[发明专利]电力调整系统及其控制方法

说明书

本发明的电力调整系统具备：燃料电池，其与负载连接；燃料电池用转换器，其连接于燃料电池与负载之间，以规定的要求电压比对燃料电池的输出电压进行变换；蓄电池，其与燃料电池并联地连接于负载，是不同于燃料电池的电力供给源；蓄电池用转换器，其连接于蓄电池与负载之间，以规定的要求电压比对该蓄电池的输出电压进行变换；电流旁路路径，其绕过燃料电池用转换器地将燃料电池与负载连结；交流电压施加部，其向燃料电池用转换器的输出侧施加交流电压信号；以及内部状态估计部，其基于通过交流电压施加部施加了交流电压信号时的规定物理量来估计燃料电池的内部状态。

技术领域

本发明涉及一种具备燃料电池、高电压蓄电池以及DC/DC转换器的电力调整系统及其控制方法。

背景技术

在具备燃料电池的电力调整系统中，已知如下一种电力调整系统：根据与燃料电池连接的负载的要求来向燃料电池供给燃料气体(例如氢)和氧化剂气体(例如空气)，由此能够向负载供给燃料电池的输出电力。

在如上所述的电力调整系统中，为了控制燃料电池的动作状态，输出交流电压信号并测量燃料电池的输出电流和输出电压的交流成分，通过对所测量出的这些交流成分进行运算来估计燃料电池的内部阻抗。

JP4821187B中公开了一种燃料电池系统，该燃料电池系统具备：蓄电池(高电压的二次电池)；燃料电池，其以与蓄电池并联地电连接的方式设置；DC/DC转换器，其设置于蓄电池的输出侧；以及逆变器，其设置于该DC/DC转换器与作为负载的马达之间。

在该燃料电池系统(单转换器方式)中，为了估计燃料电池的内部阻抗，在DC/DC转换器的输出目标电压上叠加阻抗测定用信号(交流电压信号)后输出到DC/DC转换器，测定通过DC/DC转换器后的阻抗测定用信号的振幅。然后，通过对该测定结果实施必要的运算处理，来求出燃料电池的内部阻抗。

另外，本申请人提出了一种电力调整系统(双转换器方式)，该电力调整系统具备燃料电池和蓄电池，在燃料电池和蓄电池这两方的输出侧分别设置有DC/DC转换器。

在该情况下，与上述单转换器方式不同，也能够通过对燃料电池侧的DC/DC转换器输出如上所述的阻抗测定用信号来测定燃料电池的内部阻抗。

发明内容

在如上所述的单转换器方式的电力调整系统中，将交流电压信号用作燃料电池的阻抗测定用信号。通常，借助在该交流电压信号的叠加频率下的阻抗大的DC/DC转换器来叠加燃料电池用的交流电压信号。因此，存在DC/DC转换器的输出电压大幅振动的可能性。

在这种状况下，存在以下问题：从燃料电池产生的脉动电压成分会增加。然后，当脉动电压成分增加时，存在构成电力调整系统的各电气部件进行误动作的担忧。

另外，通过构成DC/DC转换器的开关元件(半导体元件)的开关动作来叠加交流电压信号，因此电流会流过DC/DC转换器内的电抗器、开关元件。在该情况下，在各元件中产生铜损等损耗，因此还存在电力效率下降并且各元件发热的问题。

另一方面，在如上所述的双转换器方式的电力调整系统中，能够使用某一个DC/DC转换器来生成阻抗测定用信号。然而，在为了生成阻抗测定用信号而使用蓄电池用的DC/DC转换器的情况下，产生与上述单转换器方式同样的问题。

另外，在为了生成阻抗测定用信号而使用燃料电池用的DC/DC转换器的情况下，除了如上所述的各元件发热的问题以外，还存在燃料电池的发电效率也下降的问题。

特别是，在将这种电力调整系统搭载于车辆的情况下，还存在以下问题：白白地消耗燃料电池的燃料、即氢，车辆的燃烧消耗率下降。

本发明是着眼于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能够减少为了测定燃料电池的阻抗而施加交流电压信号的DC/DC转换器的发热的电力调整系统及其控制方法。