CN109962270B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池系统包括：转换器，其使从燃料电池输入的电压升压；电压控制装置，其可以控制从电力存储单元输入的电压；驱动电路，其将从转换器和电压控制装置输入的直流电力转换成交流电力并且将转换后的电力输出至负载；继电器，其在燃料电池和驱动电路彼此连接的连接状态与燃料电池和驱动电路彼此断开的断开状态之间切换；以及控制器，其在燃料电池系统要被停止的情况下，通过使用继电器与燃料电池之间的指标电流值以及继电器与转换器之间的第一指标电压值的不同的确定方法来确定继电器是否被焊接。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池系统。
相关技术的描述
已知以下燃料电池系统的配置：在该燃料电池系统的配置中，在燃料电池与电力控制器之间设置在电连接与断开之间切换的继电器，该燃料电池通过接收燃料气体的供应来生成电力，该电力控制器通过从燃料电池接收电力供应来控制负载例如驱动马达。通常继电器被设置在直流电源的正极线和负极线中的每一个上。一些这样的燃料电池系统执行在启动或停止燃料电池时确定继电器触点(在下文中也可以被简称为继电器)是否被焊接的处理(参见日本专利申请公布第2017-98061号(JP 2017-98061 A))。
发明内容
在JP 2017-98061 A的燃料电池系统中，当要停止燃料电池的电力生成时，关断一个电源线上的继电器并且尝试通过电力控制器操作负载例如驱动马达。如果已经被关断的一侧的继电器未被焊接，则来自燃料电池侧的电力不会被供应给电力控制器。因此，电力控制器侧的电源线中的电压耗尽内置电容器中的电荷并且迅速减小。如果继电器被焊接，则从燃料电池持续供应电力达一段时间，使得电力控制器的电源线中的电压比在继电器未被未焊接的情况下更慢地减小。因此，可以通过确定该电压来确定继电器是否具有焊接故障。还可以通过在继电器被关断之后检测从燃料电池侧流到电力控制器侧的电流而不是电压来检测是否已经发生继电器的焊接故障。
这样的燃料电池系统的优点在于，它可以检测将燃料电池侧与电力控制器侧彼此切断的继电器的焊接故障。然而，期望进一步提高检测继电器的焊接故障的准确度。
(1)本发明的一个方面涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：燃料电池；转换器，其使从燃料电池输入的电压升压并输出升压后的电压；电力存储单元，其被配置成存储电力；电压控制装置，其连接至转换器的输出侧的线路，并且被配置成能够控制从电力存储单元输入的电压并将电压提供给线路；驱动电路，其连接至线路并驱动负载；继电器，其被设置在转换器和电压控制装置与线路连接的位置之间，并且在燃料电池和驱动电路彼此连接的电连接状态与燃料电池和驱动电路彼此电断开的电断开连接状态之间切换；指标电流获取单元，其被配置成获取继电器与燃料电池之间的指标电流值；第一指标电压获取单元，其被配置成获取继电器与转换器之间的第一指标电压值；以及控制器。控制器被配置成：在燃料电池系统要被停止的情况下，通过创建不从电压控制装置供应电力的状态并断开继电器，并且然后对第一设定值与在向驱动电路发送信号以使负载放电之后获取的指标电流值进行比较，来进行确定继电器是否被焊接的初始电流确定；在初始电流确定发现指标电流值不超过第一设定值的情况下，确定继电器未被焊接；在初始电流确定发现指标电流值等于或大于第一设定值的情况下，认为不能确定继电器未被焊接，并且通过下述操作进行重新确定：创建从电压控制装置供应电力的状态并连接继电器以将电压控制装置与驱动电路之间的高电压侧电压转变至已经被升压到第一电压的第一状态，并且然后在保持从电压控制装置供应电力的状态的情况下断开继电器以将高电压侧电压转变至已经被降压到低于第一电压的第二电压的第二状态，并且然后对第二设定值和作为第一状态下的第一指标电压值与第二状态下的第二指标电压值之间的差值的第一差值进行比较；以及在重新确定发现第一差值等于或大于第二设定值的情况下，确定继电器被焊接。根据该方面，通过使用由指标电流获取单元获取的指标电流值的初始电流确定和使用由第一指标电压获取单元获取的第一指标电压值的重新确定来确定继电器是否被焊接。因此，通过分别使用指标电流获取单元和第一指标电压获取单元的不同确定来确定继电器是否被焊接，这可以提高检测继电器的焊接故障的准确度。此外，由于在指标电流值不超过第一设定值的情况下控制器不进行重新确定，因此可以缩短确定继电器是否被焊接所花费的时间。
(2)上述燃料电池系统还可以包括第二指标电压获取单元，第二指标电压获取单元被配置成获取燃料电池与转换器之间的第二指标电压值。控制器可以被配置成：在燃料电池系统要被停止的情况下，在创建不从电压控制装置供应电力的状态并断开继电器之后并且在进行初始电流确定之前的时刻处，进行对第二指标电压值与第三设定值进行比较的比较确定；在比较确定发现第二指标电压值等于或大于第三设定值的情况下，进行初始电流确定；在比较确定发现第二指标电压值不超过第三设定值的情况下，通过对第四设定值与作为响应于信号进行放电之前和之后的第一指标电压值之间的差值的第二差值进行比较，进行确定继电器是否被焊接的初始电压确定；在初始电压确定发现第二差值不超过第四设定值的情况下，确定继电器未被焊接；以及在初始电压确定发现第二差值等于或大于第四设定值的情况下，认为不能确定继电器未被焊接，并且进行重新确定。根据该方面，在很可能由于燃料电池的低输出电压而使电流仅在其中指标电流获取单元的电流检测准精度低的范围内流动的情况下，进行初始电压确定，初始电压确定是使用第一指标电压值的确定。因此，通过作为使用第一指标电压值的不同确定的初始电压确定和重新确定来确定继电器是否被焊接，这可以提高检测继电器的焊接故障的准确度。此外，由于在第一指标电压值不超过第四设定值的情况下控制器不进行重新确定，因此可以缩短确定继电器是否被焊接所花费的时间。
(3)上述燃料电池系统还可以包括通知单元，该通知单元被配置成给出继电器被焊接的通知。控制器可以被配置成：在控制器确定继电器被焊接的情况下使通知单元给出继电器被焊接的通知。根据该方面，使用燃料电池系统的用户可以知道继电器被焊接。
本发明还可以以除了燃料电池系统之外的各种其他形式实施。例如，本发明可以以诸如安装在车辆中的燃料电池系统中的继电器的焊接确定方法、执行该焊接确定方法的控制装置、实现该焊接确定方法的计算机程序、记录该计算机程序的记录介质以及配备有燃料电池系统的移动体的形式来实施。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1是示出第一实施方式的燃料电池系统的配置的图；
图2是示出由控制器执行的焊接确定处理的流程图；
图3是示出由控制器执行的焊接确定处理的流程图；
图4是示出焊接确定处理结束前的状态变化的时序图；
图5是示出由控制器执行的焊接确定处理的流程图；
图6是示出由控制器执行的焊接确定处理的流程图；以及
图7是示出焊接确定处理结束前的状态变化的时序图。
具体实施方式
A.第一实施方式
A1.装置配置
图1是示出本发明的第一实施方式的燃料电池系统10的配置的图。燃料电池系统10安装在车辆中并且向包括稍后要描述的空气压缩机MG1和驱动马达MG2的负载供应电力。燃料电池系统10包括燃料电池110、电压传感器115、第一转换器120、第一指标电压传感器125、第一电容器C1、FC继电器130、二次电池140、电压传感器145、二次电池继电器150、高电压辅助装置160、PCU 200、低电压辅助装置240、空气调节压缩机250、空气压缩机MG1、控制器300和通知单元310。PCU是电力控制单元的缩写。燃料电池系统10作为外部负载电连接至驱动马达MG2。在另一实施方式中，驱动马达MG2可以是燃料电池系统10的部件。
燃料电池110具有其中多个单电池堆叠的堆叠结构。通过将阳极和阴极分别连接至质子传导电解质膜的两侧并将该膜-电极组件夹在隔板之间来形成每个单电池。燃料电池110接收氢气和空气的供应，并且通过氢气与氧气之间的电化学反应生成电力。
电压传感器115被设置在燃料电池110与第一转换器120之间。电压传感器115测量由燃料电池110输出的电压VFC。电压传感器115将指示电压值VFC的信号输入到控制器300中。
第一转换器120使从燃料电池110输入的电压升压并输出升压后的电压。第一转换器120通过线路DCH电连接至构成PCU 200的一部分的逆变器220。第一转换器120包括电抗器LF、指标电流传感器122、低电压侧电压传感器123和功率模块IPM。
电抗器LF电连接至燃料电池110。电抗器LF由环形芯和缠绕在芯的外周上的线圈组成。电抗器LF可以存储电力并释放所存储的电力。第一转换器120使用电抗器LF的电力存储和放电动作来使电压升高。
指标电流传感器122被设置在电抗器LF与功率模块IPM之间。指标电流传感器122将指示从电抗器LF流到功率模块IPM的电流的指标电流值IFC的信号输入到控制器300中。
低电压侧电压传感器123被设置在电抗器LF与指标电流传感器122之间。低电压侧电压传感器123将指示电压值FVL的信号输入到控制器300中。
功率模块IPM包括开关元件S1和二极管D1。当从燃料电池110输入电压时，开关元件S1执行定期开关控制，并且从而使电抗器LF定期且重复地存储电力和释放电力。由电抗器LF释放的电力通过二极管D1输出。二极管D1是所谓的开关二极管。
第一指标电压传感器125被设置在第一转换器120与FC继电器130之间。第一指标电压传感器125将指示第一转换器120与FC继电器130之间的电压的第一指标电压值FVH的信号输入到控制器300中。
第一电容器C1被设置在第一转换器120与FC继电器130之间。第一电容器C1使包含在第一转换器120与FC继电器130之间的直流电压中的脉动电流平滑。
FC继电器130被设置在第一转换器120和构成PCU 200的一部分的第二转换器210与线路DCH连接的位置之间。FC继电器130在燃料电池110和PCU 200彼此电连接的连接状态与燃料电池110和PCU 200彼此电断开的断开连接状态之间切换。
FC继电器130具有：FC第一主继电器FCRB，其包括切换第一转换器120的正极侧电源线的电连接的触点；FC第二主继电器FCRG，其包括切换第一转换器120的负极侧电源线的电连接的触点；以及FC预充电继电器FCRP，其通过限制电阻器R1使FC第二主继电器FCRG旁通。所有这三个继电器都是常开继电器。FC预充电继电器FCRP并联连接至FC第二主继电器FCRG。
在燃料电池系统10起动时，连接FC第一主继电器FCRB，并且然后连接FC预充电继电器FCRP。对第一电容器C1充电并且连接FC第二主继电器FCRG，并且然后断开FC预充电继电器FCRP。当燃料电池系统10运行时，燃料电池110和PCU 200通过FC继电器130的FC第一主继电器FCRB和FC第二主继电器FCRG彼此电连接。
二次电池140与燃料电池110一起用作燃料电池系统10的电源。二次电池140是锂离子电池。在另一实施方式中，二次电池140可以是另一种类型的电池例如铅酸蓄电池、镍镉电池或镍金属氢化物电池。二次电池140通过线路DCL电连接至构成PCU 200的一部分的第二转换器210。在该实施方式中，二次电池140可以被视为本发明的发明内容中描述的电力存储单元的从属概念。
电压传感器145被设置在二次电池140与二次电池继电器150之间。电压传感器145将指示由二次电池140输出的电压的电压值VB的信号输入到控制器300中。
二次电池继电器150被设置在二次电池140与构成PCU 200的一部分的第二转换器210之间。二次电池继电器150在二次电池140和PCU 200彼此电连接的连接状态与二次电池140和PCU 200彼此电断开的断开状态之间切换。
二次电池继电器150具有：二次电池第一主继电器SMRB，其包括切换二次电池140的正极侧电源线的电连接的触点；二次电池第二主继电器SMRG，其包括切换二次电池140的负极侧电源线的电连接的触点；二次电池预充电继电器SMRP，其通过限制电阻器R2使二次电池第二主继电器SMRG旁通；以及电流传感器152。所有这三个继电器都是常开继电器。二次电池预充电继电器SMRP并联连接至二次电池第二主继电器SMRG。电流传感器152被设置在二次电池第一主继电器SMRB与PCU 200之间。电流传感器152将指示在二次电池第一主继电器SMRB与PCU 200之间流动的电流的电流值IB的信号输入到控制器300中。
在燃料电池系统10起动时，连接二次电池第一主继电器SMRB，并且然后连接二次电池预充电继电器SMRP。对第二电容器C2充电，并且然后连接二次电池第二主继电器SMRG，并且然后断开二次电池预充电继电器SMRP。当燃料电池系统10运行时，二次电池140和PCU200通过二次电池继电器150的二次电池第一主继电器SMRB和二次电池第二主继电器SMRG彼此电连接。
高电压辅助装置160连接至线路DCL的在二次电池继电器150与PCU 200之间的一部分。高电压辅助装置160是需要高电压来驱动的负载。高电压辅助装置160包括氢气泵160a、冷却介质泵160b和冷却介质加热器160c。
PCU 200包括低电压侧电压传感器205、第二电容器C2、第二转换器210、放电机构213、高电压侧电压传感器215、第三电容器C3、逆变器220和降压转换器230。
低电压侧电压传感器205被设置在二次电池继电器150与第二转换器210之间。低电压侧电压传感器205将指示电压值VL的信号输入到控制器300中。
第二电容器C2被设置在二次电池继电器150与第二转换器210之间。第二电容器C2使包含在二次电池继电器150与第二转换器210之间的直流电压中的脉动电流平滑。
第二转换器210连接至线路DCH。第二转换器210使从二次电池140输入的电压升压，并将升压后的电压输出到线路DCH。在该实施方式中，第二转换器210可以被视为本发明的发明内容中描述的电压控制装置的从属概念。第二转换器210包括电抗器LB、开关元件S2、S3和二极管D2、D3。
电抗器LB电连接至二次电池140。电抗器LB具有与电抗器LF相同的配置。
控制开关元件S2、S3以依次接通和关断。当开关元件S2接通时，开关元件S3断开，并且当开关元件S2断开时，开关元件S3接通。通过调整开关元件S2、S3的接通和关断的占空比，第二转换器210使从二次电池140输入的电压升压并输出升压后的电压。
二极管D2和二极管D3分别连接在开关元件S2的集电极与发射极之间以及开关元件S3的集电极与发射极之间，以使得电流从发射极侧流到集电极侧。
放电机构213使存储在第二电容器C2中的电荷放电。放电机构213具有继电器和与该继电器串联连接的限制电阻器(均未示出)。放电机构213通过连接继电器(未示出)使存储在第二电容器C2中的电荷放电。
高电压侧电压传感器215被设置在第二转换器210与逆变器220之间。高电压侧电压传感器215将指示第二转换器210与逆变器220之间的电压的高电压侧电压值VH的信号输入到控制器300中。
第三电容器C3被设置在第二转换器210与逆变器220之间。第三电容器C3使包含在第二转换器210与逆变器220之间的直流电压中的脉动电流平滑。第三电容器C3还使包含在从燃料电池110输入的电压中的脉动电流平滑。
逆变器220连接至线路DCH。逆变器220将从第一转换器120和第二转换器210输入的直流电力转换成交流电力并输出转换后的电力。逆变器220通过将转换后的交流电力供应给空气压缩机MG1和驱动马达MG2来驱动空气压缩机MG1和驱动马达MG2。在该实施方式中，逆变器220可以被视为本发明的发明内容中描述的驱动电路的从属概念。
降压转换器230连接至线路DCL和低电压辅助装置240。降压转换器230使从二次电池140输入的电压降压，并将降压的电压输出到低电压辅助装置240。
低电压辅助装置240是需要低电压来驱动的负载。从降压转换器230向低电压辅助装置240供应电力。低电压辅助装置240的示例包括用于向燃料电池110供应燃料气体的注入器以及作为用于辅助装置的电池并临时存储电力的辅助电池。
空气调节压缩机250从二次电池140接收电力供应，并且将供配备有燃料电池系统10的车辆的空气调节装置使用的空气调节冷却介质供应到热交换器(未示出)。
空气压缩机MG1从逆变器220接收电力供应，并将压缩空气供应到燃料电池110。驱动马达MG2使配备有燃料电池系统10的车辆的车轮转动。空气压缩机MG1和驱动马达MG2对应于消耗从燃料电池110和二次电池140供应的电力的负载。在该实施方式中，空气压缩机MG1是燃料电池系统10的部件。因此，燃料电池系统10向作为内部负载的空气压缩机MG1和作为外部负载的驱动马达MG2供应电力。
控制器300由多个ECU组成。控制器300接收从安装在燃料电池系统10中的各种传感器输出的信号，并控制燃料电池系统10的单元的操作。
通知单元310给出FC继电器130被焊接的通知。在控制器300确定FC继电器130被焊接的情况下，通知单元310响应于从控制器300输出的信号给出该效应的通知。在该实施方式中，通知单元310向配备有燃料电池系统10的车辆的驾驶员给出通知。
A2.焊接确定处理
图2和图3是示出由控制器300执行的焊接确定处理的流程图。焊接确定处理是被执行以确定FC继电器130是否被焊接的处理。在要停止燃料电池系统10时执行焊接确定处理。在该实施方式中，通过焊接确定处理确定FC继电器130的FC第二主继电器FCRG是否被焊接。
从图2的步骤S110至步骤S150的处理(在该实施方式中被称为初始确定处理)是优先考虑通过快速确定继电器是否被焊接来缩短停止燃料电池系统10所花费的时间的处理。初始确定处理是确定FC继电器130是否被焊接的处理。另一方面，从图3的步骤S210至步骤S270的处理(在该实施方式中被称为重新确定处理)是优先考虑确定继电器是否被焊接的准确度的处理。重新确定处理是：在通过初始确定处理不能确定FC继电器130未被焊接的情况下确定FC继电器130是否被焊接的确定处理。
将描述在执行焊接确定处理之前燃料电池系统10运行的状态。当燃料电池系统10运行时，氢气和空气被供应给燃料电池110。FC继电器130的FC第一主继电器FCRB和FC第二主继电器FCRG将燃料电池110和PCU 200彼此电连接。FC预充电继电器FCRP将燃料电池110和PCU 200彼此电断开。二次电池继电器150的二次电池第一主继电器SMRB和二次电池第二主继电器SMRG将燃料电池110和PCU 200彼此电连接。二次电池预充电继电器SMRP将燃料电池110和PCU 200彼此电断开。
如图2中所示，当焊接确定处理开始时，控制器300结束燃料电池110的电力生成(步骤S110)。控制器300通过停止向燃料电池110供应氢气和空气来结束燃料电池110的电力生成。在这种情况下，控制器300停止第一转换器120、第二转换器210和逆变器220。此处使第一转换器120、第二转换器210和逆变器220停止意味着构成第一转换器120、第二转换器210和逆变器220的一部分的所有开关元件均被关断。
控制器300断开FC继电器130和二次电池继电器150(步骤S120)。此处“断开”意味着通过FC继电器130和二次电池继电器150的电连接被中断的状态。在该实施方式中，关闭第二转换器210以及断开二次电池继电器150可以被视为在本发明的发明内容中描述的“创建不从电压控制装置供应电力的状态”的从属概念。在另一实施方式中，可以通过关闭第二转换器210或断开二次电池继电器150来实现“创建不从电压控制装置供应电力的状态”。
在该实施方式中，通过使FC继电器130的FC第二主继电器FCRG电断开同时保持其FC第一主继电器FCRB电连接来使FC继电器130断开。通过使二次电池继电器150的二次电池第一主继电器SMRB和二次电池第二主继电器SMRG中的一者电断开同时保持另一个电连接来使二次电池继电器150断开。在该实施方式中，二次电池继电器150的二次电池第二主继电器SMRG电断开，而其二次电池第一主继电器SMRB保持电连接。
控制器300命令逆变器220以使作为负载的驱动马达MG2放电(步骤S130)。控制器300命令逆变器220执行开关控制以向驱动马达MG2供应交流电力使得在驱动马达MG2中不产生转矩，并且从而使驱动马达MG2放电。在另一实施方式中，除了驱动马达MG2之外，控制器300可以给出使空气压缩机MG1放电的命令。
控制器300通过对指标电流值IFC和预设的第一设定值进行比较来确定FC继电器130是否被焊接(步骤S140)。更具体地，控制器300进行该比较以确定指标电流值IFC是否等于或大于第一设定值。在该实施方式中，第一设定值是1A(安培)。在另一实施方式中，第一设定值可以是低于1A的值或高于1A的值。在该实施方式中，通过步骤S140中的比较进行的确定可以被视为在本发明的发明内容中描述的初始电流确定的从属概念。
在指标电流值IFC不超过第一设定值的情况下(步骤S140：否)，控制器300确定FC继电器130未被焊接(步骤S150)。在这种情况下，控制器300不执行图3的重新确定处理。然后，控制器300结束焊接确定处理。在该实施方式中，在控制器300确定FC继电器130未被焊接的情况下，控制器300不会使通知单元310给出通知。
在指标电流值IFC等于或大于第一设定值的情况下(步骤S140：是)，控制器300认为不能确定FC继电器130未被焊接，并执行图3中所示的步骤210和后续步骤的重新确定处理。如果在步骤S120中FC继电器130已经正常断开，则燃料电池110和PCU 200彼此电断开。因此，即使在步骤S130中驱动马达MG2放电时，指标电流值IFC也不升高。然而，在由于驱动马达MG2放电而使指标电流值IFC上高到等于或大于第一设定值的情况下，很可能由于FC第二主继电器FCRG的焊接而使FC继电器130在步骤S120中尚未断开。指标电流值IFC的升高可归因于通过使用在停止供应氢气和空气的时间点处留在燃料电池110中的氢气和空气的电力生成而产生的电荷以及在该时间点处已经存储在第一电容器C1中的电荷。
在指标电流值IFC等于或大于第一设定值的情况下(步骤S140：是)，如图3中所示，控制器300开始重新确定处理，并且连接FC继电器130和二次电池继电器150(步骤S210)。此处“连接”意指通过FC继电器130和二次电池继电器150建立电连接的状态。控制器300通过电连接在初始确定处理中已经电断开的FC第二主继电器FCRG和二次电池第二主继电器SMRG来连接FC继电器130和二次电池继电器150。
在步骤S210中通过与在燃料电池系统10起动时的过程相同的过程来电连接FC第二主继电器FCRG和二次电池第二主继电器SMRG。具体地，在FC第一主继电器FCRB被连接的状态下，连接FC预充电继电器FCRP并对第一电容器C1充电，并且然后连接FC第二主继电器FCRG，并且然后断开FC预充电继电器FCRP。在二次电池第一主继电器SMRB被连接的状态下，连接二次电池预充电继电器SMRP并对第二电容器C2充电，并且然后连接二次电池第二主继电器SMRG，并且然后断开二次电池预充电继电器SMRP。
控制器300将作为第二转换器210与逆变器220之间的电压的高电压侧电压VH转变至已经被升压到第一电压的第一状态(步骤S220)。控制器300通过使用从二次电池140供应的电力控制第二转换器210来将高电压侧电压VH升压到第一电压。在该实施方式中，第一电压是484V。在另一实施方式中，第一电压可以是低于484V的值或高于484V的值。在该实施方式中，连接二次电池继电器150和控制第二转换器210可以被视为在本发明的说明书中描述的“创建从电压控制装置供应电力的状态”的从属概念。
控制器300断开FC继电器130同时保持二次电池继电器150被连接(步骤S230)。控制器300再次断开在步骤S120中已经电断开的继电器以断开FC继电器130。在该实施方式中，控制器300使FC第二主继电器FCRG电断开。
控制器300将高电压侧电压VH转变至已经被降压到低于第一电压的第二电压的第二状态(步骤S240)。控制器300通过控制第二转换器210将高电压侧电压VH降压到第二电压。在该实施方式中，第二电压是384V。在另一实施方式中，第二电压可以是低于384V的值或者高于384V的值。
控制器300对预设的第二设定值和第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值进行比较(步骤S250)。更具体地，控制器300确定第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值是否等于或大于第二设定值。在该实施方式中，第二设定值是25V。在另一实施方式中，第二设定值可以是低于25V的值或高于25V的值。在该实施方式中，通过步骤S250中的比较进行的确定可以被认为是本发明的发明内容中描述的重新确定的从属概念。
在第一指标电压值FVH之间的差值不超过第二设定值的情况下(步骤S250：否)，控制器300确定FC继电器130未被焊接(步骤S260)。然后，控制器300结束焊接确定处理。
在第一指标电压值FVH之间的差值等于或大于第二设定值的情况下(步骤S250：是)，控制器300确定FC继电器130被焊接(步骤S270)。然后，控制器300结束焊接确定处理。在该实施方式中，在控制器300确定FC继电器130被焊接的情况下，控制器300使通知单元310给出该效应的通知。
在已经使用图3描述的重新确定处理中，当在步骤S220中高电压侧电压VH被转变至已经被升压到第一电压的第一状态时，由于FC继电器130被连接，作为第一转换器120与FC继电器130之间的电压的第一指标电压FVH也升高。然后，在步骤S230中断开FC继电器130之后，在步骤S240中，高电压侧电压VH被转变至已经被降压到第二电压的第二状态。在这种情况下，如果FC继电器130已经正常断开，则即使在高电压侧电压VH通过从第一状态转变至第二状态而从第一电压降压到第二电压时，第一指标电压值FVH也不减小。然而，当由于高电压侧电压VH从第一状态转变至第二状态，第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值变得等于或大于第二设定值时，很可能由于FC第二主继电器FCRG的焊接而使FC继电器130在步骤S230中未断开。
图4是示出从停止向燃料电池110供应氢气和空气直到焊接确定处理结束的状态变化的时序图。图4示出了由高电压侧电压传感器215测量的高电压侧电压VH、由第一指标电压传感器125获取的第一指标电压FVH、由指标电流传感器122获取的指标电流值IFC、逆变器220的操作状态、第二转换器210的操作状态、FC第一主继电器FCRB、FC第二主继电器FCRG和FC预充电继电器FCRP的电连接状态以及二次电池第一主继电器SMRB、二次电池第二主继电器SMRG和二次电池预充电继电器SMRP的电连接状态的变化的时间序列。
在图4中的时刻t1处，FC继电器130和二次电池继电器150转变至断开状态(步骤S120)，并且使驱动马达MG2放电(步骤S130)。在这种情况下，FC第二主继电器FCRG和二次电池第二主继电器SMRG被断开，并且在逆变器220开始执行开关控制时，驱动马达MG2开始放电。
在图4中的从时刻t1至时刻t2的时段期间，对指标电流值IFC和第一设定值进行比较(步骤S140)。在图4中的时刻t1与时刻t2之间指示的实线CL1表示在FC第二主继电器FCRG未被焊接的情况下的指标电流值IFC的状态。在图4中的时刻t1与时刻t2之间指示的虚线DL1表示在FC第二主继电器FCRG被焊接的情况下的指标电流IFC的状态。在图4中的时刻t1与时刻t2之间指示的实线CL2表示在FC第二主继电器FCRG未被焊接的情况下的第一指标电压FVH的状态。在图4中的时刻t1与时刻t2之间指示的虚线DL2表示在FC第二主继电器FCRG被焊接的情况下的第一指标电压FVH的状态。
如果FC第二主继电器FCRG未被焊接，则在步骤S120FC继电器130中已经正常断开，使得即使在步骤S130中命令驱动马达MG2放电时，如由实线CL1所指示的，在图4中的从时刻t1至时刻t2的时段期间指标电流值IFC也不升高。如由实线CL2所指示的，第一指标电压值FVH也不减小。
另一方面，如果FC第二主继电器FCRG被焊接，则在步骤S120中FC继电器130未能断开，使得在步骤S130中命令驱动马达MG2放电时，如由虚线CL1所指示的，在图4中的从时刻t1至时刻t2的时段期间指标电流值IFC升高。此外，随着指标电流值IFC升高，第一指标电压值FVH如由虚线DL2所指示的减小。当在驱动马达MG2开始放电之后燃料电池110中留下的电荷被消耗时，指标电流值IFC减小。
在图4中的时刻t2处，停止逆变器220的开关控制。在图4中的从时刻t3至时刻t4的时段期间，FC继电器130和二次电池继电器150转变至连接状态(步骤S210)。在这种情况下，FC第二主继电器FCRG和二次电池第二主继电器SMRG被电连接。由于FC继电器130和二次电池继电器150被连接，因此在从时刻t3至时刻t4的时段期间高电压侧电压VH和第一指标电压FVH升高。
在图4中的时刻t4处，高电压侧电压VH开始转变至第一状态(步骤S220)，并且在从时刻t4至时刻t5的时段期间高电压侧电压VH升压到第一电压。在这种情况下，由于FC继电器130被连接，所以第一指标电压FVH也被升压。
在图4中的时刻t5处，FC继电器130转变至断开状态同时二次电池继电器150保持连接(步骤S230)。在图4中的时刻t6处，高电压侧电压VH开始转变至第二状态(步骤S240)。从图4中的时刻t6起，高电压侧电压VH降压至第二电压。
在图4中的时刻t6处或之后，对第二设定值和第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值进行比较(步骤S250)。从图4中的时刻t6起指示的实线CL3表示在FC第二主继电器FCRG未被焊接的情况下的第一指标电压值FVH的状态。从图4中的时刻t6起指示的虚线DL3表示在FC第二主继电器FCRG被焊接的情况下的第一指标电压值FVH的状态。
如果FC第二主继电器FCRG未被焊接，则在步骤S230中FC继电器130已经正常断开，使得即使在从图4中的时刻t6起通过从第一状态转变至第二状态来将高电压侧电压VH从第一电压降压到第二电压时，第一指标电压值FVH仍保持与由实线CL3所指示的相同。另一方面，如果FC第二主继电器FCRG被焊接，则在步骤S230中FC继电器130未能断开，使得当从图4中的时刻t6起通过从第一状态转变至第二状态来将高电压侧电压VH从第一电压降压到第二电压时，第一指标电压值FVH如由虚线DL3所指示的那样减小以跟随高电压侧电压VH。
根据上面已经描述的第一实施方式，通过使用由指标电流传感器122获取的指标电流值IFC的初始电流确定和使用由第一指标电压传感器125获取的第一指标电压值FVH的重新确定来确定FC继电器130是否被焊接。因此，通过分别使用指标电流传感器122和第一指标电压传感器125的不同确定来确定FC继电器130是否被焊接，这可以提高检测FC继电器130的焊接故障的准确度。在指标电流值IFC不超过第一设定值的情况下(步骤S140：否)，控制器300不执行图3的重新确定处理，使得可以缩短确定继电器是否被焊接所花费的时间。结果是，可以在更短的时间内停止燃料电池系统10。
根据上面描述的第一实施方式，配备有燃料电池系统10的车辆的驾驶员可以通过由通知单元310给出的通知获知FC继电器130被焊接。
B.第二实施方式
B1.装置配置
将描述第二实施方式的燃料电池系统。第二实施方式的燃料电池系统的配置与第一实施方式的燃料电池系统10的装置配置相同。与第一实施方式中相同的附图标记表示相同的部件，对其参考前面的描述。第二实施方式的燃料电池系统的不同之处在于由控制器300执行的焊接确定处理的处理内容。
B2.焊接确定处理
图5是示出由第二实施方式的控制器300执行的初始确定处理的流程图。如图5中所示，与由第一实施方式的控制器300执行的初始确定处理的处理步骤(步骤S110至步骤S150)相比，由第二实施方式的控制器300执行的初始确定处理具有步骤S132和步骤S134的附加处理步骤。在下文中，将仅描述与图2的初始确定处理的处理内容的不同。图5中的作为与图2的初始确定处理中的处理内容相同的处理内容的那些部分将由与图2中的附图标记相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。在由第二实施方式的控制器300执行的初始确定处理的描述中，电压传感器115将被称为第二指标电压传感器115，并且由燃料电池110输出的电压VFC将被称为第二指标电压VFC。
第二实施方式的控制器300使作为负载的驱动马达MG2放电(步骤S130)，然后对第二指标电压值VFC与预设的第三设定值进行比较(步骤S132)。更具体地，控制器300确定第二指标电压值VFC是否等于或高于第三设定值。在该实施方式中，第三设定值是185V。在另一实施方式中，第三设定值可以是低于185V的值或高于185V的值。基于电压值VFC设定第三设定值，在所述电压值VFC处，认为很有可能由于从燃料电池110输出的电压的低电压值VFC而使电流仅在其中指标电流传感器122的电流检测精度低的范围内流动。也就是说，在第二指标电压值VFC不超过第三设定值的情况下，假设电流仅在其中指标电流传感器122的电流检测精度低的范围内流动的情况。在该实施方式中，通过步骤S132中的比较进行的确定可以被视为本发明的发明内容中描述的比较确定的从属概念。
在第二指标电压值VFC等于或大于第三设定值的情况下(步骤S132：是)，第二实施方式的控制器300执行上面描述的步骤S140和后续步骤的处理步骤。
另一方面，在第二指标电压值VFC不超过第三设定值的情况下(步骤S132：否)，第二实施方式的控制器300通过对预设的第四设定值与驱动马达MG2放电之前和之后的第一指标电压值FVH之间的差值进行比较来确定FC继电器130是否被焊接(步骤S134)。更具体地，控制器300进行该比较以确定放电之前和之后的第一指标电压值FVH之间的差值是否等于或大于第四设定值。在该实施方式中，第四设定值是50V。在另一实施方式中，第四设定值可以是低于50V的值或高于50V的值。此处放电之前和之后的第一指标电压值FVH分别指的是在放电开始时的第一指标电压值FVH和放电结束时的第一指标电压值FVH。在该实施方式中，通过步骤S134中的比较进行的确定可以被视为本发明的发明内容中描述的初始电压确定的从属概念。
在第二指标电压值VFC不超过第三设定值的情况下(步骤S132：否)，假设电流仅在其中指标电流传感器122的电流检测精度低的范围内流动的情况。因此，控制器300进行初始电压确定，该初始电压确定是使用第一指标电压传感器125的确定(步骤S134)。
在第一指标电压值FVH之间的差值不超过第四设定值的情况下(步骤S134：否)，第二实施方式的控制器300确定FC继电器130未被焊接(步骤S150)。在这种情况下，控制器300不执行图6的重新确定处理。然后，控制器300结束焊接确定处理。
在第一指标电压值FVH之间的差值等于或大于第四设定值的情况下(步骤S134：是)，控制器300认为不能确定FC继电器130未被焊接，并且执行图6中所示的步骤S210和后续步骤的重新确定处理。如果在步骤S120中FC继电器130已经正常断开，则燃料电池110和PCU 200彼此电断开。因此，即使在步骤S130中使驱动马达MG2放电时，第一指标电压值FVH在放电之前和之后也几乎保持相同。然而，在由于驱动马达MG2放电而使放电之前和之后的第一指标电压值FVH之间的差值增加至等于或大于第四设定值的情况下，很可能由于FC第二主继电器FCRG的焊，在步骤S120中FC继电器130未能断开。
如图6中所示，与由第一实施方式的控制器300执行的重新确定处理的处理步骤(步骤S210至步骤S270)相比，由第二实施方式的控制器300执行的重新确定处理具有步骤S253、步骤S255和步骤S257的附加处理步骤。在下文中，将仅描述与图3的重新确定处理的处理内容的不同。图6中的作为与图3的重新确定处理中的处理内容相同的处理内容的那些部分将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。在由第二实施方式的控制器300执行的重新确定处理中，在第一指标电压值FVH之间的差值变得等于或大于第二设定值的事件本身重复设定次数时，确定FC继电器130被焊接。
在第一指标电压值FVH之间的差值等于或大于第二设定值的情况下(步骤S250：是)，第二实施方式的控制器300将计数器值T增加1(步骤S253)。在焊接确定处理开始的时间点处，计数器值T为零。
在增加计数器值T之后(步骤S253)，第二实施方式的控制器300确定计数器值T是否等于或大于设定次数Th(步骤S255)。在该实施方式中，设定次数Th是2。
在计数器值T等于或大于设定次数Th的情况下(步骤S255：是)，第二实施方式的控制器300确定FC继电器130被焊接(步骤S270)。然后，第二实施方式的控制器300结束焊接确定处理。
在计数器值T不超过设定次数Th的情况下(步骤S255：否)，第二实施方式的控制器300连接FC继电器130和二次电池继电器150(步骤S257)，并且再次执行步骤S220和后续步骤的处理。在步骤S257中，第二实施方式的控制器300通过再次连接在步骤S230中已经断开的FC继电器130来连接FC继电器130和二次电池继电器150。
图7是示出从停止向燃料电池110供应氢气和空气直到焊接确定处理结束的状态变化的时序图。图7中的从时刻t1至时刻t6的内容与图4中的从时刻t1至时刻t6的内容相同。在下文中，将仅描述与图4的时序图的不同。
在图7中的时刻t6处在对第二设定值和第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值进行比较(步骤S250)之后，计数器值T不超过设定次数Th(步骤S255：否)的情况下，在图7中的从时刻t7至时刻t8的时段期间FC继电器130被转变至连接状态(步骤S257)。在这种情况下，FC第二主继电器FCRG被电连接。
图7中的从时刻t8至时刻t10的处理与图4中的从时刻t4至时刻t6的处理相同。在图7中的时刻t10或之后，对第二设定值和第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值进行比较(步骤S250)。重复图7中的从时刻t8至时刻t10的处理直到以下条件之一被满足：第一指标电压值FVH之间的差值被确定为连续等于或大于第二设定值设定次数Th或更多次数；以及确定第一指标电压值FVH之间的差值不超过第二设定值。
根据上面已经描述的第二实施方式，在很可能由于从燃料电池110输出的电压的低电压值VFC而使电流仅在其中指标电流传感器122的电流检测精度低的范围内流动的情况下，在初始确定处理中进行初始电压确定，该初始电压确定是使用第一指标电压值FVH的确定。因此，通过作为使用第一指标电压值FVH的不同确定的重新确定(步骤S250)和初始电压确定(步骤S134)来确定FC继电器130是否被焊接，这可以提高检测FC继电器130的焊接故障的准确度。
根据第二实施方式，除非在重新确定处理的步骤S250中确定第一状态下的第一指标电压值FVH与第二状态下的第一指标电压值FVH之间的差值连续等于或大于第二设定值设定次数Th或更多次数，否则不确定FC继电器130被焊接。因此，可以避免基于由于第一指标电压传感器125的故障或噪声检测而引起的错误检测来确定FC继电器130被焊接的情况。
C.其他实施方式
在上面描述的第一实施方式中，二次电池继电器150被设置在二次电池140与构成PCU 200的一部分的第二转换器210之间。然而，本发明不限于该示例。例如，二次电池继电器150可以被设置在二次电池140与逆变器220之间的任意位置处，只要二次电池继电器150在二次电池140和逆变器220彼此电连接的连接与二次电池140和逆变器220彼此电断开的断开状态之间切换即可。
在上面描述的第一实施方式中，提供二次电池140作为电力存储单元。然而，电力存储单元不限于二次电池140，并且可以提供可以供应电力的任意类型的电力存储单元，例如由电容器形成的电力存储装置。在上面描述的第一实施方式中，燃料电池系统10包括第二转换器210作为电压控制装置。然而，电压控制装置不限于第二转换器210，并且燃料电池系统10可以包括能够控制从电力存储单元输入的电压的任意类型的电压控制装置，例如电阻器分压器。在提供电阻器分压器作为电压控制装置的情况下，假设以下方面：为了将高电压侧电压VH升压到第一电压，将电力供应到高电压侧电压VH以使电阻器分压器旁通并且以将高电压侧电压VH从第一电压降压到第二电压，经由电阻器分压器将电力供应给高电压侧电压VH。
在上面描述的第一实施方式中，当在初始确定处理中燃料电池110的电力生成结束(步骤S110)时，构成第一转换器120的一部分的开关元件被关断。然而，本发明不限于该示例。例如，当在初始确定处理中燃料电池110的电力生成结束(步骤S110)时，构成第一转换器120的一部分的开关元件可以保持接通。此处的“接通”意指开关元件保持接通的状态，而不是执行定期开关控制的状态。
在上面描述的第一实施方式中，控制器300执行焊接确定处理以确定FC继电器130的FC第二主继电器FCRG是否被焊接。然而，本发明不限于该示例。例如，控制器300可以执行焊接确定处理以确定FC继电器130的FC第一主继电器FCRB是否被焊接。在这种情况下，控制器300通过电断开FC继电器130的FC第一主继电器FCRB同时保持其FC第二主继电器FCRG电连接来在步骤S120和步骤S230中断开FC继电器130。
在上面描述的第一实施方式中，在控制器300确定FC继电器130被焊接的情况下，控制器300使通知单元310给出该效应的通知。然而，本发明不限于该示例。例如，在控制器300已经确定FC继电器130是否被焊接的情况下，控制器300可以将确定结果保留为可以由检查员检查的记录，或者控制器300可以命令燃料电池系统10基于确定结果进行修理，而不输出继电器被焊接的通知或继电器未被焊接的通知。
在上面描述的第二实施方式中，控制器300在使作为负载的驱动马达MG2放电(步骤S130)之后对第二指标电压值VFC和预设的第三设定值进行比较(步骤S132)。然而，本发明不限于该示例。例如，控制器300可以在对第二指标电压值VFC和预设的第三设定值进行比较(步骤S132)之后，使驱动马达MG2放电(步骤S130)。在这种情况下，在放电(步骤S130)之后，控制器300对放电之前和之后的第一指标电压值FVH之间的差值与预设的第四设定值进行比较(步骤S134)。
本发明不限于上述实施方式，而是可以在不脱离本发明的主旨的情况下以各种配置实现。例如，可以适当地替换或组合与本发明的发明内容中描述的方面中的技术特征对应的实施方式中的技术特征，以解决上述问题中的一些或全部或者实现上述效果中的一些或全部。除非技术特征被描述为在说明书中是必要的，否则可以适当地省略技术特征。

Claims (3)

1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：
燃料电池；
转换器，其使从所述燃料电池输入的电压升压并输出升压后的电压；
电力存储单元，其被配置成存储电力；
电压控制装置，其连接至所述转换器的输出侧的线路，并且被配置成能够控制从所述电力存储单元输入的电压，并且将从所述电力存储单元输入的电压供应给所述线路；
驱动电路，其连接至所述线路并驱动负载；
继电器，其被设置在所述转换器和所述电压控制装置与所述线路连接的位置之间，并且在所述燃料电池和所述驱动电路彼此电连接的连接状态与所述燃料电池和所述驱动电路彼此电断开的断开状态之间切换；
指标电流获取单元，其被配置成获取所述继电器与所述燃料电池之间的指标电流值；
第一指标电压获取单元，其被配置成获取所述继电器与所述转换器之间的第一指标电压值；以及
控制器，
其中，所述控制器被配置成：
在所述燃料电池系统要被停止的情况下，通过创建不从所述电压控制装置供应电力的状态并断开所述继电器，并且然后对第一设定值和在向所述驱动电路发送信号以使所述负载放电之后获取的指标电流值进行比较，来进行确定所述继电器是否被焊接的初始电流确定；
在所述初始电流确定发现所述指标电流值不超过所述第一设定值的情况下，确定所述继电器未被焊接；
在所述初始电流确定发现所述指标电流值等于或大于所述第一设定值的情况下，认为不能确定所述继电器未被焊接，并且通过下述操作进行重新确定：创建从所述电压控制装置供应电力的状态并连接所述继电器以将所述电压控制装置与所述驱动电路之间的高电压侧电压转变至已经被升压到第一电压的第一状态，并且然后在保持从所述电压控制装置供应电力的状态的情况下断开所述继电器以将所述高电压侧电压转变成已经被降压到低于所述第一电压的第二电压的第二状态，并且然后对第二设定值和作为所述第一状态下的第一指标电压值与所述第二状态下的第一指标电压值之间的差值的第一差值进行比较；以及
在所述重新确定发现所述第一差值等于或大于所述第二设定值的情况下，确定所述继电器被焊接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括第二指标电压获取单元，所述第二指标电压获取单元被配置成获取所述燃料电池与所述转换器之间的第二指标电压值，
其中，所述控制器被配置成：
在所述燃料电池系统要被停止的情况下，在创建不从所述电压控制装置供应电力的状态并断开所述继电器之后并且在进行所述初始电流确定之前的时刻处，进行对所述第二指标电压值和第三设定值进行比较的比较确定；
在所述比较确定发现所述第二指标电压值等于或大于所述第三设定值的情况下，进行所述初始电流确定；
在所述比较确定发现所述第二指标电压值不超过所述第三设定值的情况下，通过对第四设定值和作为响应于所述信号进行放电之前和之后的所述第一指标电压值之间的差值的第二差值进行比较，进行确定所述继电器是否被焊接的初始电压确定；
在所述初始电压确定发现所述第二差值不超过所述第四设定值的情况下，确定所述继电器未被焊接；以及
在所述初始电压确定发现所述第二差值等于或大于所述第四设定值的情况下，认为不能确定所述继电器未被焊接，并且进行所述重新确定。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括通知单元，所述通知单元被配置成给出所述继电器被焊接的通知，其中，所述控制器被配置成：在所述控制器确定所述继电器被焊接的情况下，使所述通知单元给出所述继电器被焊接的通知。
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