JP2009027848A - コンタクタの接続・遮断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクタの接続・遮断に対して十分な耐久性を持たせることができるコンタクタの接続・遮断方法を提供する。
【解決手段】順序決定フラグが「０」である場合には（Ｓ１０２、Ｙｅｓ）、コンタクタの負極側のスイッチにＯＮ指令を出し（Ｓ１０３）、次いで正極側のスイッチにＯＮ指令を出し（Ｓ１０５）、順序決定フラグ「０」を「１」に書き換える（Ｓ１０７）。そして、次回コンタクタが接続される場合には、順序決定フラグが「１」であるので（Ｓ１０２、Ｎｏ）、コンタクタの正極側のスイッチにＯＮ指令を出し（Ｓ１０８）、次いで負極側のスイッチにＯＮ指令を出し（Ｓ１１０）、順序決定フラグ「１」を「０」に書き換える（Ｓ１１２）。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリチャージ回路を持たないコンタクタの接続・遮断方法に関する。

例えば、燃料電池自動車では、燃料電池とともに補助電源として二次電池が設けられており、走行モータと燃料電池との間と、走行モータと二次電池との間に、それぞれ電気的に接続遮断するためのコンタクタが設けられている。この種の燃料電池自動車では、走行モータに電力を供給する際に突入電流を防止するために、二次電池側のコンタクタをオンにし、二次電池側の電圧が所定値以上になってから燃料電池側のコンタクタをオンにする技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−１６６３７６号公報（図１および図２）

しかしながら、特許文献１に記載のコンタクタの接続方法では、接続時の突入電流は低く抑えることはできるようになるものの、突入電流を完全になくすことは困難である。

また、特許文献１のようなプリチャージ回路を持たないコンタクタを備えた高圧回路では、これまで、Ｐ側、Ｎ側のスイッチに同時に接続信号を出していた。しかし、接続信号を出してから実際にスイッチが接続されるまでの時間には製品上のバラツキがあるため、Ｐ側、Ｎ側のどちらに突入電流が流れるかは管理できなかった。このため、一方のスイッチに毎回突入電流が流れて、片側のスイッチのみの性能が落ちる可能性があった。

また、コンタクタの遮断時においても同様で、実際にコンタクタが遮断されるまでの時間には製品上のバラツキがあるため、Ｐ側とＮ側のスイッチのどちらにアーク放電が発生するかは管理できず、いずれか一方のスイッチに毎回アーク放電が発生して、片側のスイッチのみの性能が落ちる可能性があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、コンタクタの接続・遮断に対して十分な耐久性を持たせることができるコンタクタの接続・遮断方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、電力源とこの電力源の電力供給を受ける負荷とをつなぐ電力線上の正極と負極にそれぞれ接続遮断を行うスイッチを有し、かつ、プリチャージ回路を有しないコンタクタにおいて、前記コンタクタを接続する接続信号が出されたとき、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続するタイミングにずれを生じさせ、前記接続信号が出された所定回数毎に、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続する順番を入れ替えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、正極側と負極側のスイッチを接続する順番を所定回数毎に入れ替えて、正極側と負極側のそれぞれのスイッチに対して均等に突入電流を受け持たせることができるので（片持ちがなくなるので）、コンタクタ全体として、耐久性を増すことが可能になる。

請求項２に係る発明は、前記コンタクタを遮断する遮断信号が出されたとき、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断するタイミングにずれを生じさせ、前記遮断信号が出された所定回数毎に、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を入れ替えることを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、遮断のときも、正極側と負極側のスイッチを遮断する順番を所定回数毎に入れ替えて、正極側と負極側のそれぞれのスイッチに対して均等にアーク放電を受け持たせることができるので（片持ちがなくなるので）、コンタクタ全体として、耐久性を増すことが可能になる。

請求項３に係る発明は、前記接続信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続する順番と、前記遮断信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を等しくすることを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、接続と、遮断とを等しい順番にすることで、より均等に受け持ちを分担できる。ちなみに、アーク放電と、突入電流の負荷の度合いが異なり、突入電流のほうが負荷が大きくなる。

請求項４に係る発明は、電力源とこの電力源の電力供給を受ける負荷とをつなぐ電力線上の正極と負極にそれぞれ接続遮断を行うスイッチを有し、かつ、プリチャージ回路を有しないコンタクタにおいて、前記コンタクタを接続する接続信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続する順番と、前記コンタクタを遮断する遮断信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を等しくすることを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、接続と、遮断とを等しい順番にすることで、均等に受け持ちを分担できるので、コンタクタ全体として、耐久性を増すことが可能になる。

請求項５に係る発明は、電力源とこの電力源の電力供給を受ける負荷とをつなぐ電力線上の正極と負極にそれぞれ接続遮断を行うスイッチを有するコンタクタにおいて、前記コンタクタを遮断する遮断信号が出されたとき、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断するタイミングにずれを生じさせ、前記遮断信号が出された所定回数毎に、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を入れ替えることを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、正極側と負極側のスイッチを遮断する順番を所定回数毎に入れ替えて、正極側と負極側のそれぞれのスイッチに対して均等にアーク放電を受け持たせることができるので（片持ちがなくなるので）、コンタクタ全体として、耐久性を増すことが可能になる。

本発明のコンタクタの接続・遮断方法によれば、コンタクタの接続・遮断に対して十分な耐久性を持たせることができる。

図１は本実施形態のコンタクタの接続・遮断方法が適用される燃料電池自動車を示す全体構成図である。なお、本実施形態では、燃料電池自動車Ｖに適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、電気自動車、ハイブリット自動車、船舶、航空機などに適用してもよい。

図１に示すように、燃料電池自動車Ｖは、燃料電池スタック（電力源）１０、走行モータ（負荷）２０、モータＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ）３０、燃料電池用コンタクタ４０、高圧二次バッテリ５０、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０などを備えている。

前記燃料電池スタック（ＦＣスタック）１０は、プロトン伝導性を有する固体高分子からなる電解質膜の一面側をアノード（水素極）、他面側をカソード（空気極）でそれぞれ挟んで構成した膜電極接合体を有し、この膜電極接合体の両側を導電性のセパレータで挟んで構成した単セルを複数積層した構造を有している。この燃料電池スタック１０では、水素タンク（図示せず）からアノードに水素が供給され、エアコンプレッサ（図示）を駆動してカソードに空気（酸素）が供給されることにより、アノードでは、水素イオン（プロトン）が電解質膜をアノードに向けて透過し、電子が走行モータ２０（負荷）などを介してカソードに移動することにより発電が行われ、カソードでは透過した水素イオンと空気中の酸素と電子とにより水が生成される。なお、発電により生成された水は、例えば車外に排出される。

前記走行モータ２０は、例えば永久磁石式の３相交流同期モータで構成され、燃料電池スタック１０や高圧二次バッテリ５０から供給される電力によって燃料電池自動車Ｖに設けられた駆動輪を回転駆動させる。なお、走行モータ２０は、モータＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｒｉｖｅ Ｕｎｉｔ）３０を介して燃料電池スタック１０と接続される。

前記モータＰＤＵ３０は、インバータ回路などで構成され、燃料電池スタック１０や後記する高圧二次バッテリ５０からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を走行モータ２０に供給する機能を有している。また、モータＰＤＵ３０は、走行モータ２０の回生電力を直流電力に変換して高圧二次バッテリ５０に充電する機能も有している。

前記燃料電池用コンタクタ４０は、プリチャージ回路を有しないものであって、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ１，Ｌ２上に設けられている。すなわち、燃料電池スタック１０の正極とモータＰＤＵ３０の正極とを接続する電力線Ｌ１上に接続・遮断を行う燃料電池用コンタクタ４０の正極側のスイッチ（電磁開閉器）４１が設けられている。また、燃料電池スタック１０の負極とモータＰＤＵ３０の負極とを接続する電力線Ｌ２上に接続・遮断を行う燃料電池用コンタクタ４０の負極側のスイッチ（電磁開閉器）４２が設けられている。

前記高圧二次バッテリ５０は、燃料電池スタック１に対して並列に接続され、モータＰＤＵ３０を介して走行モータ２０と接続されている。なお、高圧二次バッテリ５０は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池などであり、燃料電池スタック１からの発電電力を受けて充電可能であると共に放電可能なものである。

また、高圧二次バッテリ５０は、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ１，Ｌ２と、電力線Ｌ３，Ｌ４を介して接続されている。さらに説明すると、この電力線Ｌ３，Ｌ４は、燃料電池用コンタクタ４０の下流側、つまりモータＰＤＵ３０と燃料電池用コンタクタ４０との間に接続され、電力線Ｌ３が電力線Ｌ１と接続され、電力線Ｌ４が電力線Ｌ２と接続されている。

また、前記電力線Ｌ３，Ｌ４上には、バッテリ用コンタクタ５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が設けられている。バッテリ用コンタクタ５１は、電力線Ｌ３上に正極側のスイッチ（電磁開閉器）５２が設けられ、電力線Ｌ４上に負極側のスイッチ（電磁開閉器）５３が設けられている。また、バッテリ用コンタクタ５１は、スイッチ５２とともにプリチャージ回路５４が設けられている。

前記プリチャージ回路５４は、電線５４ａ、抵抗体５４ｂ、電磁開閉器からなる予備スイッチ５４ｃで構成されている。電線５４ａの両端は、スイッチ５２の上流側と下流側にそれぞれ接続され、電線５４ａ上に、抵抗体５４ｂと予備スイッチ５４ｃが直列に設けられている。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータ５６は、直流の電圧を別の直流の電圧に変換する機能を有し、バッテリ用コンタクタ５１の下流側の電力線Ｌ３，Ｌ４上に設けられている。

なお、バッテリ用コンタクタ５１とＤＣ／ＤＣコンバータ５６との間の電力線Ｌ３，Ｌ４には、電力線Ｌ３と電力線Ｌ４とを接続するようにコンデンサ５７が設けられている。

前記ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、プログラムなどで構成され、燃料電池用コンタクタ４０のスイッチ４１，４２、バッテリ用コンタクタ５１のスイッチ５２，５３および予備スイッチ５４ｃを適宜開閉制御する。また、ＥＣＵ６０は、例えば、燃料電池用コンタクタ４０の上流側（燃料電池スタック１側）に設けられた電圧センサ６１から電圧値Ｖ１、燃料電池用コンタクタ４０の下流側に設けられた電圧センサ６２から電圧値Ｖ２をそれぞれ取得する。

（第１実施形態）
次に、第１実施形態のコンタクタの接続・遮断方法について、図２および図３を参照して、燃料電池用コンタクタ（以下、コンタクタと略記する）４０の接続方法について説明する。図２は第１実施形態のコンタクタの接続・遮断方法を示すフローチャート、図３は第１実施形態におけるタイミングチャートである。第１の実施形態は、コンタクタ４０を接続する接続信号が出されたときに、正極側のスイッチ４１を接続するタイミングと負極側のスイッチ４２を接続するタイミングにずれを生じさせ、接続信号が出された所定回数毎に、正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２を接続する順番を入れ替えることを特徴としている。なお、燃料電池自動車Ｖの運転停止時には、コンタクタ４０の正極側のスイッチ４１および負極側のスイッチ４２は遮断（オフ）されている。同様に、バッテリ用コンタクタ５１のスイッチ５２，５３および予備スイッチ５４ｃも遮断（オフ）されている。

まず、運転者によって燃料電池自動車Ｖのイグニッションスイッチ（図示せず）がオンにされると、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０を接続する接続信号を出力するとともに、バッテリ用コンタクタ５１のスイッチ（負極側）５３を接続（ＯＮ）し、プリチャージ回路５４の予備スイッチ５４ｃを接続（ＯＮ）して、コンデンサ５７の充電を開始する。このとき、プリチャージ回路５４に設けられた抵抗体５４ｂによって、突入電流が流れるのを制限している。そして、コンデンサ５７が充電されると、スイッチ（正極側）５２が接続（ＯＮ）される。そして、予備スイッチ５４ｃが遮断（ＯＦＦ）される。

また、ＥＣＵ６０は、高圧二次バッテリ５０に蓄積された電力を利用して、例えば、水素タンクの遮断弁を開くとともにエアコンプレッサを駆動して、燃料電池スタック１０に水素と空気を供給して、燃料電池スタック１０の電圧（開放端電圧）を所定値まで上昇させる。なお、所定値とは、燃料電池スタック１０からの給電が可能になる電圧値を意味している。

そして、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の接続を行ってもよいかどうかを判断する。なお、このときの接続条件とは、高圧二次バッテリ５０から供給されてＤＣ／ＤＣコンバータ５６により電圧変換された後の、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が、コンタクタ４０の上流側の電圧Ｖ１とほぼ等しくなったかどうかによって判断できる。ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が上流側の電圧Ｖ１にほぼ等しくなっていないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０１を繰り返し、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が上流側の電圧Ｖ１にほぼ等しくなったと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、順序決定フラグが「０」であるかどうかを判断する。なお、順序決定フラグは例えば「０」または「１」であり、いずれかのフラグがメモリに記憶され、適宜読み出され、また書き換えが行われるようになっている。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、読み出された順序決定フラグが「０」であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の負極側（Ｎ側）のスイッチ４２を接続するＯＮ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ２を導通させる。

そして、ステップＳ１０４に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０３でＯＮ指令を出してから所定時間が経過したかどうかを判断する。なお、ここでの所定時間とは、負極側のスイッチ４２が確実に接続されるのに必要な時間であり、例えばＥＣＵ６０に設けられたタイマ（図示せず）によって判断される。ステップＳ１０４において、ＥＣＵ６０は、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の正極側（Ｐ側）のスイッチ４１を接続するＯＮ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ１を導通させる。

そして、ステップＳ１０６に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０５でＯＮ指令を出してから所定時間が経過したかどうかを判断する。なお、ここでの所定時間についても前記と同様に、正極側のスイッチ４１が確実に接続されるのに必要な時間であり、例えば図示しないタイマによって判断される。ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０６の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ６０は、メモリに記憶された順序決定フラグ「０」を「１」に書き換え、コンタクタ４０の接続を終了する。コンタクタ４０の接続が完了すると、燃料電池スタック１０の発電電力が走行モータ２０などに供給可能になる。また、高圧二次バッテリ５０からの給電から燃料電池スタック１０の給電に切り替えて、エアコンプレッサなどを駆動させる。

そして、運転者によってイグニッションスイッチがオフにされ、次回コンタクタ４０を接続する接続信号が出力された場合には、図２のフローのステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、メモリに記憶された順序決定フラグは「１」であると判断して、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ６０は、前回とは逆にまずコンタクタ４０の正極側（Ｐ側）のスイッチ４１を接続するＯＮ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ１を導通させる。

そして、ステップＳ１０９に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０６と同様にして、所定時間が経過したかどうかを判断し、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０９の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の負極側（Ｎ側）のスイッチ４２を接続するＯＮ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ２を導通させる。

そして、ステップＳ１１１に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０４と同様にして、所定時間が経過したかどうかを判断し、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１１の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２において、ＥＣＵ６０は、メモリに記憶された順序決定フラグ「１」を「０」に書き換え、コンタクタ４０の接続を終了する。

そして、また次回にコンタクタ４０を接続する場合には、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理が実行される。

さらに、図３のタイムチャートを参照して説明すると、１回目のコンタクタ４０の接続では、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１において、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が上流側の電圧Ｖ１にほぼ等しくなると（Ｓ１０１、Ｙｅｓ）、コンタクタ４０の負極側のスイッチ４２にＯＮ指令が出される（Ｓ１０３）。そして、ＯＮ指令から所定時間（ｔ２−ｔ１）経過したら（Ｓ１０４、Ｙｅｓ）、正極側のスイッチ４１にＯＮ指令が出される（時刻ｔ２、Ｓ１０５）。このとき、正極側のスイッチ４１を介して突入電流が流れ、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が上流側の電圧Ｖ１に等しくなる。そして、正極側のスイッチ４１に対するＯＮ指令から所定時間（ｔ３−ｔ２）が経過したら（Ｓ１０６、Ｙｅｓ）、順序決定フラグ「０」を「１」に書き換える（時刻ｔ３、Ｓ１０７）。

そして、次回（２回目）のコンタクタ４０の接続では、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が上流側の電圧Ｖ１にほぼ等しくなると（Ｓ１０１、Ｙｅｓ）、コンタクタ４０の正極側のスイッチ４１にＯＮ指令が出される（Ｓ１０８）。そして、ＯＮ指令から所定時間（ｔ２−ｔ１）経過すると（Ｓ１０９、Ｙｅｓ）、負極側のスイッチ４２に対するＯＮ指令が出される（時刻ｔ２、Ｓ１１０）。このとき、負極側のスイッチ４２を介して突入電流が流れ、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が上流側の電圧Ｖ１に等しくなる。そして、負極側のスイッチ４２に対するＯＮ指令から所定時間（ｔ３−ｔ２）が経過したら（Ｓ１１１、Ｙｅｓ）、順序決定フラグ「１」を「０」に書き換える（時刻ｔ３、Ｓ１１２）。

このような本実施形態によれば、コンタクタ４０の正極側のスイッチ４１を接続するタイミングと、負極側のスイッチ４２を接続するタイミングを互いにずらし、１回毎（所定回数毎）に、それぞれの接続の順番を入れ替える。これにより、正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２とに交互（均等）に突入電流を受け持たせることができるので、コンタクタ４０の耐久性を増すことが可能になる。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態のコンタクタの接続・遮断方法を示すフローチャート、図５は第２実施形態におけるタイミングチャートである。第２実施形態は、コンタクタ４０を遮断する遮断信号が出されたときに、正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２を遮断するタイミングにずれを生じさせ、遮断信号が出された所定回数毎に、正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２を遮断する順番を入れ替えることを特徴としている。

例えば、運転者によってイグニッションスイッチがオフにされると、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０を遮断する遮断信号を出力し、ステップＳ２０１において、コンタクタ４０の遮断を行ってもよいかどうかを判断する。なお、このときの遮断条件とは、燃料電池自動車Ｖの場合であれば、燃料電池スタック１０内を掃気ガス（空気など）で掃気して、燃料電池スタック１０の電圧が所定値まで低下したかどうかによって判断できる。ステップＳ２０１において、ＥＣＵ６０は、燃料電池スタック１０の電圧（Ｖ１，Ｖ２）が所定値まで低下していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２０１を繰り返し、燃料電池スタック１０の電圧が所定値まで低下したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、ＥＣＵ６０は、順序決定フラグが０であるかどうかを判断する。なお、順序決定フラグは、例えば「０」または「１」であり、いずれかのフラグがメモリに記憶され、適宜読み出され、また書き換えが行われるようになっている。ステップＳ２０２において、ＥＣＵ６０は、読み出された順序決定フラグが「０」であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の負極側（Ｎ側）のスイッチ４２を遮断するＯＦＦ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ２を遮断する。

そして、ステップＳ２０４に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０３でＯＦＦ指令を出してから所定時間が経過したかどうかを判断する。なお、ここでの所定時間とは、負極側のスイッチ４２が確実に遮断されるのに必要な時間であり、例えばＥＣＵ６０に設けられたタイマ（図示せず）によって判断される。ステップＳ２０４において、ＥＣＵ６０は、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の正極側（Ｐ側）のスイッチ４１を遮断するＯＦＦ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ１を遮断する。

そして、ステップＳ２０６に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０５でＯＦＦ指令を出してから所定時間が経過したかどうかを判断する。なお、ここでの所定時間についても前記と同様に、正極側のスイッチ４１が確実に遮断されるのに必要な時間であり、例えば図示しないタイマによって判断される。ステップＳ２０６において、ＥＣＵ６０は、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２０６の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７において、ＥＣＵ６０は、メモリに記憶された順序決定フラグ「０」を「１」に書き換え、コンタクタ４０の遮断を終了する。また、バッテリ用コンタクタ５１のスイッチ（正極側）５２が遮断（オフ）され、スイッチ（負極側）５３が遮断（オフ）されて、電力線Ｌ３，Ｌ４が遮断される。

そして、運転者によってイグニッションスイッチがオンにされて、次回コンタクタ４０を遮断する遮断信号が出力された場合には、図４のフローのステップＳ２０２において、ＥＣＵ６０は、メモリに記憶された順序決定フラグは「１」と判断して、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８において、ＥＣＵ６０は、前回とは逆にまずコンタクタ４０の正極側（Ｐ側）のスイッチ４１を遮断するＯＦＦ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ１を遮断する。

そして、ステップＳ２０９に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０６と同様にして、所定時間が経過したかどうかを判断し、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２０９の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、ＥＣＵ６０は、コンタクタ４０の負極側（Ｎ側）のスイッチ４２を遮断するＯＦＦ指令を出力して、燃料電池スタック１０とモータＰＤＵ３０とを接続する電力線Ｌ２を遮断する。

そして、ステップＳ２１１に進み、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０４と同様にして、所定時間が経過したかどうかを判断し、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２１１の処理を繰り返し、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２において、ＥＣＵ６０は、メモリに記憶された順序決定フラグ「１」を「０」に書き換え、コンタクタ４０の遮断を終了する。そして、また次回にコンタクタ４０を遮断する場合には、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７の処理を実行する。

さらに、図５のタイムチャートを参照して説明すると、１回目のコンタクタ４０の遮断では、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ４において、燃料電池スタック１０の掃気などによって燃料電池スタック１０の電圧が所定値まで低下すると（Ｓ２０１、Ｙｅｓ）、コンタクタ４０の負極側のスイッチ４２にＯＦＦ指令が出される（Ｓ２０３）。このとき、負極側のスイッチ４２を介してアーク放電が発生し、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が徐々に低下する。そして、ＯＦＦ指令から所定時間（ｔ５−ｔ４）経過したら（Ｓ２０４、Ｙｅｓ）、正極側のスイッチ４１にＯＦＦ指令が出される（時刻ｔ５、Ｓ２０５）。そして、ＯＦＦ指令から所定時間（ｔ６−ｔ５）が経過したら（Ｓ２０６、Ｙｅｓ）、順序決定フラグ「０」を「１」に書き換える（時刻ｔ６、Ｓ２０７）。

そして、次回（２回目）のコンタクタ４０の遮断では、図５（ｂ）に示すように、順序決定フラグは「１」であるので、時刻ｔ４において、燃料電池スタック１０の掃気などによって燃料電池スタック１０の電圧が所定値まで低下すると（Ｓ２０１、Ｙｅｓ）、コンタクタ４０の正極側のスイッチ４１にＯＦＦ指令が出される（Ｓ２０８）。このとき、正極側のスイッチ４１を介してアーク放電が発生し、コンタクタ４０の下流側の電圧Ｖ２が徐々に低下する。そして、ＯＦＦ指令から所定時間（ｔ５−ｔ４）経過したら（Ｓ２０９、Ｙｅｓ）、負極側のスイッチ４２にＯＦＦ指令が出される（時刻ｔ５、Ｓ２１０）。そして、ＯＦＦ指令から所定時間が経過したら（Ｓ２１１、Ｙｅｓ）、順序決定フラグ「１」を「０」に書き換える（時刻ｔ６、Ｓ２１２）。

このように本実施形態によれば、コンタクタ４０の正極側のスイッチ４１を遮断するタイミングと、負極側のスイッチ４２を遮断するタイミングをずらし、１回毎（所定回数毎）に、それぞれの遮断する順番を入れ替えることにより、正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２とに交互（均等）にアーク放電の発生を受け持たせることができ、コンタクタ４０の耐久性を増すことが可能になる。

（第３実施形態）
図６は第３実施形態のコンタクタの接続・遮断方法を示すフローチャート、図７は第３実施形態におけるタイミングチャートである。第３実施形態は、コンタクタ４０を接続する接続信号が出されたときの正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２を接続する順番と、コンタクタ４０を遮断する遮断信号が出されたときの正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２を遮断する順番を等しくすることを特徴としている。

なお、図６のステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５は、燃料電池自動車Ｖの運転準備期間であり、図２に示す第１実施形態のステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６とそれぞれ同様である。また、図６のステップＳ３０８、Ｓ３０９、Ｓ３１０、Ｓ３１１、Ｓ３１２は、停止期間であり、図４に示す第２実施形態のステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６とそれぞれ同様である。

ステップＳ３０５において所定時間が経過した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６に進み、ＥＣＵ６０は、運転準備期間から通常運転に移行する。通常運転では、例えば、燃料電池スタック１０の発電電力を走行モータ２０や補機に供給し、また必要に応じて高圧二次バッテリ５０などを充電する。

そして、ステップＳ３０７に進み、ＥＣＵ６０は、運転者によってイグニッションスイッチがオフにされたかどうかを判断し、オフにされていないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３０６に戻って通常運転を継続し、オフにされたと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０８に進む。

また、図７のタイミングチャートを参照して説明すると、運転準備期間におけるコンタクタ４０の接続時には、まずコンタクタ４０の負極側のスイッチ４２がＯＮにされ（時刻ｔ７）、所定時間（ｔ８−ｔ７）経過後に正極側のスイッチ４１がＯＮにされ（時刻ｔ８）、通常運転に移行する。そして、イグニッションスイッチがオフにされてコンタクタ４０が遮断される時には、まずコンタクタ４０の負極側のスイッチ４２がＯＦＦにされ（時刻ｔ９）、所定時間（ｔ１０−ｔ９）経過後に正極側のスイッチ４１がＯＦＦにされる（時刻ｔ１０）。

このように、接続する順番と遮断する順番を等しくして、コンタクタ４０の接続時には正極側のスイッチ４１に突入電流を受け持たせ、コンタクタ４０の遮断時には負極側のスイッチ４２にアーク放電を受け持たせることで、正極側のスイッチ４１と負極側のスイッチ４２に対してさらに均等に受け持ちを分担させることが可能になる。

なお、第３実施形態では、コンタクタ４０の負極側のスイッチ４２を先に接続する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、正極側のスイッチ４１を先に接続するようにしてもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、所定回数として１回毎に順番を入れ替えた例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、５回毎、１０回毎など適宜変更することができる。

本実施形態のコンタクタの接続・遮断方法が適用される燃料電池自動車を示す全体構成図である。 第１実施形態のコンタクタの接続・遮断方法を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるタイミングチャートである。 第２実施形態のコンタクタの接続・遮断方法を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるタイミングチャートである。 第３実施形態のコンタクタの接続・遮断方法を示すフローチャートである。 である。 第３実施形態におけるタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 燃料電池スタック（電力源）
２０ 走行モータ（負荷）
４０ 燃料電池用コンタクタ（コンタクタ）
４１ 正極側のスイッチ
４２ 負極側のスイッチ
７０ ＥＣＵ
Ｌ１，Ｌ２ 電力線

Claims (5)

1. 電力源とこの電力源の電力供給を受ける負荷とをつなぐ電力線上の正極と負極にそれぞれ接続遮断を行うスイッチを有し、かつ、プリチャージ回路を有しないコンタクタにおいて、
   前記コンタクタを接続する接続信号が出されたとき、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続するタイミングにずれを生じさせ、前記接続信号が出された所定回数毎に、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続する順番を入れ替えることを特徴とするコンタクタの接続・遮断方法。
2. 前記コンタクタを遮断する遮断信号が出されたとき、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断するタイミングにずれを生じさせ、前記遮断信号が出された所定回数毎に、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を入れ替えることを特徴とする請求項１に記載のコンタクタの接続・遮断方法。
3. 前記接続信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続する順番と、前記遮断信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を等しくすることを特徴とする請求項２に記載のコンタクタの接続・遮断方法。
4. 電力源とこの電力源の電力供給を受ける負荷とをつなぐ電力線上の正極と負極にそれぞれ接続遮断を行うスイッチを有し、かつ、プリチャージ回路を有しないコンタクタにおいて、
   前記コンタクタを接続する接続信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを接続する順番と、前記コンタクタを遮断する遮断信号が出されたときの前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を等しくすることを特徴とするコンタクタの接続・遮断方法。
5. 電力源とこの電力源の電力供給を受ける負荷とをつなぐ電力線上の正極と負極にそれぞれ接続遮断を行うスイッチを有し、かつ、プリチャージ回路を有しないコンタクタにおいて、
   前記コンタクタを遮断する遮断信号が出されたとき、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断するタイミングにずれを生じさせ、前記遮断信号が出された所定回数毎に、前記正極側のスイッチと前記負極側のスイッチを遮断する順番を入れ替えることを特徴とするコンタクタの接続・遮断方法。

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