JP2007157631A - Fuel cell system, fuel cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池を使用したシステム、特に、このシステムにおける漏電検出についての技術に関する。 The present invention relates to a system using a fuel cell, and more particularly to a technique for detecting leakage in this system.
燃料電池で発電した電力を、電気部品(装置)に供給する燃料電池システムにおいては、漏電の有無を検出して、安全を確保することが望ましい。 In a fuel cell system that supplies power generated by a fuel cell to an electrical component (device), it is desirable to detect the presence or absence of electric leakage to ensure safety.
下記特許文献1には、燃料電池車等の漏電を検出する技術が開示されている。ここでは、燃料電池の中間電位がグラウンド接続され、この接続経路を流れる漏電電流に基づいて、漏電の検出を行っている。 Patent Document 1 below discloses a technique for detecting electric leakage in a fuel cell vehicle or the like. Here, the intermediate potential of the fuel cell is grounded, and leakage detection is performed based on the leakage current flowing through this connection path.
漏電の発生箇所の検査や修理を行うためには、漏電箇所を特定することが必要となる。しかし、上記特許文献1の技術は、漏電箇所を特定するものではない。また、燃料電池システムを搭載した燃料電池車では、漏電が発生した場合に、直ちに走行を禁止したのでは、修理工場への自力走行などができず不便である。つまり、安全性を確保できるのであれば、燃料電池システムの運転を継続可能とすることが望ましいと言える。 In order to inspect and repair the location of leakage, it is necessary to identify the location of leakage. However, the technique of the above-mentioned Patent Document 1 does not specify the location of electric leakage. In addition, in a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system, it is inconvenient that it is not possible to run on its own to a repair shop if it immediately prohibits traveling when a leakage occurs. In other words, if safety can be ensured, it can be said that it is desirable that the operation of the fuel cell system can be continued.
本発明の目的は、燃料電池システムにおいて漏電箇所を特定する新たな技術を確立することにある。 An object of the present invention is to establish a new technique for identifying a leakage point in a fuel cell system.
本発明の目的は、燃料電池システムに漏電が発生した場合に、安全性を確認できる範囲で、その運転を実施できるようにすることにある。 An object of the present invention is to enable operation of a fuel cell system within a range in which safety can be confirmed when a leakage occurs.
本発明の燃料電池システムは、電力を発電する燃料電池と、燃料電池により発電された電力が供給される複数の電気部品と、この複数の電気部品のいずれかにおいて漏電が発生したことを、その漏電に伴う漏電電流に基づいて検出する漏電検出器と、漏電検出器が漏電を検出した場合に、この漏電検出器を利用して、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する特定手段と、を備える。 The fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that generates electric power, a plurality of electric components to which electric power generated by the fuel cell is supplied, and that leakage has occurred in any of the plurality of electric components. The leakage detector that detects the leakage based on the leakage current that accompanies the leakage, and when the leakage detector detects a leakage, this leakage detector is used to determine which portion of the electrical components has the leakage. Specifying means for specifying.
燃料電池は、アノードガス(例えば水素)とカソードガス(例えば酸素)を化学反応させ、その過程で電力を取り出すことで、発電を行う装置である。燃料電池で発電した電力は、複数の電気部品、つまり電気を使用する装置に供給され、その動作に使用される。電気部品は、もちろん比較的低電圧で動作するものであってもよい。しかし、漏電対策の有用性を考慮すると、比較的高電圧で動作する高電圧部品を対象とすることが一層適当であると言える。比較的高電圧とは、漏電時の安全性の観点からすると、少なくとも50V程度以上の電圧をいい、典型的には100V程度以上の電圧をいう。すなわち、例えば車両に通常搭載される補機電源系(12VバッテリとDC/DCコンバータ等により構成される)の電圧はここでの対象外である。また、燃料電池の出力を基準とする観点からは、燃料電池の出力電圧が直接印可される電気部品、昇圧されて印可される電気部品、あるいは、それほど低圧化されずに(例えば、出力電圧の50%以上、少なくとも、出力電圧の20%以上)印可される電気部品などを高電圧部品と呼ぶこともできよう。 A fuel cell is a device that generates electricity by chemically reacting an anode gas (for example, hydrogen) and a cathode gas (for example, oxygen) and taking out electric power in the process. The electric power generated by the fuel cell is supplied to a plurality of electric components, that is, devices using electricity, and used for its operation. Of course, the electrical component may operate at a relatively low voltage. However, considering the usefulness of countermeasures against electric leakage, it can be said that it is more appropriate to target high-voltage components that operate at a relatively high voltage. The relatively high voltage means a voltage of at least about 50 V, typically a voltage of about 100 V or more, from the viewpoint of safety during leakage. That is, for example, the voltage of the auxiliary power supply system (configured by a 12V battery and a DC / DC converter or the like) normally mounted on the vehicle is out of scope here. Further, from the viewpoint of the output of the fuel cell as a reference, the electrical component to which the output voltage of the fuel cell is directly applied, the electrical component to be applied by being boosted, or the voltage is not reduced so much (for example, the output voltage An electric component that is applied (50% or more, at least 20% or more of the output voltage) may be called a high-voltage component.
漏電検出器は、漏電電流に基づいて、電気部品の漏電を検出する装置である。つまり、漏電電流の検出、あるいは、漏電電流に付随する電圧や磁界の変化といった電磁気的現象の検出に基づいて、漏電を検出する。また、この漏電検出器は、電気部品毎に専用に設けられるのではなく、複数の電気部品を対象として、そのいずれかの部分で漏電が発生したことを監視しうるものである。燃料電池システム内には、典型的には一つの漏電検出器が設けられるが、二つ以上設けられてもよい。なお、漏電とは、本来流れるべきでない箇所への通電をいう。通電の具体例としては、回路にかけられた水を通じて電流が漏れる例、絶縁部材の劣化によって絶縁が破れ電流が漏れる例、あるいは、電気部品が異常に高電圧化して絶縁が破れ電流が漏れる例などを挙げることができる。 The leakage detector is a device that detects a leakage of an electrical component based on a leakage current. That is, the leakage is detected based on the detection of the leakage current or the detection of an electromagnetic phenomenon such as a change in voltage or magnetic field associated with the leakage current. Moreover, this leakage detector is not provided for every electric component, but can monitor the occurrence of electric leakage in any part of a plurality of electric components. In the fuel cell system, one leakage detector is typically provided, but two or more may be provided. In addition, electric leakage means the electricity supply to the location which should not flow originally. Specific examples of energization include an example in which current leaks through water applied to the circuit, an example in which insulation breaks due to deterioration of the insulation member, or an example in which electrical components abnormally increase in voltage and insulation breaks and current leaks. Can be mentioned.
特定手段は、漏電検出器が漏電を検出した場合に、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する。複数の電気部品におけるいずれの部分であるかを特定するとは、例えば、漏電を現に発生させた一又は二以上の電気部品を特定すること、漏電を現に発生させた一又は二以上の電気部品におけるさらに細部の箇所を特定すること、漏電を現に発生させた電気部品と発生させていない電気部品とを含み全体として漏電発生箇所を含む電気部品群を特定すること、上記電気部品群におけるさらに細部の箇所を特定すること、などを例示することができる。特定手段による漏電部位の特定にあたっては、漏電検出器が利用される。その利用は様々に行うことが可能であり、例えば、漏電検出器が漏電を検出した際の漏電電流について、その電流、電圧、磁場などの値や時間変化情報などを取得し、各電気部品に関して予め行われ記録された漏電テスト結果と比較したり、各電気部品の漏電時刻における動作異常の情報と比較したりする例が考えられる。また、最初に漏電検出器が漏電を検出した後で、電気部品に対する電力供給量を制限(停止や減少)して再度漏電検出器に漏電検出を行わせ、その結果を解析することも有効であろう。 The specifying means specifies in which part of the plurality of electrical components the leakage has occurred when the leakage detector detects the leakage. Identifying which part of a plurality of electrical components is, for example, identifying one or more electrical components that actually caused a leakage, or in one or more electrical components that actually caused a leakage Furthermore, specifying a detailed location, specifying an electrical component group including an electrical component that has actually caused a leakage and an electrical component that has not caused a leakage, and including a leakage occurrence location as a whole, It can be exemplified that the location is specified. A leakage detector is used to identify the leakage site by the specifying means. It can be used in various ways. For example, for the leakage current when the leakage detector detects leakage, the value of current, voltage, magnetic field, etc. and time change information are obtained. An example of comparing with a leakage test result performed and recorded in advance, or comparing with information on abnormal operation at the leakage time of each electrical component can be considered. It is also effective to limit the amount of power supplied to the electrical components (stop or reduce) and let the leak detector detect the leak again and analyze the result after the leak detector first detects the leak. I will.
この構成によれば、漏電検出器が漏電を検出した場合に、この漏電検出器が検出対象とする電気部品よりも狭い範囲で、漏電部位を特定することが可能となる。これにより、漏電の検査や修理が容易化できる利点が生じる。また、漏電箇所がシステムにとってどの程度深刻であるかの判断や、漏電箇所の切り離しも可能となる。特定された漏電箇所の情報は、必要に応じて、メモリに記憶したり、ユーザに伝達したりすればよい。 According to this configuration, when the leakage detector detects a leakage, it is possible to specify a leakage portion in a narrower range than the electrical component that is detected by the leakage detector. As a result, there is an advantage that the inspection and repair of leakage can be facilitated. In addition, it is possible to determine how serious the leakage point is for the system and to disconnect the leakage point. The information on the identified leakage point may be stored in a memory or transmitted to a user as necessary.
なお、特定手段による処理は、漏電を検出した際に、直ちに実施するようにしてもよいが、緊急を要しないような場合には適当なタイミングを待ってから実施するようにしてもよい。特に、特定手段による処理が、通常の燃料電池システムの運転を不可能なものとする場合には、システム状態を、通常運転モードではなく、特定手段による処理を行うための特定処理モードに設定する必要がある。したがって、例えば、許容範囲の微少な漏電電流が検出されているに過ぎないような場合には、燃料電池システムの停止直前や、次回起動時などに特定処理モードに移行するようにしても良いであろう。 Note that the processing by the specifying unit may be performed immediately upon detection of a leakage, but may be performed after waiting for an appropriate timing when urgent is not required. In particular, when the processing by the specifying unit makes the normal operation of the fuel cell system impossible, the system state is set to the specific processing mode for performing the processing by the specifying unit instead of the normal operation mode. There is a need. Therefore, for example, when only a small leakage current in the allowable range is detected, the process may be shifted to the specific processing mode immediately before the fuel cell system is stopped or at the next startup. I will.
本発明の燃料電池システムの一態様においては、複数の電気部品の一部を電力の供給線から切り離す切離手段を備え、特定手段は、切離手段による切り離しを行った場合に漏電検出器が漏電を検出するか否かに基づいて、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する。切離手段は、例えば、電磁リレーや半導体スイッチなどによって実現することができる。また、本発明の燃料電池システムの一態様においては、切離手段は、各電気部品をそれぞれ電力の供給線から切り離す機能を備え、特定手段は、切離手段による切り離しを行った場合に漏電検出器が漏電を検出するか否かに基づいて、いずれの電気部品において漏電が発生したかを特定する。 In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the fuel cell system includes a disconnecting unit that disconnects a part of the plurality of electrical components from the power supply line, and the specifying unit is configured to detect the leakage detector when the disconnecting unit performs disconnection. Based on whether or not the leakage is detected, it is specified in which part of the plurality of electrical components the leakage has occurred. The disconnecting means can be realized by, for example, an electromagnetic relay or a semiconductor switch. Further, in one aspect of the fuel cell system of the present invention, the disconnecting unit has a function of disconnecting each electrical component from the power supply line, and the specifying unit detects leakage when the disconnecting unit performs disconnection. Based on whether the leakage is detected by the device, it is specified in which electrical component the leakage has occurred.
本発明の燃料電池システムの一態様においては、燃料電池は、その中間電位が抵抗を介してグラウンドに接続され、漏電検出器は、この抵抗に流れる漏電電流に基づいて、複数の電気部品のいずれかとグラウンドとの間で漏電が発生したことを検出する。一般に、燃料電池においては、低電圧の電力を発電する多数のセルが直列接続され、これにより高電圧の電力が得られる。中間電位とは、直列接続されたあるセル間で得られる電位であり、燃料電池の正端子の電位よりも低く負端子の電位よりも高い。中間電位としては、正端子の電位と負端子の電位の中間値またその近傍値(正端子と負端子の電圧幅を100%として、例えば、中間値の前後各10%程度以内)の電位が用いられると、正端子及び負端子の両方と大きな電位差が確保できるので特に望ましい。しかし、中間電位として、中間値から大きくずれた電位を採用した場合にも、少なくとも一方の端子と大きな電位差を確保できるので十分に実用的なものとなる。 In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the fuel cell has an intermediate potential connected to the ground via a resistor, and the leakage detector detects any of a plurality of electrical components based on the leakage current flowing through the resistor. Detects that a leakage has occurred between the ground and ground. In general, in a fuel cell, a large number of cells that generate low-voltage power are connected in series, thereby obtaining high-voltage power. The intermediate potential is a potential obtained between certain cells connected in series and is lower than the potential at the positive terminal of the fuel cell and higher than the potential at the negative terminal. The intermediate potential is an intermediate value between the potential of the positive terminal and the potential of the negative terminal or a value in the vicinity thereof (with the voltage width of the positive terminal and the negative terminal being 100%, for example, within 10% before and after the intermediate value) When used, it is particularly desirable because a large potential difference can be secured between both the positive terminal and the negative terminal. However, even when a potential greatly deviating from the intermediate value is adopted as the intermediate potential, a large potential difference from at least one of the terminals can be secured, which is sufficiently practical.
本発明の燃料電池システムの一態様においては、燃料電池は、その中間電位が抵抗を介してグラウンドに接続され、漏電検出器は、この抵抗に流れる漏電電流に基づいて、複数の電気部品のいずれかとグラウンドとの間で漏電が発生したことを検出し、特定手段は、漏電電流の極性に基づいて、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する。つまり、漏電の際に抵抗に流れる漏電電流の向きに基づいて、正端子側の回路で漏電が発生したか、負端子側の回路で漏電が発生したかなどの情報を特定することができる。 In one aspect of the fuel cell system of the present invention, the fuel cell has an intermediate potential connected to the ground via a resistor, and the leakage detector detects any of a plurality of electrical components based on the leakage current flowing through the resistor. It is detected that a leakage has occurred between the ground and the ground, and the specifying means specifies in which part of the plurality of electrical components the leakage has occurred, based on the polarity of the leakage current. That is, based on the direction of the leakage current flowing through the resistor at the time of leakage, it is possible to specify information such as whether leakage has occurred in the circuit on the positive terminal side or whether leakage has occurred in the circuit on the negative terminal side.
本発明の燃料電池車は、前記燃料電池システムと、この燃料電池システムを搭載した車両と、前記燃料電池により発電された電力を用いて車両を駆動する駆動機構と、特定手段により漏電部分として特定された電気部品が車両の走行に不可欠ではない場合に、その電気部品を電気的に切り離した状態で車両を走行させる手段と、を備える。この構成によれば、燃料電池車において漏電が発生した場合であっても、安全性を確認できる範囲で、その走行が可能となる。走行に不可欠ではない場合の例としては、2系統以上用意された電気部品、走行に使用しない電気部品、走行に使用しないと性能低下を招くものの走行自体は可能である電気部品などが挙げられる。なお、電気部品を切り離した場合には、必要に応じて、その電気部品が使用できない旨をユーザ(ドライバ)に伝達すればよい。 The fuel cell vehicle of the present invention is specified as an electric leakage portion by the fuel cell system, a vehicle equipped with the fuel cell system, a drive mechanism that drives the vehicle using the electric power generated by the fuel cell, and a specifying unit. Means for causing the vehicle to travel in a state where the electrical component is electrically disconnected when the electrical component is not indispensable for traveling of the vehicle. According to this configuration, even when electric leakage occurs in the fuel cell vehicle, the vehicle can travel within a range where safety can be confirmed. Examples of cases that are not indispensable for traveling include electrical components prepared in two or more systems, electrical components that are not used for traveling, and electrical components that are capable of traveling even though performance is degraded if not used for traveling. Note that when an electrical component is disconnected, the user (driver) may be informed that the electrical component cannot be used if necessary.
図1は、本実施の形態にかかる燃料電池車10の構成の概略を示す図である。燃料電池車10は、車体12及び車輪14を含む車両に、燃料電池システムを搭載したものである。図においては、車両走行用の一般的な部品等は省略し、本実施の形態に特徴的な構成要素を中心に記している。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a fuel cell vehicle 10 according to the present embodiment. The fuel cell vehicle 10 is obtained by mounting a fuel cell system on a vehicle including a vehicle body 12 and wheels 14. In the figure, general components for traveling the vehicle are omitted, and the components characteristic to the present embodiment are mainly described.
燃料電池車10には、主たる構成要素として、燃料電池20、空調機40、エアコンプレッサ50、パワステ機構60、2次電池80、漏電検出器100、及び制御部110が含まれている。
The fuel cell vehicle 10 includes a fuel cell 20, an
燃料電池20は、水素と酸素を供給され、この化学反応を利用して小電圧の電力を取り出すセルを多数備えている。これらのセルは直列に積層されて二つのスタック22,24を形成し、さらに両スタック22,24は直列接続されている。これにより、負側のスタック22から引き出された負極端子26と、正側のスタック24から引き出された正極端子28からは、約400Vの高圧の電力が得られる。両スタック22,24の間には、その電位(中間電位と呼ばれる)を出力するための端子30が設けられている。また、負極端子26と正極端子28からは、負線路32及び正線路34がそれぞれ引き出されている。この負線路32及び正線路34は、車両走行用のモータをはじめとする各種高電圧部品に電力を供給する。
The fuel cell 20 is provided with a large number of cells that are supplied with hydrogen and oxygen and take out low-voltage power using this chemical reaction. These cells are stacked in series to form two
空調機40、エアコンプレッサ50、パワステ機構60は、負線路32及び正線路34から電力供給を受ける高電圧部品である。車両には、この他にも様々な高電圧部品が搭載されるが、ここではその代表例として、上記三つの高電圧部品を図示している。空調機40は、燃料電池車10の室内の空調を行う装置である。空調機40では、接続と切離が可能に構成されたリレー42を介して、正線路34に正引込線44が接続され、負線路32に負引込線46が接続されている。正引込線44と負引込線46は、空調機40の電気回路を構成する線路であり、これにより、空調機40には燃料電池20により発電された高電圧の電力が供給される。
The
エアコンプレッサ50は、空気を圧縮して燃料電池20のカソードに供給する装置である。エアコンプレッサ50に対しても、同様に、リレー52を介して正引込線54及び負引込線56が正線路34と負線路32にそれぞれ接続され、電力の供給が行われる。また、パワステ機構60は、燃料電池車10のステアリングに与えられるドライバの回転力を増幅して、車輪14の操舵を行う装置である。パワステ機構60も、同様に、リレー62を通じて、正引込線64と負引込線66に高電圧の電力供給を受け、高電圧部品として動作する。
The air compressor 50 is a device that compresses air and supplies it to the cathode of the fuel cell 20. Similarly, for the air compressor 50, the positive lead-in
2次電池80は、鉛蓄電池などを利用して形成された補助的な電池である。2次電池80では、両極が電解液に浸されたセル群82が直列接続されて高電圧の電力供給を可能にしている。回路中に設けられたリレー84は、2次電池80による電力供給や充電の実行及び停止を制御するスイッチである。2次電池80の負極端子86及び正極端子88からは、それぞれ、負線路90及び正線路92が伸びている。この負線路90及び正線路92は、リレー48を介して空調機40に接続されている。これにより、燃料電池20の運転停止中などにおいても空調機40を動作させることが可能となる。同様にして、2次電池80による電力は、リレー58,68を介してそれぞれエアコンプレッサ50とパワステ機構60に供給される。
The secondary battery 80 is an auxiliary battery formed using a lead storage battery or the like. In the secondary battery 80, a
漏電検出器100は、高電圧部品群に発生した漏電を検出する装置である。すなわち、燃料電池車10に別途設けられた補機電源系(通常は12Vバッテリと、必要に応じて設けられるDC/DCコンバータからなる)から電力供給される室内照明や速度メータなどの低電圧部品群ではなく、これらよりも高電圧な部品群を対象として漏電を検知する。漏電検出器100では、燃料電池20の端子30から中間電位が入力され、抵抗102に接続されている。そして、抵抗102の他端は、抵抗104を介して車体12の接続部105にグラウンド接続されている他、電圧検出部106にも接続されている。電圧検出部106は、抵抗102と抵抗104間の電圧を検出する装置であり、これにより、抵抗102と抵抗104を結ぶ回路に漏電電流が流れたこと、及びその電流量と流れ方向を検出することができる。電圧検出部106が漏電を検出した場合、その情報は警告出力部108に出力される。そして、警告出力部108は、制御部110に漏電を検出した旨の警告情報を出力する。
The
制御部110は、燃料電池車10の走行や搭載部品についての制御を行う装置である。制御部110は、演算機能を備えたハードウエアと、その動作を規定するソフトウエア(プログラム)によって制御を実施する。制御部110には、部品特定部112と走行設定部114が含まれている。
The control unit 110 is a device that controls the travel of the fuel cell vehicle 10 and mounted components. The control unit 110 performs control by hardware having a calculation function and software (program) that defines the operation thereof. The control unit 110 includes a
部品特定部112は、漏電検出器100から漏電を検出した旨の警告通知を受けた場合に、その漏電がどの高電圧部品に発生したかを特定するための処理を行うものである。具体的には、その処理では、各高電圧部品に対し、順次、燃料電池20からの一時的な切離と再接続とを行う。そして、その高電圧部品を切離した間に、漏電検出器100からの漏電警告が停止したか否かを確認する。その結果、漏電が停止した場合には、その高電圧部品が漏電の原因であると判定する。また、部品特定部112は、漏電検出器100によって検出された漏電電流の極性(流れ方向)情報をもとに、その高電圧部品のどのあたりの部分(正極側か負極側かなど)で漏電が発生したかも判定することができる。
When the
走行設定部114は、部品特定部112が、漏電の原因となった高電圧部品を特定した場合に、その高電圧部品を除いて車両の走行を行えるか判定し、行える場合にはその設定を実施するものである。すなわち、走行設定部114には、使用しなくても車両の走行を行うことができる高電圧部品についてのリストが予め記憶されており、そのリストを参照して走行の可否を判定する。そして、車両の走行にあたっては、漏電した高電圧部品のリレーを切断状態に保つように制御を行う。これにより、漏電した高電圧部品を隔離して安全を確保した上での車両の走行が可能となる。走行設定部114における処理は、一般に、燃料電池車10の走行中には行うことができない。したがって、車両の走行を行うための通常の処理モードとは別のモードとして実施されることになる。
The
ここで、漏電が発生した場合の現象について説明する。漏電が発生していない場合、漏電検出器100には、漏電電流は流れない。燃料電池20における中間電位をもつ端子30は、漏電検出器100内の抵抗102,104を経由して、車体12の接続部105にグラウンド接続されている。車体12は、電気容量が大きく、また、車輪14を通じて地面に接続されているため、「接地」しているということができる。この車体12と高電圧部品の回路とは、通常状態では絶縁が確保されている。つまり、抵抗102,104と、高電圧部品の回路とは、一部が切断された状態にあり、回路を形成しない。
Here, a phenomenon in the case where a leakage occurs will be described. When there is no leakage, no leakage current flows through the
しかし、漏電が発生した場合には、抵抗102,104と、高電圧部品の回路とを含む回路が形成される。例えば、高電圧部品としてのパワステ機構60において、負引込線66と車体12との間に水濡れが発生し、漏電部130を通って漏電が発生したとする。この場合、漏電部130と、金属性の車体12に形成された電流の流路132とを介して、負引込線66と接続部105とが電気的に接続される。このため、漏電検出器の抵抗102,104、燃料電池20の端子30、負側のスタック22及び負極端子26、並びに負線路32を含む大きな回路が形成される。そして、この回路に起電力をもたらすスタック22によって、漏電電流が流されることとなる。
However, when leakage occurs, a circuit including the
続いて、図2を参照しながら、図1の電池自動車で行われる処理について説明する。図2は、漏電検出と、それに引き続く制御部の処理の流れを説明するフローチャートである。 Next, processing performed in the battery car of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart for explaining the detection flow and the subsequent processing flow of the control unit.
燃料電池車10を起動する場合や、漏電検査を行う場合などにおいては、まず燃料電池20を起動する必要がある。この燃料電池20の起動にあたっては、その起動に必要となるなどの理由から、通常、全ての高電圧部品のリレーが接続される(S10)。図1の例では、2次電池80の電力などを利用して、空調機40、エアコンプレッサ50、パワステ機構60のリレー42,52,62が接続状態に設定される。続いて、燃料電池20が起動され(S12)、必要に応じて暖気がなされた後に、十分な電力を高電圧部品に供給する。
When starting the fuel cell vehicle 10 or performing a leakage check, it is necessary to start the fuel cell 20 first. When the fuel cell 20 is activated, all the high-voltage component relays are normally connected for the reason that it is necessary for the activation (S10). In the example of FIG. 1, the
この時、漏電が発生したとする。すると、漏電検出器100の電圧検出部106は漏電電流を検出し、警告出力部108は制御部110へと漏電発生の警告を出力する(S14)。
At this time, it is assumed that a leakage occurs. Then, the
制御部110は、警告が通知された場合、部品特定部112による漏電箇所を特定する処理を行う。この処理では、順次各高圧部品の一時的な切り離しが行われる。そこで、まず、リレー42が切離され、空調機40が燃料電池20の回路から隔離される(S16)。そして、漏電検出器100が漏電の検出を持続しているか否かが調べられる(S18)。漏電が検出されない場合、隔離された空調機40が漏電の原因であったと確定され、その情報が制御部110内のメモリなどに記録される(S20)。
When the warning is notified, the control unit 110 performs a process of identifying a leakage point by the
続いて、制御部110内の走行設定部114が、この空調機40は燃料電池車10の走行に不可欠な機器であるか否かを判定する(S22)。空調機40は、ドライバが室内の暑さを我慢しさえすれば、燃料電池車10の走行には必要とされず、予め記憶されているリストには走行に不要なものとして登録されている。したがって、空調機40は隔離された状態に保たれ、ドライバに対しては、空調機40が漏電のため使用できない旨の警告がなされる(S24)。こうして、漏電検出にかかる処理が終了し(S26)、制御部110における処理は、燃料電池車10を走行させるためのモードへと移行する。このモードでは、空調機40を切り離した状態での燃料電池車10の走行が可能となる。
Subsequently, the traveling
なお、空調機40が走行に必要なものである場合には、切り離しての走行は許されない。そこで、車両の走行は禁止され(S28)、この漏電検出にかかる処理モードが終了する(S30)。したがって、この場合には、制御部110の処理が走行モードになった場合にも、燃料電池車10を走行させることはできない。ドライバに対しては、その旨の通知が行われる。
When the
ステップS18で漏電が検出されつづけた場合には、空調機40は、漏電の原因ではないと判定される。したがって、リレー42が再接続され、空調機40への電力供給が再開される(S32)。続いて、次の高電圧装置としてのエアコンプレッサ50についての漏電確認が行われる。すなわち、エアコンプレッサ50に電力供給を行うためのリレー52が切り離され(S34)、この場合に漏電が持続して検出されるか否かが判定される(S36)。そして、空調機40の場合と同様の処理が繰り返される。
If leakage is continuously detected in step S18, it is determined that the
以下、各高電圧部品について同様の処理が繰り返される。そして、漏電が検出された高電圧部品に対しては、燃料電池車10の走行に不可欠ではない限り、それを切り離しての走行を可能とする対処がなされる。 Thereafter, the same processing is repeated for each high voltage component. Then, for the high-voltage component in which the electric leakage is detected, a measure is taken to enable the traveling with the fuel cell vehicle 10 disconnected unless it is indispensable for the traveling of the fuel cell vehicle 10.
ここで、燃料電池車の高電圧部品であって、その走行に不可欠ではないものの例を挙げておく。そのような例としては、まず、2系統用意された高電圧部品が挙げられる。2系統用意される高電圧部品は、一般に、1系統が使用できない場合にも燃料電池車10の走行が可能となるように設計されている。 Here, examples of high-voltage components of a fuel cell vehicle that are not indispensable for traveling are given. As such an example, first, there are high voltage components prepared in two systems. The two high-voltage components prepared are generally designed so that the fuel cell vehicle 10 can run even when one system cannot be used.
1系統しか用意されていない高電圧部品であっても、燃料電池車の走行に不可欠ではないものの例としては、例えば、燃料電池に圧縮空気を供給するエアコンプレッサを挙げることができる。エアコンプレッサを使用しない場合、燃料電池の出力が低下するものの走行は不可能とはならない。ステアリングの回転を補助するパワステ機構も、使用しなければステアリング操作が重たくなるものの、車輪の操舵には支障を来さない。また、燃料電池を冷却するためのウォータポンプやファンなども、燃料電池が過剰に高温化しない限りは、使用しなくても構わない。さらに、モータからの回生電力の消費に使用される放熱器も、走行に不可欠なものではない。 An example of a high-voltage component that is prepared for only one system but is not indispensable for the traveling of the fuel cell vehicle is an air compressor that supplies compressed air to the fuel cell. When the air compressor is not used, the fuel cell output is reduced, but traveling is not impossible. The power steering mechanism that assists the rotation of the steering wheel, if not used, makes the steering operation heavy, but does not hinder the wheel steering. Also, a water pump or a fan for cooling the fuel cell may not be used as long as the fuel cell is not excessively heated. Furthermore, a radiator used for consumption of regenerative power from the motor is not indispensable for traveling.
10 燃料電池車、12 車体、14 車輪、20 燃料電池、22,24 スタック、26 負極端子、28 正極端子、30 端子、32 負線路、34 正線路、40 空調機、42,48,52,58,62,68,84 リレー、44,54,64 正引込線、46,56,66 負引込線、50 エアコンプレッサ、60 パワステ機構、80 2次電池、82 セル群、86 負極端子、88 正極端子、90 負線路、92 正線路、100 漏電検出器、102,104 抵抗、105 接続部、106 電圧検出部、108 警告出力部、110 制御部、112 部品特定部、114 走行設定部、130 漏電部、132 流路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell vehicle, 12 Car body, 14 Wheel, 20 Fuel cell, 22, 24 Stack, 26 Negative terminal, 28 Positive terminal, 30 Terminal, 32 Negative track, 34 Positive track, 40 Air conditioner, 42, 48, 52, 58 , 62, 68, 84 Relay, 44, 54, 64 Positive lead-in wire, 46, 56, 66 Negative lead-in wire, 50 Air compressor, 60 Power steering mechanism, 80 Secondary battery, 82 Cell group, 86 Negative electrode terminal, 88 Positive electrode terminal, 90 Negative line, 92 Positive line, 100 Earth leakage detector, 102, 104 Resistance, 105 Connection part, 106 Voltage detection part, 108 Warning output part, 110 Control part, 112 Component identification part, 114 Travel setting part, 130 Earth leakage part, 132 Flow path.
Claims (6)
燃料電池により発電された電力が供給される複数の電気部品と、
この複数の電気部品のいずれかにおいて漏電が発生したことを、その漏電に伴う漏電電流に基づいて検出する漏電検出器と、
漏電検出器が漏電を検出した場合に、この漏電検出器を利用して、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する特定手段と、
を備える、ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell for generating electric power;
A plurality of electrical components to which power generated by the fuel cell is supplied;
A leakage detector that detects that a leakage has occurred in any of the plurality of electrical components based on a leakage current associated with the leakage; and
When the leakage detector detects a leakage, the leakage detector is used to identify in which part of the plurality of electrical components the leakage has occurred,
A fuel cell system comprising:
複数の電気部品の一部を電力の供給線から切り離す切離手段を備え、
特定手段は、切離手段による切り離しを行った場合に漏電検出器が漏電を検出するか否かに基づいて、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する、ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
A separation means for separating a part of the plurality of electrical components from the power supply line;
The specifying means specifies in which part of the plurality of electrical components the electric leakage has occurred based on whether or not the electric leakage detector detects the electric leakage when the disconnecting means performs the disconnection. A fuel cell system.
切離手段は、各電気部品をそれぞれ電力の供給線から切り離す機能を備え、
特定手段は、切離手段による切り離しを行った場合に漏電検出器が漏電を検出するか否かに基づいて、いずれの電気部品において漏電が発生したかを特定する、ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
The disconnecting means has a function of disconnecting each electrical component from the power supply line,
The specifying means specifies in which electrical component the electric leakage has occurred, based on whether or not the electric leakage detector detects electric leakage when disconnecting by the disconnecting means. system.
燃料電池は、その中間電位が抵抗を介してグラウンドに接続され、
漏電検出器は、この抵抗に流れる漏電電流に基づいて、複数の電気部品のいずれかとグラウンドとの間で漏電が発生したことを検出する、ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
A fuel cell has its intermediate potential connected to ground through a resistor,
The leakage detector is configured to detect that leakage has occurred between any of the plurality of electrical components and the ground based on the leakage current flowing through the resistor.
燃料電池は、その中間電位が抵抗を介してグラウンドに接続され、
漏電検出器は、この抵抗に流れる漏電電流に基づいて、複数の電気部品のいずれかとグラウンドとの間で漏電が発生したことを検出し、
特定手段は、漏電電流の極性に基づいて、複数の電気部品におけるいずれの部分において漏電が発生したかを特定する、ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
A fuel cell has its intermediate potential connected to ground through a resistor,
The leakage detector detects that a leakage has occurred between one of the plurality of electrical components and the ground based on the leakage current that flows through the resistor.
The fuel cell system characterized in that the specifying means specifies in which part of the plurality of electrical components the electrical leakage has occurred based on the polarity of the electrical leakage current.
この燃料電池システムを搭載した車両と、
前記燃料電池により発電された電力を用いて車両を駆動する駆動機構と、
特定手段により漏電部分として特定された電気部品が車両の走行に不可欠ではない場合に、その電気部品を電気的に切り離した状態で車両を走行させる手段と、
を備える、ことを特徴とする燃料電池車。 A fuel cell system according to any one of claims 1 to 5,
A vehicle equipped with this fuel cell system;
A drive mechanism for driving the vehicle using the electric power generated by the fuel cell;
Means for causing the vehicle to travel in a state where the electrical component is electrically disconnected when the electrical component identified as the leakage portion by the identifying means is not essential for traveling of the vehicle;
A fuel cell vehicle comprising:
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