JP2005094914A - Power supply system of fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid beforehand problems of the increase of the power consumption of a battery caused by the decrease of a power generation amount of a fuel cell, and deteriorations of the battery and a battery electric path opening/closing switch or the like by effectively preventing that a request of excessive power is instantaneously sent to the battery, when the power generation amount of the fuel cell is decreased. <P>SOLUTION: When the decrease of the power generation amount of the fuel cell 1 is detected, a battery discharge current value supplied from the battery 21 when covering all the amount of the deterioration of the power generation of the fuel cell 1 with power from the battery 21 is estimated, an allowable current value allowable by the battery 21 and a battery main relay 27 is estimated, and when the battery discharge current value exceeds the battery allowable current value, the battery main relay 27 is switched to an off-state, thus disconnecting a battery load electric path. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池を主電源、バッテリを補助電源として搭載した燃料電池車両の電力供給システムに関する。   The present invention relates to a power supply system for a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell as a main power source and a battery as an auxiliary power source.

近年の環境問題、特に自動車の排出ガスによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題等に対する対策として、クリーンな排気及び高エネルギ効率を可能とする燃料電池技術が注目を浴びており、現在、このような燃料電池を主電源として搭載した燃料電池車両に関する研究開発が盛んに行われている。   Fuel cell technology that enables clean exhaust and high energy efficiency is attracting attention as a countermeasure against environmental problems in recent years, especially air pollution caused by automobile exhaust gas and global warming due to carbon dioxide, Research and development on a fuel cell vehicle equipped with such a fuel cell as a main power source has been actively conducted.

燃料電池は、高いエネルギ効率が得られるものの、要求される電力の変動に対する応答性が十分ではないため、通常、燃料電池車両には、燃料電池の他に補助電源としてバッテリが搭載されており、このバッテリからの電力で燃料電池の応答遅れが補償されるようになっている。このような燃料電池車両では、燃料電池の故障等、何らかの要因で燃料電池の発電量が急激に低下した場合であっても、補助電源としてのバッテリからの電力で燃料電池の発電量低下分を補って、ある程度の走行が可能である。但し、バッテリから供給可能な電力には限界があるため、燃料電池に故障が発生した場合のような緊急時には、バッテリからの電力を効率良く使用して、燃料電池車両の走行距離を確保することが重要となる。   Although fuel cells can achieve high energy efficiency, they are not sufficiently responsive to required power fluctuations. Therefore, fuel cell vehicles are usually equipped with batteries as auxiliary power supplies in addition to fuel cells. The response delay of the fuel cell is compensated by the electric power from the battery. In such a fuel cell vehicle, even if the power generation amount of the fuel cell suddenly decreases due to a failure of the fuel cell or the like, the power generation amount of the fuel cell is reduced by the power from the battery as an auxiliary power source. In addition, a certain amount of traveling is possible. However, since there is a limit to the power that can be supplied from the battery, in an emergency such as when a fuel cell failure occurs, the power from the battery should be used efficiently to ensure the mileage of the fuel cell vehicle. Is important.

このような観点から、燃料電池の異常な出力低下が検出された場合に、不要なバッテリの電力消費を抑制して、バッテリからの電力を走行距離確保のために効率良く利用する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1にて開示される技術では、燃料電池の異常な出力低下が検出された場合に、バッテリから補機への電力供給を抑制したり、バッテリから取り出す電流の最大値を制限したり、更には、バッテリが出力可能な電力の残量に応じて駆動モータの回転数及びトルクを設定することによって、バッテリからの電力を効率良く利用するようにしている。
特開2003−153461号公報
From such a viewpoint, when an abnormal output drop of the fuel cell is detected, a technique for efficiently using the power from the battery to secure the travel distance by suppressing unnecessary battery power consumption is proposed. (For example, refer to Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 1, when an abnormal output drop of the fuel cell is detected, the power supply from the battery to the auxiliary machine is suppressed, or the maximum value of the current extracted from the battery is limited. Furthermore, by setting the rotation speed and torque of the drive motor in accordance with the remaining amount of power that can be output by the battery, the power from the battery is used efficiently.
JP 2003-153461 A

ところで、以上のような燃料電池の異常な出力低下時における各種制御は、制御ユニットが燃料電池の出力低下を検出した後に各種演算処理を行って具体的な制御内容を決定し、それに基づいて実際の制御が実行されるので、燃料電池の出力低下が発生してから実際の制御が実行されるまでの間に制御ユニットの演算周期相当分だけ遅れが生じることになる。しかしながら、上述した従来技術では、このような遅れについて考慮されていないために、燃料電池が異常な出力低下を起こすと、車両が要求する全電力を瞬間的にバッテリに要求してしまい、バッテリの消費電力を増大させてしまうという問題点があった。   By the way, various controls when the output of the fuel cell is abnormally reduced as described above are carried out after the control unit detects a decrease in the output of the fuel cell and performs various arithmetic processes to determine specific control contents, and based on that, actual control is performed. Therefore, there is a delay corresponding to the calculation period of the control unit between the time when the output of the fuel cell is reduced and the time when the actual control is executed. However, in the above-described prior art, since such a delay is not taken into consideration, when the fuel cell causes an abnormal decrease in output, the battery instantaneously requests all the power required by the vehicle, There was a problem of increasing power consumption.

更に、車両が要求する全電力が高出力であると、瞬間的にバッテリ及びバッテリ電気路開閉スイッチの許容電流値を上回る電流を要求する可能性があり、バッテリ及びバッテリ電気路開閉スイッチを劣化させる要因となるという問題点があった。   Furthermore, if the total power required by the vehicle is high, there is a possibility of instantaneously requesting a current exceeding the allowable current value of the battery and the battery electric path opening / closing switch, which deteriorates the battery and the battery electric path opening / closing switch. There was a problem of becoming a factor.

本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解決すべく創案されたものであって、燃料電池の発電量が低下した場合に、瞬間的にバッテリに過大な電力を要求してしまうことを有効に防止して、これに起因するバッテリの消費電力増大やバッテリ及びバッテリ電気路開閉スイッチの劣化等の問題を未然に回避することができる燃料電池車両の電力供給システムを提供することを目的としている。   The present invention was devised to solve the above-described problems of the prior art, and when the power generation amount of the fuel cell decreases, the battery instantaneously requires excessive power. It is possible to provide a power supply system for a fuel cell vehicle that can effectively prevent this and avoid problems such as an increase in power consumption of the battery and deterioration of the battery and battery electric path opening / closing switch due to this. It is aimed.

本発明の電力供給システムでは、当該電力供給システムの動作を制御するシステム制御装置が、車両要求電力演算手段、車両要求電力制限手段、バッテリ電気路開閉スイッチオン・オフ切替手段を有している。車両要求電力演算手段は、車両が要求する全電力を演算して、この車両要求電力を燃料電池やバッテリに要求するものであり、車両要求電力制限手段は、車両要求電力演算手段が燃料電池やバッテリに要求する車両要求電力を制限するものである。また、バッテリ電気路開閉スイッチオン・オフ切替手段は、補助電源であるバッテリと負荷とを接続するバッテリ・負荷電気路に設けられたバッテリ電気路開閉スイッチのオン・オフを切り替えるものである。そして、システム制御装置は、主電源である燃料電池からの供給電力が所定量以上低下したと判断した場合に、燃料電池からの供給電力の低下量に相当する分だけ車両要求電力を制限すると共に、バッテリ電気路開閉スイッチをオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断するようにしている。   In the power supply system of the present invention, the system control device that controls the operation of the power supply system includes vehicle required power calculation means, vehicle required power limiting means, and battery electric path opening / closing switch on / off switching means. The vehicle required power calculating means calculates the total power required by the vehicle and requests the vehicle required power from the fuel cell or battery. The vehicle required power limiting means is configured such that the vehicle required power calculating means The vehicle power requirement required for the battery is limited. The battery electrical path opening / closing switch on / off switching means switches on / off of the battery electrical path opening / closing switch provided in the battery / load electrical path that connects the battery as the auxiliary power source and the load. When the system control device determines that the power supplied from the fuel cell as the main power source has decreased by a predetermined amount or more, the system control device limits the vehicle power requirement by an amount corresponding to the amount of power supplied from the fuel cell. The battery electric path open / close switch is switched to the OFF state to cut off the battery / load electric path.

ここで、燃料電池からの供給電力が所定量以上低下した場合とは、例えば、燃料電池の発電量が低下して、この燃料電池の発電量低下分を全てバッテリからの電力で補うと仮定した場合に、バッテリから供給されることになる電流値が、バッテリ及びバッテリ電気路開閉スイッチが許容可能な電流値を上回る場合である。また、例えば、燃料電池と負荷とを接続する燃料電池・負荷電気路に設けられた燃料電池電気路開閉スイッチがオフ状態となった場合、又は燃料電池で発電した電力を直流電流に変換して出力する直流電圧変換装置がオフ状態となった場合で、且つ、車両が要求する全電力をバッテリからの電力で賄うと仮定した場合に、バッテリから供給されることになる電流値が、バッテリ及びバッテリ電気路開閉スイッチが許容可能な電流値を上回る場合を、燃料電池からの供給電力が所定量以上低下した場合と判断するようにしてもよい。   Here, when the power supplied from the fuel cell is reduced by a predetermined amount or more, for example, it is assumed that the power generation amount of the fuel cell is reduced and that the power generation amount of the fuel cell is compensated for by the power from the battery. In this case, the current value to be supplied from the battery exceeds the allowable current value for the battery and the battery electrical path open / close switch. Also, for example, when the fuel cell electrical circuit open / close switch provided in the fuel cell / load electrical circuit connecting the fuel cell and the load is turned off, or the power generated by the fuel cell is converted into a direct current. When the output DC voltage converter is turned off, and when it is assumed that all the power required by the vehicle is covered by the power from the battery, the current value to be supplied from the battery is A case where the battery electric path opening / closing switch exceeds an allowable current value may be determined as a case where the power supplied from the fuel cell has decreased by a predetermined amount or more.

以上のような本発明の電力供給システムでは、燃料電池からの供給電力が所定量以上低下して、瞬間的に過大な電力をバッテリに要求してしまうような状況になったときには、バッテリ電気路開閉スイッチがオフ状態に切り替えられて、バッテリ・負荷電気路が遮断されることになる。   In the power supply system of the present invention as described above, when the power supplied from the fuel cell decreases by a predetermined amount or more and the battery instantaneously requires excessive power, the battery electrical path The open / close switch is switched to the OFF state, and the battery / load electric path is interrupted.

本発明の電力供給システムによれば、瞬間的に過大な電力をバッテリに要求してしまうような状況になったときに、バッテリ電気路開閉スイッチがオフ状態に切り替えられて、バッテリ・負荷電気路が遮断されので、バッテリから瞬間的に過大な電力を取り出した場合に問題となるバッテリの消費電力増大や、バッテリ及びバッテリ電気路開閉スイッチの劣化等の問題を未然に回避することができる。   According to the power supply system of the present invention, when the battery instantaneously requires excessive power, the battery electrical path open / close switch is switched to the off state, and the battery / load electrical path Therefore, problems such as an increase in power consumption of the battery and deterioration of the battery and the battery electric path open / close switch, which are problems when excessive power is instantaneously taken out from the battery, can be avoided.

以下、本発明を適用した電力供給システムの具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。この電力供給システムは、燃料電池を主電源、バッテリを補助電源として搭載した燃料電池車両の電力供給システムであって、特に、主電源である燃料電池からの供給電力が急激に低下した場合に、補助電源であるバッテリから瞬間的に過大な電力を取り出してしまうことを有効に防止して、これに起因する問題を未然に回避できるようにした点に大きな特徴を有するものである。   Hereinafter, specific embodiments of a power supply system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. This power supply system is a power supply system for a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell as a main power source and a battery as an auxiliary power source, and particularly when the power supplied from the fuel cell as the main power source suddenly decreases, It has a great feature in that it effectively prevents instantaneously taking out excessive electric power from a battery as an auxiliary power source, and problems caused by this can be avoided in advance.

(第1の実施形態)
先ず、燃料電池車両に主電源として搭載される燃料電池及びこれを用いた燃料電池発電システムの具体的一例について、図1を参照しながら説明する。
(First embodiment)
First, a specific example of a fuel cell mounted as a main power source in a fuel cell vehicle and a fuel cell power generation system using the fuel cell will be described with reference to FIG.

この燃料電池発電システムは、燃料電池1と、この燃料電池1に燃料である水素(あるいは水素リッチガス)を供給する燃料供給系、酸化剤(空気)を供給する空気供給系とを備え、燃料電池1の発電によって得られた電力を、燃料電池車両の駆動ユニット2に供給する構成となっている。   The fuel cell power generation system includes a fuel cell 1, a fuel supply system that supplies hydrogen (or hydrogen-rich gas) as a fuel to the fuel cell 1, and an air supply system that supplies an oxidant (air). 1 is configured to supply power obtained by power generation 1 to the drive unit 2 of the fuel cell vehicle.

燃料電池1は、水素が供給される燃料極と酸素(空気)が供給される空気極とが電解質・電極触媒複合体を挟んで重ね合わされた発電セルが多段積層された構造を有し、電気化学反応により化学エネルギを電気エネルギに変換するものである。各発電セルの燃料極では、水素が供給されることで水素イオンと電子とが解離し、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させて、空気極側にそれぞれ移動する。また、空気極では、供給された空気中の酸素と前記水素イオン及び電子が反応して水が生成され、外部に排出される。   The fuel cell 1 has a structure in which power generation cells in which a fuel electrode to which hydrogen is supplied and an air electrode to which oxygen (air) is supplied are stacked with an electrolyte / electrode catalyst composite interposed therebetween are stacked in multiple stages. It converts chemical energy into electrical energy by a chemical reaction. At the fuel electrode of each power generation cell, hydrogen ions and electrons are dissociated when hydrogen is supplied, hydrogen ions pass through the electrolyte, electrons generate power through an external circuit, and move to the air electrode side. To do. In the air electrode, oxygen in the supplied air reacts with the hydrogen ions and electrons to generate water, which is discharged to the outside.

燃料電池1の電解質としては、高エネルギ密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質が用いられる。固体高分子電解質は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜等、イオン(プロトン)伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能する。   As the electrolyte of the fuel cell 1, for example, a solid polymer electrolyte is used in consideration of high energy density, low cost, light weight, and the like. The solid polymer electrolyte is made of an ion (proton) conductive polymer film such as a fluororesin ion exchange membrane, and functions as an ion conductive electrolyte when saturated with water.

燃料電池1には、各発電セル、或いは発電セル群の電圧を検出するセル電圧検出装置3が接続されており、このセル電圧検出装置3の出力は、システムコントローラ100に取り込まれるようになっている。システムコントローラ100は、内蔵された制御ソフトウエアに基づいて、本発明を適用した電力供給システム全体の動作を制御するものである。   The fuel cell 1 is connected to a cell voltage detection device 3 that detects the voltage of each power generation cell or power generation cell group, and the output of the cell voltage detection device 3 is taken into the system controller 100. Yes. The system controller 100 controls the operation of the entire power supply system to which the present invention is applied based on built-in control software.

燃料供給系は、高圧水素タンク4、可変バルブ5、エゼクタ6、水素供給配管7、水素循環配管8からなる。そして、水素供給源である高圧水素タンク4から供給される水素ガスは、可変バルブ5及びエゼクタ6を通って水素供給配管7へと送り込まれ、加湿器9において加湿された後、燃料電池1の燃料極に供給される。加湿器9には、加湿用純水経路10及び純水ポンプ11が設けられており、純水の流量や温度等によって水素ガスの加湿量が制御される。   The fuel supply system includes a high-pressure hydrogen tank 4, a variable valve 5, an ejector 6, a hydrogen supply pipe 7, and a hydrogen circulation pipe 8. Then, the hydrogen gas supplied from the high-pressure hydrogen tank 4 that is a hydrogen supply source is sent to the hydrogen supply pipe 7 through the variable valve 5 and the ejector 6, and is humidified in the humidifier 9. Supplied to the fuel electrode. The humidifier 9 is provided with a humidifying pure water path 10 and a pure water pump 11, and the humidification amount of hydrogen gas is controlled by the flow rate, temperature, etc. of the pure water.

燃料電池1では供給された水素ガスは全て消費されるわけではなく、残った水素ガス(燃料電池1から排出される水素ガス)が、水素循環配管8を通ってエゼクタ6により循環され、新たに供給される水素ガスと混合されて、再び燃料電池1の燃料極に供給される。なお、燃料電池1の出口側には、パージ弁12及びパージ配管13が設けられている。水素循環配管8内には水素を循環させることで不純物や窒素等が蓄積され、これにより水素分圧が降下して燃料電池1の効率が低下する場合もある。そこで、燃料電池1の出口側にパージ弁12やパージ配管13を設けることで、水素循環配管8内から不純物や窒素等を除去できるようにしている。   In the fuel cell 1, not all of the supplied hydrogen gas is consumed, and the remaining hydrogen gas (hydrogen gas discharged from the fuel cell 1) is circulated by the ejector 6 through the hydrogen circulation pipe 8 and newly added. It is mixed with the supplied hydrogen gas and supplied again to the fuel electrode of the fuel cell 1. A purge valve 12 and a purge pipe 13 are provided on the outlet side of the fuel cell 1. Impurities, nitrogen, and the like are accumulated by circulating hydrogen in the hydrogen circulation pipe 8, which may reduce the hydrogen partial pressure and reduce the efficiency of the fuel cell 1. Therefore, by providing a purge valve 12 and a purge pipe 13 on the outlet side of the fuel cell 1, impurities, nitrogen, and the like can be removed from the hydrogen circulation pipe 8.

また、燃料供給系においては、水素供給配管7の中途部に水素圧力センサ14及び水素流量センサ15が設けられており、燃料電池1の燃料極に供給される水素の圧力や流量がこれらのセンサにより検出できるようになっている。   In the fuel supply system, a hydrogen pressure sensor 14 and a hydrogen flow sensor 15 are provided in the middle of the hydrogen supply pipe 7, and the pressure and flow rate of hydrogen supplied to the fuel electrode of the fuel cell 1 are determined by these sensors. Can be detected.

空気供給系は、空気を送り込むコンプレッサ16、空気供給配管17、及びスロットル18によって構成されている。コンプレッサ16によって供給される酸化剤としての空気は、水素ガスと同様、加湿器9を通って空気供給配管17より燃料電池1の空気極に供給される。燃料電池1で消費されなかった酸素及び空気中の他の成分は、燃料電池1からスロットル18を介して排出される。   The air supply system is composed of a compressor 16 for sending air, an air supply pipe 17, and a throttle 18. The air as the oxidant supplied by the compressor 16 is supplied to the air electrode of the fuel cell 1 from the air supply pipe 17 through the humidifier 9 like the hydrogen gas. Oxygen not consumed in the fuel cell 1 and other components in the air are discharged from the fuel cell 1 through the throttle 18.

この空気供給系においても、空気供給配管17の中途部に空気圧力センサ19及び空気流量センサ20が設けられており、燃料電池1に供給される空気の圧力や流量がこれらのセンサによって検出できるようになっている。   Also in this air supply system, an air pressure sensor 19 and an air flow rate sensor 20 are provided in the middle of the air supply pipe 17 so that the pressure and flow rate of air supplied to the fuel cell 1 can be detected by these sensors. It has become.

以上のように構成される燃料電池発電システムにおいては、燃料電池1の入口の空気圧力を検出する空気圧力センサ19、空気流量を検出する空気流量センサ20、水素圧力を検出する水素圧力センサ14、水素流量を検出する水素流量センサ15、及びセル電圧検出装置3からの出力が、それぞれシステムコントローラ100によってモニタリングされる。システムコントローラ100では、これらの各検出手段から読み込んだ各検出値が、そのときの目標発電量から決まる所定の目標値になるように、コンプレッサ16やスロットル18、可変バルブ5等を制御する。同時に、目標値に対して実際に実現されている圧力、流量に応じて燃料電池1から駆動ユニット2へ取り出す出力(電流値)を指令する。   In the fuel cell power generation system configured as described above, the air pressure sensor 19 that detects the air pressure at the inlet of the fuel cell 1, the air flow sensor 20 that detects the air flow rate, the hydrogen pressure sensor 14 that detects the hydrogen pressure, The system controller 100 monitors the outputs from the hydrogen flow sensor 15 that detects the hydrogen flow rate and the cell voltage detection device 3. The system controller 100 controls the compressor 16, the throttle 18, the variable valve 5 and the like so that each detection value read from each of these detection means becomes a predetermined target value determined from the target power generation amount at that time. At the same time, an output (current value) to be taken out from the fuel cell 1 to the drive unit 2 is commanded according to the pressure and flow rate actually realized with respect to the target value.

次に、本発明を適用した燃料電池車両の電力供給システムの全体構成について、図2を参照しながら説明する。   Next, the overall configuration of the power supply system of the fuel cell vehicle to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.

この電力供給システムは、主電源としての燃料電池1からの電力取り出しや補助電源としてのバッテリ21からの電力取り出しを制御しながら、これら燃料電池1やバッテリ21から取り出した電力を駆動モータ22やその他の補機23等に供給するものである。この電力供給システムは、その一部が上述した駆動ユニット2としてユニット化されている。そして、この駆動ユニット2に、上述したコントローラ100、主電源としての燃料電池1、補助電源としてのバッテリ21、駆動モータ22やその他の補機23が接続された構成となっている。   This power supply system controls power extraction from the fuel cell 1 as the main power source and power extraction from the battery 21 as the auxiliary power source, while the power extracted from the fuel cell 1 and the battery 21 is supplied to the drive motor 22 and others. To the auxiliary machine 23 and the like. A part of this power supply system is unitized as the drive unit 2 described above. The drive unit 2 is connected to the controller 100, the fuel cell 1 as the main power source, the battery 21 as the auxiliary power source, the drive motor 22 and other auxiliary machines 23.

駆動ユニット2には、燃料電池メインリレー(燃料電池電気路開閉スイッチ)24、直流電圧変換装置25、駆動モータインバータ26、バッテリメインリレー(バッテリ電気路開閉スイッチ)27、バッテリコントローラ28が設けられている。   The drive unit 2 is provided with a fuel cell main relay (fuel cell electric path open / close switch) 24, a DC voltage converter 25, a drive motor inverter 26, a battery main relay (battery electric path open / close switch) 27, and a battery controller 28. Yes.

燃料電池メインリレー24は、燃料電池1と駆動モータ22等の負荷とを接続する燃料電池・負荷電気路に設けられており、システムコントローラ100の制御によりオン・オフが切り替えられるようになっている。この燃料電池メインリレー24がオン状態とされると、燃料電池・負荷電気路が導通状態とされ、オフ状態とされると、燃料電池・負荷電気路が遮断される。   The fuel cell main relay 24 is provided in a fuel cell / load electric path that connects the fuel cell 1 and a load such as the drive motor 22, and can be switched on / off under the control of the system controller 100. . When the fuel cell main relay 24 is turned on, the fuel cell / load electric path is turned on, and when the fuel cell main relay 24 is turned off, the fuel cell / load electric path is cut off.

直流電圧変換装置25は、燃料電池1で発電した電力を直流電流に変換して出力するものである。この直流電圧変換装置25の前段(燃料電池1側)には、この直流電圧変換装置25の入力電流を検出する電流センサ29及び入力電圧を検出する電圧センサ30が接続されている。また、この直流電圧変換装置25の後段(駆動モータ22側)には、この直流電圧変換装置25の出力電流を検出する電流センサ31及び出力電圧を検出する電圧センサ32が接続されている。   The DC voltage converter 25 converts the electric power generated by the fuel cell 1 into a DC current and outputs it. A current sensor 29 that detects an input current of the DC voltage conversion device 25 and a voltage sensor 30 that detects an input voltage are connected to the front stage (the fuel cell 1 side) of the DC voltage conversion device 25. Further, a current sensor 31 for detecting an output current of the DC voltage conversion device 25 and a voltage sensor 32 for detecting an output voltage are connected to the subsequent stage (on the drive motor 22 side) of the DC voltage conversion device 25.

駆動モータインバータ26は、システムコントローラ100からの指令に応じて駆動モータ22への供給電力を調整して、駆動モータ26の回転数及びトルクが所望の値となるように制御するものである。   The drive motor inverter 26 adjusts the power supplied to the drive motor 22 in accordance with a command from the system controller 100 and controls the rotation speed and torque of the drive motor 26 to have desired values.

バッテリメインリレー27は、バッテリ21と駆動モータ22等の負荷とを接続するバッテリ・負荷電気路に設けられており、システムコントローラ100の制御によりオン・オフが切り替えられるようになっている。このバッテリメインリレー27がオン状態とされると、バッテリ・負荷電気路が導通状態とされ、オフ状態とされると、バッテリ・負荷電気路が遮断される。   The battery main relay 27 is provided in a battery / load electric path that connects the battery 21 and a load such as the drive motor 22, and is switched on / off under the control of the system controller 100. When the battery main relay 27 is turned on, the battery / load electric path is turned on. When the battery main relay 27 is turned off, the battery / load electric path is cut off.

バッテリコントローラ28は、バッテリ21の状態を監視してその情報をシステムコントローラ100に供給すると共に、システムコントローラ100からの指令に応じてバッテリ21からの電力取り出しを制御するものである。このバッテリコントローラ28とバッテリ21との間には、バッテリ21の出力電流を検出する電流センサ33及び出力電圧を検出する電圧センサ34が接続されている。   The battery controller 28 monitors the state of the battery 21 and supplies the information to the system controller 100, and controls the extraction of power from the battery 21 in accordance with a command from the system controller 100. A current sensor 33 that detects the output current of the battery 21 and a voltage sensor 34 that detects the output voltage are connected between the battery controller 28 and the battery 21.

以上のように構成される電力供給システムでは、システムコントローラ100が、各電流センサ29,31,33や電圧センサ30,32,34からの検出信号、直流電圧変換装置25、駆動モータインバータ22、バッテリコントローラ28からの情報等を適宜取り込んで、内蔵された制御ソフトウェアに基づき、電力供給システム全体の動作を制御するようになっている。そして、特に、本発明を適用した電力供給システムでは、システムコントローラ100が、燃料電池1からの供給電力の急激な低下を検出した場合には、バッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えてバッテリ・負荷電気路を遮断し、バッテリ21から瞬間的に過大な電力を取り出してしまうことを有効に防止して、バッテリ21の消費電力増大や、バッテリ21及びバッテリメインリレー27の劣化等の問題を未然に回避できるようにしている。   In the power supply system configured as described above, the system controller 100 includes the detection signals from the current sensors 29, 31, 33 and the voltage sensors 30, 32, 34, the DC voltage converter 25, the drive motor inverter 22, the battery. Information from the controller 28 is taken in as appropriate, and the operation of the entire power supply system is controlled based on the built-in control software. In particular, in the power supply system to which the present invention is applied, when the system controller 100 detects a sudden drop in the power supplied from the fuel cell 1, the battery main relay 27 is switched to the off state to By effectively blocking the electric path and taking out excessive electric power instantaneously from the battery 21, problems such as an increase in power consumption of the battery 21 and deterioration of the battery 21 and the battery main relay 27 are obviated. I try to avoid it.

ここで、以上のようなシステムコントローラ100による制御の詳細について具体的に説明する。システムコントローラ100は、内蔵された制御ソフトウェアを実行することにより、例えば図3の機能ブロック図で示すように、車両要求電力演算手段101、燃料電池発電量低下検出手段102、車両要求電力制限手段103、バッテリ供給電流値推定手段104、バッテリ許容電流推定手段105、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段106の各機能を実現する。   Here, the details of the control by the system controller 100 as described above will be specifically described. The system controller 100 executes the built-in control software, for example, as shown in the functional block diagram of FIG. 3, the vehicle required power calculating means 101, the fuel cell power generation amount decrease detecting means 102, and the vehicle required power limiting means 103. Each function of the battery supply current value estimating means 104, the battery allowable current estimating means 105, and the battery main relay on / off switching means 106 is realized.

車両要求電力演算手段101は、駆動モータ22やその他の補機23の駆動に必要とされる全電力(車両要求電力)を演算して、この車両要求電力を燃料電池1やバッテリ21に要求するものである。   The vehicle required power calculation means 101 calculates the total power (vehicle required power) required for driving the drive motor 22 and other auxiliary machines 23, and requests this vehicle required power from the fuel cell 1 and the battery 21. Is.

燃料電池発電量低下検出手段102は、燃料電池1の発電量低下を検出するものであり、具体的には、電流センサ29及び電圧センサ30により検出される直流電圧変換装置25の入力電流値及び入力電圧値から、その時点での燃料電池1の発電量を求め、その値を一演算周期前に求めた値と比較することにより、燃料電池1の発電量低下を検出する。   The fuel cell power generation amount decrease detecting means 102 detects a decrease in the power generation amount of the fuel cell 1, and specifically, the input current value of the DC voltage converter 25 detected by the current sensor 29 and the voltage sensor 30 and The power generation amount of the fuel cell 1 at that time is obtained from the input voltage value, and the value is compared with the value obtained one calculation cycle before, thereby detecting the power generation amount decrease of the fuel cell 1.

車両要求電力制限手段103は、燃料電池発電量低下検出手段102によって燃料電池1の発電量低下が検出されたときに、車両要求電力演算手段101が燃料電池1やバッテリ21に要求する車両要求電力を、燃料電池1の発電低下量に相当する分だけ制限する。   The vehicle required power limiting means 103 is a vehicle required power requested by the vehicle required power calculation means 101 to the fuel cell 1 or the battery 21 when the fuel cell power generation amount decrease detecting means 102 detects a decrease in the power generation amount of the fuel cell 1. Is limited by an amount corresponding to the power generation reduction amount of the fuel cell 1.

バッテリ供給電流値推定手段104は、燃料電池発電量低下検出手段102によって燃料電池1の発電量低下が検出されたときに、燃料電池1の発電低下量をバッテリ21からの電力で全て補うと仮定して、その場合にバッテリ21から供給されることになる電流値を推定する。   It is assumed that the battery supply current value estimation unit 104 compensates all the power generation decrease amount of the fuel cell 1 with the power from the battery 21 when the fuel cell power generation amount decrease detection unit 102 detects the power generation amount decrease of the fuel cell 1. In this case, the current value to be supplied from the battery 21 is estimated.

バッテリ許容電流値推定手段105は、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を推定するものである。具体的には、このバッテリ許容電流値推定手段105は、例えば図4に示すようなバッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性に基づき、所定時間Tの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtとして推定する。ここで、所定時間Tは、例えばシステムコントローラ100の一演算周期と略等しい時間とする。 The battery allowable current value estimation means 105 estimates a current value that can be tolerated by the battery 21 and the battery main relay 27. Specifically, the battery allowable current value estimation unit 105, for example, based on the blown fuse characteristic of the battery main relay 27 as shown in FIG. 4 was continued energization of the between the battery main relay 27 for a predetermined time T 1 Even in this case, the maximum current value that does not cause the fuse to blow is estimated as a current value C 1mt that can be allowed by the battery 21 and the battery main relay 27. Here, the predetermined time T 1 is, for example, a time substantially equal to one calculation cycle of the system controller 100.

バッテリメインリレーオン・オフ切替手段106は、バッテリメインリレー27のオン・オフを切り替えるものであり、特に、バッテリ供給電力推定手段104により推定される電流値が、バッテリ許容電流値推定手段105により推定される電流値Clmtを上回る場合に、このバッテリメインリレーオン・オフ切替手段106がバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断する制御を行う。 The battery main relay on / off switching means 106 switches on / off of the battery main relay 27. In particular, the current value estimated by the battery supply power estimation means 104 is estimated by the battery allowable current value estimation means 105. The battery main relay on / off switching means 106 switches the battery main relay 27 to the off state to control the battery / load electric path to be cut off when the current value C lmt is exceeded.

燃料電池1の発電量が急激に低下した場合、この燃料電池1の発電量低下は燃料電池発電量低下検出手段102によって検出され、車両要求電力制限手段103により、その発電低下量に相当する分だけ車両要求電力が制限されることになる。この車両要求電力の制限は、システムコントローラ100の演算処理により実現されるので、図5(a)に示すように、燃料電池1の発電量低下が検出されてから実際に車両要求電力が制限されるまでの間に若干の遅れが生じることになる。その結果、図5(b)に示すように、バッテリ21から供給される電流値(バッテリ放電電流値)は、実際に車両要求電力の制限が開始される時点をピークとして、最大で燃料電池1の発電低下量に相当する分だけ増加することになる。そして、この増加したバッテリ放電電流値が、バッテリ21やバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を超えていると、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化、具体的には、例えばバッテリメインリレー27のヒューズ溶断等を招く可能性が生じる。   When the power generation amount of the fuel cell 1 rapidly decreases, the power generation amount decrease of the fuel cell 1 is detected by the fuel cell power generation amount decrease detecting unit 102, and the vehicle power demand limiting unit 103 determines the amount corresponding to the power generation decrease amount. Only the vehicle power requirement will be limited. Since the restriction of the required vehicle power is realized by the arithmetic processing of the system controller 100, as shown in FIG. 5 (a), the required vehicle power is actually restricted after a decrease in the power generation amount of the fuel cell 1 is detected. There will be a slight delay in the process. As a result, as shown in FIG. 5B, the current value (battery discharge current value) supplied from the battery 21 peaks at the point when the restriction on the vehicle required power is actually started, and the fuel cell 1 is the maximum. It will increase by the amount corresponding to the amount of power generation decrease. When the increased battery discharge current value exceeds the current value allowable for the battery 21 or the battery main relay 27, the battery 21 or the battery main relay 27 is deteriorated, specifically, for example, the battery main relay 27. This may cause the fuse to melt.

そこで、本実施形態の電力供給システムでは、燃料電池発電量低下検出手段102によって燃料電池1の発電量低下が検出されたときに、バッテリ供給電流値推定手段104が、燃料電池1の発電低下量をバッテリ21からの電力で全て補った場合にバッテリ21から供給されることになる電流値を推定すると共に、バッテリ許容電流値推定手段105が、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtを推定し、バッテリ供給電流値推定手段104により推定される電流値がバッテリ許容電流値推定手段105により推定される電流値Clmtを上回る場合には、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性があると判断し、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段106がバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断するようにしている。そして、バッテリ21から過度の電流が取り出せないようにして、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を図るようにしている。 Therefore, in the power supply system of the present embodiment, when the fuel cell power generation amount decrease detection unit 102 detects the power generation amount decrease of the fuel cell 1, the battery supply current value estimation unit 104 causes the fuel cell 1 power generation decrease amount to decrease. Is estimated by the electric power from the battery 21, and the current value to be supplied from the battery 21 is estimated, and the battery allowable current value estimation means 105 is an allowable current value for the battery 21 and the battery main relay 27. C lmt is estimated, and when the current value estimated by the battery supply current value estimation unit 104 exceeds the current value C lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 105, the battery 21 and the battery main relay 27 are deteriorated. Battery main relay on / off switching means 106 is connected to the battery main. Switching the laser 27 off state, so as to cut off the battery load electrical path. The battery 21 and the battery main relay 27 are protected so that excessive current cannot be taken out from the battery 21.

次に、以上のようなシステムコントローラ100による一連の処理の流れについて、図6のフローチャートを参照して具体的に説明する。この図6に示す制御フローは、燃料電池システムの運転開始時より所定時間(例えば10msec)毎に、システムコントローラ100によって実行されるものである。   Next, a flow of a series of processes performed by the system controller 100 as described above will be specifically described with reference to a flowchart of FIG. The control flow shown in FIG. 6 is executed by the system controller 100 every predetermined time (for example, 10 msec) from the start of operation of the fuel cell system.

先ず、ステップS1において、車両要求電力演算手段101により車両が要求する全電力が演算によって求められる。具体的には、車両要求電力演算手段101は、例えば、駆動モータ22が要求する電力をPMTR[kW]、その他の補機23が要求する電力をPAUX[kW]としたときに、下記式(1)によって車両が要求する全電力PALL[kW]を求める。 First, in step S1, the vehicle required power calculation means 101 calculates the total power required by the vehicle by calculation. Specifically, the vehicle required power calculation means 101, for example, when the power required by the drive motor 22 is P MTR [kW] and the power required by the other auxiliary machine 23 is P AUX [kW] The total power P ALL [kW] required by the vehicle is obtained by Expression (1).

ALL=PMTR+PAUX ・・・(1)
次に、ステップS2において、燃料電池発電量低下検出手段102により燃料電池1の発電量低下及びそのときの発電低下量が検出される。具体的には、電流センサ29により検出される直流電圧変換装置25の入力電流値をCPM_in[A]、電圧センサ30により検出される直流電圧変換装置25の入力電圧値をVPM_in[V]とすると、燃料電池1の発電量PGRS[kW]は下記式(2)によって求められる。
P ALL = P MTR + P AUX (1)
Next, in step S2, the fuel cell power generation amount decrease detecting means 102 detects the power generation amount decrease of the fuel cell 1 and the power generation decrease amount at that time. Specifically, the input current value of the DC voltage converter 25 detected by the current sensor 29 is C PM_in [A], and the input voltage value of the DC voltage converter 25 detected by the voltage sensor 30 is V PM_in [V]. Then, the power generation amount P GRS [kW] of the fuel cell 1 is obtained by the following equation (2).

GRS=CPM_in×VPM_in ・・・(2)
ここで、システムコントローラ100による一演算周期前に求めた燃料電池1の発電量をPGRSz[kW]とすると、燃料電池1の発電低下量ΔPGRS[kW]は下記式(3)によって算出することができる。なお、下記式(3)でΔPGRS>0の場合が、燃料電池1の発電量が低下した場合である。
P GRS = C PM_in × V PM_in (2)
Here, assuming that the power generation amount of the fuel cell 1 obtained before one calculation cycle by the system controller 100 is P GRS z [kW], the power generation decrease amount ΔP GRS [kW] of the fuel cell 1 is calculated by the following equation (3). can do. A case where ΔP GRS > 0 in the following formula (3) is a case where the power generation amount of the fuel cell 1 is reduced.

ΔPGRS=PGRS−PGRSz ・・・(3)
次に、ステップS3において、車両要求電力制限手段103により発電低下量に相当する分だけ車両要求電力が制限される。具体的には、車両要求電力制限手段103は、ステップS1で求められた車両が要求する全電力PALL[kW]と、ステップS2で検出された燃料電池1の発電低下量ΔPGRS[kW]とから、下記式(4)によって車両要求電力制限値PALL_limit[kW]を決定する。
ΔP GRS = P GRS −P GRS z (3)
Next, in step S <b> 3, the vehicle required power is limited by an amount corresponding to the power generation reduction amount by the vehicle required power limiting means 103. Specifically, the vehicle required power limiting means 103 includes the total power P ALL [kW] required by the vehicle obtained in step S1, and the power generation reduction amount ΔP GRS [kW] of the fuel cell 1 detected in step S2. Thus, the vehicle required power limit value P ALL_limit [kW] is determined by the following equation (4).

ALL_limit=PALL−ΔPGRS ・・・(4)
次に、ステップS4において、バッテリ供給電流値推定手段104により、ステップS2で検出された燃料電池1の発電低下量をバッテリ21からの電力で全て補うと仮定した場合のバッテリ21から供給されることになる電流値が推定される。具体的には、電圧センサ34により検出されるバッテリ21の出力電圧値をVVATT[V]とすると、燃料電池1の発電低下量ΔPGRSに相当する分のバッテリ21からの電流値CBATT_GRSは、下記式(5)によって求められる。
P ALL_limit = P ALL −ΔP GRS (4)
Next, in step S4, the battery supply current value estimation means 104 supplies from the battery 21 when it is assumed that the power generation reduction amount of the fuel cell 1 detected in step S2 is all supplemented with the power from the battery 21. Is estimated. Specifically, if the output voltage value of the battery 21 detected by the voltage sensor 34 is V VATT [V], the current value C BATT_GRS from the battery 21 corresponding to the power generation decrease amount ΔP GRS of the fuel cell 1 is Is obtained by the following equation (5).

BATT_GRS=ΔPGRS/VVATT ・・・(5)
そして、そのときの電流センサ33により検出されるバッテリ21の出力電流値をCVATT[A]とすると、バッテリ21から供給されることになる全電流値CBATT_ALLは下記式(6)によって求められる。
C BATT_GRS = ΔP GRS / V VATT (5)
If the output current value of the battery 21 detected by the current sensor 33 at that time is C VATT [A], the total current value C BATT_ALL to be supplied from the battery 21 is obtained by the following equation (6). .

BATT_ALL=CVATT+CBATT_GRS ・・・(6)
次に、ステップS5において、バッテリ許容電流値推定手段105により、例えば図4に示したようなバッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性等に基づいて、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtが推定される。
C BATT_ALL = C VATT + C BATT_GRS (6)
Next, in step S5, the battery allowable current value estimation unit 105 allows the battery 21 and the battery main relay 27 to accept an allowable current value based on, for example, the fuse blowing characteristics of the battery main relay 27 as shown in FIG. C lmt is estimated.

次に、ステップS6において、ステップS4でバッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLと、ステップS5でバッテリ許容電流値推定手段105が推定した電流値Clmtとが比較され、バッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段105が推定した電流値Clmtを上回る場合には、ステップS7において、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段106によりバッテリメインリレー27がオフ状態に切り替えられ、バッテリ・負荷電気路が遮断される。これにより、バッテリ21からの電力の取り出しが強制的に停止されて、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護が図られることになる。 Next, in step S6, the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 104 in step S4 is compared with the current value C lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 105 in step S5, and the battery supply is performed. If the current value C BATT_ALL the current value estimation unit 104 estimates exceeds the current value C lmt battery allowable current value estimation unit 105 is estimated, at step S7, the battery main relay by the battery main relay on and off switching means 106 27 is switched to the OFF state, and the battery / load electric path is interrupted. Thereby, the extraction of electric power from the battery 21 is forcibly stopped, and the battery 21 and the battery main relay 27 are protected.

一方、ステップS6において、バッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段105が推定した電流値Clmt以下であると判断された場合には、バッテリメインリレー27がオフ状態に切り替えられることなく、処理が終了する。すなわち、この場合は、バッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLがさほど大きくなく、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く心配がないので、バッテリ21からの電力の取り出しを継続させて、燃料電池1の発電低下量分をこのバッテリ21で賄うようにする。 On the other hand, if it is determined in step S6 that the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 104 is equal to or less than the current value C lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 105, the battery main relay 27 Is terminated without being switched to the off state. That is, in this case, the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 104 is not so large and there is no fear of causing deterioration of the battery 21 or the battery main relay 27, so that the extraction of power from the battery 21 is continued. Thus, the amount of power generation reduction of the fuel cell 1 is covered by this battery 21.

以上説明したように、本実施形態の電力供給システムでは、燃料電池1の発電量が急激に低下して、バッテリ21に対して瞬間的に過大な電力を要求してしまうような状況になったときには、システムコントローラ100による制御によってバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断するようにしているので、バッテリ21から瞬間的に過大な電力を取り出した場合に問題となるバッテリ21の消費電力増大や、バッテリ21及びバッテリメインリレー27の劣化等の問題を未然に回避することができる。   As described above, in the power supply system of the present embodiment, the amount of power generated by the fuel cell 1 suddenly decreases, and the battery 21 is instantaneously requested to have excessive power. In some cases, the battery main relay 27 is switched to the OFF state by the control of the system controller 100 so as to cut off the battery / load electric path, which causes a problem when excessive power is instantaneously extracted from the battery 21. Problems such as an increase in power consumption of the battery 21 and deterioration of the battery 21 and the battery main relay 27 can be avoided in advance.

なお、以上説明した例では、システムコントローラ100のバッテリ許容電流値推定手段105が、バッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性に基づいてバッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を推定する際に、システムコントローラ100の一演算周期と略等しい時間を所定時間Tとして、この所定時間Tの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtとして推定している。 In the example described above, when the battery allowable current value estimation unit 105 of the system controller 100 estimates the allowable current value of the battery 21 and the battery main relay 27 based on the fuse blowing characteristics of the battery main relay 27. the system substantially equal time as one operation cycle of the controller 100 as a predetermined time T 1, the maximum current value that does not lead to blown fuse even when allowed to continue energization of the between the battery main relay 27 for the predetermined time T 1 Is estimated as a current value C 1mt that the battery 21 and the battery main relay 27 can tolerate.

これは、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を最優先に考えて、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性が僅かでもある場合にはバッテリ21からの電力の取り出しを強制的に停止させて、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を確実に図れるようにしたものであるが、燃料電池1からの発電量低下時にバッテリ21から供給される電流値(バッテリ放電電流値)は、図5(b)に示したように、時間経過とともに車両要求電力の制限が開始される時点をピークとした山なりに遷移するので、実際にバッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く程の過大な電流がバッテリ21から取り出される時間は、そのピーク付近での僅かな時間と考えられる。   This considers the protection of the battery 21 and the battery main relay 27 as the highest priority, and forcibly takes out the electric power from the battery 21 when there is a slight possibility that the battery 21 and the battery main relay 27 will be deteriorated. The battery 21 and the battery main relay 27 are surely protected by being stopped, but the current value (battery discharge current value) supplied from the battery 21 when the power generation amount from the fuel cell 1 is reduced is as follows: As shown in FIG. 5 (b), the transition is made in a mountain shape with a peak when the restriction of the required vehicle power starts as time passes, so that the battery 21 and the battery main relay 27 are actually deteriorated. The time when the excessive current is taken out from the battery 21 is considered to be a short time near the peak.

ここで、バッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性に基づいてバッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を推定する際には、図7に示すように、バッテリメインリレー27への通電継続時間を短い時間と想定する程、許容可能な電流値を高い値に設定することができる。そして、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を高い値に設定した場合には、実際にはバッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性が低い状況でもバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ21からの電力の取り出しを強制的に停止させてしまうといった不都合を有効に回避することができる。   Here, when estimating the allowable current value of the battery 21 and the battery main relay 27 based on the fuse blowing characteristics of the battery main relay 27, as shown in FIG. As the time is assumed to be shorter, the allowable current value can be set to a higher value. When the allowable current value of the battery 21 and the battery main relay 27 is set to a high value, the battery main relay 27 is actually used even in a situation where there is a low possibility that the battery 21 or the battery main relay 27 will be deteriorated. It is possible to effectively avoid the inconvenience of switching to the off state and forcibly stopping the extraction of power from the battery 21.

このような観点から、バッテリ許容電流値推定手段105が許容可能電流値を推定する際には、バッテリメインリレー27への通電継続時間をシステムコントローラ100の一演算周期よりも短い微小時間ΔTとし、この微小時間ΔTの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値として推定することも有効である。なお、この微小時間ΔTの値は、バッテリ放電電流のトレンド等を考慮して予め最適な値に設定しておけばよい。 From this point of view, when the battery allowable current value estimating means 105 estimates the allowable current value, the energization continuation time to the battery main relay 27 is set to a minute time ΔT 1 shorter than one calculation cycle of the system controller 100. When the energization to the battery main relay 27 is continued during the minute time ΔT 1, the maximum current value that does not cause the fuse to blow is estimated as an allowable current value for the battery 21 and the battery main relay 27. It is also effective. Note that the value of the minute time ΔT 1 may be set to an optimum value in advance in consideration of the trend of the battery discharge current and the like.

このような制御を行うにあたっては、システムコントローラ100では、図6に示した制御フローに代えて図8に示す制御フローが実行されることになる。この図8に示す制御フローにおいて、ステップS11〜ステップS14までの処理は、図6に示した制御フローのステップS1〜ステップS4までの処理と同様である。そして、ステップS15において、バッテリ許容電流値推定手段105が、図7に示したバッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性に基づいて、バッテリメインリレー27への通電継続時間をシステムコントローラ100の一演算周期よりも短い微小時間ΔTとし、この微小時間ΔTの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Cmax_lmtとして推定する。 In performing such control, the system controller 100 executes the control flow shown in FIG. 8 instead of the control flow shown in FIG. In the control flow shown in FIG. 8, the processing from step S11 to step S14 is the same as the processing from step S1 to step S4 of the control flow shown in FIG. In step S15, the battery allowable current value estimation means 105 determines the duration of energization to the battery main relay 27 from one calculation cycle of the system controller 100, based on the fuse blowing characteristics of the battery main relay 27 shown in FIG. a short minute time also [Delta] T 1, the maximum current value that no lead to blown fuse even when allowed to continue energization of the between the battery main relay 27 in the minute time [Delta] T 1, the battery 21 and the battery main relay 27 is allowed It is estimated as a possible current value C max — lmt .

そして、ステップS16において、ステップS14でバッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLと、ステップS15でバッテリ許容電流値推定手段105が推定した電流値Cmax_lmtとが比較され、バッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段105が推定した電流値Cmax_lmtを上回る場合に、ステップS17において、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段106がバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替て、バッテリ・負荷電気路を遮断させる。一方、バッテリ供給電流値推定手段104が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段105が推定した電流値Cmax_lmt以下の場合には、バッテリメインリレー27がオフ状態に切り替えられることなく処理が終了する。 In step S16, the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 104 in step S14 is compared with the current value C max_lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 105 in step S15, and the battery supply current is compared. If the current value C BATT_ALL value estimating unit 104 has estimated exceeds the current value C Max_lmt battery allowable current value estimation unit 105 has estimated, in step S17, the battery main relay on and off switching means 106 of the battery main relay 27 Switch to the off state to shut off the battery / load electrical path. On the other hand, when the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 104 is equal to or less than the current value C max_lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 105, the process is performed without switching the battery main relay 27 to the off state. Ends.

これにより、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性が低い状況ではバッテリ21からの電力の取り出しを継続させながら、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性が高いときに、バッテリ21からの電力の取り出しを強制的に停止させて、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を図ることができる。   As a result, when there is a low possibility of causing deterioration of the battery 21 or the battery main relay 27, when the possibility of causing deterioration of the battery 21 or the battery main relay 27 is high while continuing to take out power from the battery 21, The extraction of power from the battery 21 can be forcibly stopped to protect the battery 21 and the battery main relay 27.

(第2の実施形態)
次に、本発明を適用した電力供給システムの第2の実施形態について説明する。本実施形態は、基本構成を上述した第1の実施形態と同様とし、システムコントローラ100による制御内容が第1の実施形態とは若干異なるものである。すなわち、上述した第1の実施形態は、通常運転時に燃料電池1に急激な発電量の低下(セル電圧の急低下等)が生じたことに起因して、バッテリ21から瞬間的に過大な電力を取り出してしまう場合を想定したものであり、このような状況をシステムコントローラ100が判断して、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を図るようにしているが、本実施形態は、燃料電池1と駆動モータ22等の負荷とを接続する燃料電池・負荷電気路に設けられた燃料電池メインリレー24や、燃料電池1で発電した電力を直流電流に変換して出力する直流電圧変換装置25が、異常検知による自己保護のためにオフ状態となったために燃料電池1からの電力供給が遮断され、これに起因してバッテリ21から瞬間的に過大な電力を取り出してしまう場合を場合を想定して、このような状況のときにもバッテリ21やバッテリメインリレー27の保護が図られるようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the power supply system to which the present invention is applied will be described. In this embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment described above, and the contents of control by the system controller 100 are slightly different from those of the first embodiment. That is, in the first embodiment described above, an excessively large amount of power is instantaneously generated from the battery 21 due to a sudden decrease in the amount of power generation (such as a sudden decrease in cell voltage) in the fuel cell 1 during normal operation. The system controller 100 determines such a situation and protects the battery 21 and the battery main relay 27. However, in the present embodiment, the fuel cell 1 A fuel cell main relay 24 provided in a fuel cell / load electric path for connecting the motor and a load such as the drive motor 22, and a DC voltage conversion device 25 that converts the electric power generated by the fuel cell 1 into a DC current and outputs it. The power supply from the fuel cell 1 is cut off because of the self-protection due to the abnormality detection, so that excessive power is instantaneously taken out from the battery 21 due to this. On the assumption that the case where put away, is obtained as the protection of the battery 21 and the battery main relay 27 is achieved even when such a situation.

以下、本実施形態に特徴的なシステムコントローラ100による制御内容について具体的に説明する。なお、電力供給システム全体の基本構成は上述した第1の実施形態のもの(図2参照)と同様であるので、ここでは、電力供給システムを構成する各部の詳細については説明は省略する。   Hereinafter, the contents of control by the system controller 100 characteristic of the present embodiment will be specifically described. The basic configuration of the entire power supply system is the same as that of the first embodiment described above (see FIG. 2), and therefore the description of the details of each part constituting the power supply system is omitted here.

本実施形態の電力供給システムにおけるシステムコントローラ100は、内蔵された制御ソフトウェアを実行することにより、例えば図9の機能ブロック図で示すように、車両要求電力演算手段111、燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112、車両要求電力制限手段113、バッテリ供給電流値推定手段114、バッテリ許容電流推定手段115、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段116の各機能を実現する。   The system controller 100 in the power supply system of the present embodiment executes the built-in control software, for example, as shown in the functional block diagram of FIG. 9, the vehicle required power calculation means 111, the fuel cell main relay / DC voltage The functions of the converter off-state detecting unit 112, the vehicle required power limiting unit 113, the battery supply current value estimating unit 114, the battery allowable current estimating unit 115, and the battery main relay on / off switching unit 116 are realized.

車両要求電力演算手段111は、上述した第1の実施形態のシステムコントローラ100にて実現される車両要求電力演算手段101と同様に、駆動モータ22やその他の補機23の駆動に必要とされる全電力(車両要求電力)を演算して、この車両要求電力を燃料電池1やバッテリ21に要求する。   The vehicle required power calculation means 111 is required for driving the drive motor 22 and other auxiliary machines 23 in the same manner as the vehicle required power calculation means 101 realized by the system controller 100 of the first embodiment described above. Total power (vehicle required power) is calculated, and this vehicle required power is requested to the fuel cell 1 and the battery 21.

燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112は、燃料電池メインリレー24や直流電圧変換装置25がオフ状態になったことを検出するものであり、具体的には、例えば、電圧センサ32により検出される直流電圧変換装置25の出力電圧値、或いは電流センサ29によって検出される直流電圧変換装置25の入力電流値や電流センサ31によって検出される直流電圧変換装置25の出力電流値等に基づいて、燃料電池メインリレー24や直流電圧変換装置25がオフ状態となったかどうかを判定する。   The fuel cell main relay / DC voltage converter off state detecting means 112 detects that the fuel cell main relay 24 and the DC voltage converter 25 are turned off. Specifically, for example, a voltage sensor The output voltage value of the DC voltage conversion device 25 detected by 32, the input current value of the DC voltage conversion device 25 detected by the current sensor 29, the output current value of the DC voltage conversion device 25 detected by the current sensor 31, etc. Based on the above, it is determined whether or not the fuel cell main relay 24 and the DC voltage converter 25 are turned off.

車両要求電力制限手段113は、上述した第1の実施形態のシステムコントローラ100にて実現される車両要求電力制限手段103と同様に、車両要求電力を制限するものであるが、特に、本実施形態のシステムコントローラ100にて実現される車両要求電力制限手段113は、燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112によって燃料電池メインリレー24又は直流電圧変換装置25がオフ状態になったことが検出されたときに、バッテリ21が供給可能な電力の範囲内となるように車両要求電力を制限する。   The vehicle required power limiting unit 113 limits the vehicle required power in the same manner as the vehicle required power limiting unit 103 realized by the system controller 100 of the first embodiment described above. The vehicle power requirement limiting means 113 realized by the system controller 100 is that the fuel cell main relay 24 or the DC voltage converter 25 is turned off by the fuel cell main relay / DC voltage converter OFF state detector 112. Is detected, the vehicle required power is limited so as to be within the range of power that the battery 21 can supply.

バッテリ供給電流値推定手段114は、車両要求電力演算手段111により演算した車両要求電力をバッテリ21からの電力で全て賄うと仮定して、その場合にバッテリ21から供給されることになる電流値を推定する。   The battery supply current value estimating means 114 assumes that the vehicle required power calculated by the vehicle required power calculating means 111 is all covered by the power from the battery 21, and in that case the current value to be supplied from the battery 21 is calculated. presume.

バッテリ許容電流値推定手段115は、上述した第1の実施形態のシステムコントローラ100にて実現されるバッテリ許容電流値推定手段105と同様に、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を推定するものであり、例えば図4に示したようなバッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性に基づいて、システムコントローラ100の一演算周期と略等しい所定時間Tの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtとして推定する。 Similar to the battery allowable current value estimating means 105 realized by the system controller 100 of the first embodiment described above, the battery allowable current value estimating means 115 determines the current values that the battery 21 and the battery main relay 27 can allow. For example, based on the fuse blowing characteristics of the battery main relay 27 as shown in FIG. 4, for example, the battery main relay 27 is energized for a predetermined time T 1 that is substantially equal to one calculation cycle of the system controller 100. The maximum current value that does not cause the fuse to blow even if it is continued is estimated as the current value C lmt that the battery 21 and the battery main relay 27 can tolerate.

バッテリメインリレーオン・オフ切替手段116は、上述した第1の実施形態のシステムコントローラ100にて実現されるバッテリメインリレーオン・オフ切替手段106と同様に、バッテリメインリレー27のオン・オフを切り替えるものであり、特に、バッテリ供給電力推定手段114により推定される電流値が、バッテリ許容電流値推定手段115により推定される電流値Clmtを上回る場合に、このバッテリメインリレーオン・オフ切替手段116がバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断する制御を行う。 The battery main relay on / off switching means 116 switches the battery main relay 27 on / off in the same manner as the battery main relay on / off switching means 106 realized by the system controller 100 of the first embodiment described above. In particular, when the current value estimated by the battery supply power estimation means 114 exceeds the current value C lmt estimated by the battery allowable current value estimation means 115, the battery main relay on / off switching means 116. Switches the battery main relay 27 to the OFF state, and performs control to cut off the battery / load electric path.

燃料電池メインリレー24や直流電圧変換装置25が異常検知による自己保護のためにオフ状態となって燃料電池1からの電力供給が遮断されると、その状態が燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112によって検出され、車両要求電力制限手段113により、バッテリ21が供給可能な電力の範囲内となるように車両要求電力が制限されることになる。このとき、実際に車両要求電力が制限されるまでの間に若干の遅れが生じるために、バッテリ21から供給される電流値(バッテリ放電電流値)が瞬間的に増加することになる。そして、この増加したバッテリ放電電流値が、バッテリ21やバッテリメインリレー27が許容可能な電流値を超えていると、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化、具体的には、例えばバッテリメインリレー27のヒューズ溶断等を招く可能性が生じる。   When the fuel cell main relay 24 and the DC voltage converter 25 are turned off for self-protection due to abnormality detection and the power supply from the fuel cell 1 is cut off, the state is the fuel cell main relay / DC voltage converter. The vehicle power requirement is detected by the off-state detection unit 112, and the vehicle power requirement limit unit 113 limits the vehicle power requirement so that the battery 21 can be supplied. At this time, since a slight delay occurs until the vehicle required power is actually limited, the current value (battery discharge current value) supplied from the battery 21 increases instantaneously. When the increased battery discharge current value exceeds the current value allowable for the battery 21 or the battery main relay 27, the battery 21 or the battery main relay 27 is deteriorated, specifically, for example, the battery main relay 27. This may cause the fuse to melt.

そこで、本実施形態の電力供給システムでは、バッテリ供給電流値推定手段114が、車両要求電力をバッテリ21からの電力で全て賄った場合にバッテリ21から供給されることになる電流値を推定すると共に、バッテリ許容電流値推定手段115が、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtを推定し、バッテリ供給電流値推定手段114により推定される電流値がバッテリ許容電流値推定手段115により推定される電流値Clmtを上回る場合には、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性があると判断し、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段116がバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断するようにしている。そして、バッテリ21から過度の電流が取り出せないようにして、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を図るようにしている。 Therefore, in the power supply system of the present embodiment, the battery supply current value estimation unit 114 estimates the current value that will be supplied from the battery 21 when the vehicle required power is all covered by the power from the battery 21. The battery allowable current value estimating means 115 estimates the current value C lmt that can be allowed by the battery 21 and the battery main relay 27, and the current value estimated by the battery supply current value estimating means 114 is the battery allowable current value estimating means 115. If the current value C lmt estimated by the above is exceeded, it is determined that the battery 21 or the battery main relay 27 may be deteriorated, and the battery main relay on / off switching means 116 turns the battery main relay 27 off. To switch off the battery / load electric path. The battery 21 and the battery main relay 27 are protected so that excessive current cannot be taken out from the battery 21.

次に、以上のようなシステムコントローラ100による一連の処理の流れについて、図10のフローチャートを参照して具体的に説明する。この図10に示す制御フローは、燃料電池システムの運転開始時より所定時間(例えば10msec)毎に、システムコントローラ100によって実行されるものである。   Next, a flow of a series of processes performed by the system controller 100 as described above will be specifically described with reference to a flowchart of FIG. The control flow shown in FIG. 10 is executed by the system controller 100 every predetermined time (for example, 10 msec) from the start of operation of the fuel cell system.

先ず、ステップS21において、車両要求電力演算手段111により車両が要求する全電力PALLが演算によって求められる。なお、車両要求電力演算手段111による演算方法は、上述した第1の実施形態と同様である。 First, in step S21, the total power P ALL required by the vehicle is calculated by the vehicle required power calculation means 111 by calculation. The calculation method by the vehicle required power calculation unit 111 is the same as that in the first embodiment described above.

次に、ステップS22において、バッテリ供給電流値推定手段114により、車両要求電力演算手段111が演算した車両要求電力PALLをバッテリ21からの電力で全て賄うと仮定した場合のバッテリ21から供給されることになる電流値が推定される。具体的には、電圧センサ34により検出されるバッテリ21の出力電圧値をVVATT[V]とすると、車両要求電力PALLをバッテリ21からの電力で全て賄う場合のバッテリ21からの電流値CBATT_ALLは、下記式(7)によって求められる。 Next, in step S <b> 22, the battery supply current value estimation unit 114 supplies the vehicle required power P ALL calculated by the vehicle required power calculation unit 111 with the power from the battery 21. The current value will be estimated. Specifically, assuming that the output voltage value of the battery 21 detected by the voltage sensor 34 is V VATT [V], the current value C from the battery 21 when the vehicle required power P ALL is entirely covered by the power from the battery 21. BATT_ALL is obtained by the following equation (7).

BATT_ALL=PALL/VVATT ・・・(7)
次に、ステップS23において、バッテリ許容電流値推定手段115により、例えば図4に示したようなバッテリメインリレー27のヒューズ溶断特性等に基づいて、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtが推定される。
C BATT_ALL = P ALL / V VATT (7)
Next, in step S23, the battery allowable current value estimation means 115 allows the battery 21 and the battery main relay 27 to accept an allowable current value based on, for example, the fuse blowing characteristics of the battery main relay 27 as shown in FIG. C lmt is estimated.

次に、ステップS24において、ステップS22でバッテリ供給電流値推定手段114が推定した電流値CBATT_ALLと、ステップS23でバッテリ許容電流値推定手段115が推定した電流値Clmtとが比較され、バッテリ供給電流値推定手段114が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段115が推定した電流値Clmt以下であれば、そのまま処理が終了する。一方、バッテリ供給電流値推定手段114が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段115が推定した電流値Clmtを上回る場合には、ステップS25において、燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112により燃料電池メインリレー24や直流電圧変換装置25の状態が確認され、ステップS26において、燃料電池メインリレー24或いは直流電圧変換装置25がオフ状態となっているかどうかが判定される。 Next, in step S24, the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 114 in step S22 is compared with the current value C lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 115 in step S23, and the battery supply is performed. If the current value C BATT_ALL estimated by the current value estimation unit 114 is equal to or less than the current value C lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 115, the process ends. On the other hand, when the current value C BATT_ALL the battery supply current value estimation unit 114 estimates exceeds the current value C lmt battery allowable current value estimation unit 115 estimates, at step S25, the fuel cell main relay DC voltage converter The state of the fuel cell main relay 24 and the DC voltage conversion device 25 is confirmed by the off state detection means 112, and it is determined in step S26 whether the fuel cell main relay 24 or the DC voltage conversion device 25 is in an off state. .

具体的には、燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112は、例えば、電圧センサ32により検出される直流電圧変換装置25の出力電圧値が所定の電圧閾値以下となっていることを確認したときに、燃料電池メインリレー24或いは直流電圧変換装置25がオフ状態となっているものと判定する。また、燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段112は、電流センサ29によって検出される直流電圧変換装置25の入力電流値や電流センサ31によって検出される直流電圧変換装置25の出力電流値が0となっていることを確認したときに、燃料電池メインリレー24或いは直流電圧変換装置25がオフ状態となっているものと判定するようにしてもよい。   Specifically, the fuel cell main relay / DC voltage converter OFF state detection means 112 has, for example, that the output voltage value of the DC voltage converter 25 detected by the voltage sensor 32 is equal to or lower than a predetermined voltage threshold. Is confirmed, it is determined that the fuel cell main relay 24 or the DC voltage converter 25 is in an OFF state. Further, the fuel cell main relay / DC voltage converter off-state detecting means 112 has an input current value of the DC voltage converter 25 detected by the current sensor 29 and an output current of the DC voltage converter 25 detected by the current sensor 31. When it is confirmed that the value is 0, it may be determined that the fuel cell main relay 24 or the DC voltage converter 25 is in an OFF state.

ステップS26で燃料電池メインリレー24或いは直流電圧変換装置25がオフ状態となっていると判定されると、次に、ステップS27において、車両要求電力制限手段113により車両要求電力が制限され、ステップS28において、バッテリメインリレーオン・オフ切替手段116によりバッテリメインリレー27がオフ状態に切り替えられて、バッテリ・負荷電気路が遮断される。これにより、バッテリ21からの電力の取り出しが強制的に停止されて、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護が図られることになる。   If it is determined in step S26 that the fuel cell main relay 24 or the DC voltage converter 25 is off, then in step S27, the vehicle required power is limited by the vehicle required power limiting means 113, and step S28 is performed. , The battery main relay on / off switching means 116 switches the battery main relay 27 to the off state, thereby cutting off the battery / load electric path. Thereby, the extraction of electric power from the battery 21 is forcibly stopped, and the battery 21 and the battery main relay 27 are protected.

一方、ステップS26で燃料電池メインリレー24或いは直流電圧変換装置25がオフ状態となっていないと判定された場合には、燃料電池1からの電力供給が継続されている状態であり、バッテリ21から過度の電力取り出しを行うこともないので、バッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えることなく、そのまま処理が終了する。   On the other hand, if it is determined in step S26 that the fuel cell main relay 24 or the DC voltage converter 25 is not in the OFF state, the power supply from the fuel cell 1 is continued, and the battery 21 Since excessive electric power is not taken out, the process ends without switching the battery main relay 27 to the off state.

以上説明したように、本実施形態の電力供給システムでは、燃料電池メインリレー24や直流電圧変換装置25が異常検知による自己保護のためにオフ状態となって燃料電池1からの電力供給が遮断され、バッテリ21に対して瞬間的に過大な電力を要求してしまうような状況になったときには、システムコントローラ100による制御によってバッテリメインリレー27をオフ状態に切り替えて、バッテリ・負荷電気路を遮断するようにしているので、バッテリ21から瞬間的に過大な電力を取り出した場合に問題となるバッテリ21の消費電力増大や、バッテリ21及びバッテリメインリレー27の劣化等の問題を未然に回避することができる。   As described above, in the power supply system of the present embodiment, the fuel cell main relay 24 and the DC voltage converter 25 are turned off for self-protection due to abnormality detection, and the power supply from the fuel cell 1 is cut off. When the battery 21 instantaneously requires excessive power, the battery main relay 27 is switched off by the control of the system controller 100 to cut off the battery / load electric path. Therefore, it is possible to avoid problems such as an increase in power consumption of the battery 21 and deterioration of the battery 21 and the battery main relay 27, which are problems when excessive power is taken out from the battery 21 instantaneously. it can.

なお、以上説明した例では、システムコントローラ100のバッテリ許容電流値推定手段115が、システムコントローラ100の一演算周期と略等しい所定時間Tの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Clmtとして推定しているが、上述した第1の実施形態と同様に、バッテリメインリレー27への通電継続時間をシステムコントローラ100の一演算周期よりも短い微小時間ΔTとし、この微小時間ΔTの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値として推定するようにしてもよい。 In the example described above, even when the battery allowable current value estimation means 115 of the system controller 100 continues energization to the battery main relay 27 for a predetermined time T 1 substantially equal to one calculation cycle of the system controller 100. Although the maximum current value that does not cause the fuse to blow is estimated as the current value C 1mt that can be allowed by the battery 21 and the battery main relay 27, the battery main relay 27 is the same as in the first embodiment described above. Is set to a minute time ΔT 1 shorter than one calculation cycle of the system controller 100, and the maximum current that does not cause fuse blown even when the current to the battery main relay 27 is continued during this minute time ΔT 1. Is estimated as an allowable current value for the battery 21 and the battery main relay 27. It may be.

このような制御を行うにあたっては、システムコントローラ100では、図10に示した制御フローに代えて図11に示す制御フローが実行されることになる。この図11に示す制御フローにおいて、ステップS31及びステップS32の処理は、図10に示した制御フローのステップS21及びステップS22の処理と同様である。また、図10に示した制御フローのステップS35〜ステップS38までの処理は、図10に示した制御フローのステップS25〜ステップS28までの処理と同様である。そして、ステップS33において、バッテリ許容電流値推定手段115が、システムコントローラ100の一演算周期よりも短い微小時間ΔTの間バッテリメインリレー27への通電を継続させた場合でもヒューズ溶断を招くことのない最大の電流値を、バッテリ21及びバッテリメインリレー27が許容可能な電流値Cmax_lmtとして推定する。 In performing such control, the system controller 100 executes the control flow shown in FIG. 11 instead of the control flow shown in FIG. In the control flow shown in FIG. 11, the processes in steps S31 and S32 are the same as the processes in steps S21 and S22 in the control flow shown in FIG. Further, the processing from step S35 to step S38 in the control flow shown in FIG. 10 is the same as the processing from step S25 to step S28 in the control flow shown in FIG. Then, in step S33, the battery allowable current value estimation unit 115, that lead to blown fuse even when allowed to continue energization of the between the battery main relay 27 one operation shorter than the period minute time of the system controller 100 [Delta] T 1 The maximum current value that is not present is estimated as the current value C max — lmt that the battery 21 and the battery main relay 27 can tolerate.

そして、ステップS34において、ステップS32でバッテリ供給電流値推定手段114が推定した電流値CBATT_ALLと、ステップS33でバッテリ許容電流値推定手段115が推定した電流値Cmax_lmtとが比較され、バッテリ供給電流値推定手段114が推定した電流値CBATT_ALLがバッテリ許容電流値推定手段115が推定した電流値Cmax_lmtを上回る場合に、ステップS35以下の処理が行われ、燃料電池メインリレー24或いは直流電圧変換装置25がオフ状態となっている場合には、バッテリメインリレー27がオフ状態に切り替えられて、バッテリ・負荷電気路が遮断されることになる。 In step S34, the current value C BATT_ALL estimated by the battery supply current value estimation unit 114 in step S32 is compared with the current value Cmax_lmt estimated by the battery allowable current value estimation unit 115 in step S33, and the battery supply current is compared. If the current value C BATT_ALL value estimating unit 114 estimates exceeds the current value C Max_lmt battery allowable current value estimation unit 115 estimates, step S35 following process is performed, the fuel cell main relay 24 or the DC voltage converter When 25 is in the off state, the battery main relay 27 is switched to the off state, and the battery / load electric path is cut off.

これにより、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性が低い状況ではバッテリ21からの電力の取り出しを継続させながら、バッテリ21やバッテリメインリレー27の劣化を招く可能性が高いときに、バッテリ21からの電力の取り出しを強制的に停止させて、バッテリ21やバッテリメインリレー27の保護を図ることができる。   As a result, when there is a low possibility of causing deterioration of the battery 21 or the battery main relay 27, when the possibility of causing deterioration of the battery 21 or the battery main relay 27 is high while continuing to take out power from the battery 21, The extraction of power from the battery 21 can be forcibly stopped to protect the battery 21 and the battery main relay 27.

燃料電池発電システムの一構成例を示す図である。It is a figure showing an example of 1 composition of a fuel cell power generation system. 本発明を適用した燃料電池車両の電力供給システムの全体構成を示す図である。1 is a diagram showing an overall configuration of a power supply system for a fuel cell vehicle to which the present invention is applied. 第1の実施形態のシステムコントローラにて実現される各手段を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows each means implement | achieved by the system controller of 1st Embodiment. バッテリメインリレーのヒューズ溶断特性を示す図である。It is a figure which shows the fuse fusing characteristic of a battery main relay. 燃料電池の発電量低下とバッテリ放電電流値との関係を示す図であり、(a)は燃料電池の発電量が低下した場合に車両要求電力を制限する様子を示し、(b)はシステムコントローラの演算遅れによってバッテリ放電電流値が上昇する様子を示している。It is a figure which shows the relationship between the electric power generation amount fall of a fuel cell, and a battery discharge current value, (a) shows a mode that vehicle power demand is restrict | limited when the electric power generation amount of a fuel cell falls, (b) is a system controller It shows how the battery discharge current value increases due to the calculation delay. 第1の実施形態のシステムコントローラにて実行される制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control performed by the system controller of 1st Embodiment. バッテリメインリレーのヒューズ溶断特性を示す図であり、バッテリメインリレーへの通電継続時間と許容電流値との関係を説明する図である。It is a figure which shows the fuse blowing characteristic of a battery main relay, and is a figure explaining the relationship between the energization continuation time to a battery main relay, and an allowable electric current value. 第1の実施形態のシステムコントローラにて実行される制御の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the control performed by the system controller of 1st Embodiment. 第2の実施形態のシステムコントローラにて実現される各手段を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows each means implement | achieved by the system controller of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のシステムコントローラにて実行される制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control performed by the system controller of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のシステムコントローラにて実行される制御の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the control performed with the system controller of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池
21 バッテリ
22 駆動モータ
24 燃料電池メインリレー(燃料電池電気路開閉スイッチ)
25 直流電圧変換装置
27 バッテリメインリレー(バッテリ電気路開閉スイッチ)
100 システムコントローラ
101 車両要求電力演算手段
102 燃料電池発電量低下検出手段
103 車両要求電力制限手段
104 バッテリ供給電流値推定手段
105 バッテリ許容電流値推定手段
106 バッテリメインリレーオン・オフ切替手段
111 車両要求電力演算手段
112 燃料電池メインリレー・直流電圧変換装置オフ状態検出手段
113 車両要求電力制限手段
114 バッテリ供給電流値推定手段
115 バッテリ許容電流値推定手段
116 バッテリメインリレーオン・オフ切替手段
1 Fuel Cell 21 Battery 22 Drive Motor 24 Fuel Cell Main Relay (Fuel Cell Electrical Path Open / Close Switch)
25 DC voltage converter 27 Battery main relay (battery electric path open / close switch)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 System controller 101 Vehicle required power calculating means 102 Fuel cell power generation amount fall detecting means 103 Vehicle required power limit means 104 Battery supply current value estimating means 105 Battery allowable current value estimating means 106 Battery main relay on / off switching means 111 Vehicle required power Calculation means 112 Fuel cell main relay / DC voltage converter off state detection means 113 Vehicle required power limit means 114 Battery supply current value estimation means 115 Battery allowable current value estimation means 116 Battery main relay on / off switching means

Claims (7)

燃料電池を主電源、バッテリを補助電源として搭載した燃料電池車両の電力供給システムであって、
前記燃料電池と負荷とを接続する燃料電池・負荷電気路に設けられた燃料電池電気路開閉スイッチと、
前記バッテリと負荷とを接続するバッテリ・負荷電気路に設けられたバッテリ電気路開閉スイッチと、
前記燃料電池で発電した電力を直流電流に変換して出力する直流電圧変換装置と、
当該電力供給システムにおける動作を制御するシステム制御装置とを備え、
前記システム制御装置が、
車両が要求する全電力を演算して、この車両要求電力を前記燃料電池及び/又は前記バッテリに要求する車両要求電力演算手段と、
前記車両要求電力演算手段が前記燃料電池及び/又は前記バッテリに要求する車両要求電力を制限する車両要求電力制限手段と、
前記バッテリ電気路開閉スイッチのオン・オフを切り替えるバッテリ電気路開閉スイッチオン・オフ切替手段とを有し、
前記燃料電池からの供給電力が所定量以上低下した場合に、前記燃料電池からの供給電力の低下量に相当する分だけ前記車両要求電力を制限すると共に、前記バッテリ電気路開閉スイッチをオフ状態に切り替えて前記バッテリ・負荷電気路を遮断する制御を行うこと
を特徴とする電力供給システム。
A fuel cell vehicle power supply system equipped with a fuel cell as a main power source and a battery as an auxiliary power source,
A fuel cell electrical path opening / closing switch provided in a fuel cell / load electrical path for connecting the fuel cell and a load;
A battery electrical path opening / closing switch provided in a battery / load electrical path for connecting the battery and the load;
A DC voltage converter that converts the electric power generated by the fuel cell into a direct current and outputs the direct current; and
A system controller for controlling the operation of the power supply system,
The system controller is
A vehicle required power calculation means for calculating the total power required by the vehicle and requesting the vehicle required power to the fuel cell and / or the battery;
Vehicle required power limiting means for limiting the vehicle required power requested by the fuel cell and / or the battery by the vehicle required power calculating means;
Battery electrical path opening / closing switch on / off switching means for switching on / off of the battery electrical path opening / closing switch,
When the power supplied from the fuel cell drops by a predetermined amount or more, the vehicle power demand is limited by an amount corresponding to the amount of power supplied from the fuel cell, and the battery electric path opening / closing switch is turned off. A power supply system characterized by performing control to switch off the battery / load electric path.
前記システム制御装置が、
前記燃料電池の発電量低下を検出する燃料電池発電量低下検出手段と、
前記燃料電池発電量低下検出手段により検出された前記燃料電池の発電低下量を前記バッテリからの電力で全て補うと仮定した場合に、前記バッテリから供給される電流値を推定するバッテリ供給電流値推定手段と、
前記バッテリ及び前記バッテリ電気路開閉スイッチが許容可能な電流値を推定するバッテリ許容電流値推定手段とを更に有し、
前記バッテリ供給電流値推定手段により推定される電流値が、前記バッテリ許容電流値推定手段により推定される電流値を上回る場合に、前記バッテリ電気路開閉スイッチをオフ状態に切り替えて前記バッテリ・負荷電気路を遮断すること
を特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
The system controller is
A fuel cell power generation amount decrease detecting means for detecting a power generation amount decrease of the fuel cell;
Battery supply current value estimation for estimating the current value supplied from the battery when it is assumed that the power generation decrease amount of the fuel cell detected by the fuel cell power generation amount decrease detection means is all supplemented by the power from the battery. Means,
A battery allowable current value estimating means for estimating an allowable current value for the battery and the battery electric path opening / closing switch;
When the current value estimated by the battery supply current value estimation means exceeds the current value estimated by the battery allowable current value estimation means, the battery electrical path open / close switch is switched to an off state to switch the battery / load electricity The power supply system according to claim 1, wherein the road is blocked.
前記システム制御装置が、
前記燃料電池電気路開閉スイッチ又は前記直流電圧変換装置がオフ状態になったことを検出する燃料電池電気路開閉スイッチ・直流電圧変換装置オフ状態検出手段と、
前記車両要求電力演算手段により演算した車両要求電力を前記バッテリからの電力で全て賄うと仮定した場合に、前記バッテリから供給される電流値を推定するバッテリ供給電流値推定手段と、
前記バッテリ及び前記バッテリ電気路開閉スイッチが許容可能な電流値を推定するバッテリ許容電流値推定手段とを更に有し、
前記燃料電池電気路開閉スイッチ又は直流電圧変換装置がオフ状態であることた検出した場合であって、且つ、前記バッテリ供給電流推定手段により推定される電流値が、前記バッテリ許容電流推定手段により推定される電流値を上回る場合に、前記バッテリ電気路開閉スイッチをオフ状態に切り替えて前記バッテリ・負荷電気路を遮断すること
を特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
The system controller is
A fuel cell electrical path on / off switch / DC voltage converter off-state detecting means for detecting that the fuel cell electrical path on / off switch or the DC voltage converter is in an off state;
Battery supply current value estimating means for estimating a current value supplied from the battery, assuming that the vehicle required power calculated by the vehicle required power calculating means is covered by the power from the battery;
A battery allowable current value estimating means for estimating an allowable current value for the battery and the battery electric path opening / closing switch;
The current value estimated by the battery supply current estimation means is estimated by the battery allowable current estimation means when it is detected that the fuel cell electric path opening / closing switch or the DC voltage converter is in an OFF state. 2. The power supply system according to claim 1, wherein when the electric current value exceeds the value, the battery electric path opening / closing switch is switched to an off state to cut off the battery / load electric path.
前記バッテリ許容電流値推定手段は、前記バッテリ電気路開閉スイッチのヒューズ溶断特性を基に、前記バッテリ及び前記バッテリ電気路開閉スイッチが許容可能な電流値を推定することを特徴とする請求項2又は3に記載の電力供給システム。   3. The battery allowable current value estimation means estimates a current value allowable for the battery and the battery electric path opening / closing switch based on a fuse blowing characteristic of the battery electric path opening / closing switch. 4. The power supply system according to 3. 前記バッテリ許容電流値推定手段は、所定時間に亘り通電を継続した場合でもヒューズが溶断しない最大の電流値を、前記バッテリ及び前記バッテリ電気路開閉スイッチが最大許容することができる電流値として推定することを特徴とする請求項4に記載の電力供給システム。   The battery allowable current value estimating means estimates a maximum current value at which the fuse and the battery electric path opening / closing switch can tolerate a maximum value even when energization is continued for a predetermined time. The power supply system according to claim 4. 前記所定時間は、前記システム制御装置の一演算周期と略等しい時間であることを特徴とする請求項5に記載の電力供給システム。   The power supply system according to claim 5, wherein the predetermined time is a time substantially equal to one calculation cycle of the system control device. 前記所定時間は、前記システム制御装置の一演算周期よりも短い微小時間であることを特徴とする請求項5に記載の電力供給システム。   The power supply system according to claim 5, wherein the predetermined time is a minute time shorter than one calculation cycle of the system control device.
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