JP2004166376A - Power supply system for fuel cell mounted vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an inrush current from flowing into a capacitor in an inverter with a simple constitution. <P>SOLUTION: A positive electrode relay 21 on a secondary battery side and a negative electrode relay 22 on the secondary battery side of a relay circuit 6 for the secondary battery are turned ON when a driving motor 1 is driven in an unillustrated controller. And at the same time, a DC/DC converter 7 is controlled so as to feed power from the secondary battery 3 to the inverter 5 by gradually increasing it. The power is fed to the driving motor 1 from a fuel cell 2 by turning ON a positive electrode relay 11 on the fuel cell side and a negative electrode relay 12 on the fuel cell side of a relay circuit 4 for the fuel cell, on the basis of a voltage value and a current value of the inverter 5 and the states such as the elapsed time after starting the power feed to the inverter 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池や二次電池の電力を使用して駆動トルクを発生する燃料電池搭載車両の電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の駆動トルクを発生させるために、電源からの電力をインバータを介して負荷に供給する車両用強電システムを搭載したものが知られている。この車両用強電システムは、例えば駆動モータに電力供給を開始する起動時において、インバータ内のコンデンサを充電する必要があり、当該コンデンサへの突入電流を低減するコンデンサ充電用リレー及び抵抗を備えていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６０１２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車両用強電システムでは、コンデンサ充電用リレーや抵抗を備える必要があったので、システムとして重量増、容積増、コスト増の要因となるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、簡単な構成でインバータ内のコンデンサへの突入電流を防止することができる燃料電池搭載車両の電源システムを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負荷に電力供給して駆動する燃料電池搭載車両の電源システムであって、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、上記負荷に対する上記燃料電池にて発電した発電電力の供給を開閉制御する燃料電池用スイッチ回路と、電力を蓄積する二次電池と、上記負荷に対する上記二次電池に充電された充電電力の供給を開閉制御する二次電池用スイッチ回路と、上記二次電池用スイッチ回路からの電力を変換して上記負荷側に供給する電力変換回路と、上記燃料電池用スイッチ回路からの電力及び／又は上記電力変換回路からの電力を上記負荷に供給する電力供給回路とを備え、これらの各部を制御手段にて制御することで、上述の課題を解決する。
【０００７】
この制御手段では、負荷を駆動開始するに際して、上記二次電池用スイッチ回路をオン状態にすると共に、上記二次電池からの電力を次第に上昇させて上記電力供給回路に供給するように上記電力変換回路を制御し、上記電力供給回路の状態に基づいて上記燃料電池用スイッチ回路をオン状態にして上記燃料電池から上記負荷に電力供給する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池搭載車両の電源システムによれば、電力変換手段の出力電圧を次第に上昇させ、電力供給手段の状態に基づいて燃料電池から突入電力が流れないと判定した後に、燃料電池から負荷への電力供給を開始するようにしたので、簡単な構成で突入電流を防ぐことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
本発明は、例えば図１に示すように構成された第１実施形態に係る電源システムに適用される。
【００１１】
［電源システムの構成］
この電源システムは、駆動モータ１によって発生した駆動トルクを利用して、走行する燃料電池搭載車両に備えられる。この電源システムでは、電源として燃料電池２及び二次電池３を備え、図示しないコントローラにより各部を制御することで当該燃料電池２及び二次電池３からの電力を駆動モータ１に供給する。
【００１２】
燃料電池２は、固体高分子電解質膜を挟んで空気極と水素極とを対設した燃料電池セル構造体をセパレータで挟持し、セル構造体を複数積層して構成されている。本例の燃料電池搭載車両では、図示しない燃料電池システムを搭載して、燃料電池２に発電反応を発生させるための燃料ガスとして例えば水素ガスを燃料極に供給すると共に、酸化剤ガスとして例えば酸素を含む空気を酸化剤極に供給することで、燃料電池２に発電反応をさせる。
【００１３】
また、この燃料電池搭載車両では、燃料電池２にて発電した電力や、駆動モータ１から回生した電力を二次電池３に充電する。この二次電池３は、図示しないコントローラにより充電率が制御され、駆動モータ１に電力供給をする。
【００１４】
このような電源システムにおいて、燃料電池２は、燃料電池用リレー回路４及びインバータ５を介して駆動モータ１と接続される。また、二次電池３は、二次電池用リレー回路６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７及びインバータ５を介して駆動モータ１と接続される。
【００１５】
燃料電池用リレー回路４は、燃料電池２の正極端子とインバータ５の正極端子とを接続する電力供給ラインに燃料電池側正極リレー１１が設けられると共に、燃料電池２の負極端子とインバータ５の負極端子とを接続する電力供給ラインに燃料電池側負極リレー１２が設けられている。燃料電池側正極リレー１１は、スイッチ部１１ａ及び電磁コイル１１ｂからなり、電磁コイル１１ｂへの電流供給がオンオフされることでスイッチ部１１ａがオンオフ動作して、燃料電池２とインバータ５との電気的な接続をオンオフする。また、第２負極リレー１２は、スイッチ部１２ａ及び電磁コイル１２ｂからなり、電磁コイル１２ｂへの電流供給がオンオフされることでスイッチ部１２ａがオンオフ動作して、燃料電池２とインバータ５との電気的な接続をオンオフする。
【００１６】
また、この燃料電池用リレー回路４には、電力供給ラインに、燃料電池２からインバータ５に供給している電流を検出する燃料電池用電流センサ１３が設けられると共に、燃料電池２からインバータ５に印加している電圧を検出する燃料電池用電圧センサ１４を備えている。燃料電池用電流センサ１３及び燃料電池用電圧センサ１４にて検出したセンサ値は、図示しないコントローラに読み込まれて、燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２の制御に使用される。
【００１７】
二次電池用リレー回路６は、燃料電池用リレー回路４と同様にして構成され、二次電池３の正極端子とＤＣ／ＤＣコンバータ７の正極端子とを接続する電力供給ラインに二次電池側正極リレー２１が設けられると共に、二次電池３の負極端子とＤＣ／ＤＣコンバータ７の負極端子とを接続する電力供給ラインに二次電池側負極リレー２２が設けられている。二次電池側正極リレー２１は、スイッチ部２１ａ及び電磁コイル２１ｂからなり、電磁コイル２１ｂへの電流供給がオンオフされることでスイッチ部２１ａがオンオフ動作して、二次電池３とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続をオンオフする。また、二次電池側負極リレー２２は、スイッチ部２２ａ及び電磁コイル２２ｂからなり、電磁コイル２２ｂへの電流供給がオンオフされることでスイッチ部２２ａがオンオフ動作して、二次電池３とＤＣ／ＤＣコンバータ７との電気的な接続をオンオフする。
【００１８】
また、この二次電池用リレー回路６には、電力供給ラインに、二次電池３からＤＣ／ＤＣコンバータ７に供給している電流を検出する二次電池用電流センサ２３が設けられると共に、二次電池３からＤＣ／ＤＣコンバータ７に印加している電圧を検出する二次電池用電圧センサ２４を備えている。二次電池用電流センサ２３及び二次電池用電圧センサ２４にて検出したセンサ値は、図示しないコントローラに読み込まれる。
【００１９】
更に、燃料電池用リレー回路４及び二次電池用リレー回路６の電力供給ラインには、過電流がインバータ５及びＤＣ／ＤＣコンバータ７に供給するのを防止するためのヒューズ１５，１６，２５，２６が設けられている。
【００２０】
［電源システムの動作］
つぎに、上述したように構成された電源システムにおいて、駆動モータ１を駆動開始するときの動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
この処理は、例えば外部から駆動モータ１を駆動する命令がコントローラに送られた場合に、ステップＳ１の処理を開始し、二次電池側正極リレー２１及び二次電池側負極リレー２２をオン状態にして、ステップＳ２に処理を進める。このとき、コントローラでは、電磁コイル２１ｂ及び電磁コイル２２ｂに電流供給することで、スイッチ部２１ａ及びスイッチ部２２ａをオン状態にし、二次電池３とＤＣ／ＤＣコンバータ７とを電気的に接続する。
【００２２】
このようにステップＳ１の動作をすることにより、二次電池３に充電していた電力をＤＣ／ＤＣコンバータ７に供給開始する。そして、コントローラでは、インバータ５内の駆動モータ１に対する出力端に設けられたコンデンサを充電するために、インバータ５に出力する電圧を次第に上昇させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ７を制御する。これにより、図３に示すように、時間の経過と共に、コンデンサの充電量が多くなって電圧値が高くなる。
【００２３】
ステップＳ２においては、コントローラにより、燃料電池用電圧センサ１４からのセンサ信号を読み込んで、インバータ５の状態としてインバータ５内のコンデンサの電圧値を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７からインバータ５に次第に値を上昇させながら印加している電圧によって、コンデンサの電圧値が所定値以上の電圧値となったか否かを判定して、所定値以上の電圧値となった場合にステップＳ３に処理を進める。
【００２４】
この電圧の所定値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７からの出力電圧を次第に上昇させることでコンデンサを充電させて、燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２をオン状態にしたときに、燃料電池２からインバータ５に突入電流が流れないようなコンデンサの充電状態にする電圧値が設定されている。
【００２５】
ここで、図３に示すようにコンデンサの電圧が上昇した場合、時刻ｔ１においてステップＳ２からステップＳ３に移行することになる。
【００２６】
ステップＳ３においては、コントローラにより、燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２をオン状態にして処理を終了する。これにより、燃料電池２とインバータ５とを電気的に接続して、燃料電池２から駆動モータ１への電力供給が開始されることになる。
【００２７】
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る電源システムによれば、コントローラによりＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を次第に上昇させ、インバータ５内のコンデンサの電圧値を燃料電池用電圧センサ１４にて検出して燃料電池２から駆動モータ１への電力供給を開始するようにしたので、簡単な構成でインバータ５内のコンデンサへの突入電流を防ぐことが可能となる。
【００２８】
また、この電源システムによれば、インバータ５内のコンデンサの突入電流を防止するために、燃料電池側正極リレー１１と並列してコンデンサ充電用リレーやコンデンサ充電用抵抗を設ける必要が無く、システムの構成の簡略化、低コスト化、低重量化、低容積化を実現することができる。
【００２９】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る電源システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００３０】
第２実施形態に係る電源システムでは、図４に示すように、ステップＳ１の次に、燃料電池用電流センサ１３からのセンサ信号をコントローラにより読み込むことで、インバータ５内のコンデンサに流れている電流値を検出する。そして、コントローラでは、第１実施形態と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を次第に上昇させてインバータ５内のコンデンサに流れている電流値が所定値以下となったらステップＳ３にて燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２をオン状態にする。
【００３１】
この電流値の所定値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７からの出力電圧を次第に上昇させることでコンデンサを充電させて、燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２をオン状態にしたときに、燃料電池２からインバータ５に突入電流が流れないようなコンデンサの充電状態にする電流値が設定されている。
【００３２】
ここで、図５に示すようにコンデンサが充電されるに従ってコンデンサに流れる電流値が低下した場合、時刻ｔ２においてステップＳ１１からステップＳ３に移行することになる。
【００３３】
このような第２実施形態に係る電源システムによれば、コントローラによりＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を次第に上昇させ、インバータ５内のコンデンサに流れる電流値を燃料電池用電流センサ１３にて検出して燃料電池２から駆動モータ１への電力供給を開始するようにしたので、簡単な構成でインバータ５内のコンデンサへの突入電流を防ぐことが可能となる。
【００３４】
また、この電源システムによれば、第１実施形態と同様に、システムの構成の簡略化、低コスト化、低重量化、低容積化を実現することができる。
【００３５】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る電源システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００３６】
第３実施形態に係る電源システムでは、図６に示すように、ステップＳ１にて二次電池側正極リレー２１及び二次電池側負極リレー２２をオン状態にした時刻から、コントローラ内部のタイマを起動させると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を次第に上昇させる。そして、ステップＳ１の次のステップＳ２１においては、二次電池側正極リレー２１及び二次電池側負極リレー２２をオン状態にした時刻から所定時間が経過したか否かを判定して、所定時間を経過した後にステップＳ３に処理を進める。
【００３７】
この所定時間とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７からの出力電圧を次第に上昇させることでコンデンサを充電させて、燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２をオン状態にしたときに、燃料電池２からインバータ５に突入電流が流れないようなコンデンサの充電状態にする時間が設定されている。
【００３８】
ここで、図７に示すようにコンデンサが充電されるに従ってコンデンサに流れる電流値が低下した場合、時刻ｔ３の所定時間においてステップＳ１１からステップＳ３に移行して、燃料電池側正極リレー１１及び燃料電池側負極リレー１２をオン状態にすることになる。
【００３９】
このような第３実施形態に係る電源システムによれば、コントローラによりＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を次第に上昇させて所定時間が経過した後に、燃料電池２から駆動モータ１への電力供給を開始するようにしたので、簡単な構成でインバータ５内のコンデンサへの突入電流を防ぐことが可能となる。
【００４０】
また、この電源システムによれば、第１実施形態と同様に、システムの構成の簡略化、低コスト化、低重量化、低容積化を実現することができる。
【００４１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電源システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係る電源システムにおいて、燃料電池から駆動モータに電力供給を開始するときの動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明を適用した第１実施形態に係る電源システムにおいて、インバータ内のコンデンサに印加される電圧値の変化を示す図である。
【図４】本発明を適用した第２実施形態に係る電源システムにおいて、燃料電池から駆動モータに電力供給を開始するときの動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明を適用した第２実施形態に係る電源システムにおいて、インバータ内のコンデンサに流れる電流値の変化を示す図である。
【図６】本発明を適用した第２実施形態に係る電源システムにおいて、燃料電池から駆動モータに電力供給を開始するときの動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明を適用した第３実施形態に係る電源システムにおいて、燃料電池側正極リレー及び燃料電池側負極リレーをオン状態にするタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１ 駆動モータ
２ 燃料電池
３ 二次電池
４ 燃料電池用リレー回路
５ インバータ
６ 二次電池用リレー回路
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ 燃料電池側正極リレー
１２ 燃料電池側負極リレー
１３ 燃料電池用電流センサ
１４ 燃料電池用電圧センサ
１５，１６，２５，２６ ヒューズ
２１ 二次電池側正極リレー
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ スイッチ部
１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ 電磁コイル
２２ 二次電池側負極リレー
２３ 二次電池用電流センサ
２４ 二次電池用電圧センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply system for a fuel cell-equipped vehicle that generates drive torque using electric power of a fuel cell or a secondary battery.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a vehicle mounted with a vehicular high-power system that supplies power from a power supply to a load via an inverter in order to generate driving torque of the vehicle. For example, when starting to supply power to a drive motor, this vehicle high-power system needs to charge a capacitor in an inverter, and includes a capacitor charging relay and a resistor for reducing an inrush current to the capacitor. .
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-60127 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional high-power system for a vehicle needs to include a capacitor charging relay and a resistor, so that there is a problem that the system causes an increase in weight, volume, and cost.
[0005]
Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and provides a power supply system for a vehicle equipped with a fuel cell, which can prevent an inrush current to a capacitor in an inverter with a simple configuration. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a power supply system for a vehicle equipped with a fuel cell that supplies electric power to a load and drives the fuel cell. The fuel cell supplies a fuel gas and an oxidant gas to generate electric power, and the electric power generated by the fuel cell for the load. A fuel cell switch circuit that controls opening and closing of power supply, a secondary battery that stores power, and a secondary battery switch circuit that controls opening and closing of supply of charging power charged in the secondary battery to the load, A power conversion circuit that converts power from the secondary battery switch circuit and supplies the load to the load side; and supplies power from the fuel cell switch circuit and / or power from the power conversion circuit to the load. The above-mentioned problem is solved by providing a power supply circuit and controlling these components by a control unit.
[0007]
In this control means, when the load is started to drive, the secondary battery switch circuit is turned on, and the power conversion is performed so that the power from the secondary battery is gradually increased and supplied to the power supply circuit. A circuit is controlled, and the fuel cell switch circuit is turned on based on the state of the power supply circuit to supply power from the fuel cell to the load.
[0008]
【The invention's effect】
According to the power supply system for a fuel cell vehicle according to the present invention, the output voltage of the power conversion means is gradually increased, and after it is determined that inrush power does not flow from the fuel cell based on the state of the power supply means, the Since the power supply to the load is started, it is possible to prevent inrush current with a simple configuration.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment, a second embodiment, and a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
[First Embodiment]
The present invention is applied to, for example, a power supply system according to the first embodiment configured as shown in FIG.
[0011]
[Power system configuration]
This power supply system is provided in a running fuel cell vehicle using the driving torque generated by the driving motor 1. This power supply system includes a fuel cell 2 and a secondary battery 3 as a power supply, and supplies power from the fuel cell 2 and the secondary battery 3 to the drive motor 1 by controlling each unit by a controller (not shown).
[0012]
The fuel cell 2 has a structure in which a fuel cell structure in which an air electrode and a hydrogen electrode are opposed to each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween is sandwiched between separators, and a plurality of cell structures are stacked. The fuel cell-equipped vehicle of the present example is equipped with a fuel cell system (not shown) and supplies, for example, hydrogen gas to the fuel electrode as a fuel gas for generating a power generation reaction in the fuel cell 2 and oxygen as the oxidant gas. Is supplied to the oxidant electrode to cause the fuel cell 2 to perform a power generation reaction.
[0013]
In this fuel cell vehicle, the secondary battery 3 is charged with the electric power generated by the fuel cell 2 and the electric power regenerated from the drive motor 1. The charging rate of the secondary battery 3 is controlled by a controller (not shown), and power is supplied to the drive motor 1.
[0014]
In such a power supply system, the fuel cell 2 is connected to the drive motor 1 via the fuel cell relay circuit 4 and the inverter 5. Further, the secondary battery 3 is connected to the drive motor 1 via a secondary battery relay circuit 6, a DC / DC converter 7 and an inverter 5.
[0015]
The fuel cell relay circuit 4 includes a fuel cell-side positive relay 11 provided on a power supply line connecting a positive terminal of the fuel cell 2 and a positive terminal of the inverter 5, and a negative terminal of the fuel cell 2 and a negative terminal of the inverter 5. A fuel cell side negative electrode relay 12 is provided on a power supply line connecting the terminals. The fuel cell-side positive electrode relay 11 includes a switch section 11a and an electromagnetic coil 11b. When current supply to the electromagnetic coil 11b is turned on and off, the switch section 11a is turned on and off, and the electrical connection between the fuel cell 2 and the inverter 5 is established. Turning on and off the connection. The second negative electrode relay 12 includes a switch section 12a and an electromagnetic coil 12b, and when the current supply to the electromagnetic coil 12b is turned on and off, the switch section 12a is turned on and off, and the electric connection between the fuel cell 2 and the inverter 5 is made. On and off the connection.
[0016]
Further, the fuel cell relay circuit 4 is provided with a fuel cell current sensor 13 for detecting a current supplied from the fuel cell 2 to the inverter 5 in a power supply line. A fuel cell voltage sensor 14 for detecting the applied voltage is provided. Sensor values detected by the fuel cell current sensor 13 and the fuel cell voltage sensor 14 are read by a controller (not shown) and used for controlling the fuel cell side positive electrode relay 11 and the fuel cell side negative electrode relay 12.
[0017]
The secondary battery relay circuit 6 is configured in the same manner as the fuel cell relay circuit 4. The secondary battery relay circuit 6 is connected to a power supply line connecting the positive terminal of the secondary battery 3 and the positive terminal of the DC / DC converter 7. A positive electrode relay 21 is provided, and a secondary battery side negative electrode relay 22 is provided on a power supply line connecting the negative terminal of the secondary battery 3 and the negative terminal of the DC / DC converter 7. The secondary battery side positive electrode relay 21 includes a switch unit 21a and an electromagnetic coil 21b. When current supply to the electromagnetic coil 21b is turned on and off, the switch unit 21a performs an on / off operation, and the secondary battery 3 and the DC / DC converter 7 is turned on and off. The secondary battery side negative electrode relay 22 includes a switch unit 22a and an electromagnetic coil 22b. When the current supply to the electromagnetic coil 22b is turned on and off, the switch unit 22a performs an on / off operation, and the secondary battery 3 and the DC / DC The electrical connection with the DC converter 7 is turned on and off.
[0018]
Further, the secondary battery relay circuit 6 is provided with a secondary battery current sensor 23 for detecting a current supplied from the secondary battery 3 to the DC / DC converter 7 in a power supply line. A secondary battery voltage sensor 24 for detecting a voltage applied from the secondary battery 3 to the DC / DC converter 7 is provided. Sensor values detected by the secondary battery current sensor 23 and the secondary battery voltage sensor 24 are read by a controller (not shown).
[0019]
Further, the power supply lines of the fuel cell relay circuit 4 and the secondary battery relay circuit 6 have fuses 15, 16, 25, and 25 for preventing an overcurrent from being supplied to the inverter 5 and the DC / DC converter 7. 26 are provided.
[0020]
[Operation of power supply system]
Next, an operation when the driving of the drive motor 1 is started in the power supply system configured as described above will be described with reference to a flowchart of FIG.
[0021]
In this process, for example, when a command to drive the drive motor 1 is sent from the outside to the controller, the process of step S1 is started, and the secondary battery-side positive relay 21 and the secondary battery-side negative relay 22 are turned on. Then, the process proceeds to step S2. At this time, the controller turns on the switch section 21a and the switch section 22a by supplying current to the electromagnetic coil 21b and the electromagnetic coil 22b, and electrically connects the secondary battery 3 and the DC / DC converter 7.
[0022]
By performing the operation in step S1 in this manner, the supply of the electric power charged in the secondary battery 3 to the DC / DC converter 7 is started. Then, the controller controls the DC / DC converter 7 so as to gradually increase the voltage output to the inverter 5 in order to charge a capacitor provided at the output terminal for the drive motor 1 in the inverter 5. Thereby, as shown in FIG. 3, as the time elapses, the charge amount of the capacitor increases and the voltage value increases.
[0023]
In step S2, the controller reads the sensor signal from the fuel cell voltage sensor 14, detects the voltage value of the capacitor in the inverter 5 as the state of the inverter 5, and gradually outputs the voltage value from the DC / DC converter 7 to the inverter 5. It is determined whether or not the voltage value of the capacitor has become equal to or higher than a predetermined value, based on the voltage applied while increasing the voltage. If the voltage value has become equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to step S3.
[0024]
The predetermined value of this voltage means that when the capacitor is charged by gradually increasing the output voltage from the DC / DC converter 7 and the fuel cell-side positive relay 11 and the fuel cell-side negative relay 12 are turned on, A voltage value is set for charging the capacitor so that no rush current flows from the fuel cell 2 to the inverter 5.
[0025]
Here, when the voltage of the capacitor increases as shown in FIG. 3, the process shifts from step S2 to step S3 at time t1.
[0026]
In step S3, the fuel cell side positive electrode relay 11 and the fuel cell side negative electrode relay 12 are turned on by the controller, and the process ends. As a result, the fuel cell 2 and the inverter 5 are electrically connected, and power supply from the fuel cell 2 to the drive motor 1 is started.
[0027]
[Effects of First Embodiment]
As described in detail above, according to the power supply system according to the first embodiment, the output of the DC / DC converter 7 is gradually increased by controlling the output of the DC / DC converter 7 by the controller, and the inverter 5 The voltage value of the capacitor inside the battery is detected by the fuel cell voltage sensor 14 and the power supply from the fuel cell 2 to the drive motor 1 is started. Can be prevented.
[0028]
Further, according to this power supply system, it is not necessary to provide a capacitor charging relay or a capacitor charging resistor in parallel with the fuel cell side positive electrode relay 11 in order to prevent a rush current of the capacitor in the inverter 5. Simplification of the configuration, cost reduction, weight reduction, and volume reduction can be realized.
[0029]
[Second embodiment]
Next, a power supply system according to a second embodiment will be described. The same parts as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0030]
In the power supply system according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, after step S1, the sensor signal from the fuel cell current sensor 13 is read by the controller, so that the current flowing through the capacitor in the inverter 5 is changed. Find the value. Then, the controller gradually increases the output voltage of the DC / DC converter 7 as in the first embodiment, and when the current value flowing through the capacitor in the inverter 5 becomes equal to or less than a predetermined value, in step S3, the fuel cell side The positive electrode relay 11 and the fuel cell side negative electrode relay 12 are turned on.
[0031]
This predetermined value of the current value means that the capacitor is charged by gradually increasing the output voltage from the DC / DC converter 7 and the fuel cell-side positive relay 11 and the fuel cell-side negative relay 12 are turned on. In addition, a current value for setting the capacitor to a charged state such that no rush current flows from the fuel cell 2 to the inverter 5 is set.
[0032]
Here, as shown in FIG. 5, when the value of the current flowing through the capacitor decreases as the capacitor is charged, the process shifts from step S11 to step S3 at time t2.
[0033]
According to the power supply system according to the second embodiment, by controlling the output of the DC / DC converter 7 by the controller, the output voltage of the DC / DC converter 7 is gradually increased, and flows through the capacitor in the inverter 5. Since the current value is detected by the fuel cell current sensor 13 and the power supply from the fuel cell 2 to the drive motor 1 is started, a rush current to the capacitor in the inverter 5 can be prevented with a simple configuration. It becomes possible.
[0034]
Further, according to this power supply system, similarly to the first embodiment, simplification of the system configuration, cost reduction, weight reduction, and volume reduction can be realized.
[0035]
[Third embodiment]
Next, a power supply system according to a third embodiment will be described. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0036]
In the power supply system according to the third embodiment, as shown in FIG. 6, a timer inside the controller is started from the time when the secondary battery-side positive relay 21 and the secondary battery-side negative relay 22 are turned on in step S1. At the same time, the output voltage of the DC / DC converter 7 is gradually increased. Then, in step S21 subsequent to step S1, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the time when the secondary battery-side positive relay 21 and the secondary battery-side negative relay 22 were turned on, and the predetermined time was determined. After the elapse, the process proceeds to step S3.
[0037]
The predetermined time is defined as a time when the output voltage from the DC / DC converter 7 is gradually increased to charge the capacitor and the fuel cell-side positive relay 11 and the fuel cell-side negative relay 12 are turned on. A time is set for charging the capacitor so that no rush current flows from the inverter 2 to the inverter 5.
[0038]
Here, as shown in FIG. 7, when the value of the current flowing through the capacitor decreases as the capacitor is charged, the process proceeds from step S11 to step S3 at a predetermined time of time t3, where the fuel cell side positive electrode relay 11 and the fuel cell The side negative relay 12 is turned on.
[0039]
According to the power supply system according to the third embodiment, by controlling the output of the DC / DC converter 7 by the controller, the output voltage of the DC / DC converter 7 is gradually increased, and after a predetermined time has elapsed, Since the power supply from the fuel cell 2 to the drive motor 1 is started, it is possible to prevent a rush current to the capacitor in the inverter 5 with a simple configuration.
[0040]
Further, according to this power supply system, similarly to the first embodiment, simplification of the system configuration, cost reduction, weight reduction, and volume reduction can be realized.
[0041]
Note that the above embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other than the present embodiment, various modifications may be made according to the design and the like within a range not departing from the technical idea according to the present invention. Can be changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power supply system to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation when power supply from a fuel cell to a drive motor is started in the power supply system according to the first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a diagram showing a change in a voltage value applied to a capacitor in an inverter in the power supply system according to the first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation when power supply from a fuel cell to a drive motor is started in a power supply system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a change in a current value flowing through a capacitor in an inverter in a power supply system according to a second embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation when power supply from a fuel cell to a drive motor is started in a power supply system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a timing of turning on a fuel cell side positive electrode relay and a fuel cell side negative electrode relay in a power supply system according to a third embodiment to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 Drive motor 2 Fuel cell 3 Secondary battery 4 Fuel cell relay circuit 5 Inverter 6 Secondary battery relay circuit 7 DC / DC converter 11 Fuel cell-side positive relay 12 Fuel cell-side negative relay 13 Fuel cell current sensor 14 Fuel Battery voltage sensor 15, 16, 25, 26 Fuse 21 Secondary battery side positive electrode relay 11a, 12a, 21a, 22a Switch section 11b, 12b, 21b, 22b Electromagnetic coil 22 Secondary battery side negative electrode relay 23 Secondary battery current Sensor 24 Voltage sensor for secondary battery

Claims (4)

負荷に電力供給して駆動する燃料電池搭載車両の電源システムであって、
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電する燃料電池と、
上記負荷に対する上記燃料電池にて発電した発電電力の供給を開閉制御する燃料電池用スイッチ回路と、
電力を蓄積する二次電池と、
上記負荷に対する上記二次電池に充電された充電電力の供給を開閉制御する二次電池用スイッチ回路と、
上記二次電池用スイッチ回路からの電力を変換して上記負荷側に供給する電力変換回路と、
上記燃料電池用スイッチ回路からの電力及び／又は上記電力変換回路からの電力を上記負荷に供給する電力供給回路と、
上記二次電池用スイッチ回路をオン状態にすると共に、上記二次電池からの電力を次第に上昇させて上記電力供給回路に供給するように上記電力変換回路を制御し、上記電力供給回路の状態に基づいて上記燃料電池用スイッチ回路をオン状態にして上記燃料電池から上記負荷に電力供給する制御をする制御手段と
を備えることを特徴とする燃料電池搭載車両の電源システム。A power supply system for a fuel cell-equipped vehicle that drives and supplies power to a load,
A fuel cell that is supplied with fuel gas and oxidant gas to generate power,
A fuel cell switch circuit that controls opening and closing of supply of generated power generated by the fuel cell to the load,
A secondary battery that stores power,
A secondary battery switch circuit that controls opening and closing of the supply of charging power charged to the secondary battery to the load,
A power conversion circuit that converts power from the secondary battery switch circuit and supplies the power to the load side;
A power supply circuit for supplying power from the fuel cell switch circuit and / or power from the power conversion circuit to the load,
While turning on the switch circuit for the secondary battery, controlling the power conversion circuit so as to gradually increase the power from the secondary battery and supply the power to the power supply circuit, the state of the power supply circuit A power supply system for a vehicle equipped with a fuel cell, comprising: a control unit for turning on the fuel cell switch circuit based on the control signal to control power supply from the fuel cell to the load. 上記制御手段は、上記電力供給回路内の電圧を検出し、検出した電圧値が所定値以上となった場合に上記燃料電池用スイッチ回路をオン状態にすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両の電源システム。2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit detects a voltage in the power supply circuit, and turns on the fuel cell switch circuit when the detected voltage value is equal to or greater than a predetermined value. Power system for vehicles equipped with fuel cells. 上記制御手段は、上記電力供給回路内の電流を検出し、検出した電流値が所定値以下となった場合に上記燃料電池用スイッチ回路をオン状態にすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両の電源システム。2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit detects a current in the power supply circuit, and turns on the fuel cell switch circuit when the detected current value becomes equal to or less than a predetermined value. Power system for vehicles equipped with fuel cells. 上記制御手段は、上記電力供給回路に上記電力変換回路からの電力供給を開始した後の所定時間後に上記燃料電池用スイッチ回路をオン状態にすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池搭載車両の電源システム。2. The fuel cell according to claim 1, wherein the control unit turns on the fuel cell switch circuit a predetermined time after starting power supply from the power conversion circuit to the power supply circuit. Power supply system for onboard vehicles.
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