JP2008084628A - Fuel cell system and starting method of fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time required for starting, in a fuel cell system. <P>SOLUTION: A fuel cell system 10 comprises a secondary battery 12, a system main relay 20, a 12 VDC/DC converter 22 connected to a 12 V battery 24, a secondary battery side smoothing capacitor 30, a current sensor 32 for detecting a current of the secondary battery side smoothing capacitor 30, a voltage converter 36 of bidirectional operation, a relay 38 for a fuel cell, a fuel cell side smoothing capacitor 40, and a fuel cell 42. An auxiliary unit 34 for a fuel cell is connected between the secondary battery 12 and the voltage converter 36. A control part 50 judges state of the 12 V battery 24 using a voltage sensor 28, and judges welding using a current sensor 32. Since the auxiliary unit 34 for a fuel cell can be started after execution of secondary battery side precharge, a fuel cell starting command is issued at that timing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの始動方法に係り、特に燃料電池と共に存在する周辺機器を含めたシステムの始動を含む燃料電池システム及び燃料電池システムの始動方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a fuel cell system start method, and more particularly to a fuel cell system including a start of a system including peripheral devices existing together with the fuel cell and a fuel cell system start method.

環境に与える影響が少ないことから、車両に燃料電池の搭載が行われている。燃料電池は、例えば燃料電池スタックのアノード側に水素等の燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含む酸化ガス、例えば空気を供給し、電解質膜を通しての電池化学反応によって必要な電力を取り出す。また、この電池化学反応によって燃料電池は発熱する。したがって、燃料電池にはその周辺機器として、燃料ガス、酸化ガスを供給するためコンプレッサやポンプ、冷却水用のポンプ等が用いられる。また、車両の電源としては、燃料電池以外に、高電圧の２次電池や、電子機器等に電力を供給する低電圧電源等が用いられる。これらを含めて、１つの燃料電池システムが構成され、燃料電池システムを始動するには、これらの要素の状態を確認する必要がある。   Since there is little impact on the environment, fuel cells are installed in vehicles. In the fuel cell, for example, a fuel gas such as hydrogen is supplied to the anode side of the fuel cell stack, an oxidizing gas containing oxygen such as air is supplied to the cathode side, and necessary electric power is taken out by a cell chemical reaction through the electrolyte membrane. Further, the fuel cell generates heat due to this battery chemical reaction. Therefore, a compressor, a pump, a pump for cooling water, etc. are used as a peripheral device for the fuel cell to supply fuel gas and oxidizing gas. In addition to the fuel cell, a high-voltage secondary battery, a low-voltage power source that supplies power to electronic devices, and the like are used as the power source for the vehicle. Including these, one fuel cell system is configured, and in order to start the fuel cell system, it is necessary to check the state of these elements.

例えば、特許文献１には、２次電池と燃料電池とを含む車両搭載電源システムの起動時において、負荷及び補機が要求する最大電力が燃料電池と２次電池によって供給できないとき、暖機を行って最大供給電力を供給可能な状態にすることが開示されている。ここでは、燃料電池によって最大電力の供給ができない場合、２次電池の温度に基づき２次電池の充電によって暖機する必要があるか否かが判断され、２次電池のＳＯＣに基づき、２次電池を放電させるか充電させるかが判断される。これらの判断に基づき、燃料電池の発電電力を補機及び２次電池に充電させる動作と、２次電池を放電させて燃料電池及び２次電池から電力を補機に供給する動作とを繰り返すことで、暖機時間を短時間とすることが述べられている。   For example, in Patent Document 1, when starting a vehicle-mounted power supply system including a secondary battery and a fuel cell, when the maximum power required by the load and the auxiliary machine cannot be supplied by the fuel cell and the secondary battery, warm-up is performed. It is disclosed that the maximum supply power can be supplied. Here, when the maximum power cannot be supplied by the fuel cell, it is determined whether or not it is necessary to warm up by charging the secondary battery based on the temperature of the secondary battery, and the secondary battery is based on the SOC of the secondary battery. It is determined whether the battery is discharged or charged. Based on these judgments, the operation of charging the auxiliary power and the secondary battery with the generated power of the fuel cell and the operation of discharging the secondary battery and supplying the power from the fuel cell and the secondary battery to the auxiliary device are repeated. It is stated that the warm-up time is short.

特開２００４−２８１２１９号公報JP 2004-281219 A

上記のように、特許文献１には、燃料電池システムにおいて、負荷及び補機に電力を効率的に供給するために、暖機時間を短縮することが述べられている。しかし、燃料電池システムを始動するには、特許文献１に述べられている内容のほかに、燃料電池の各周辺機器の状態がシステム始動に十分な状態かどうかを確認する必要がある。この確認が行われて、初めて燃料電池システムの始動指令が行われる。この燃料電池の各周辺機器の状態の確認に要する時間を短縮することは、燃料電池システムの早期始動を可能にするので、有益である。   As described above, Patent Document 1 describes that in a fuel cell system, in order to efficiently supply power to a load and an auxiliary machine, the warm-up time is shortened. However, in order to start the fuel cell system, in addition to the contents described in Patent Document 1, it is necessary to check whether the state of each peripheral device of the fuel cell is sufficient for starting the system. The fuel cell system start command is issued only after this confirmation. Reducing the time required for checking the state of each peripheral device of the fuel cell is advantageous because it enables early start-up of the fuel cell system.

本発明の目的は、始動するまでの時間の短縮が可能な燃料電池システム及び燃料電池システムの始動方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a fuel cell system and a fuel cell system starting method capable of shortening the time until starting.

本発明に係る燃料電池システムは、２次電池に電圧変換器を介して並列に接続される燃料電池と、２次電池と電圧変換器との間に接続される燃料電池用補機と、２次電池と電圧変換器との間に設けられる２次電池用システムメインリレーと、電圧変換器と燃料電池との間に設けられる燃料電池用リレーと、燃料電池の始動を制御する制御部と、を有し、制御部は、２次電池用システムメインリレーを操作して、２次電池側のプリチャージを実行する手段と、２次電池側のプリチャージの後、２次電池側に接続された燃料電池用補機を用いて燃料電池を起動する手段と、を含むことを特徴とする。   A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell connected in parallel to a secondary battery via a voltage converter, a fuel cell auxiliary device connected between the secondary battery and the voltage converter, A secondary battery system main relay provided between the secondary battery and the voltage converter, a fuel cell relay provided between the voltage converter and the fuel cell, a control unit for controlling the start of the fuel cell, And the control unit is connected to the secondary battery side after the secondary battery side precharge by means for operating the secondary battery system main relay to perform the secondary battery side precharge. And a means for starting the fuel cell using the fuel cell auxiliary machine.

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、２次電池側平滑コンデンサに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、制御手段は、２次電池用システムメインリレーの中で溶着検出用リレーを接続する手段と、溶着検出用リレーを接続したときの電流検出手段の検出データに基づいて溶着判断を行う溶着判断手段と、を含むことが好ましい。   The fuel cell system according to the present invention further includes a current detection means for detecting a current flowing through the secondary battery side smoothing capacitor, and the control means connects a welding detection relay in the secondary battery system main relay. And means for determining welding based on the detection data of the current detection means when the welding detection relay is connected.

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、電気機器が接続される低電圧電池と、低電圧電池の電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、制御部は、燃料電池システムの起動時に、電圧検出手段の検出値が所定の判定電圧以上であるときに低電圧電池の状態を正常であると判断する低電圧電池判断手段を含むことが好ましい。   Further, in the fuel cell system according to the present invention, the fuel cell system includes a low-voltage battery to which an electrical device is connected, and voltage detection means for detecting the voltage of the low-voltage battery, and the control unit is It is preferable to include a low voltage battery determination unit that determines that the state of the low voltage battery is normal when the detection value of the voltage detection unit is equal to or higher than a predetermined determination voltage.

また、本発明に係る燃料電池システムの始動方法は、２次電池と、電圧変換器と、燃料電池とを並列に接続し、２次電池と電圧変換器との間に２次電池用システムメインリレーを、電圧変換器と燃料電池との間に燃料電池用リレーをそれぞれ設け、２次電池と電圧変換器との間に燃料電池用補機を接続して構成される燃料電池システムの始動方法であって、２次電池用システムメインリレーを操作して、２次電池側のプリチャージを実行する工程と、２次電池側に接続された燃料電池用補機を用いて燃料電池を起動する工程と、を含むことを特徴とする。   The fuel cell system start method according to the present invention includes a secondary battery, a voltage converter, and a fuel cell connected in parallel, and a secondary battery system main between the secondary battery and the voltage converter. A fuel cell system start method comprising a relay for a fuel cell between a voltage converter and a fuel cell, and an auxiliary device for the fuel cell connected between the secondary battery and the voltage converter Then, the secondary battery system main relay is operated to execute the precharge on the secondary battery side, and the fuel cell is started using the fuel cell auxiliary machine connected to the secondary battery side. And a process.

上記構成の少なくとも１つにより、燃料電池システムは、２次電池に電圧変換器を介して燃料電池が並列に接続され、２次電池と電圧変換器との間に燃料電池用補機が接続される。つまり２次電池側に燃料電池用補機が接続される。従来技術では、燃料電池側に燃料電池用補機が接続されているため、始動に際し、２次電池側のプリチャージを行い、次に燃料電池側のプリチャージを行って初めて燃料電池用の補機の駆動が可能である。上記構成によれば、２次電池のプリチャージを行った時点で燃料電池用補機の起動が可能となり、燃料電池の起動指令をその時点で出すことができ、燃料電池システムの始動時間を短縮できる。   With at least one of the above-described configurations, the fuel cell system includes a fuel cell connected in parallel to the secondary battery via a voltage converter, and a fuel cell auxiliary device connected between the secondary battery and the voltage converter. The That is, a fuel cell auxiliary machine is connected to the secondary battery side. In the prior art, since a fuel cell auxiliary device is connected to the fuel cell side, the auxiliary operation for the fuel cell is not performed until the secondary battery side is precharged and then the fuel cell side precharge is performed. The machine can be driven. According to the above configuration, the fuel cell auxiliary machine can be started when the secondary battery is precharged, and a fuel cell start command can be issued at that time, thereby shortening the start time of the fuel cell system. it can.

また、燃料電池システムは、溶着検出用リレーを接続したときの２次電池側平滑コンデンサに流れる電流のデータに基づいて溶着判断を行う。従来技術では、溶着検出用リレーを接続したときの２次電池側平滑コンデンサの充電電圧の立上がりデータに基づいて溶着判断を行っている。コンデンサは、充電電流によって充電電圧が立上がるので、充電電圧の立上がりの検出よりも充電電流の変化の検出の方が短時間で行える。このように、溶着判断を短時間で行えるので、燃料電池システムの始動のための確認時間を短縮できる。   In addition, the fuel cell system performs welding determination based on data of current flowing through the secondary battery side smoothing capacitor when the welding detection relay is connected. In the prior art, welding determination is performed based on the rising data of the charging voltage of the secondary battery side smoothing capacitor when the welding detection relay is connected. Since the charging voltage of the capacitor rises due to the charging current, the change of the charging current can be detected in a shorter time than the detection of the rising of the charging voltage. Thus, since the welding determination can be performed in a short time, the confirmation time for starting the fuel cell system can be shortened.

また、燃料電池システムは、低電圧電池の電圧を検出して所定の判定電圧以上であるときに低電圧電池の状態を正常であると判断する。従来技術では、低電圧電池の状態判断に一律の時間を取っている。ここでは、所定の判定電圧以上となれば、正常と判断して次へ進むので、燃料電池システムの始動のための確認時間を短縮できる。   The fuel cell system detects the voltage of the low voltage battery and determines that the state of the low voltage battery is normal when the voltage is equal to or higher than a predetermined determination voltage. In the prior art, a uniform time is taken for the determination of the state of the low voltage battery. Here, if the voltage is equal to or higher than the predetermined determination voltage, it is determined as normal and the process proceeds to the next, so that the confirmation time for starting the fuel cell system can be shortened.

また、２次電池と電圧変換器との間に燃料電池用補機を接続して構成される燃料電池システムの始動方法は、２次電池用システムメインリレーを操作して、２次電池側のプリチャージを実行し、２次電池側に接続された燃料電池用補機を用いて燃料電池を起動する。従来技術では、燃料電池側に燃料電池の補機が接続されていたので、２次電池側プリチャージの後、燃料電池側のプリチャージを実行し、その後、燃料電池を起動する。このように燃料電池のプリチャージを待たずに燃料電池を起動できるので、燃料電池システムの始動時間を短縮できる。   In addition, a starting method of a fuel cell system configured by connecting a fuel cell auxiliary machine between a secondary battery and a voltage converter operates a secondary battery system main relay to operate the secondary battery side. Precharge is performed, and the fuel cell is started using the auxiliary device for the fuel cell connected to the secondary battery side. In the prior art, since the fuel cell auxiliary device is connected to the fuel cell side, after the secondary battery side precharge, the fuel cell side precharge is executed, and then the fuel cell is started. Thus, since the fuel cell can be started without waiting for the precharge of the fuel cell, the start-up time of the fuel cell system can be shortened.

以下では、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下において、燃料電池システムの構成として、燃料電池スタックと２次電池パックとの間に双方向電圧変換器を設けるものとするが、これ以外に、電力分配機能を有する要素を燃料電池スタックと２次電池パックの間に設け、その電力分配器から負荷に電力を供給する構成としてもよい。また、以下では、これら以外に１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ、１２Ｖバッテリ、システムメインリレー、燃料電池用リレー等を燃料電池システムの構成要素に含むものとして説明するが、これらのいくつかの要素を省略したシステムでもよい。また、これ以外の要素を付加したシステムであってもよい。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, as a configuration of the fuel cell system, a bidirectional voltage converter is provided between the fuel cell stack and the secondary battery pack. It is good also as a structure which is provided between the secondary battery packs and supplies electric power to the load from the power distributor. In the following description, in addition to these, a 12 VDC / DC converter, a 12 V battery, a system main relay, a fuel cell relay, and the like will be described as being included in the components of the fuel cell system. However, a system in which some of these elements are omitted. But you can. Moreover, the system which added the element other than this may be sufficient.

図１は、燃料電池システム１０の構成図である。燃料電池システム１０は、２次電池１２と、システムメインリレー２０と、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、２次電池側平滑コンデンサ３０と、２次電池側平滑コンデンサ３０の電流を検出する電流センサ３２と、双方向作動可能な電圧変換器３６と、燃料電池側平滑コンデンサ４０と、燃料電池用リレー３８と、燃料電池４２とを含んで構成される。また、１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力は、１２Ｖバッテリ２４に接続され、１２Ｖバッテリ２４には電圧センサ２８が接続される。   FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system 10. The fuel cell system 10 includes a secondary battery 12, a system main relay 20, a 12 VDC / DC converter 22, a secondary battery side smoothing capacitor 30, and a current sensor 32 that detects a current of the secondary battery side smoothing capacitor 30. The voltage converter 36 capable of bidirectional operation, the fuel cell-side smoothing capacitor 40, the fuel cell relay 38, and the fuel cell 42 are configured. Further, the output of the 12 VDC / DC converter 22 is connected to a 12 V battery 24, and a voltage sensor 28 is connected to the 12 V battery 24.

また、１２Ｖバッテリ２４には、低電圧で駆動される低電圧負荷２６が接続される。また、２次電池１２と電圧変換器３６の間の正極母線と負極母線との間には、燃料電池用補機３４が接続される。また、これらの要素の作動を全体的に制御するものとして、制御部５０
が設けられる。なお、ここでは燃料電池システム１０の構成要素としてはいないが、燃料電池側の正極母線と負極母線の間には、インバータ４４が接続され、インバータ４４には、車両用モータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４６が接続される。 The 12V battery 24 is connected to a low voltage load 26 that is driven at a low voltage. A fuel cell auxiliary machine 34 is connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus between the secondary battery 12 and the voltage converter 36. Further, the control unit 50 controls the operation of these elements as a whole.
Is provided. Although not a component of the fuel cell system 10 here, an inverter 44 is connected between the positive and negative buses on the fuel cell side, and the inverter 44 is connected to a motor / generator (M / G) for a vehicle. ) 46 is connected.

２次電池１２は、リチウムイオン単電池を複数組み合わせ、またはニッケル水素単電池を複数組み合わせて、２００Ｖから４００Ｖ程度の高電圧バッテリとした電池パックである。   The secondary battery 12 is a battery pack in which a plurality of lithium ion cells or a plurality of nickel metal hydride cells are combined to form a high voltage battery of about 200V to 400V.

システムメインリレー２０は、２次電池１２側において高電圧電力ラインのオン・オフを行うためのリレーである。高電圧電力を遮断する際のリレー溶着を考慮して、正極母線側と負極母線側にそれぞれ１つずつのリレーが設けられる。また、いずれか側の母線に、電流制限抵抗を接続したもう１つのリレーが設けられる。この電流制限抵抗付きリレーは、これをオンして充電を徐々に行う機能を有する他に、リレーの溶着判断のために用いられる。システムメインリレー２０を用いた溶着判断と、充電手順については後述する。   The system main relay 20 is a relay for turning on and off the high voltage power line on the secondary battery 12 side. In consideration of relay welding at the time of cutting off the high voltage power, one relay is provided on each of the positive bus side and the negative bus side. Further, another relay having a current limiting resistor connected to either bus is provided. This relay with a current limiting resistor has a function of gradually charging by turning it on, and is used for relay welding determination. The welding determination using the system main relay 20 and the charging procedure will be described later.

１２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、高電圧電力を１２Ｖの低電圧に調整し、低電圧電源である１２Ｖバッテリ２４に供給する機能を有する電圧変換器である。双方向作動とするときは、緊急の場合等に、１２Ｖバッテリ２４からの電力を高電圧側に戻すこともできる。   The 12 VDC / DC converter 22 is a voltage converter having a function of adjusting high voltage power to a low voltage of 12 V and supplying the low voltage power to a 12 V battery 24. When the two-way operation is performed, the power from the 12V battery 24 can be returned to the high voltage side in an emergency or the like.

１２Ｖバッテリ２４は、鉛蓄電池等で構成され、車両において１２Ｖの一定電圧で作動するマイクロコンピュータ（マイコン）、各種センサ、ラジオ等の車載電子機器、エアコンディショナー、各種小型モータ等の低電圧負荷２６に電力を供給する機能を有する。   The 12V battery 24 is composed of a lead storage battery or the like, and is used in a low voltage load 26 such as a microcomputer (microcomputer) that operates at a constant voltage of 12V in a vehicle, various sensors, radio onboard electronic devices, an air conditioner, various small motors, and the like. It has a function of supplying power.

１２Ｖバッテリ２４に接続される電圧センサ２８は、１２Ｖバッテリ２４の電圧状態を監視する機能を有する電圧計である。電圧センサ２８の検出データは、制御部５０に伝送され、後述するように、燃料電池システム１０の始動の際に用いられる。   The voltage sensor 28 connected to the 12V battery 24 is a voltmeter having a function of monitoring the voltage state of the 12V battery 24. The detection data of the voltage sensor 28 is transmitted to the control unit 50 and used when starting the fuel cell system 10 as will be described later.

２次電池側平滑コンデンサ３０は、２次電池側の正極母線、負極母線の間の電圧等の変動を吸収し、直流電力として脈動を抑制する機能を有する大容量コンデンサである。   The secondary battery-side smoothing capacitor 30 is a large-capacity capacitor having a function of absorbing fluctuations such as a voltage between the positive and negative electrode buses on the secondary battery side and suppressing pulsation as DC power.

２次電池側平滑コンデンサ３０に直列に配置される電流センサ３２は、２次電池側平滑コンデンサ３０に流れる電流を検出する機能を有する電流計である。電流センサ３２の検出データは、制御部５０に伝送され、後述するように、燃料電池システム１０の始動の際に用いられる。   The current sensor 32 arranged in series with the secondary battery side smoothing capacitor 30 is an ammeter having a function of detecting a current flowing through the secondary battery side smoothing capacitor 30. The detection data of the current sensor 32 is transmitted to the control unit 50 and used when starting the fuel cell system 10 as will be described later.

電圧変換器３６は、２次電池側の高電圧電力と、燃料電池側の高電圧電力とのあいだで電圧変換を行って、電力のやり取りを行う機能を有する高電圧用の双方向電圧変換器である。   The voltage converter 36 is a bi-directional voltage converter for high voltage having a function of performing voltage conversion between the high voltage power on the secondary battery side and the high voltage power on the fuel cell side to exchange power. It is.

２次電池１２と電圧変換器３６との間の配置において、正極母線と負極母線の間に燃料電池用補機３４が接続される。燃料電池用補機とは、燃料電池４２を作動させるときに用いられる電気機器である。燃料電池用補機としては、酸化ガスを圧縮して燃料電池スタックに供給するエアコンプレッサ（ＡＣＰ）、燃料ガスである水素を燃料電池スタックに送りこむための水素ポンプ、燃料電池スタック等を冷却する冷却水ポンプ等が含まれる。   In the arrangement between the secondary battery 12 and the voltage converter 36, the fuel cell auxiliary device 34 is connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus. The fuel cell auxiliary machine is an electric device used when the fuel cell 42 is operated. As auxiliary equipment for fuel cells, an air compressor (ACP) that compresses oxidizing gas and supplies it to the fuel cell stack, a hydrogen pump for feeding hydrogen, which is fuel gas, to the fuel cell stack, cooling for cooling the fuel cell stack, etc. Includes water pumps.

燃料電池側平滑コンデンサ４０は、燃料電池側の正極母線、負極母線の間の電圧等の変動を吸収し、直流電力として脈動を抑制する機能を有する大容量コンデンサである。   The fuel cell-side smoothing capacitor 40 is a large-capacity capacitor that has a function of absorbing fluctuations in the voltage between the positive and negative electrode buses on the fuel cell side and suppressing pulsation as DC power.

燃料電池用リレー３８は、燃料電池４２側において高電圧電力ラインのオン・オフを行うためのリレーである。システムメインリレー２０のときに述べたように、ここでも高電圧電力を遮断する際のリレー溶着を考慮して、正極母線側と負極母線側にそれぞれ１つずつのリレーが設けられる。   The fuel cell relay 38 is a relay for turning on and off the high voltage power line on the fuel cell 42 side. As described in the case of the system main relay 20, one relay is provided on each of the positive bus side and the negative bus side in consideration of relay welding at the time of cutting off the high voltage power.

燃料電池４２は、燃料電池セルを複数組み合わせて、２００Ｖから４００Ｖ程度の高電圧の発電電力を取り出せるように構成された一種の組電池で、燃料電池スタックと呼ばれる。ここで、各燃料電池セルは、アノード側に燃料ガスとして水素を供給し、カソード側に酸化ガスとして空気を供給し、固体高分子膜である電解質膜を通しての電池化学反応によって必要な電力を取り出す機能を有する。この燃料電池４２を作動させるためには、上記の燃料電池用補機の作動が必要である。   The fuel cell 42 is a type of assembled battery configured to be able to take out high-voltage generated power of about 200V to 400V by combining a plurality of fuel cells, and is called a fuel cell stack. Here, each fuel cell supplies hydrogen as a fuel gas to the anode side, supplies air as an oxidizing gas to the cathode side, and takes out necessary power by a battery chemical reaction through an electrolyte membrane that is a solid polymer membrane. It has a function. In order to operate the fuel cell 42, it is necessary to operate the fuel cell auxiliary device.

このように、２次電池１２と燃料電池４２とによって構成される電源の直流電力は、インバータ４４によって３相電力に変換され、モータ・ジェネレータ４６を駆動することができる。また、車両制動時にはモータ・ジェネレータ４６の回生電力をインバータ４４によって直流電力に変換し、これを２次電池１２に充電させることができる。   As described above, the DC power of the power source constituted by the secondary battery 12 and the fuel cell 42 is converted into three-phase power by the inverter 44, and the motor / generator 46 can be driven. Further, when the vehicle is braked, the regenerative power of the motor / generator 46 can be converted into DC power by the inverter 44, and the secondary battery 12 can be charged with this.

制御部５０は、上記の各要素の作動制御、特に始動制御を行う機能を有する。かかる制御部５０は、車載用コンピュータで構成できる。制御部５０は、独立したコンピュータで構成することもできるが、その機能を他の車載用コンピュータの機能とすることもできる。例えば、ハイブリッドＣＰＵを有する車両の場合、制御部５０の機能をハイブリッドＣＰＵにもたせてもよい。   The control unit 50 has a function of performing operation control of each of the above-described elements, particularly start control. The control unit 50 can be configured with an in-vehicle computer. Although the control part 50 can also be comprised with an independent computer, the function can also be made into the function of another vehicle-mounted computer. For example, in the case of a vehicle having a hybrid CPU, the function of the control unit 50 may be provided to the hybrid CPU.

制御部５０は始動制御の機能として、次の内容を有する。すなわち、始動の順番から述べると、１２Ｖバッテリ２４の電圧状態を判断する低電圧電池状態判断モジュール６０、システムメインリレー２０の溶着の有無を判断する溶着判断モジュール５８、２次電池側平滑コンデンサ等へ充電を行う２次電池側プリチャージ実行モジュール５２と、燃料電池用補機３４を用いて燃料電池４２を起動させる燃料電池起動モジュール５４と、燃料電池側平滑コンデンサ４０等へ充電を行う燃料電池側プリチャージ実行モジュール５６を含む。これらの機能はソフトウェアで実現でき、具体的には、対応する燃料電池システム始動プログラムを実行することで実現できる。   The control unit 50 has the following contents as a function of start control. That is, from the starting order, the low voltage battery state determination module 60 that determines the voltage state of the 12V battery 24, the welding determination module 58 that determines whether the system main relay 20 is welded, the secondary battery side smoothing capacitor, etc. A secondary battery side precharge execution module 52 that performs charging, a fuel cell activation module 54 that activates the fuel cell 42 using the fuel cell auxiliary machine 34, and a fuel cell side that charges the fuel cell side smoothing capacitor 40 and the like. A precharge execution module 56 is included. These functions can be realized by software, and specifically by executing a corresponding fuel cell system start program.

上記構成の燃料電池システム１０の作用、特に、制御部５０の始動制御に関する各機能について以下に説明する。なお、以下では、図１で用いた各要素の符号を用いる。比較しやすいように、最初に図２を用いて、従来技術における燃料電池システムの始動制御の手順について説明し、次に図３を用いて、上記構成の燃料電池システム１０の始動制御の手順について説明する。なお、従来技術の燃料電池システムは、図１の構成において２つ相違点がある。１つは、燃料電池用補機３４が、電圧変換器３６と燃料電池４２との間において正極母線と負極母線との間に接続されて配置されていることと、もう１つは、制御部５０の始動制御の内容である。   The functions of the fuel cell system 10 having the above-described configuration, particularly the functions related to the start control of the control unit 50 will be described below. In the following, the reference numerals of the elements used in FIG. 1 are used. For easy comparison, FIG. 2 will be used first to explain the start control procedure of the fuel cell system in the prior art, and next, FIG. 3 will be used to explain the start control procedure of the fuel cell system 10 configured as described above. explain. The fuel cell system of the prior art has two differences in the configuration of FIG. One is that the fuel cell auxiliary machine 34 is connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus between the voltage converter 36 and the fuel cell 42, and the other is the control unit. The contents of 50 start controls.

図２は、従来技術の燃料電池システムの始動制御の手順を示すフローチャートである。図では、始動制御の各手順の所要時間が分かるように、横軸に時間をとって、各手順についてのタイムチャートとして示されている。   FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for starting control of a conventional fuel cell system. In the figure, the time is shown on the horizontal axis so that the time required for each procedure of the start control can be understood.

車両においてイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオンされると、制御部５０は燃料電池システムの始動を開始する。最初に、マイクロコンピュータ、各種センサ、車載用電子機器等の低電圧負荷２６が作動できる状態かどうか、低電圧電池の状態をチェックする（Ｓ１０）。具体的には、１２Ｖバッテリ２４の出力電圧が十分か否かをチェックする。これには、ＩＧのオンから一定時間後に、電圧センサ２８の検出データを取得し、予め定めた値と比較し、仮にその値より低い電圧であるときは、警告信号を出力し、ユーザに１２Ｖバッテリの充電不足を知らせる。予め定めた値としては、例えば１１．５Ｖ等と定めることができる。ＩＧオンからの一定時間としては、例えば５００ｍｓｅｃ程度等と定めることができる。   When the ignition switch (IG) is turned on in the vehicle, the control unit 50 starts to start the fuel cell system. First, the state of the low-voltage battery is checked to see if the low-voltage load 26 such as a microcomputer, various sensors, and an in-vehicle electronic device can be operated (S10). Specifically, it is checked whether or not the output voltage of the 12V battery 24 is sufficient. For this purpose, the detection data of the voltage sensor 28 is acquired after a certain time from the turning on of the IG, compared with a predetermined value, and if the voltage is lower than that value, a warning signal is output and 12 V is output to the user. Notifies that the battery is not fully charged. The predetermined value can be set to 11.5 V, for example. The fixed time from IG ON can be determined to be about 500 msec, for example.

低電圧電池状態チェックのための一定時間が経過すると、次にシステムメインリレー２０の溶着チェックが行われる（Ｓ１２）。システムメインリレー２０の溶着判断は、上記のように、システムメインリレー２０の３つのリレーのうち、抵抗が接続されたリレーをオンし、そのときの２次電池側平滑コンデンサ３０の両端電圧が上昇するかしないかで判断される。この場合、システムメインリレー２０を構成する他の２つのリレーはオフのままである。このオフのままのリレーが溶着していなければ、２次電池側平滑コンデンサ３０に電流が流れない。仮にこのオフのリレーが溶着していれば、特に、抵抗が接続されたリレーが設けられる母線と異なる母線に設けられるリレーが溶着していれば、２次電池側平滑コンデンサ３０に電流が流れ、充電と共に、その両端電圧が上昇する。この電圧上昇を図１では図示されていない電圧計で検出し、予め定めた閾値を超えれば、システムメインリレー２０が溶着していると判断し、警告信号を出力し、ユーザにシステムメインリレーの溶着を知らせる。システムメインリレー２０は、高電圧ラインの遮断を行う機能を有するので、溶着による電圧上昇の有無は慎重に判断され、したがって、溶着チェックにはかなりの時間を要する。例えば、低電圧電池状態チェックと同程度の時間を要することがある。   When a predetermined time for checking the low-voltage battery state elapses, the system main relay 20 is checked for welding (S12). As described above, the welding determination of the system main relay 20 is performed by turning on the relay connected to the resistance among the three relays of the system main relay 20, and the voltage across the secondary battery side smoothing capacitor 30 at that time increases. It is judged by whether or not. In this case, the other two relays constituting the system main relay 20 remain off. If the relay that remains off is not welded, current does not flow through the secondary battery side smoothing capacitor 30. If this OFF relay is welded, in particular, if a relay provided on a bus different from the bus provided with the relay to which the resistor is connected is welded, current flows through the secondary battery side smoothing capacitor 30; As the battery is charged, the voltage across it increases. This voltage increase is detected by a voltmeter (not shown in FIG. 1), and if a predetermined threshold value is exceeded, it is determined that the system main relay 20 is welded, a warning signal is output, and the system main relay is Inform the welding. Since the system main relay 20 has a function of cutting off the high voltage line, the presence or absence of a voltage increase due to welding is carefully determined, and therefore a considerable time is required for the welding check. For example, it may take as long as the low voltage battery status check.

溶着チェックが終了すると、次にプリチャージが実行される。プリチャージとは、高電圧ラインの正極母線と負極母線との間に、特に２次電池側平滑コンデンサ３０、燃料電池側平滑コンデンサ４０に、徐々に充電し、２次電池１２の電圧レベルまで引き上げる予備充電のことである。すなわち、始動時には高電圧ラインの正極母線と負極母線との間に電圧差がなく、２次電池側平滑コンデンサ３０、燃料電池側平滑コンデンサ４０に電荷がない状態であるので、この状態で高電圧の２次電池を接続すると、これらの平滑コンデンサ等に過大な突入電流が流れるので、プリチャージによって、これを防止するのである。   When the welding check is completed, precharging is executed next. The pre-charge means that the secondary battery side smoothing capacitor 30 and the fuel cell side smoothing capacitor 40 are gradually charged between the positive electrode bus and the negative electrode bus of the high voltage line, and are raised to the voltage level of the secondary battery 12. It is a preliminary charge. That is, there is no voltage difference between the positive electrode bus and the negative electrode bus of the high voltage line at the start, and there is no charge in the secondary battery side smoothing capacitor 30 and the fuel cell side smoothing capacitor 40. When this secondary battery is connected, an excessive inrush current flows through these smoothing capacitors and the like, and this is prevented by precharging.

プリチャージは、２段階に分けて実行される。最初は２次電池側プリチャージが実行される（Ｓ１４）。ここでは、燃料電池用リレー３８がオフの状態で、システムメインリレー２０がオンされる。これによって、２次電池側平滑コンデンサ３０等に充電が行われる。プリチャージに要する時間は、大容量コンデンサである２次電池側平滑コンデンサ３０の容量値等で定められ、かなりの時間を要する。例えば、低電圧電池状態チェックと同程度の時間を要することがある。   Precharging is performed in two stages. Initially, the secondary battery side precharge is executed (S14). Here, the system main relay 20 is turned on while the fuel cell relay 38 is turned off. Thereby, the secondary battery side smoothing capacitor 30 and the like are charged. The time required for precharging is determined by the capacitance value of the secondary battery side smoothing capacitor 30 which is a large-capacity capacitor, and requires a considerable time. For example, it may take as long as the low voltage battery status check.

次に、燃料電池側プリチャージが実行される（Ｓ１６）。これは、メインシステムリレーをオンした状態で、電圧変換器３６を介して行われ、これによって、燃料電池側平滑コンデンサ４０等に充電が行われる。このプリチャージに要する時間も、大容量コンデンサである燃料電池側平滑コンデンサ４０の容量値等で定められ、２次電池側プリチャージと同程度の時間を要する。   Next, fuel cell side precharge is performed (S16). This is performed via the voltage converter 36 with the main system relay turned on, whereby the fuel cell side smoothing capacitor 40 and the like are charged. The time required for this precharge is also determined by the capacitance value of the fuel cell side smoothing capacitor 40, which is a large capacity capacitor, and requires the same time as the secondary battery side precharge.

燃料電池側プリチャージが完了すると、電圧変換器３６と燃料電池４２との間において正極母線と負極母線との間に接続されて配置されている燃料電池用補機３４の起動が可能となるので、ここで、燃料電池の起動指令が出される（Ｓ１８）。   When the fuel cell side precharge is completed, the fuel cell auxiliary machine 34 connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus between the voltage converter 36 and the fuel cell 42 can be started. Here, a start command for the fuel cell is issued (S18).

これらの各工程によって燃料電池システム１０の始動制御が行われる。従来技術では、ＩＧオンから燃料電池起動指令まで、約１ｓｅｃから約２ｓｅｃの時間を要することがある。   The start control of the fuel cell system 10 is performed by these steps. In the prior art, it may take about 1 sec to about 2 sec from IG on to fuel cell start command.

図３は、図１に説明した構成の燃料電池システム１０における始動制御の手順を示すフローチャートである。図３も、図２と同様に、始動制御の各手順の所要時間が分かるように、横軸に時間をとって、各手順についてのタイムチャートとして示されている。図３に示される各手順は、制御部５０によって実行される燃料電池システム始動制御プログラムの各処理手順に対応する。   FIG. 3 is a flowchart showing a start control procedure in the fuel cell system 10 having the configuration described in FIG. As in FIG. 2, FIG. 3 is also shown as a time chart for each procedure with time on the horizontal axis so that the time required for each procedure of the start control can be understood. Each procedure shown in FIG. 3 corresponds to each process procedure of the fuel cell system start control program executed by the control unit 50.

車両においてイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオンされると、制御部５０は燃料電池システムの始動を開始する。最初に、マイクロコンピュータ等の低電圧負荷２６が作動できる状態かどうか、低電圧電池の状態を１２Ｖバッテリ２４の出力電圧の検出によって行う（Ｓ２０）。この工程の処理は、制御部５０の低電圧電池状態判断モジュール６０の機能によって実行される。従来技術では、ＩＧオンから所定時間後に電圧センサ２８の検出値を予め定めた値と比較したが、ここでは、ＩＧオンから電圧センサ２８による１２Ｖバッテリ２４の端子電圧の検出を開始し、判定電圧としての閾値を予め定めておき、その判定電圧に達したときに、低電圧電池の状態は正常であると判断し、この工程を終了する。   When the ignition switch (IG) is turned on in the vehicle, the control unit 50 starts to start the fuel cell system. First, whether or not the low voltage load 26 such as a microcomputer can be operated is determined by detecting the output voltage of the 12V battery 24 (S20). The process of this step is executed by the function of the low voltage battery state determination module 60 of the control unit 50. In the prior art, the detection value of the voltage sensor 28 is compared with a predetermined value after a predetermined time from IG ON, but here, the detection of the terminal voltage of the 12V battery 24 by the voltage sensor 28 is started from IG ON, and the determination voltage Is determined in advance, and when the determination voltage is reached, it is determined that the state of the low-voltage battery is normal, and this process ends.

電圧センサ２８の検出値が立ち上がって、ある短時間に１０Ｖ程度の出力があれば、１２Ｖバッテリ２４の状態は正常と判断できるので、判定時間を設定し、その判定時間までに判定電圧に達すれば正常であると判断することができる。判定時間としては、従来技術の所定時間の半分程度とすることができる。例えば、判定電圧を約１０Ｖとするときは、判定時間を約２００ｍｓｅｃ程度とすることができる。このように、従来技術のように一律の所定時間を待って判断するのではなく、一定の判定電圧になることを確認することで、低電圧電池の状態確認のための時間を短縮できる。   If the detection value of the voltage sensor 28 rises and there is an output of about 10V in a short time, the state of the 12V battery 24 can be determined to be normal. Therefore, if the determination time is set and the determination voltage is reached by the determination time, It can be determined to be normal. The determination time can be about half of the predetermined time of the prior art. For example, when the determination voltage is about 10 V, the determination time can be about 200 msec. Thus, the time for checking the state of the low-voltage battery can be shortened by confirming that the determination voltage is constant rather than waiting for a uniform predetermined time as in the prior art.

次に溶着判断が行われる（Ｓ２２）。この工程の処理は、制御部５０の溶着判断モジュール５８の機能によって実行される。その様子を図４と図５を用いて説明する。溶着判断は、システムメインリレー２０の３つのリレー１４，１５，１６の中の電流制限抵抗付きリレー１４をオンし、残りの２つのリレー１５，１６はオフのままで行われることは、従来技術と同じである。図４では、高電圧ラインの正極母線に電流制限抵抗付きリレー（ＣＯＮＴ１）１４と、通常のリレー（ＣＯＮＴ２）１５が設けられ、負極母線にも通常のリレー（ＣＯＮＴ３）１６が設けられる。このとき、燃料電池用リレー３８はオフのままである。なお、図４では、システムメインリレー２０の負極母線に設けられたリレー（ＣＯＮＴ３）がオンの状態を示しているが、これは溶着していることを示しており、溶着判断で制御部５０の指令によってオンされるのは、あくまで電流制限抵抗付きリレー（ＣＯＮＴ１）１４のみである。   Next, welding determination is performed (S22). The process in this step is executed by the function of the welding determination module 58 of the control unit 50. This will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. It is known that the welding determination is performed with the current limiting resistor relay 14 among the three relays 14, 15, 16 of the system main relay 20 turned on and the remaining two relays 15, 16 being turned off. Is the same. In FIG. 4, a relay (CONT1) 14 with a current limiting resistor and a normal relay (CONT2) 15 are provided on the positive bus of the high voltage line, and a normal relay (CONT3) 16 is also provided on the negative bus. At this time, the fuel cell relay 38 remains off. In FIG. 4, the relay (CONT 3) provided on the negative electrode bus of the system main relay 20 is in an ON state, but this indicates that the relay is welded. Only the relay with current limiting resistor (CONT1) 14 is turned on by the command.

このように、何らかの原因で、システムメインリレー２０のリレーが溶着していると、図４で示されるように、２次電池側平滑コンデンサ３０を通って電流７０が流れ、充電が行われる。図５にその様子を示す。図５は横軸に時間をとり、縦軸に２次電池側平滑コンデンサ３０を流れる充電電流（Ｉ）と、２次電池側平滑コンデンサ３０の両端電圧（Ｖ）をとって、これらの時間変化を示したものである。なお、電流制限抵抗付きリレー（ＣＯＮＴ１）１４のオン時刻が示されている。図５に示されるように、両端電圧（Ｖ）の立上がりよりも、充電電流（Ｉ）の立ち上がりの方が早い。このことは、一般的によく知られている、コンデンサに定電圧を印加した場合の電流と電圧の特性と同じ傾向である。   As described above, when the relay of the system main relay 20 is welded for some reason, as shown in FIG. 4, the current 70 flows through the secondary battery side smoothing capacitor 30 and charging is performed. This is shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents charging current (I) flowing through the secondary battery side smoothing capacitor 30 and voltage across the secondary battery side smoothing capacitor 30 (V). Is shown. In addition, the ON time of the relay (CONT1) 14 with a current limiting resistor is shown. As shown in FIG. 5, the rising of the charging current (I) is earlier than the rising of the both-end voltage (V). This has the same tendency as the characteristics of current and voltage when a constant voltage is applied to a capacitor, which is generally well known.

したがって、充電電流（Ｉ）の立上がりについて適当な閾値を定め、その閾値を超えるときはシステムメインリレー２０に溶着が生じていると判断することにすれば、その判断に要する時間は、図５に示されるｔ（Ｉ）である。これに対し、従来技術のように、両端電圧（Ｖ）の立上がりで溶着を判断する場合は、両端電圧（Ｖ）の立上がりについて適当な閾値を定め、その閾値を超えるときにシステムメインリレー２０に溶着が生じていると判断するものとして、その判断に要する時間は、図５に示されるｔ（Ｖ）である。充電電流（Ｉ）の立上がり特性と両端電圧（Ｖ）の立上がり特性との差から、充電電流（Ｉ）に基づく判断時間ｔ（Ｉ）は、両端電圧（Ｖ）に基づく判断時間ｔ（Ｖ）よりかなり短い。   Therefore, if an appropriate threshold value is set for the rise of the charging current (I), and it is determined that welding has occurred in the system main relay 20 when the threshold value is exceeded, the time required for the determination is shown in FIG. T (I) shown. On the other hand, when the welding is judged at the rising edge of the voltage (V) as in the prior art, an appropriate threshold is set for the rising edge of the voltage (V), and when the threshold is exceeded, the system main relay 20 The time required for determining that welding has occurred is t (V) shown in FIG. Based on the difference between the rising characteristic of the charging current (I) and the rising characteristic of the both-end voltage (V), the determination time t (I) based on the charging current (I) is the determination time t (V) based on the both-end voltage (V). Considerably shorter.

このように、２次電池側平滑コンデンサ３０に流れる電流の検出データに基づいて溶着判断を行うことで、従来技術のように２次電池側平滑コンデンサ３０の両端電圧の検出データに基づく判断よりも、溶着判断に要する時間を短縮できる。例えば、従来技術に比べ、およそ１／２の時間で溶着判断を行うことができる。   In this way, by performing welding determination based on the detection data of the current flowing through the secondary battery side smoothing capacitor 30, it is possible to make a determination based on the detection data of the voltage across the secondary battery side smoothing capacitor 30 as in the prior art. The time required for welding determination can be shortened. For example, welding determination can be performed in about half the time compared to the prior art.

溶着判断の結果、溶着があると判断されると、その旨の警告信号が出力され、ユーザにシステムメインリレーの溶着を知らせる。溶着がないと判断されると、溶着判断に用いられたＣＯＮＴ１は、元のオフ状態に戻される。   As a result of the welding determination, if it is determined that there is welding, a warning signal to that effect is output to notify the user of welding of the system main relay. When it is determined that there is no welding, CONT1 used for welding determination is returned to the original OFF state.

Ｓ２２において溶着がない判断されると、次に、２次電池側プリチャージが実行される（Ｓ２４）。この工程の処理は、制御部５０の２次電池側プリチャージ実行モジュール５２の機能により実行される。２次電池側プリチャージは、図２に関連して説明したように、燃料電池用リレー３８がオフの状態で、システムメインリレー２０がオンされ、これによって、２次電池側平滑コンデンサ３０等に充電が行われるものである。   If it is determined that there is no welding in S22, then secondary battery side precharge is executed (S24). The process in this step is executed by the function of the secondary battery side precharge execution module 52 of the control unit 50. As described with reference to FIG. 2, the secondary battery side precharge is performed when the fuel cell relay 38 is off and the system main relay 20 is turned on. Charging is performed.

２次電池側プリチャージにおいて、図４で述べたシステムメインリレー２０の３つのリレーは、次の手順で接続制御が行われる。溶着判断が終了した時点で、システムメインリレー２０の３つのリレーはすべてオフ状態である。２次電池側プリチャージは、ＣＯＮＴ１とＣＯＮＴ３が同時にオンされ、あるいはいずれかが先にオンしその後すぐに他方がオンされることから開始される。この状態は、ＣＯＮＴ３が、溶着がなくて制御部５０によってオンされるところが異なるが、ちょうど図４と同じ状態で、ＣＯＮＴ１の電流制限抵抗を通って、２次電池側平滑コンデンサ３０等に電流７０が流れる。ＣＯＮＴ１の電流制限抵抗は、高電圧ラインに２次電池１２から過大な突入電量が流れないように抑制し、徐々に充電を行う機能を有する。そして、２次電池側平滑コンデンサ３０の両端電圧が上がり切ったら、ＣＯＮＴ２をオンし、ＣＯＮＴ１がオフされ、ここで２次電池側プリチャージが完了する。２次電池側プリチャージに要する時間は、従来技術において要する時間と実質的に同じである。   In the secondary battery side precharge, connection control of the three relays of the system main relay 20 described in FIG. 4 is performed according to the following procedure. When the welding determination is finished, all the three relays of the system main relay 20 are in the off state. The secondary battery side precharge is started when CONT1 and CONT3 are simultaneously turned on, or when either one is turned on first and the other is turned on immediately thereafter. This state is different in that CONT3 is turned on by the controller 50 without welding, but in the same state as in FIG. 4, the current 70 is passed through the current limiting resistor of CONT1 to the secondary battery side smoothing capacitor 30 and the like. Flows. The current limiting resistor of CONT1 has a function of suppressing charging so that an excessive inrush current does not flow from the secondary battery 12 to the high voltage line, and gradually charging. When the voltage across the secondary battery side smoothing capacitor 30 has fully increased, CONT2 is turned on and CONT1 is turned off, where the secondary battery side precharge is completed. The time required for the secondary battery side precharge is substantially the same as the time required for the conventional technology.

２次電池側プリチャージが完了すると、２次電池１２と電圧変換器３６との間において、正極母線と負極母線の間に接続されている燃料電池用補機３４が起動でき、したがって燃料電池４２の起動が可能になるので、燃料電池起動指令が出される（Ｓ２６）。この工程の処理は、制御部５０の燃料電池起動モジュール５４の機能によって実行される。従来技術では、上記のように、燃料電池用補機３４が、電圧変換器３６と燃料電池４２の間において、正極母線と負極母線の間に接続されているので、図２で説明したように、その次の燃料電池側プリチャージが終わる（Ｓ１６）まで、燃料電池起動指令（Ｓ１８）が出されない。したがって、図１の燃料電池システム１０においては、燃料電池起動指令が出されるまでの時間が、従来技術にくらべ、少なくとも、燃料電池側プリチャージに要する時間分は、短くなる。さらに、低電圧電池状態判断（Ｓ２０）及び溶着判断（Ｓ２２）においても、上記のように、従来技術に比べ、判断に要する時間がそれぞれ従来技術より短いので、全体として、燃料電池システムの始動に要する時間をかなり短縮することが可能になる。   When the secondary battery side precharge is completed, the fuel cell auxiliary machine 34 connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus can be started between the secondary battery 12 and the voltage converter 36, and therefore, the fuel cell 42. Is enabled, a fuel cell activation command is issued (S26). The process in this step is executed by the function of the fuel cell activation module 54 of the control unit 50. In the prior art, as described above, since the fuel cell auxiliary device 34 is connected between the positive electrode bus and the negative electrode bus between the voltage converter 36 and the fuel cell 42, as described in FIG. The fuel cell start command (S18) is not issued until the next fuel cell side precharge is completed (S16). Therefore, in the fuel cell system 10 of FIG. 1, the time until the fuel cell activation command is issued is at least the time required for the fuel cell side precharge as compared with the prior art. Further, in the low voltage battery state determination (S20) and the welding determination (S22), as described above, the time required for the determination is shorter than that of the conventional technology as compared with the conventional technology. The time required can be considerably shortened.

Ｓ２４において２次電池側プリチャージが終了すると、上記のように燃料電池用補機３４の起動が始まるが、それと平行し、燃料電池側プリチャージが行われる（Ｓ２８）。この工程の処理は、制御部５０の燃料電池側プリチャージ実行モジュール５６の機能により実行される。燃料電池側プリチャージは、図２に関連して説明したように、システムメインリレー２０がオンの状態で、電圧変換器３６を介して行われ、これによって、燃料電池側平滑コンデンサ４０等に充電が行われるものである。   When the secondary battery side precharge is completed in S24, the start of the fuel cell auxiliary machine 34 is started as described above, and in parallel therewith, the fuel cell side precharge is performed (S28). The process in this step is executed by the function of the fuel cell side precharge execution module 56 of the control unit 50. As described with reference to FIG. 2, the fuel cell side precharge is performed via the voltage converter 36 with the system main relay 20 turned on, thereby charging the fuel cell side smoothing capacitor 40 and the like. Is done.

図６は、燃料電池側プリチャージが行われる様子を示す図である。システムメインリレー２０がオンされている状態で、電圧変換器３６を介し、２次電池１２から電流７２が流れ、これによって、燃料電池側平滑コンデンサ４０等に充電が行われる。このようにして、燃料電池システム１０における始動制御が、従来技術に比べ、短縮された時間で実行される。   FIG. 6 is a diagram showing how fuel cell side precharging is performed. In the state where the system main relay 20 is turned on, a current 72 flows from the secondary battery 12 through the voltage converter 36, whereby the fuel cell side smoothing capacitor 40 and the like are charged. In this manner, the start control in the fuel cell system 10 is executed in a shortened time compared to the prior art.

本発明に係る実施の形態における燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system in an embodiment according to the present invention. 従来技術における燃料電池システムの始動制御の手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure of starting control of the fuel cell system in a prior art. 本発明に係る実施の形態における燃料電池システムの始動制御の手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure of starting control of the fuel cell system in embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態における溶着判断の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of welding judgment in an embodiment concerning the present invention. 本発明に係る実施の形態における溶着判断と、従来技術における溶着判断を比較して説明する図である。It is a figure which compares and demonstrates the welding determination in embodiment which concerns on this invention, and the welding determination in a prior art. 本発明に係る実施の形態において、燃料電池側プリチャージが行われる様子を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows a mode that fuel cell side precharge is performed.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池システム、１２ ２次電池、１４，１５，１６ リレー、２０ システムメインリレー、２２ １２ＶＤＣ／ＤＣコンバータ、２４ １２Ｖバッテリ、２６ 低電圧負荷、２８ 電圧センサ、３０ ２次電池側平滑コンデンサ、３２ 電流センサ、３４ 燃料電池用補機、３６ 電圧変換器、３８ 燃料電池用リレー、４０ 燃料電池側平滑コンデンサ、４２ 燃料電池、４４ インバータ、４６ モータ・ジェネレータ、５０ 制御部、５２ ２次電池側プリチャージ実行モジュール、５４ 燃料電池起動モジュール、５６ 燃料電池側プリチャージ実行モジュール、５８ 溶着判断モジュール、６０ 低電圧電池状態判断モジュール、７０，７２ 電流。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system, 12 Secondary battery, 14, 15, 16 Relay, 20 System main relay, 22 12VDC / DC converter, 24 12V battery, 26 Low voltage load, 28 Voltage sensor, 30 Secondary battery side smoothing capacitor, 32 Current sensor, 34 Fuel cell auxiliary machine, 36 Voltage converter, 38 Fuel cell relay, 40 Fuel cell side smoothing capacitor, 42 Fuel cell, 44 Inverter, 46 Motor generator, 50 Control unit, 52 Secondary battery side pre Charge execution module, 54 Fuel cell activation module, 56 Fuel cell side precharge execution module, 58 Welding determination module, 60 Low voltage battery state determination module, 70, 72 Current.

Claims (4)

２次電池に電圧変換器を介して並列に接続される燃料電池と、
２次電池と電圧変換器との間に接続される燃料電池用補機と、
２次電池と電圧変換器との間に設けられる２次電池用システムメインリレーと、
電圧変換器と燃料電池との間に設けられる燃料電池用リレーと、
燃料電池の始動を制御する制御部と、
を有し、
制御部は、
２次電池用システムメインリレーを操作して、２次電池側のプリチャージを実行する手段と、
２次電池側のプリチャージの後、２次電池側に接続された燃料電池用補機を用いて燃料電池を起動する手段と、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell connected in parallel to the secondary battery via a voltage converter;
A fuel cell auxiliary machine connected between the secondary battery and the voltage converter;
A secondary battery system main relay provided between the secondary battery and the voltage converter;
A fuel cell relay provided between the voltage converter and the fuel cell;
A control unit for controlling the start of the fuel cell;
Have
The control unit
Means for operating a secondary battery system main relay to perform precharge on the secondary battery side;
Means for starting the fuel cell using a fuel cell auxiliary device connected to the secondary battery side after precharging on the secondary battery side;
A fuel cell system comprising: 請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
２次電池側平滑コンデンサに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、
制御手段は、
２次電池用システムメインリレーの中で溶着検出用リレーを接続する手段と、
溶着検出用リレーを接続したときの電流検出手段の検出データに基づいて溶着判断を行う溶着判断手段と、
を含む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
Current detection means for detecting the current flowing in the secondary battery side smoothing capacitor;
The control means
Means for connecting a welding detection relay in the system main relay for the secondary battery;
Welding determination means for performing welding determination based on the detection data of the current detection means when the welding detection relay is connected;
A fuel cell system comprising: 請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
電気機器が接続される低電圧電池と、
低電圧電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
を有し、
制御部は、
燃料電池システムの起動時に、電圧検出手段の検出値が所定の判定電圧以上であるときに低電圧電池の状態を正常であると判断する低電圧電池判断手段を含むことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2,
A low voltage battery to which electrical equipment is connected;
Voltage detection means for detecting the voltage of the low voltage battery;
Have
The control unit
A fuel cell system comprising low voltage battery determination means for determining that the state of the low voltage battery is normal when the detected value of the voltage detection means is equal to or higher than a predetermined determination voltage at the start of the fuel cell system . ２次電池と、電圧変換器と、燃料電池とを並列に接続し、２次電池と電圧変換器との間に２次電池用システムメインリレーを、電圧変換器と燃料電池との間に燃料電池用リレーをそれぞれ設け、２次電池と電圧変換器との間に燃料電池用補機を接続して構成される燃料電池システムの始動方法であって、
２次電池用システムメインリレーを操作して、２次電池側のプリチャージを実行する工程と、
２次電池側に接続された燃料電池用補機を用いて燃料電池を起動する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの始動方法。 A secondary battery, a voltage converter, and a fuel cell are connected in parallel, a secondary battery system main relay is provided between the secondary battery and the voltage converter, and a fuel is provided between the voltage converter and the fuel cell. A starting method for a fuel cell system comprising a battery relay and connecting a fuel cell auxiliary device between a secondary battery and a voltage converter,
A step of operating a secondary battery system main relay to perform precharge on the secondary battery side;
Starting a fuel cell using an auxiliary device for the fuel cell connected to the secondary battery side;
A method for starting a fuel cell system, comprising:
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