内部の負極母線15と第3中継配線18との接続点まで延ばしてもよい。このように変更する場合、第1DC/DCコンバータ13の入力端13a,13b及び出力端13c,13dを設けず、第1DC/DCコンバータ13の内部まで直接的に各配線Lp12,Ln11,Lp13,Ln12を延ばしてもよい。 Inside the first DC/DC converter 13, the positive electrode bus 14 may be a wiring provided between a connection point with the first relay wiring 16 and a connection point with the third relay wiring 18. Similarly, the negative electrode bus 15 may be a wiring provided between a connection point with the first relay wiring 16 and a connection point with the third relay wiring 18. In this case, the second positive electrode wiring Lp12 for the first system may be extended to the connection point between the positive electrode bus 14 and the first relay wiring 16 inside the first DC/DC converter 13. The first negative wiring Ln11 for the first system may be extended to the connection point between the negative bus 15 and the first relay wiring 16 inside the first DC/DC converter 13. The third positive electrode wiring Lp13 for the first system may be extended to the connection point between the positive electrode bus 14 and the third relay wiring 18 inside the first DC/DC converter 13. The second negative wiring Ln12 for the first system may be extended to the connection point between the negative bus 15 and the third relay wiring 18 inside the first DC/DC converter 13. When changing in this way, the input terminals 13a, 13b and the output terminals 13c, 13d of the first DC/DC converter 13 are not provided, and each wiring Lp12, Ln11, Lp13, Ln12 is directly connected to the inside of the first DC/DC converter 13. may be extended.

同様に、第2DC/DCコンバータ23の内部において、正極母線14は、第1中継配線16との接続点から第3中継配線18との接続点までの間に設けられる配線としてもよい。同様に、負極母線15は、第1中継配線16との接続点から第3中継配線18との接続点までの間に設けられる配線としてもよい。この場合、第2系統用第2正極配線Lp22を、第2DC/DCコンバータ13の内部の正極母線14と第1中継配線16との接続点まで延ばしてもよい。第2系統用第1負極配線Ln21を、第2DC/DCコンバータ23の内部の負極母線15と第1中継配線16との接続点まで延ばしてもよい。第2系統用第3正極配線Lp23を、第2DC/DCコンバータ23の内部の正極母線14と第3中継配線18との接続点まで延ばしてもよい。第2系統用第2負極配線Ln22を、第2DC/DCコンバータ23の内部の負極母線15と第3中継配線18との接続点まで延ばしてもよい。このように変更する場合、第2DC/DCコンバータ23の入力端23a,23b及び出力端23c,23dを設けず、第2DC/DCコンバータ23の内部まで直接的に各配線Lp22,Ln21,Lp23,Ln22を延ばしてもよい。 Similarly, inside the second DC/DC converter 23 , the positive electrode bus 14 may be a wiring provided between a connection point with the first relay wiring 16 and a connection point with the third relay wiring 18 . Similarly, the negative electrode bus 15 may be a wiring provided between a connection point with the first relay wiring 16 and a connection point with the third relay wiring 18. In this case, the second positive electrode wiring Lp22 for the second system may be extended to the connection point between the positive electrode bus 14 and the first relay wiring 16 inside the second DC/DC converter 13. The first negative wiring Ln21 for the second system may be extended to the connection point between the negative bus 15 and the first relay wiring 16 inside the second DC/DC converter 23. The third positive electrode wiring Lp23 for the second system may be extended to the connection point between the positive electrode bus 14 and the third relay wiring 18 inside the second DC/DC converter 23. The second negative wiring Ln22 for the second system may be extended to the connection point between the negative bus 15 and the third relay wiring 18 inside the second DC/DC converter 23. When changing in this way, the input ends 23a, 23b and the output ends 23c, 23d of the second DC/DC converter 23 are not provided, and each wiring Lp22, Ln21, Lp23, Ln22 is directly connected to the inside of the second DC/DC converter 23. may be extended.

○ 燃料電池システム1はフォークリフトやトーイングトラクター等の産業車両に適用されていたが、これに限らない。例えば、燃料電池システム1は、燃料電池車両に適用されてもよい。 ○ The fuel cell system 1 has been applied to industrial vehicles such as forklifts and towing tractors, but is not limited to this. For example, the fuel cell system 1 may be applied to a fuel cell vehicle.

1…燃料電池システム、10…第1系統、11…負荷、12…第1蓄電装置、13…第1DC/DCコンバータ、19…制御部、20…第2系統、21…第1補機、22…第2蓄電装置、23…第2DC/DCコンバータ、30…第3系統、31…第2補機、32…第3蓄電装置、33…第3DC/DCコンバータ、41…第1ダイオード、42…第2ダイオード、50…燃料電池、61…第1充電率検出部、62…第2充電率検出部、81…第1スイッチ部材、82…第2スイッチ部材、Lp11…第1系統用第1正極配線、Lp12…第1系統用第2正極配線、Lp21…第2系統用第1正極配線、Lp22…第2系統用第2正極配線、Cd1…第1コンデンサ、Cd2…第2コンデンサ、Sw…スイッチング素子、S1…第1指令、S2…第2指令、S3…第3指令、SOC1,SOC2…充電率。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fuel cell system, 10... First system, 11... Load, 12... First power storage device, 13... First DC/DC converter, 19... Control unit, 20... Second system, 21... First auxiliary machine, 22 ...Second power storage device, 23...Second DC/DC converter, 30...Third system, 31...Second auxiliary equipment, 32...Third power storage device, 33...Third DC/DC converter, 41...First diode, 42... Second diode, 50... Fuel cell, 61... First charge rate detection section, 62... Second charge rate detection section, 81... First switch member, 82... Second switch member, Lp11... First positive electrode for first system Wiring, Lp12...second positive electrode wiring for the first system, Lp21...first positive electrode wiring for the second system, Lp22...second positive electrode wiring for the second system, Cd1...first capacitor, Cd2...second capacitor, Sw...switching Element, S1...first command, S2...second command, S3...third command, SOC1, SOC2...charging rate.

Claims (3)

燃料電池と、
前記燃料電池で発電された電力の電圧を第1電圧に変換するとともに内部の入力側に第1コンデンサを有する第1DC/DCコンバータと、
前記燃料電池に対して前記第1DC/DCコンバータと並列に接続され、前記燃料電池で発電された電力の電圧を第2電圧に変換するとともに内部の入力側に第2コンデンサを有する第2DC/DCコンバータと、を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に接続される第1配線と、
前記第1DC/DCコンバータの入力側に接続されつつ前記第1コンデンサと電気的に接続される第2配線と、
前記第1配線及び前記第2配線に電気的に接続され、前記第1コンデンサの電荷を前記第1配線に向けて逆流させない第1逆流抑止部と、
前記第1配線に接続される第3配線と、
前記第2DC/DCコンバータの入力側に接続されつつ前記第2コンデンサと電気的に接続される第4配線と、
前記第3配線及び前記第4配線に電気的に接続され、前記第2コンデンサの電荷を前記第3配線に向けて逆流させない第2逆流抑止部と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
fuel cell and
a first DC/DC converter that converts the voltage of the power generated by the fuel cell into a first voltage and has a first capacitor on an internal input side;
a second DC/DC converter that is connected in parallel with the first DC/DC converter to the fuel cell, converts the voltage of the power generated by the fuel cell into a second voltage, and has a second capacitor on an internal input side; A fuel cell system comprising a converter,
a first wiring connected to the fuel cell;
a second wiring electrically connected to the first capacitor while being connected to the input side of the first DC/DC converter;
a first backflow prevention part that is electrically connected to the first wiring and the second wiring and prevents the electric charge of the first capacitor from flowing back toward the first wiring;
a third wiring connected to the first wiring;
a fourth wiring electrically connected to the second capacitor while being connected to the input side of the second DC/DC converter;
A fuel cell system comprising: a second backflow prevention section that is electrically connected to the third wiring and the fourth wiring and prevents the electric charge of the second capacitor from flowing back toward the third wiring.
前記第1逆流抑止部は、前記第1配線から前記第2配線に向けての通電のみを許容するダイオードであり、
前記第2逆流抑止部は、前記第3配線から前記第4配線に向けての通電のみを許容するダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
The first backflow prevention section is a diode that only allows current to flow from the first wiring to the second wiring,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the second backflow prevention section is a diode that only allows current to flow from the third wiring to the fourth wiring.
前記第1DC/DCコンバータ及び前記第2DC/DCコンバータは、スイッチングレギュレータであり、
前記第1DC/DCコンバータの出力側に接続される第1蓄電装置と、
前記第2DC/DCコンバータの出力側に接続される第2蓄電装置と、
前記第1蓄電装置及び前記第2蓄電装置それぞれの充電率を検出する充電率検出部と、
前記充電率に基づき前記第1DC/DCコンバータ及び前記第2DC/DCコンバータを制御する制御装置と、
前記制御装置から出力される指令に基づき前記第1DC/DCコンバータ及び前記第2DC/DCコンバータそれぞれが有するスイッチング素子の導通状態を制御する制御部と、を備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池の電圧が所定電圧以上とならないように実施される高電位回避制御を実行し、
前記高電位回避制御では、
前記第1蓄電装置の前記充電率に応じて前記第1DC/DCコンバータの前記制御部に出力する前記指令を変更する第1充電制御と、
前記第2蓄電装置の前記充電率に応じて前記第2DC/DCコンバータの前記制御部に出力する前記指令を変更する第2充電制御と、を実施することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。
The first DC/DC converter and the second DC/DC converter are switching regulators,
a first power storage device connected to the output side of the first DC/DC converter;
a second power storage device connected to the output side of the second DC/DC converter;
a charging rate detection unit that detects charging rates of each of the first power storage device and the second power storage device;
a control device that controls the first DC/DC converter and the second DC/DC converter based on the charging rate;
a control unit that controls conduction states of switching elements included in each of the first DC/DC converter and the second DC/DC converter based on a command output from the control device,
The control device includes:
Executing high potential avoidance control to prevent the voltage of the fuel cell from exceeding a predetermined voltage;
In the high potential avoidance control,
a first charging control that changes the command output to the control unit of the first DC/DC converter according to the charging rate of the first power storage device;
2. A second charging control that changes the command output to the control unit of the second DC/DC converter according to the charging rate of the second power storage device. 2. The fuel cell system according to 2.
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