JP6063298B2 - 電力システム及び燃料電池車両 - Google Patents

Description

本発明は、並列に配置された燃料電池及び蓄電装置と、燃料電池の出力電圧を変圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電装置の出力電圧を変圧する第２ＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電力システム及び燃料電池車両に関する。

特許文献１では、電力損失を生じる構成要素が複数存在する場合に、システム全体の電力損失を抑制しながらモータを駆動することを可能とする燃料電池システム及びモータ駆動方法の提供が企図されている（［０００７］）。このため、特許文献１では、モータ１５に要求される動作条件（モータのトルク及び回転数）において、モータ１５、第１コンバータ１１、第２コンバータ１２及びインバータ１４の少なくとも１つの電力損失を最低にするインバータの入力電圧を決定し、インバータの必要電圧として出力する（要約）。具体的には、第１コンバータ１１又は第２コンバータ１２の昇圧率を決定するに際し、モータのトルクＴ及び回転数ｆＮの組合せとインバータ必要電圧Ｖｉｎ等との関係を規定したマップを用いる（図３〜図７、図９）。

国際公開第２０１１／００４４８７号パンフレット

上記のように、特許文献１では、第１コンバータ１１又は第２コンバータ１２の昇圧率を決定するに際し、モータのトルクＴ及び回転数ｆＮの組合せとインバータ必要電圧Ｖｉｎ等との関係を規定したマップを用いる（図３〜図７、図９）。換言すると、第１コンバータ１１又は第２コンバータ１２の昇圧率を決定するに際し、インバータ必要電圧Ｖｉｎ等は、トルクＴ及び回転数ｆＮから一義的に特定される。

しかしながら、第１コンバータ１１及び第２コンバータ１２の両方が同時に作動している場合、第１コンバータ１１及び第２コンバータ１２それぞれの出力に応じてシステム全体におけるエネルギ効率（電力効率）又は電力損失が変化する。特許文献１では、この点に関して検討されておらず、未だエネルギ効率（電力効率）又は電力損失について改善の余地がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、全体としてのエネルギ効率又は電力効率を向上することが可能な電力システム及び燃料電池車両を提供することを目的とする。

本発明に係る電力システムは、並列に配置された燃料電池及び蓄電装置を有する直流電力源と、モータと、前記直流電力源と前記モータの間に配置され、前記直流電力源からの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記燃料電池と前記インバータの間に配置され、前記燃料電池の出力電圧を昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電装置と前記インバータの間に配置され、前記蓄電装置の出力電圧を昇降圧する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、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を備えるものであって、前記制御装置は、前記モータの電力効率を考慮してモータ回転数及びモータトルクに基づいて特定される要求モータ電圧を、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じて重み付けした値を前記インバータの目標入力端電圧として算出する。

本発明によれば、モータの電力効率を考慮してモータ回転数及びモータトルクに基づいて特定される要求モータ電圧を、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じて重み付けした値をインバータの目標入力端電圧（すなわち、モータへの目標入力電圧）として算出する。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力の影響を反映してインバータの目標入力端電圧を算出することが可能となる。従って、電力システム全体としてのエネルギ効率を向上することが可能となる。

前記通過電力に関係するパラメータとしては、例えば、通過電流、通過電力又は通過電流の推定値、エアポンプ回転数、エア圧力等、通過電力の変動に追従するパラメータであれば、任意のものを採用可能である。

前記制御装置は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較を前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出口端電流又は入口端電流を用いて行ってもよい。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力を簡易に比較することが可能となる。

前記制御装置は、前記モータ回転数及び前記モータトルクと前記目標入力端電圧との関係を規定した複数の目標入力端電圧用マップを設定し、前記通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じて前記マップを切り替え、切り替えた前記マップを用いて、前記モータ回転数及び前記モータトルクに対応する前記目標入力端電圧を取得してもよい。これにより、モータ回転数及びモータトルクから目標入力端電圧を直接算出することが可能となるため、モータの駆動時に要求モータ電圧の算出を省略することが可能となる。従って、演算速度の向上又は演算負荷の軽減等を図ることができる。

或いは、前記制御装置は、前記燃料電池のみから電力を供給する場合における前記モータ回転数及び前記モータトルクと前記目標入力端電圧との関係を規定した１つの目標入力端電圧用マップを設定し、前記燃料電池のみから電力を供給する場合並びに前記燃料電池及び前記蓄電装置の両方から電力を供給する場合のいずれについても、前記マップ中の前記目標入力端電圧である仮目標入力端電圧を、前記通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じた補正係数により補正して前記インバータの目標入力端電圧を算出してもよい。これにより、比較結果毎の目標入力端電圧用マップを用意する必要がなくなる。従って、マップ用の記憶容量を低減することが可能となると共に、マップを比較的容易に準備することが可能となる。

前記制御装置は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧を行わずに前記燃料電池から前記インバータへの電力供給を行う直結処理が可能であり、前記モータ回転数と前記モータトルクが一定である場合、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータよりも前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの方が通過電力又は通過電力に関係するパラメータが小さい場合と比較して、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータよりも前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの方が通過電力又は通過電力に関係するパラメータが大きい場合の方が、直結処理を行うタイミングが早くしてもよい。これにより、直結処理に関連してエネルギ効率を向上することが可能となる。

本発明に係る燃料電池車両は、上記の電力システムを有し、前記モータが走行用モータであることを特徴とする。これにより、電力効率に優れた燃料電池車両を提供することが可能となる。

本発明によれば、モータの電力効率を考慮してモータ回転数及びモータトルクに基づいて特定される要求モータ電圧を、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じて重み付けした値をインバータの目標入力端電圧（すなわち、モータへの目標入力電圧）として算出する。これにより、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力の影響を反映してインバータの目標入力端電圧を算出することが可能となる。従って、電力システム全体としてのエネルギ効率を向上することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略全体構成図である。 前記実施形態における燃料電池スタック用昇圧コンバータ（以下「ＦＣ−ＶＣＵ」という。）の構成例を示す模式的回路図である。 前記実施形態におけるバッテリ用昇降圧コンバータ（以下「ＢＡＴ−ＶＣＵ」という。）の構成例を示す模式的回路図である。 前記実施形態における電子制御装置における基本的な制御のフローチャートが示されている。 前記実施形態においてシステム負荷を計算するフローチャート（図４のＳ２の詳細）である。 現在のモータ回転数とモータ予想消費電力との関係を示す図である。 インバータ入力端電圧を制御するフローチャートである。 複数の目標電圧マップを選択するフローチャート（図７のＳ２３の詳細）である。 モータ回転数及びモータトルクの組合せと要求モータ電圧との関係を規定した参考マップの一例である。 前記モータ回転数及び前記モータトルクの組合せとインバータ入力端電圧の目標値（目標入力端電圧）との関係を規定した第１マップの一例を示す図である。 前記モータ回転数及び前記モータトルクの組合せと前記目標入力端電圧の関係を規定した第２マップの一例を示す図である。 前記モータ回転数及び前記モータトルクの組合せと前記目標入力端電圧の関係を規定した第３マップの一例を示す図である。 前記ＦＣ−ＶＣＵの通過電力と電力損失の関係を前記ＦＣ−ＶＣＵの出力電圧毎に示した図である。 前記第１マップにおける各領域の設定方法を示すフローチャートである。 前記燃料電池の出力電圧と第２モータ出力閾値の関係の一例を示す図である。 前記ＦＣ−ＶＣＵ及び前記ＢＡＴ−ＶＣＵの電力効率を説明するための図である。 前記実施形態に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの一例を示す図である。 モータトルク制御のフローチャート（図４のＳ５の詳細）である。 図８の変形例として複数の目標電圧マップを選択するフローチャート（図７のＳ２３の詳細）である。 前記モータ回転数及び前記モータトルクの組合せと前記目標入力端電圧の関係を規定した第４マップの一例を示す図である。 前記モータ回転数及び前記モータトルクの組合せと前記目標入力端電圧の関係を規定した第５マップの一例を示す図である。 図７の変形例としてインバータ入力端電圧を制御するフローチャートである。 補正係数を設定するためのマップの一例を示す図である。 図２２の変形例に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの一例を示す図である。

１．全体的な構成の説明
［１−１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。ＦＣ車両１０は、燃料電池システム１２（以下「ＦＣシステム１２」という。）と、走行モータ１４（以下「モータ１４」という。）と、インバータ１６とを有する。

ＦＣシステム１２は、燃料電池ユニット２０（以下「ＦＣユニット２０」という。）と、高電圧バッテリ２２（以下「バッテリ２２」ともいう。）（蓄電装置）と、昇圧コンバータ２４と、昇降圧コンバータ２６と、補機２８と、電子制御装置３０（以下「ＥＣＵ３０」という。）とを有する。

［１−２．駆動系］
本実施形態のモータ１４は、３相交流ブラシレス式である。モータ１４は、ＦＣユニット２０及びバッテリ２２から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション３２を通じて車輪３４を回転させる。また、モータ１４は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリ２２等に出力する。モータ１４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流は、電流センサ３６ｕ、３６ｖ、３６ｗにより検出される。或いは、３相のうち２相のみ電流を検出し、これらの電流から残りの１相の電流を検出してもよい。

インバータ１６は、３相ブリッジ型の構成を有し、直流−交流変換を行う。より具体的には、インバータ１６は、直流を３相の交流に変換してモータ１４に供給する一方、回生動作に伴う交流−直流変換後の直流を昇降圧コンバータ２６を通じてバッテリ２２等に供給する。なお、モータ１４とインバータ１６を併せて負荷４０という。

［１−３．ＦＣユニット２０］
ＦＣユニット２０は、燃料電池スタック５０（以下「ＦＣスタック５０」又は「ＦＣ５０」という。）と、その周辺部品とを備える。ＦＣスタック５０は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セルを積層した構造を有する。前記周辺部品には、ＦＣスタック５０のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系と、ＦＣスタック５０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系と、ＦＣスタック５０を冷却する冷却系と、セル電圧モニタとが含まれる。後述するように、前記周辺部品の一部は、補機２８にも含まれる。なお、図１に示すように、ＦＣユニット２０（ＦＣ５０）とインバータ１６の間において昇圧コンバータ２４と並列に、逆流防止ダイオード５２が配置されている。

ＦＣ５０の出力電圧（以下「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）は、電圧センサ５４により検出され、ＦＣ５０の出力電流（以下「ＦＣ電流Ｉｆｃ」という。）は、電流センサ５６により検出され、いずれもＥＣＵ３０に出力される。

［１−４．高電圧バッテリ２２］
バッテリ２２は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。バッテリ２２の出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」という。）［Ｖ］は、電圧センサ６０により検出され、バッテリ２２の出力電流（以下「バッテリ電流Ｉｂａｔ」という。）［Ａ］は、電流センサ６２により検出され、それぞれＥＣＵ３０に出力される。ＥＣＵ３０は、バッテリ電圧Ｖｂａｔとバッテリ電流Ｉｂａｔとに基づいて、バッテリ２２の残容量（ＳＯＣ）［％］を算出する。

［１−５．昇圧コンバータ２４］
昇圧コンバータ２４は、ＦＣ５０の出力電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）を昇圧してインバータ１６に供給する昇圧チョッパ型の電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。昇圧コンバータ２４は、ＦＣ５０とインバータ１６との間に配置される。換言すると、昇圧コンバータ２４は、一方がＦＣ５０のある１次側１Ｓｆに接続され、他方がバッテリ２２と負荷４０との接続点である２次側２Ｓに接続されている。以下では、昇圧コンバータ２４を、ＦＣ５０用電圧制御ユニットの意味で「ＦＣ−ＶＣＵ２４」とも称する。

図２は、ＦＣ−ＶＣＵ２４の構成例を示す模式的回路図である。ＦＣ−ＶＣＵ２４は、インダクタ７０、スイッチング素子７２、ダイオード７４及び平滑コンデンサ７６を備え、ＥＣＵ３０を通じてスイッチング素子７２がスイッチング（デューティ制御）されることでＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧する。昇圧された電圧は、インバータ１６の入力端電圧（以下「インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ」又は「入力端電圧Ｖｉｎｖ」という。）となる。インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖは、電圧センサ７８（図１）により検出される。また、ＦＣ−ＶＣＵ２４の出口端電流（以下「出口端電流Ｉｆｃｖｃｕ」という。）は、電流センサ８０により検出される。

スイッチング素子７２がオフ状態（開状態）に維持されると、ＦＣ５０からの電力（以下「ＦＣ電力Ｐｆｃ」という。）は、ダイオード５２を有する配線又はインダクタ７０及びダイオード７４を有する配線を通じて昇圧なしに供給可能となる。以下では、昇圧なしにＦＣ電力Ｐｆｃが供給させる状態を「直結状態」といい、直結状態を実現するための動作を「直結処理」といい、直結状態を実現するための処理を「直結処理」という。

直結状態では、ＦＣ−ＶＣＵ２４による昇圧が行われないため、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖは、ＦＣ電圧Ｖｆｃと等しくなる。より正確には、直結状態では、入力端電圧Ｖｉｎｖは、ＦＣ電圧Ｖｆｃからダイオード５２、７４による電圧降下分を引いた値となるが、以下では、入力端電圧ＶｉｎｖがＦＣ電圧Ｖｆｃと実質的に等しいものとして説明をする。

なお、ダイオード７４は、ダイオード５２と同じように、直結用且つ逆流防止用として動作するので、ダイオード５２を省略してもよい。

［１−６．昇降圧コンバータ２６］
昇降圧コンバータ２６は、昇降圧チョッパ型の電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。すなわち、昇降圧コンバータ２６は、バッテリ２２の出力電圧（バッテリ電圧Ｖｂａｔ）を昇圧してインバータ１６に供給すると共に、モータ１４の回生電圧（以下「回生電圧Ｖｒｅｇ」という。）又はＦＣ電圧Ｖｆｃとしてのインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを降圧してバッテリ２２に供給することが可能である。昇降圧コンバータ２６は、バッテリ２２とインバータ１６との間に配置される。換言すると、昇降圧コンバータ２６は、一方がバッテリ２２のある１次側１Ｓｂに接続され、他方がＦＣ５０と負荷４０との接続点である２次側２Ｓに接続されている。以下では、昇降圧コンバータ２６を、バッテリ２２用電圧制御ユニットの意味で「ＢＡＴ−ＶＣＵ２６」とも称する。

図３は、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の構成例を示す模式的回路図である。ＢＡＴ−ＶＣＵ２６は、インダクタ９０と、スイッチング素子９２、９４と、これらスイッチング素子９２、９４にそれぞれ並列に接続されるダイオード９６、９８と、平滑コンデンサ１００、１０２とを備える。

昇圧時（バッテリ２２を用いた力行時）には、ＥＣＵ３０により、スイッチング素子９４がオフ状態とされ、スイッチング素子９２がスイッチング（デューティ制御）されることでバッテリ電圧Ｖｂａｔを昇圧する。昇圧された電圧は、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖとなる。

降圧時（回生時又はバッテリ２２を用いない力行時）には、ＥＣＵ３０により、スイッチング素子９２がオフ状態とされ、スイッチング素子９４がスイッチング（デューティ制御）されることでインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖをバッテリ電圧Ｖｂａｔまで降圧する。

上記のように、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖは、電圧センサ７８（図１）により検出される。また、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の出口端電流（以下「出口端電流Ｉｂａｔｖｃｕ」という。）は、電流センサ１０４により検出される。

ＢＡＴ−ＶＣＵ２６においても、ＦＣ−ＶＣＵ２４と同様の直結状態を実現することが可能であり、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６は、直結動作又は直結処理を行うことができる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０によりＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６を制御することにより、ＦＣユニット２０からのＦＣ電力Ｐｆｃと、バッテリ２２から供給される電力（以下「バッテリ電力Ｐｂａｔ」という。）［Ｗ］と、モータ１４からの回生電力Ｐｒｅｇとの供給先を制御する。

［１−７．補機２８］
補機２８としては、例えば、エアポンプ、ウォータポンプ、エアコンディショナ、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ、低電圧バッテリ、アクセサリ、ラジエータファン及びＥＣＵ３０の少なくとも１つを含むことができる。

前記エアポンプは、ＦＣ５０にエアを供給する。前記ウォータポンプは、ＦＣ５０を冷却する冷媒としての水を循環させる。前記エアコンディショナは、車両１０内の気温等を調整する。前記降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇降圧コンバータ２６（ＢＡＴ−ＶＣＵ２６）の１次側１Ｓｂにおける電圧を降圧して前記低電圧バッテリ、前記アクセサリ、前記ラジエータファン及びＥＣＵ３０に供給する。前記低電圧バッテリは、低電圧機器を作動させるためのバッテリ（例えば、１２Ｖバッテリ）である。前記アクセサリは、オーディオ機器、ナビゲーション装置等の機器を含む。前記ラジエータファンは、前記ウォータポンプにより循環させる冷媒をラジエータにおいて冷却させるためのファンである。

補機２８のうち前記エアポンプ、前記ウォータポンプ及び前記ラジエータファンは、ＦＣユニット２０にも含まれる。

［１−８．ＥＣＵ３０］
ＥＣＵ３０は、通信線１０６（図１）を介して、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット２０、バッテリ２２、昇圧コンバータ２４、昇降圧コンバータ２６及び補機２８を制御する。当該制御に際しては、ＥＣＵ３０は、記憶部に記憶されたプログラムを実行する。また、ＥＣＵ３０は、電圧センサ５４、６０、７８、電流センサ３６ｕ、３６ｖ、３６ｗ、５６、６２、８０、１０４等の各種センサの検出値を用いる。

ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ１１０及びモータ回転数センサ１１２（図１）が含まれる。開度センサ１１０は、アクセルペダル１１４の開度θｐ［度］を検出する。回転数センサ１１２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍｏｔ」又は「回転数Ｎｍｏｔ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。ＥＣＵ３０は、回転数Ｎｍｏｔを用いてＦＣ車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。さらに、ＥＣＵ３０には、メインスイッチ１１６（以下「メインＳＷ１１６」という。）が接続される。メインＳＷ１１６は、ＦＣユニット２０及びバッテリ２２からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。

ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを含み、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースを有する。なお、ＥＣＵ３０は、１つのＥＣＵのみからなるのではなく、モータ１４、ＦＣユニット２０、バッテリ２２、昇圧コンバータ２４、昇降圧コンバータ２６及び補機２８毎の複数のＥＣＵから構成することもできる。

ＥＣＵ３０は、ＦＣスタック５０の状態、バッテリ２２の状態及びモータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づき決定したＦＣ車両１０全体としてＦＣシステム１２に要求される負荷から、ＦＣスタック５０が負担すべき負荷と、バッテリ２２が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定し、モータ１４、インバータ１６、ＦＣユニット２０、バッテリ２２、昇圧コンバータ２４及び昇降圧コンバータ２６に指令を送出する。

２．本実施形態の制御
次に、ＥＣＵ３０における制御について説明する。

［２−１．基本制御］
図４には、ＥＣＵ３０における基本的な制御のフローチャートが示されている。メインＳＷ１１６がオンでない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は起動しない。メインＳＷ１１６がオンである場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０が起動し、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、ＥＣＵ３０は、ＦＣシステム１２に要求される負荷（システム負荷Ｐｓｙｓ）［Ｗ］を計算する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は、ＦＣシステム１２のエネルギマネジメントを行う。ここにいうエネルギマネジメントは、ＦＣシステム１２の各部の動作制御を行う処理である。例えば、エネルギマネジメントでは、システム負荷Ｐｓｙｓを各電力源（力行時にはバッテリ２２及び／又はＦＣ５０であり、回生時にはモータ１４（及び該当する場合、ＦＣ５０）である。）のいずれにどのように割り振るかを設定する。また、当該割り振りに伴い、ＦＣ５０の発電量（ＦＣ電力Ｐｆｃ）及びＦＣ５０の周辺機器の動作、各コンバータ２４、２６の動作等を設定する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３のエネルギマネジメントの演算結果に基づいて、ＦＣスタック５０の周辺機器の制御（ＦＣ発電制御）を行う。ここにいう周辺機器には、例えば、前記エアポンプ、前記ウォータポンプ及び前記ラジエータファンに加え、ＦＣユニット２０の各種の弁（循環弁、背圧弁等）が含まれる。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３のエネルギマネジメントの演算結果に基づいて、モータ１４のトルク制御（モータトルク制御）を行う。ここにいうモータトルク制御は、インバータ１６の制御を含む。

ステップＳ６において、メインＳＷ１１６がオフでない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。メインＳＷ１１６がオフである場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は停止して処理を終了する。

［２−２．システム負荷Ｐｓｙｓの計算］
図５には、システム負荷Ｐｓｙｓを計算するフローチャート（図４のＳ２の詳細）が示されている。ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０は、開度センサ１１０からアクセルペダル１１４の開度θｐを読み込む。ステップＳ１２において、ＥＣＵ３０は、回転数センサ１１２からモータ１４の回転数Ｎｍｏｔを読み込む。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ３０は、開度θｐと回転数Ｎｍｏｔに基づいてモータ１４の予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓ［Ｗ］を算出する。具体的には、図６に示すマップにおいて、開度θｐ毎に回転数Ｎｍｏｔと予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓの関係を記憶しておく。例えば、開度θｐがθｐ１であるとき、特性１２０を用いる。同様に、開度θｐがθｐ２、θｐ３、θｐ４、θｐ５、θｐ６であるとき、それぞれ特性１２２、１２４、１２６、１２８、１３０を用いる。なお、開度θ１〜θ６の関係は、θｐ１＜θｐ２＜θｐ３＜θｐ４＜θｐ５＜θｐ６である。そして、開度θｐに基づいて回転数Ｎｍｏｔと予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓとの関係を示す特性を特定した上で、回転数Ｎｍｏｔに応じた予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓを特定する。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ３０は、補機２８から現在の動作状況を読み込む。ここでの補機２８には、例えば、前記エアポンプ、前記ウォータポンプ及び前記エアコンディショナを含む高電圧系の補機や、前記低電圧バッテリ、前記アクセサリ、前記ラジエータファン及びＥＣＵ３０を含む低電圧系の補機が含まれる。例えば、前記エアポンプ及び前記ウォータポンプであれば、それぞれの回転数［ｒｐｍ］を読み込む。前記エアコンディショナであれば、その出力設定を読み込む。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ３０は、各補機２８の現在の動作状況に応じて補機２８の消費電力Ｐａ［Ｗ］を算出する。ステップＳ１６において、ＥＣＵ３０は、モータ１４の予想消費電力Ｐｍｏｔ＿ｃｏｎｓと補機２８の消費電力Ｐａの和をＦＣ車両１０全体での予想消費電力（すなわち、システム負荷Ｐｓｙｓ）として算出する。

［２−３．エネルギマネジメント］
上記のように、本実施形態におけるエネルギマネジメントでは、ＦＣシステム１２の各部の動作制御を行う。以下では、特に車両１０が力行中である場合に絞って説明する。

（２−３−１．作動させるＤＣ／ＤＣコンバータの選択）
エネルギマネジメントの一環として、ＥＣＵ３０は、昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）及び昇降圧コンバータ２６（ＢＡＴ−ＶＣＵ２６）のいずれを作動させるかを選択する。例えば、寒冷地においてメインＳＷ１１６がオンにされた直後には、ＦＣ５０を暖機させるため、バッテリ２２のみから電力供給する。この場合、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６のみを作動させる。また、車両１０の加速時（特に急加速時）には、バッテリ２２及びＦＣ５０の両方から電力供給する。この場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の両方を作動させる。さらに、車両１０の巡航時には、ＦＣ５０のみから電力供給する。この場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４のみを作動させる。

作動させるＤＣ／ＤＣコンバータの選択方法としては、例えば、特開２００９−１６５２４４号公報（図１４等）の方法を用いてもよい。

（２−３−２．インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖの制御）
本実施形態では、車両１０の力行時には、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを制御対象としてＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の少なくとも一方を作動させる。すなわち、入力端電圧Ｖｉｎｖの目標値（以下「目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ」という。）を設定し、入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒと等しくなるように、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６を制御する。

図７は、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを制御するフローチャートである。ステップＳ２１において、ＥＣＵ３０は、モータ回転数Ｎｍｏｔを取得する。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔは、実測値又は要求値のいずれであってもよい。本実施形態では、回転数センサ１１２からモータ回転数Ｎｍｏｔ（実測値）を取得する。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ３０は、モータトルクＴｍｏｔを取得する。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔは、実測値（以下「検出モータトルクＴｍｏｔ＿ｄｅｔ」という。）又は要求値（以下「要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑ」）のいずれであってもよい。検出モータトルクＴｍｏｔ＿ｄｅｔは、例えば、図示しないトルクセンサの検出値を用いることができる。また、要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑは、例えば、アクセルペダル１１４の開度θｐに応じて設定される。或いは、要求モータトルクＴｍｏｔ＿ｒｅｑとして、後述する図１８の処理で算出する目標トルクＴｔａｒを用いてもよい。なお、図４では、図１８の処理（図４のＳ５）は本処理（図４のＳ３）よりも後に行われる。この場合、本処理では、例えば、前回の演算周期で用いた目標トルクＴｔａｒを用いることができる。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ３０は、複数の目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｃ（以下「マップ１５０ａ〜１５０ｃ」ともいうと共に、「目標電圧マップ１５０」又は「マップ１５０」と総称する。）の中から今回用いるものを選択する。各マップ１５０は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せとインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖの目標値（目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）の関係を規定したものである。マップ１５０の内容については後述する。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２３で選択したマップ１５０を用いて、ステップＳ２１のモータ回転数Ｎｍｏｔ及びステップＳ２２のモータトルクＴｍｏｔに基づいて目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを算出する。

ステップＳ２５において、ＥＣＵ３０は、電圧センサ７８からインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ（実測値）を取得する。

ステップＳ２６において、ＥＣＵ３０は、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ及び目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに基づいて昇圧コンバータ２４及び昇降圧コンバータ２６の少なくとも一方を制御する。

具体的には、入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒよりも小さい場合（Ｖｉｎｖ＜Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）、作動させるコンバータ２４、２６の昇圧率（デューティ比）を増加させる。入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒよりも大きい場合（Ｖｉｎｖ＞Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）、作動させるコンバータ２４、２６の昇圧率（デューティ比）を減少させる。入力端電圧Ｖｉｎｖが目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒと等しい場合（Ｖｉｎｖ＝Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）、作動させるコンバータ２４、２６の昇圧率（デューティ比）を維持する。

（２−３−３．目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｃの選択）
図８は、目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｃを選択するフローチャート（図７のＳ２３の詳細）である。ステップＳ３１において、ＥＣＵ３０は、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力（以下「通過電力Ｐｆｃｖｃｕ」という。）及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の通過電力（以下「通過電力Ｐｂａｔｖｃｕ」という。）を算出する。

具体的には、ＥＣＵ３０は、電圧センサ７８が検出したインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖと、電流センサ８０が検出した通過電流Ｉｆｃｖｃｕとを乗算して通過電力Ｐｆｃｖｃｕを算出する（Ｐｆｃｖｃｕ＝Ｖｉｎｖ×Ｉｆｃｖｃｕ）。また、ＥＣＵ３０は、電圧センサ７８が検出したインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖと、電流センサ１０４が検出した通過電流Ｉｂａｔｖｃｕとを乗算して通過電力Ｐｂａｔｖｃｕを算出する（Ｐｂａｔｖｃｕ＝Ｖｉｎｖ×Ｉｂａｔｖｃｕ）。或いは、後述する別の方法で通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを算出してもよい。

ステップＳ３２において、ＥＣＵ３０は、通過電力Ｐｆｃｖｃｕがゼロより大きく且つ通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロ以下であるか否か（すなわち、電力供給がＦＣ５０のみから行われているか否か）を判定する。通過電力Ｐｆｃｖｃｕがゼロより大きく且つ通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロ以下である場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３３において、ＥＣＵ３０は、第１マップ１５０ａ（図１０）を選択する。第１マップ１５０ａは、ＦＣ５０のみから電力を供給し、バッテリ２２からは電力を供給しない場合に用いるマップである（詳細は後述する。）。

通過電力Ｐｆｃｖｃｕがゼロより大きくない又は通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロ以下でない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ステップＳ３４において、ＥＣＵ３０は、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロより大きく且つ通過電力Ｐｆｃｖｃｕの方が通過電力Ｐｂａｔｖｃｕよりも大きいか否か（すなわち、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており且つＦＣ５０からの電力供給量の方が大きいか否か）を判定する。

通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロより大きく且つ通過電力Ｐｆｃｖｃｕの方が通過電力Ｐｂａｔｖｃｕよりも大きい場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ステップＳ３５において、ＥＣＵ３０は、第２マップ１５０ｂ（図１１）を選択する。第２マップ１５０ｂは、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており且つＦＣ５０の方が電力供給量が大きい場合に用いるマップである（詳細は後述する。）。

通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロより大きくない又は通過電力Ｐｂａｔｖｃｕの方が通過電力Ｐｆｃｖｃｕよりも大きくない場合（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３６において、ＥＣＵ３０は、第３マップ１５０ｃ（図１２）を選択する。第３マップ１５０ｃは、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており且つＦＣ５０の方が電力供給量が小さい場合に用いるマップである（詳細は後述する。）。

なお、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕのいずれも同じインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを用いて算出されるため、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較は、通過電流Ｉｆｃｖｃｕ、Ｉｂａｔｖｃｕの比較と同義と考えることができる。そこで、ステップＳ３１の処理として、通過電流Ｉｆｃｖｃｕ、Ｉｂａｔｖｃｕの取得を行い、ステップＳ３２、Ｓ３４では、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較として、通過電流Ｉｆｃｖｃｕ、Ｉｂａｔｖｃｕの比較を行ってもよい。

また、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの大小関係を判定するためには、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを直接比較する代わりに、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比率、すなわち、Ｐｆｃｖｃｕ／Ｐｂａｔｖｃｕ又はＰｂａｔｖｃｕ／Ｐｆｃｖｃｕを用いてもよい。

（２−３−４．目標電圧マップ１５０）
次に、目標電圧マップ１５０の基本的な考え方について説明する。

（２−３−４−１．モータ１４の電力効率を考慮した参考マップ１４０）
図９は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せと要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑとの関係を規定した参考マップ１４０の一例を示す。ここにいうモータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔは、実測値又は要求値のいずれであってもよい。また、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑは、例えば、アクセルペダル１１４の開度θｐに応じて特定されるモータ１４の目標入力電圧であり、モータ１４の電力効率（以下「電力効率Ｅｍｏｔ」という。）を考慮して設定される。本実施形態の要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑは、モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔに加え、インバータ１６の電力効率（以下「電力効率Ｅｉｎｖ」という。）も考慮して設定される。要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑをモータ１４の目標入力電圧としてそのまま用いた場合、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑは、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒと同じ値となる。

上記のように、図９の参考マップ１４０では、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖを考慮して、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔと要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑとの関係を規定している。以下では、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖを統合して負荷４０の電力効率Ｅｌｏａｄともいう。

モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔ及びインバータ１６の電力効率Ｅｉｎｖ（すなわち、負荷４０の電力効率Ｅｌｏａｄ）は、負荷４０への入力電圧（ここではインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ）に応じて変化する。すなわち、特開２００９−１６５２４４号公報の図２４Ａ〜図２４Ｃにも示されているように、モータ１４又は負荷４０の高効率領域は、入力端電圧Ｖｉｎｖが高くなるほど、モータ回転数Ｎｍｏｔが高くなる方向又はモータトルクＴｍｏｔが高くなる方向に移動する傾向にある。換言すると、モータ回転数Ｎｍｏｔが高い場合又はモータトルクＴｍｏｔが高い場合、入力端電圧Ｖｉｎｖが高くなる程、モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔ及びインバータ１６の電力効率Ｅｉｎｖは高くなる傾向にある。

そこで、参考マップ１４０では、モータ回転数Ｎｍｏｔが高い場合又はモータトルクＴｍｏｔが高い場合、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑを高くする。本実施形態では、参考マップ１４０に基づく目標電圧マップ１５０を用いるが、参考マップ１４０自体は使用しないことに留意されたい。

（２−３−４−２．ＦＣシステム１２全体の電力効率を考慮した目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｃの概要）
図１０は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せとインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖの目標値（目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ）との関係を規定した第１マップ１５０ａの一例を示す。図１１は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せと目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの関係を規定した第２マップ１５０ｂの一例を示す。図１２は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せと目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの関係を規定した第３マップ１５０ｃの一例を示す。図１０〜図１２において、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔは、実測値又は目標値のいずれであってもよい。

第１マップ１５０ａは、参考マップ１４０に基づいて設定されるものであり、本実施形態において実際に用いられる目標電圧マップ１５０の１つである。第１マップ１５０ａは、ＦＣ５０のみから電力を供給し、バッテリ２２からは電力を供給しない場合に用いるマップである。すなわち、第１マップ１５０ａは、通過電力Ｐｆｃｖｃｕのみであり且つ通過電力Ｐｂａｔｖｃｕはゼロである場合（すなわち、ＦＣ−ＶＣＵ２４のみが昇圧動作又は直結動作を行っている場合）に用いられる。

第２マップ１５０ｂは、第１マップ１５０ａに基づいて設定されるものであり、本実施形態において実際に用いられるマップ１５０の１つである。第２マップ１５０ｂは、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており且つＦＣ５０の方が電力供給量（通過電流Ｉｆｃｖｃｕ）が大きい場合に用いるマップ１５０である。

第３マップ１５０ｃは、第１マップ１５０ａに基づいて設定されるものであり、本実施形態において実際に用いられるマップ１５０の１つである。第３マップ１５０ｃは、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており且つＦＣ５０の方が電力供給量（通過電流Ｉｆｃｖｃｕ）が小さい場合に用いるマップである。

（２−３−４−３．第１マップ１５０ａ）
（２−３−４−３−１．第１マップ１５０ａの概要）
図１０に示すように、第１マップ１５０ａは、主として４つの領域（第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）を設ける。各領域Ａ１〜Ａ４は、ＦＣシステム１２全体としての電力効率（以下「電力効率Ｅｔｏｔａｌ」という。）を考慮して区分される。すなわち、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌには、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）の電力効率（以下「電力効率Ｅｆｃｖｃｕ」という。）も反映される。

第１領域Ａ１は、参考マップ１４０と同じ特性を有する領域である。第２領域Ａ２は、モータ１４の高負荷状態において、モータ１４、インバータ１６及び昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ、Ｅｆｃｖｃｕを考慮して、参考マップ１４０よりも電圧を低くした領域である。図１０の矢印１５２は、図１０の第２領域Ａ２の特性が、参考マップ１４０において第２領域Ａ２に対応する領域の特性よりも電圧が低くなること、すなわち、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが同じ場合、参考マップ１４０における要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑよりも目標電圧マップ１５０の目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの方が低いことを示している。

図１０の第３領域Ａ３は、モータ１４の低負荷状態において、モータ１４の電力損失Ｌｍｏｔ及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕを考慮して、参考マップ１４０よりも電圧を低くした領域である。図１０の矢印１５４は、図１０の第３領域Ａ３の特性が、参考マップ１４０において第３領域Ａ３に対応する領域の特性よりも電圧が低くなること、すなわち、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが同じ場合、参考マップ１４０における要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑよりも目標電圧マップ１５０の目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの方が低いことを示している。

第４領域Ａ４は、モータ１４、インバータ１６及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ、Ｅｆｃｖｃｕを考慮して、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態とした領域である。本実施形態の第４領域Ａ４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて可変である。図１０の矢印１５６は、図１０の第４領域Ａ４が、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて可変であることを示している。

第１・第２領域Ａ１、Ａ２は、モータ１４の高負荷状態に対応し、第３・第４領域Ａ３、Ａ４は、モータ１４の低負荷状態に対応する。ここにいう「高負荷状態」及び「低負荷状態」は、例えば、次のように定義する。すなわち、モータ１４、インバータ１６及びＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ、Ｅｆｃｖｃｕを総合的に考えた際（すなわち、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを考えた際）、ＦＣ−ＶＣＵ２４により昇圧を行う場合よりも、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にした場合の方がＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌが高くなる範囲を「低負荷状態」と定義する。反対に、ＦＣ−ＶＣＵ２４により昇圧を行う場合よりも、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にした場合の方がＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌが低くなる範囲を「高負荷状態」と定義する。

「高負荷状態」及び「低負荷状態」のいずれであるかは、モータ１４の負荷又は出力（以下「モータ出力Ｐｍｏｔ」という。）が、所定の閾値（負荷閾値又はモータ出力閾値）を超えるか否かで判断する。換言すると、前記負荷閾値又は前記モータ出力閾値は、高負荷状態及び低負荷状態を判定するための閾値である。モータ出力閾値の一例が、後述する第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２（図１４のＳ４１）である。モータ１４の負荷又はモータ出力Ｐｍｏｔは、モータ回転数ＮｍｏｔとモータトルクＴｍｏｔの積（Ｎｍｏｔ×Ｔｍｏｔ）として定義される。図１０において、曲線１５８は、高負荷領域（第１・第２領域Ａ１、Ａ２）と、低負荷領域（第３・第４領域Ａ３、Ａ４）の境界線を示す。

なお、ＦＣ−ＶＣＵ２４により昇圧を行う場合と、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にした場合とのＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌの比較は、例えば、シミュレーション値又は理論値により行うことができる。

（２−３−４−３−２．昇圧コンバータ２４（ＦＣ−ＶＣＵ２４）の電力損失）
ＦＣ５０のみから電力を供給している場合、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌには、モータ１４、インバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖ又は電力損失（以下「電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｉｎｖ」という。）に加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕ又は電力損失（以下「電力損失Ｌｆｃｖｃｕ」という。）が影響する。以下では、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕについて述べる。

図１３は、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕと電力損失Ｌｆｃｖｃｕの関係をＦＣ−ＶＣＵ２４の出力電圧（すなわち、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ）毎に示した図である。図１３において、「Ｖｆｃ」は、ＦＣ電圧Ｖｆｃであり、Ｍ１〜Ｍ４は昇圧率である（１＜Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３＜Ｍ４）。図１３では、ＦＣ電圧Ｖｆｃは一定であると仮定していることに留意されたい。

図１３に示すように、通過電力Ｐｆｃｖｃｕが等しいとすれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態にあるとき、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕが小さく、ＦＣ−ＶＣＵ２４の出力電圧（インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ）又は昇圧率が高くなる程、電力損失Ｌｆｃｖｃｕが大きくなる。

なお、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態である場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４が昇圧動作をしている場合と比べて極端に電力損失Ｌｆｃｖｃｕが小さい。これは、昇圧動作をしているときには、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕに固定分（固定損失）が発生するためである。

本実施形態では、上記を踏まえて第１〜第３マップ１５０ａ〜１５０ｃを設定又は選択する。

（２−３−４−３−３．第１マップ１５０ａの第４領域Ａ４）
本実施形態の第１マップ１５０ａでは、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌを考慮して第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４（図１０）を設定する。説明の都合上、以下では第４領域Ａ４、第３領域Ａ３、第２領域Ａ２及び第１領域Ａ１の順に説明する。

第４領域Ａ４は、モータ１４が低負荷状態であり且つモータ回転数Ｎｍｏｔが比較的低い状態に用いる領域である。モータ１４が低負荷状態であれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕは低くなる。このため、本実施形態において、ＦＣシステム１２全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌは、モータ１４の電力効率ＥｍｏｔよりもＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕの方が支配的となる。また、モータトルクＴｍｏｔが比較的高い状態（高トルク状態）であっても、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態であれば、ＦＣ５０は比較的大きな電流を出力可能であるため、高トルク状態に対応可能である。

そこで、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを中心に考えて、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態とする。図１０においてモータ回転数Ｎｍｏｔの閾値（モータ回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ）を設定しているのは、モータ１４が低負荷であっても、モータ回転数Ｎｍｏｔを高く維持するためには、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする必要が生じるためである（図９の参考マップ１４０参照）。すなわち、高いモータ回転数Ｎｍｏｔを維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないために、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕと比較してモータ１４の電力効率Ｅｍｏｔも無視できなくなるため、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態にはしないのである。

（２−３−４−３−４．第１マップ１５０ａの第３領域Ａ３）
第３領域Ａ３は、モータ出力Ｐｍｏｔが比較的低い状態（低負荷状態）であり且つモータ回転数Ｎｍｏｔが比較的高い状態に用いる領域である。第４領域Ａ４に関連して説明したように、モータ１４が低負荷であっても、高いモータ回転数Ｎｍｏｔを維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないためには、インバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする必要が生じる（図９の参考マップ１４０参照）。高いモータ回転数Ｎｍｏｔを維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないために、入力端電圧Ｖｉｎｖを高くする場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕと比較してモータ１４の電力効率Ｅｍｏｔも無視できなくなる。さらに、低負荷状態且つ高回転状態の場合、モータトルクＴｍｏｔは低くなる。そこで、ＦＣ−ＶＣＵ２４を直結状態とはせず、ＦＣ−ＶＣＵ２４による昇圧を行う。

但し、第３領域Ａ３では、参考マップ１４０における特性よりもインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを低くする。これは、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮したためである。

（２−３−４−３−５．第１マップ１５０ａの第２領域Ａ２）
第２領域Ａ２は、モータ出力Ｐｍｏｔが比較的高い状態（高負荷状態）であり且つモータトルクＴｍｏｔが比較的低い状態（低トルク状態）に用いる領域である。上記のように、モータ１４が高負荷状態であれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕは大きくなり、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率ＥｆｃｖｃｕがＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌに与える影響が大きくなる。

そこで、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮して、ＦＣ−ＶＣＵ２４の昇圧率を参考マップ１４０よりも低くする。これにより、ＦＣシステム１２全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌを向上させることが可能となる。

（２−３−４−３−６．第１マップ１５０ａの第１領域Ａ１）
第１領域Ａ１は、モータ出力Ｐｍｏｔが比較的高い状態（高負荷状態）であり且つモータトルクＴｍｏｔが比較的高い状態（高トルク状態）に用いる領域である。第１領域Ａ１では、参考マップ１４０の特性をそのまま用いる。これは、高負荷且つ高トルク状態では、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖが、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌにおいて支配的となるためである。

なお、図１０では、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の境界線１６０が右上に向かって傾斜している。これは、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを反映した結果である。

（２−３−４−３−７．第１マップ１５０ａにおける各領域Ａ１〜Ａ４の具体的設定方法）
図１４は、第１マップ１５０ａにおける各領域（第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）の設定方法を示すフローチャートである。本実施形態において、図１４は、ＥＣＵ３０が実行する処理ではなく、ＥＣＵ３０が用いるマップ１５０ａを設定する際の基準又は指標であることに留意されたい。但し、ＥＣＵ３０が実行する処理として図１４の内容を用いてもよい。

ステップＳ４１において、モータ１４が低負荷状態であるか否かを判断する。具体的には、モータ１４の出力（モータ出力Ｐｍｏｔ）が第１閾値（以下「第１モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ１」又は「閾値ＴＨｐｍｏｔ１」という。）を上回り且つ第２閾値（以下「第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２」又は「閾値ＴＨｐｍｏｔ２」という。）を下回るか否かを判断する。閾値ＴＨｐｍｏｔ１は、モータ１４が回生状態ではなく駆動状態であるか否かを判定する値（下限値）であり、例えば、０ｋＷ又はその近傍値である。また、閾値ＴＨｐｍｏｔ２は、モータ１４が低負荷状態であるかを判定するための上限値である。

なお、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じてマップ１５０ａを変化させてもよい。具体的には、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて閾値ＴＨｐｍｏｔ２を切り替えることにより、マップ１５０ａを変化させることも可能である。

図１５は、ＦＣ電圧Ｖｆｃと第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２の関係の一例を示す図である。図１５に示すように、ＦＣ電圧Ｖｆｃが閾値（以下「ＦＣ電圧閾値ＴＨｖｆｃ」という。）以下であるときは、第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２を一定とする。また、ＦＣ電圧ＶｆｃがＦＣ電圧閾値ＴＨｖｆｃを上回るときは、第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２を徐々に増加させる。これにより、ＦＣ電圧Ｖｆｃが比較的高い場合、第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２が徐々に大きくなる。従って、ＦＣ電圧Ｖｆｃが高くなると、第４領域Ａ４が広くなる（図１４参照）。その結果、ＦＣ電圧Ｖｆｃが高い場合、直結処理を行い易くなる。

なお、上記のように、図１０における矢印１５６は、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて第２モータ出力閾値ＴＨｐｍｏｔ２を切り替えた結果、各領域Ａ１〜Ａ４（特に第４領域Ａ４）が変化する様子を示している。

図１４のステップＳ４１においてモータ１４が低負荷状態でない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、ステップＳ４２において、モータトルクＴｍｏｔが高いか否かを判定する。具体的には、モータトルクＴｍｏｔがトルク閾値ＴＨｔｍｏｔを上回るか否かにより判定する。

モータトルクＴｍｏｔが高い場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ステップＳ４３において、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑをそのまま目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ）。当該値は、第１マップ１５０ａの第１領域Ａ１の値となる。

モータトルクＴｍｏｔが高くない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、ステップＳ４４において、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑから正の所定値αを引いた値を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ−α）。当該値は、第１マップ１５０ａの第２領域Ａ２の値となる。所定値αは、モータ１４及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮した値（すなわち、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを考慮した値）である。

ステップＳ４１に戻り、モータ１４が低負荷状態である場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ステップＳ４５において、モータ回転数Ｎｍｏｔが高いか否か（高回転状態であるか否か）を判定する。具体的には、モータ回転数Ｎｍｏｔが所定の閾値（回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ）（図１０参照）を上回るか否かを判定する。回転数閾値ＴＨｎｍｏｔは、モータ回転数Ｎｍｏｔが高いか否かを判定するための閾値であり、高回転状態を維持するため又は回転数Ｎｍｏｔを過度に低下させないためのインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖ及びモータトルクＴｍｏｔを考慮して設定される。

モータ回転数Ｎｍｏｔが高い場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ステップＳ４６において、要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑから正の所定値βを引いた値を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ−β）。当該値は、第１マップ１５０ａの第３領域Ａ３の値となる。所定値βは、モータ１４の電力損失Ｌｍｏｔ及び昇圧コンバータ２４の電力損失Ｌｆｃｖｃｕを考慮した値である。例えば、電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｆｃｖｃｕの合計が最小値又はその近傍値となる値に設定する。或いは、所定値βは、モータ１４及び昇圧コンバータ２４の電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｆｃｖｃｕに加え、インバータ１６の電力損失Ｌｉｎｖを考慮した値としてもよい。例えば、電力損失Ｌｍｏｔ、Ｌｉｎｖ、Ｌｆｃｖｃｕの合計が最小値又はその近傍値となる値に設定する。

モータ回転数Ｎｍｏｔが高くない場合（Ｓ４５：ＮＯ）、ステップＳ４７において、ＦＣ電圧Ｖｆｃを目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定する（Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ←Ｖｆｃ）。当該値は、第１マップ１５０ａの第４領域Ａ４の値となる。また、ＦＣ電圧Ｖｆｃを目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒに設定するということは、昇圧コンバータ２４を昇圧動作させないこと、すなわち、直結処理を意味する。なお、ここでは、実測値としてのＦＣ電圧Ｖｆｃの代わりにその目標値を用いてもよい。

以上のように、図１４では、モータ１４が低負荷状態であるか否か（Ｓ４１）、モータ１４が高トルク状態であるか否か（Ｓ４２）及びモータ１４が高回転状態であるか否か（Ｓ４５）に基づいて第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４を区分する。

或いは、上記３つの基準を判断する順番を変更することにより第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４を区分してもよい。或いは、領域の数を４つとせず、２、３又は５以上の領域に区分してもよい。

（２−３−４−４．第２マップ１５０ｂ）
（２−３−４−４−１．第２マップ１５０ｂの概要）
図１１に示すように、第１マップ１５０ａと同様、第２マップ１５０ｂでは、主として４つの領域（第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）を設ける。しかしながら、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕに加え、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の通過電力Ｐｂａｔｖｃｕが存在すること、すなわち、ＦＣ５０からの電力供給に加え、バッテリ２２からも電力供給があることを考慮し、第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４の特性又は範囲を第１マップ１５０ａと比較して変化させる。より具体的には、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率特性の相違に基づいて第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４の特性又は範囲を第１マップ１５０ａと比較して変化させる。

（２−３−４−４−２．ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率）
図１６は、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕを説明するための図である。図１６の横軸は、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを示す。図１６の縦軸は、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６それぞれの電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕを示す。

図１６では、ＦＣ−ＶＣＵ２４が昇圧動作を行っているときの特性の一例と、ＦＣ−ＶＣＵ２４が昇圧動作を行っていないとき（すなわち、直結状態にあるとき）の特性の一例と、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６が昇圧動作を行っているときの特性の一例と、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６が昇圧動作を行っていないとき（すなわち、直結状態にあるとき）の特性の一例とが示されている。図１６では、ＦＣ電圧Ｖｆｃは一定であると仮定している。

図１６からわかるように、いずれの特性についても、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕが大きくなると、電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕが高くなる。但し、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６のいずれについても昇圧動作を行っている場合には、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕが特定の値（図１６中の通過電力閾値ＴＨｐ）を下回る場合、傾きが大きく、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕが特定の値（閾値ＴＨｐ）を上回る場合、傾きが小さくなる。これは、昇圧動作をしているときには、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力損失Ｌｆｃｖｃｕ、Ｌｂａｔｖｃｕに固定分（固定損失）が発生するためである。なお、図１６の閾値ＴＨｐは、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６で共通しているが、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６で異なる場合もある。

また、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６いずれについても、昇圧時よりも直結時の方がよりも電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕが高くなる。これは、昇圧時には上記固定損失が発生するためである。

さらに、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕが同じ値である場合、昇圧時及び直結時のいずれについても、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕの方がＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｂａｔｖｃｕよりも高くなる。これは、ＦＣ−ＶＣＵ２４は、昇圧コンバータであり、回路構成が比較的簡素であり（図２参照）、動作時の電力消費が比較的小さいのに対し、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６は、昇降圧コンバータであり、回路構成が比較的複雑であり（図３参照）、動作時の電力消費が比較的大きいためである。

本実施形態では、上記を踏まえて第２・第３マップ１５０ｂ、１５０ｃを設定又は選択する。

（２−３−４−４−３．第２マップ１５０ｂの第２・第３領域Ａ２〜Ａ３）
モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが一定である場合、第１マップ１５０ａの第２・第３領域Ａ２、Ａ３（図１０）と比較して、第２マップ１５０ｂの第２・第３領域Ａ２、Ａ３（図１１）は、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを低くするような特性に設定される。図１１の矢印１７２、１７４は、このことを示している。

このような設定をすることにより、ＦＣシステム１２全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌを向上することが可能となる。すなわち、上記のように、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕが等しいとすれば、昇圧時及び直結時のいずれについても、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕの方がＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｂａｔｖｃｕよりも高くなる。

このため、モータ出力Ｐｍｏｔ（＝回転数Ｎｍｏｔ×モータトルクＴｍｏｔ）が等しければ、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６のいずれも動作している場合は、ＦＣ−ＶＣＵ２４のみが動作している場合と比較して、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌが下がる又はＦＣシステム１２全体の電力損失Ｌｔｏｔａｌが大きくなる。そこで、第２マップ１５０ｂの第２・第３領域Ａ２、Ａ３では、第１マップ１５０ａの場合よりも、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを下げることで通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを抑制する。これにより、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６それぞれにおける電力損失Ｌｆｃｖｃｕ、Ｌｂａｔｖｃｕを低減することにより、ＦＣシステム１２全体の電力損失Ｌｔｏｔａｌの低減又は電力効率Ｅｔｏｔａｌの向上を図ることができる。

なお、上記のように、第２領域Ａ２は、モータ１４の高負荷状態に対応する。このため、上記のように通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを低減することで、電力損失Ｌｔｏｔａｌの低減を大きくすることができる。

また、第３領域Ａ３は、モータ１４が低負荷状態の中でも、モータ回転数Ｎｍｏｔが高く、モータトルクＴｍｏｔが低い状態（例えば、降坂時）に対応する。このため、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを低減した場合でも、車両１０の走行性能に対する影響を比較的小さく抑えることができる。

（２−３−４−４−４．第２マップ１５０ｂの第４領域Ａ４）
モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが一定である場合、第１マップ１５０ａの第４領域Ａ４と比較して、第２マップ１５０ｂの第４領域Ａ４は、モータ回転数Ｎｍｏｔの上限値（回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ）を低くするように設定する。図１１の矢印１７６は、このことを示している。その結果、第４領域Ａ４が狭くなり、第３領域Ａ３が広くなる。

本実施形態では、このような設定をすることにより、ＦＣシステム１２全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌを向上することが可能となる。すなわち、上記のように、第４領域Ａ４は、第３領域Ａ３以外の低負荷状態に対応する。低負荷状態、すなわち、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕが相対的に低い場合、電力効率Ｅｂａｔｖｃｕの低下（電力損失Ｌｂａｔｖｃｕの増大）が顕著となる（図１６参照）。

そこで、第２マップ１５０ｂの第４領域Ａ４では閾値ＴＨｎｍｏｔを相対的に上げ、昇圧動作を起こり易くさせ、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕを増加させ易くさせる。これにより、電力効率Ｅｂａｔｖｃｕを向上させる又は電力損失Ｌｂａｔｖｃｕを低減させる。従って、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｂａｔｖｃｕの低下又は電力損失Ｌｂａｔｖｃｕの増大を招くものの、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌの改善又は電力損失Ｌｔｏｔａｌの低下を図ることが可能となる。

なお、第１マップ１５０ａの第４領域Ａ４と同様、第２マップ１５０ｂの第４領域Ａ４も、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化させてもよい。

（２−３−４−５．第３マップ１５０ｃ）
第１マップ１５０ａ及び第２マップ１５０ｂと同様、第３マップ１５０ｃでは、主として４つの領域（第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）を設ける。しかしながら、第２マップ１５０ｂの場合よりも、バッテリ２２側からの電力供給の程度が大きくなっていることを考慮し、第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４の特性又は範囲を第２マップ１５０ｂと比較してさらに変化させる。

上記のように、第２マップ１５０ｂでは、ＦＣ−ＶＣＵ２４とＢＡＴ−ＶＣＵ２６との間で電力効率特性に相違があること（図１６）に基づき、第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４の範囲を第１マップ１５０ａと比較して変化させる。

第３マップ１５０ｃは、第２マップ１５０ｂの場合よりもバッテリ２２側からの電力供給の程度が大きくなっている場合に選択される（図８のＳ３４〜Ｓ３６参照）。換言すると、第２マップ１５０ｂの場合よりも、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｂａｔｖｃｕが、ＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌに与える影響が大きくなる。

そこで、第３マップ１５０ｃでは、第２〜第４領域Ａ２〜Ａ４の特性又は範囲を第２マップ１５０ｂと比較してさらに変化させる。このことは、第２マップ１５０ｂにおける矢印１７２、１７４、１７６と比較して、第３マップ１５０ｃにおける矢印１８２、１８４、１８６がそれぞれ長いことで示している。

より具体的には、第３マップ１５０ｃの第２・第３領域Ａ２、Ａ３では、第２マップ１５０ｂの場合よりも、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを下げることで通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを抑制する。これにより、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６それぞれにおける電力損失Ｌｆｃｖｃｕ、Ｌｂａｔｖｃｕを低減することにより、ＦＣシステム１２全体の電力損失Ｌｔｏｔａｌの低減又は電力効率Ｅｔｏｔａｌの向上を図る。

また、第２マップ１５０ｂの第４領域Ａ４と比較して、第３マップ１５０ｃの第４領域Ａ４は、回転数閾値ＴＨｎｍｏｔをさらに下げる。図１２の矢印１８６は、このことを示している。その結果、第４領域Ａ４がさらに狭くなり、第３領域Ａ３がさらに広くなる。

なお、第１マップ１５０ａ及び第２マップ１５０ｂの第４領域Ａ４と同様、第３マップ１５０ｃの第４領域Ａ４も、ＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化させてもよい。

（２−３−５．各種制御の例））
図１７は、本実施形態に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの一例を示す。図１７の時点ｔ１〜ｔ２の間は、車両１０が相対的に低車速で巡航状態であり、モータ出力Ｐｍｏｔ、モータ回転数Ｎｍｏｔ、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ及び通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕはいずれも略一定である。ここでは、ＦＣ−ＶＣＵ２４が直結状態（目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＝ＦＣ電圧Ｖｆｃ）であり、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔから特定される目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒは第４領域Ａ４に属する（図１４のＳ４７参照）。このため、通過電力Ｐｆｃｖｃｕは正の値であり、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕはゼロである。換言すると、ＥＣＵ３０は、ＦＣ−ＶＣＵ２４のみを動作させ、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６は動作させない。

時点ｔ２になると、アクセルペダル１１４が踏み込まれ、モータ出力Ｐｍｏｔが増加する。なお、時点ｔ２〜ｔ３の間、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロのままであるのは、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せが第４領域Ａ４に属しているためである。

時点ｔ３になると、所定の条件（例えば、アクセルペダル１１４の開度θｐが閾値以上となったこと）が満たされたことに伴い、ＥＣＵ３０は、ＦＣ−ＶＣＵ２４のみの動作からＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の動作に切り替える。これに伴い、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕが正の値となり（図８のＳ３２：ＮＯ）、目標電圧マップ１５０が第１マップ１５０ａから第２マップ１５０ｂに切り替わる。その結果、ＥＣＵ３０は、第２マップ１５０ｂを用いてモータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔに基づいて目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを設定する。

すなわち、図１７において、実線で示される目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒが本実施形態の制御による値であり、破線で示される目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒは、比較例に係る制御（図１０の第１マップ１５０ａのみをそのまま用いる制御）による値である。図１７では、本実施形態の目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ（実線）は、時点ｔ３において、比較例よりも大きくなる。これは、第２マップ１５０ｂ（図１１）のうち第３領域Ａ３の特性を用いているためである。

［２−４．ＦＣ発電制御］
図４のＦＣ発電制御（Ｓ４）について説明する。上記のように、ＦＣ発電制御として、ＥＣＵ３０は、ＦＣスタック５０の周辺機器を制御する。具体的には、ＥＣＵ３０は、エネルギマネジメント（図４のＳ３）で算出したこれらの機器の指令値を用いてこれらの機器を制御する。

［２−５．モータ１４のトルク制御］
図１８を参照して、図４のモータトルク制御（Ｓ５）について説明する。図１８には、モータトルク制御のフローチャート（図４のＳ５の詳細）が示されている。ステップＳ５１において、ＥＣＵ３０は、回転数センサ１１２からモータ回転数Ｎｍｏｔを読み込む。ステップＳ５２において、ＥＣＵ３０は、開度センサ１１０からアクセルペダル１１４の開度θｐを読み込む。

ステップＳ５３において、ＥＣＵ３０は、モータ回転数Ｎｍｏｔと開度θｐに基づいてモータ１４の仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、回転数Ｎｍｏｔ、開度θｐ及び仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐを関連付けたマップを図示しない記憶手段に記憶しておき、当該マップと、回転数Ｎｍｏｔ及び開度θｐに基づいて仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐを算出する。

ステップＳ５４において、ＥＣＵ３０は、ＦＣシステム１２からモータ１４に供給可能な電力の限界値（限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ）［Ｗ］に等しいモータ１４の限界出力（モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍ）［Ｗ］を算出する。具体的には、限界供給電力Ｐｓ＿ｌｉｍ及びモータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍは、ＦＣスタック５０からのＦＣ電力Ｐｆｃとバッテリ２２から供給可能な電力の限界値（限界出力Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ）［Ｗ］との和から補機２８の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｍ＿ｌｉｍ＝Ｐｓ＿ｌｉｍ←Ｐｆｃ＋Ｐｂａｔ＿ｌｉｍ−Ｐａ）。

ステップＳ５５において、ＥＣＵ３０は、モータ１４のトルク制限値Ｔｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、モータ限界出力Ｐｍ＿ｌｉｍを車速Ｖで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｍ＿ｌｉｍ／Ｖ）。

一方、ステップＳ５４において、ＥＣＵ３０は、モータ１４が回生中であると判定した場合には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを算出する。限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍは、バッテリ２２に充電可能な電力の限界値（限界充電Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ）とＦＣスタック５０からのＦＣ電力Ｐｆｃとの和から補機２８の消費電力Ｐａを引いたものである（Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ＝Ｐｂａｔ＿ｃｈｇｌｉｍ＋Ｐｆｃ−Ｐａ）。回生中である場合、ステップＳ５５において、ＥＣＵ３０は、モータ１４の回生トルク制限値Ｔｒｅｇｌｉｍ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、限界供給回生電力Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍを車速Ｖｓで除したものをトルク制限値Ｔｌｉｍとする（Ｔｌｉｍ←Ｐｓ＿ｒｅｇｌｉｍ／Ｖｓ）。

ステップＳ５６において、ＥＣＵ３０は、目標トルクＴｔａｒ［Ｎ・ｍ］を算出する。具体的には、ＥＣＵ３０は、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐに対してトルク制限値Ｔｌｉｍによる制限を加えたものを目標トルクＴｔａｒとする。例えば、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍ以下である場合（Ｔｔａｒ＿ｐ≦Ｔｌｉｍ）、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐをそのまま目標トルクＴｔａｒとする（Ｔｔａｒ←Ｔｔａｒ＿ｐ）。一方、仮目標トルクＴｔａｒ＿ｐがトルク制限値Ｔｌｉｍを超える場合（Ｔｔａｒ＿ｐ＞Ｔｌｉｍ）、トルク制限値Ｔｌｉｍを目標トルクＴｔａｒとする（Ｔｔａｒ←Ｔｌｉｍ）。

そして、算出した目標トルクＴｔａｒを用いてモータ１４を制御する。

３．本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ１４の電力効率Ｅｍｏｔを考慮してモータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔに基づいて特定される要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑを、ＦＣ−ＶＣＵ２４（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較結果に応じて重み付けした値を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ（すなわち、モータ１４への目標入力電圧）として算出する。これにより、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの影響を反映して目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを算出することが可能となる。従って、ＦＣシステム１２（電力システム）全体としての電力効率Ｅｔｏｔａｌ（エネルギ効率）を向上することが可能となる。

本実施形態において、ＥＣＵ３０（制御装置）は、ＦＣ−ＶＣＵ２４（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較を通過電流Ｉｆｃｖｃｕ、Ｉｂａｔｖｃｕ（出口端電流）を用いて行うことができる。この場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを簡易に比較することが可能となる。

本実施形態において、ＥＣＵ３０（制御装置）は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔと目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒとの関係を規定した目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｃ（目標入力端電圧用マップ）を設定し、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較結果に応じてマップ１５０ａ〜１５０ｃを切り替える（図８）。これにより、回転数Ｎｍｏｔ及びトルクＴｍｏｔから目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを直接算出することが可能となるため、モータ１４の駆動時に要求モータ電圧Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑの算出を省略することが可能となる。従って、演算速度の向上又は演算負荷の軽減等を図ることができる。

本実施形態において、ＥＣＵ３０（制御装置）は、ＦＣ−ＶＣＵ２４（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）の昇圧を行わずにＦＣ５０からインバータ１６への電力供給を行う直結処理が可能である（図１０〜図１２の第４領域Ａ４）。そして、モータ回転数ＮｍｏｔとモータトルクＴｍｏｔが一定である場合、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）よりもＦＣ−ＶＣＵ２４の方が通過電力が小さい場合（図１２）と比較して、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６よりもＦＣ−ＶＣＵ２４の方が通過電力が大きい場合（図１１）の方が、直結処理を行うタイミングが早い。これにより、直結処理に関連してエネルギ効率を向上することが可能となる。

本実施形態によれば、ＦＣ車両１０はＦＣシステム１２を有し、モータ１４が走行用モータである。これにより、電力効率に優れたＦＣ車両１０を提供することが可能となる。

４．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

［４−１．搭載対象］
上記実施形態では、ＦＣシステム１２をＦＣ車両１０に搭載したが、これに限らず、例えば、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ１４に供給するＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を利用する観点からすれば、ＦＣシステム１２を別の対象に搭載してもよい。例えば、ＦＣシステム１２を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、ＦＣシステム１２を、ロボット、製造装置、家庭用電力システム又は家電製品に適用してもよい。

［４−２．ＦＣシステム１２の構成］
上記実施形態では、ＦＣ５０と高電圧バッテリ２２を並列に配置し、ＦＣ５０の手前に昇圧コンバータ２４を配置し、バッテリ２２の手前に昇降圧コンバータ２６を配置する構成としたが、これに限らない。例えば、バッテリ２２の手前に配置するＤＣ／ＤＣコンバータを昇降圧式ではなく、昇圧式としてもよい。

上記実施形態では、モータ１４を交流式としたが、例えば、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ１４に供給するＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を利用する観点からすれば、モータ１４は、直流式とすることも可能である。この場合、インバータ１６を省略することも可能である。

上記実施形態では、モータ１４をＦＣ車両１０の走行用又は駆動用としたが、例えば、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧してモータ１４に供給するＦＣ−ＶＣＵ２４（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を利用する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータ１４を車載機器（例えば、電動パワーステアリング、エアコンプレッサ、エアコンディショナ）用に用いてもよい。

上記実施形態では、ＦＣ−ＶＣＵ２４の構成例として図２の回路を示し、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の構成例として図３の回路を示した。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータとしての機能の観点からすれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の構成はこれに限らない。例えば、図２の回路の代わりに、特開２００９−１６５２４４号公報の図２に示される構成の昇圧コンバータ（及びそのための制御）を用いることも可能である。

［４−３．ＦＣシステム１２の制御］
（４−３−１．通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較）
本実施形態において、ＥＣＵ３０（制御装置）は、ＦＣ−ＶＣＵ２４（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較を通過電流Ｉｆｃｖｃｕ、Ｉｂａｔｖｃｕ（出口端電流）を用いて行うことができるものとした。しかしながら、その他の特徴に着目すれば、ＦＣ電流Ｉｆｃ、バッテリ電流Ｉｂａｔ（入口端電流）を用いて当該比較を行うことも可能である。

（４−３−２．目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｃ）
（４−３−２−１．第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４）
上記実施形態では、目標電圧マップ１５０の領域を主として４つに分けたが、その他の特徴（例えば、第４領域Ａ４をＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化させる点）に着目すれば、これに限らない。例えば、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４のうちいずれか２つ又は３つのみを用いてもよい。例えば、第１・第２・第４領域Ａ１、Ａ２、Ａ４のみの組合せ、第１・第３・第４領域Ａ１、Ａ３、Ａ４のみの組合せ、第１・第４領域Ａ１、Ａ４のみの組合せ又は第２・第４領域Ａ２、Ａ４のみの組合せも可能である。或いは、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４に加え、その他の領域を設定することも可能である。

上記実施形態では、目標電圧マップ１５０の第４領域Ａ４をＦＣ電圧Ｖｆｃに応じて変化可能とした（図１０の矢印１５６及び図１５の特性参照）。しかしながら、その他の特徴（例えば、第１〜第４領域Ａ１〜Ａ４に区分する点）に着目すれば、第４領域Ａ４は固定としてもよい。

（４−３−２−２．マップ１５０の選択）
上記実施形態では、３つの目標電圧マップ１５０（第１〜第３マップ１５０ａ〜１５０ｃ）を用いたが、その他の特徴に着目すれば、マップ１５０の数は、２又は４以上であってもよい。例えば、第１マップ１５０ａと第２マップ１５０ｂの組合せのみ又は第１マップ１５０ａと第３マップ１５０ｃの組合せのみを用いてもよい。

上記実施形態では、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを用いてマップ１５０を選択したが（図８）、その他の特徴（例えば、複数のマップ１５０を用いる点）に着目すれば、その他の方法でマップ１５０を選択することも可能である。

図１９は、図８の変形例として目標電圧マップ１５０ａ〜１５０ｅを選択するフローチャート（図７のＳ２３の詳細）である。図１９の変形例では、マップ１５０の数が５であると共に、マップ１５０を選択する際に、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕに加え、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕを用いる。

図１９のステップＳ６１〜Ｓ６３は、図８のＳ３１〜Ｓ３３と同様である。

通過電力Ｐｆｃｖｃｕがゼロより大きくない又は通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロ以下でない場合（Ｓ６２：ＮＯ）、ステップＳ６４において、ＥＣＵ３０は、電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕを算出する。当該算出に当たっては、例えば、図１６に示すような特性を予めマップとして記憶しておき、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕに応じて電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕを特定する。

ステップＳ６５において、ＥＣＵ３０は、電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕの差（以下「差ΔＥ」という。）を算出する（ΔＥ＝Ｅｆｃｖｃｕ−Ｅｂａｔｖｃｕ）。

ステップＳ６６において、ＥＣＵ３０は、電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕが互いに比較的近似しているか否かを判定する。具体的には、差ΔＥが第１効率差閾値ＴＨΔＥ１（以下「閾値ＴＨΔＥ１」という。）以上であり且つ第２効率差閾値ＴＨΔＥ２（以下「閾値ＴＨΔＥ２」という。）以下であるか否かを判定する。差ΔＥが閾値ＴＨΔＥ１以上であり且つ閾値ＴＨΔＥ２以下である場合（Ｓ６６：ＹＥＳ）、ステップＳ６３において、ＥＣＵ３０は、第１マップ１５０ａ（図１０）を選択する。すなわち、電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕが互いに比較的近似しているため、ＦＣ５０のみが電力供給する場合の第１マップ１５０ａを用いることで、ＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌを向上させる。

ステップＳ６６において、差ΔＥが閾値ＴＨΔＥ１未満である又は閾値ＴＨΔＥ２を上回る場合（Ｓ６６：ＮＯ）、ステップＳ６７において、ＥＣＵ３０は、差ΔＥが閾値ＴＨΔＥ２を上回るか否か、すなわち、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６よりもＦＣ−ＶＣＵ２４の方が電力効率が高いか否かを判定する。差ΔＥが閾値ＴＨΔＥ２を上回る場合（Ｓ６７：ＹＥＳ）、ステップＳ６８に進む。

ステップＳ６８〜Ｓ７０は、図８のステップＳ３４〜Ｓ３６と同様である。すなわち、ＥＣＵ３０は、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕに応じて第２マップ１５０ｂ（図１１）又は第３マップ１５０ｃ（図１２）を選択する。

差ΔＥが閾値ＴＨΔＥ２を上回らない場合（Ｓ６７：Ｎｏ）、差ΔＥは閾値ＴＨΔＥ１未満であるということ、すなわち、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６よりもＦＣ−ＶＣＵ２４の方が電力効率が低いということになる。この場合、ステップＳ７１〜Ｓ７３において、ＥＣＵ３０は、第４マップ１５０ｄ（図２０）又は第５マップ１５０ｅ（図２１）を選択する。

すなわち、ステップＳ７１において、ＥＣＵ３０は、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロより大きく且つ通過電力Ｐｆｃｔｖｃｕの方が通過電力Ｐｂａｔｖｃｕよりも大きいか否か（すなわち、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており且つＦＣ５０からの電力供給量の方が大きいか否か）を判定する。

通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロより大きく且つ通過電力Ｐｆｃｖｃｕの方が通過電力Ｐｂａｔｖｃｕよりも大きい場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、ステップＳ７２において、ＥＣＵ３０は、第４マップ１５０ｄ（図２０）を選択する。

図２０は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せと目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの関係を規定した第４マップ１５０ｄの一例を示す。第４マップ１５０ｄは、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６よりもＦＣ−ＶＣＵ２４の方が電力効率が低く且つＦＣ５０の方が電力供給量が大きい場合に用いるマップである。

モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔが一定である場合、第１マップ１５０ａの第４領域Ａ４と比較して、第４マップ１５０ｄの第４領域Ａ４は、モータ回転数Ｎｍｏｔの上限値（回転数閾値ＴＨｎｍｏｔ）を低くするように設定する。これにより、昇圧状態に入り易くなり、低負荷状態における通過電力Ｐｆｃｖｃｕを増加させ易くなる。その結果、電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、Ｅｂａｔｖｃｕを改善することが可能となる（図１６参照）。図２０の矢印１８０は、閾値ＴＨｎｍｏｔを低く設定することを示している。閾値ＴＨｎｍｏｔが低く設定されると、第４領域Ａ４が狭くなり、第３領域Ａ３が広くなる。

図１９のステップＳ７１において、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕがゼロより大きくない又は通過電力Ｐｆｃｖｃｕの方が通過電力Ｐｂａｔｖｃｕよりも大きくない場合（Ｓ７１：ＮＯ）、ステップＳ７３において、ＥＣＵ３０は、第５マップ１５０ｅ（図２１）を選択する。

図２１は、モータ回転数Ｎｍｏｔ及びモータトルクＴｍｏｔの組合せと目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒの関係を規定した第５マップ１５０ｅの一例を示す。第５マップ１５０ｅは、電力供給がバッテリ２２及びＦＣ５０の両方から行われており、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６よりもＦＣ−ＶＣＵ２４の方が電力効率が低く且つＦＣ５０の方が電力供給量が小さい場合に用いるマップである。

このような場合、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率ＥｆｃｖｃｕはＦＣシステム１２全体の電力効率Ｅｔｏｔａｌにほとんど寄与できない。そこで、第５マップ１５０ｅは、上記実施形態において説明した参考マップ１４０と同様の特性を有する。すなわち、第５マップ１５０ｅは、ＦＣ−ＶＣＵ２４の電力効率Ｅｆｃｖｃｕを考慮せず、モータ１４、及びインバータ１６の電力効率Ｅｍｏｔ、Ｅｉｎｖを考慮した特性を有する。なお、第５マップ１５０ｅにおいて、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｂａｔｖｃｕを反映させてもよい。

図１９の変形例によれば、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の電力効率Ｅｆｃｖｃｕ、ＥｂａｔｖｃｕをＦＣシステム１２の電力効率Ｅｔｏｔａｌに大きく反映することが可能となる。

（４−３−２−３．マップ１５０の選択以外の方法）
上記実施形態では、ＦＣ−ＶＣＵ２４及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕを用いてマップ１５０ａ〜１５０ｃを選択した（図８）。しかしながら、その他の特徴（例えば、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕに応じて目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを変化させる点）に着目すれば、マップ１５０の選択を行わないことも可能である。

図２２は、図７の変形例としてインバータ入力端電圧Ｖｉｎｖを制御するフローチャートである。図２２の処理では、目標電圧マップ１５０は第１マップ１５０ａのみを用いる。上記のように、第１マップ１５０ａは、ＦＣ５０のみから電力供給する場合等に用いるマップである。そして、ＦＣ５０及びバッテリ２２から電力供給する場合、第１マップ１５０ａを用いて特定した目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ（ここでは、便宜的に「仮目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐ」と称する。）を補正することにより、目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを算出する。

図２２のステップＳ８１、Ｓ８２は、図７のステップＳ２１、Ｓ２２と同様である。

ステップＳ８３において、ＥＣＵ３０は、第１マップ１５０ａを用いて、ステップＳ８１のモータ回転数Ｎｍｏｔ及びステップＳ８２のモータトルクＴｍｏｔに基づいて仮目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐを算出する。図２２の変形例では、マップ１５０として第１マップ１５０ａ（仮要求入力電圧用マップ）のみ用いる。このため、マップ１５０の選択を行わない。

なお、図２２の変形例の第１マップ１５０ａでは、図１０中の目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを仮目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐに置き換えればよい。

ステップＳ８４において、ＥＣＵ３０は、ＦＣ−ＶＣＵ２４の通過電力Ｐｆｃｖｃｕ及びＢＡＴ−ＶＣＵ２６の通過電力Ｐｂａｔｖｃｕを算出する。当該処理は、図８のステップＳ３１と同様である。

ステップＳ８５において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ８４で算出した通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕに基づいて補正係数ｋを設定する。補正係数ｋは、ＢＡＴ−ＶＣＵ２６からの通過電力Ｐｂａｔｖｃｕの影響を反映するための係数である。

すなわち、上記の通り、図２２の変形例では、マップ１５０として第１マップ１５０ａのみ用いる。また、第１マップ１５０ａは、ＦＣ５０のみから電力を供給し、バッテリ２２からは電力を供給しない場合に用いるマップである。上記実施形態（図８）では、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕに応じて第１〜第３マップ１５０ａ〜１５０ｃを選択したが、図２２の変形例では、マップ１５０ａ〜１５０ｃを選択する代わりに補正係数ｋを用いることでマップ１５０ａ〜１５０ｃを用いる場合と同様の効果を奏する。

図２３は、補正係数ｋを設定するためのマップの一例を示す図である。図２３の横軸は、通過電力Ｐｆｃｖｃｕを通過電力Ｐｂａｔｖｃｕで割った商（以下「商Ｐｆｃｖｃｕ／Ｐｂａｔｖｃｕ」という。）である。図２３の縦軸は、補正係数ｋである。

図２３に示すように、商Ｐｆｃｖｃｕ／Ｐｂａｔｖｃｕが小さい場合、すなわち、通過電力Ｐｆｃｖｃｕと比較して通過電力Ｐｂａｔｖｃｕが比較的大きい場合、補正係数ｋを比較的小さくする。また、商Ｐｆｃｖｃｕ／Ｐｂａｔｖｃｕが増加していくと、すなわち、通過電力Ｐｂａｔｖｃｕと比較して通過電力Ｐｆｃｖｃｕが相対的に増加していくと、補正係数ｋを１に近づけるように増加させる。

図２２のステップＳ８６において、ＥＣＵ３０は、仮目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐに補正係数ｋを乗算した値を目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒとして設定する。

ステップＳ８７、Ｓ８８は、図７のステップＳ２５、Ｓ２６と同様である。

図２４は、図２２の変形例に係る各種制御を用いた場合のタイムチャートの一例を示す。上記実施形態に係る図１７のタイムチャートとの相違は、マップ１５０切替えの代わりに、補正係数ｋが示されている点である。

図２２の変形例によれば、ＥＣＵ３０（制御装置）は、ＦＣ５０のみから電力供給する場合における第１マップ１５０ａ（目標入力端電圧用マップ）を設定し、ＦＣ５０のみあら電力を供給する場合並びにＦＣ５０及びバッテリ２２の両方から電力を供給する場合のいずれについても、通過電力Ｐｆｃｖｃｕ、Ｐｂａｔｖｃｕの比較結果に応じた補正係数ｋにより仮目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ＿ｔｅｍｐを補正して目標入力端電圧Ｖｉｎｖ＿ｔａｒを算出する。これにより、比較結果毎のマップ１５０を用意する必要がなくなる。従って、マップ１５０用の記憶容量を低減することが可能となると共に、マップ１５０を比較的容易に準備することが可能となる。

１０…燃料電池車両 １２…燃料電池システム（電力システム）
１４…モータ １６…インバータ
２２…高電圧バッテリ（蓄電装置）
２４…昇圧コンバータ（第１ＤＣ／ＤＣコンバータ）
２６…昇降圧コンバータ（第２ＤＣ／ＤＣコンバータ）
３０…ＥＣＵ（制御装置） ５０…燃料電池スタック（燃料電池）
１５０ａ〜１５０ｅ…第１〜第５マップ（目標入力端電圧用マップ）
Ｅｍｏｔ…モータの電力効率
Ｉｂａｔｖｃｕ…昇降圧コンバータの通過電流（出口端電流）
Ｉｆｃｖｃｕ…昇圧コンバータの通過電流（出口端電流）
ｋ…補正係数 Ｎｍｏｔ…モータ回転数
Ｐｂａｔｖｃｕ…昇降圧コンバータの通過電力
Ｐｆｃｖｃｕ…昇圧コンバータの通過電力
Ｔｍｏｔ＿ｒｅｑ…要求モータトルク
Ｖｂａｔ…バッテリ電圧（蓄電装置の出力電圧）
Ｖｆｃ…ＦＣ電圧（燃料電池の出力電圧）
Ｖｉｎｖ＿ｔａｒ…インバータの目標入力端電圧（目標入力電圧）
Ｖｍｏｔ＿ｒｅｑ…要求モータ電圧

Claims (5)

1. 並列に配置された燃料電池及び蓄電装置を有する直流電力源と、
   モータと、
   前記直流電力源と前記モータの間に配置され、前記直流電力源からの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、
   前記燃料電池と前記インバータの間に配置され、前記燃料電池の出力電圧を昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記蓄電装置と前記インバータの間に配置され、前記蓄電装置の出力電圧を昇降圧する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   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を備える電力システムであって、
   前記制御装置は、
   モータ回転数及びモータトルクと、前記モータの電力効率を考慮して前記モータ回転数及び前記モータトルクに基づいて特定される前記インバータの目標入力端電圧との関係を規定した複数の目標入力端電圧用マップを設定し、
   前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じて前記マップを切り替え、
   切り替えた前記マップを用いて、前記モータ回転数及び前記モータトルクに対応する前記目標入力端電圧を取得する
   ことを特徴とする電力システム。
2. 並列に配置された燃料電池及び蓄電装置を有する直流電力源と、
   モータと、
   前記直流電力源と前記モータの間に配置され、前記直流電力源からの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、
   前記燃料電池と前記インバータの間に配置され、前記燃料電池の出力電圧を昇圧する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記蓄電装置と前記インバータの間に配置され、前記蓄電装置の出力電圧を昇降圧する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   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を備える電力システムであって、
   前記制御装置は、
   前記燃料電池のみから電力を供給する場合におけるモータ回転数及びモータトルクと、前記モータの電力効率を考慮して前記モータ回転数及び前記モータトルクに基づいて特定される目標入力端電圧との関係を規定した１つの目標入力端電圧用マップを設定し、
   前記燃料電池のみから電力を供給する場合並びに前記燃料電池及び前記蓄電装置の両方から電力を供給する場合のいずれについても、前記マップ中の前記目標入力端電圧である仮目標入力端電圧を、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較結果に応じた補正係数により補正して前記インバータの目標入力端電圧を算出する
   ことを特徴とする電力システム。
3. 請求項１又は２記載の電力システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの通過電力又は通過電力に関係するパラメータの比較を前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータの出口端電流又は入口端電流を用いて行う
   ことを特徴とする電力システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧を行わずに前記燃料電池から前記インバータへの電力供給を行う直結処理が可能であり、
   前記モータ回転数と前記モータトルクが一定である場合、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータよりも前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの方が通過電力又は通過電力に関係するパラメータが小さい場合と比較して、前記第２ＤＣ／ＤＣコンバータよりも前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの方が通過電力又は通過電力に関係するパラメータが大きい場合の方が、直結処理を行うタイミングが早い
   ことを特徴とする電力システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力システムを有し、
   前記モータが走行用モータである
   ことを特徴とする燃料電池車両。

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