JP2010172155A - 制御装置、制御方法、及び、給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電圧レギュレータが故障した場合であっても、適切に退避走行ができる制御装置、制御方法、及び、給電装置を提供する。
【解決手段】燃料電池１０と蓄電装置４０に接続された直流電圧レギュレータ５０がモータ７０を駆動するインバータ６０に並列接続された給電装置２に対して、燃料電池１０の出力電圧と直流電圧レギュレータ５０の出力電圧との差が許容範囲に入るように制御する発電制御処理と、直流電圧レギュレータ５０の故障を検知する故障検知処理と、故障検知処理で故障が検知されると、バイパス回路９に備えたリレー９０を導通させるフェールセーフ処理と、故障検知処理で故障が検知されると、燃料電池１０と蓄電装置４０の出力電圧との差が許容範囲に入るように電圧調整するフェールセーフ発電処理とを実行する制御部８０と、故障検知処理で検知された故障情報を記憶する記憶部８２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料ガスと反応ガスの電気化学反応で発電する燃料電池からの発電電力でモータを駆動して車両を走行させる制御装置に関する。

図１に示すように、燃料電池１０が搭載され、当該燃料電池１０による発電電力で走行用のモータ７０を駆動する燃料電池車両１には、燃料電池１０から負荷としてのインバータ６０への給電線２０に、直流電圧レギュレータとしてのＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介して蓄電装置４０が並列に接続された給電装置２が搭載されている。尚、図中、符合１１は燃料電池１０方の給電リレーを示し、符合３０はシステムメインリレーを示す。

そして、蓄電装置４０の出力電圧ＶｂをＤＣ−ＤＣコンバータ３０により所定電圧Ｖｃに昇圧するとともに、燃料電池１０に供給する燃料ガス及び反応ガスの供給量を調整して、燃料電池１０による発電電圧ＶｆｃをＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃと略同等電圧になるように制御する制御部８０を備えている。

制御部８０は、運転者のアクセルペダルの操作量に基づいて、必要な走行トルクを算出し、算出した走行トルクに対応する電力をモータ７０に供給するべく、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧Ｖｃを設定するとともに、燃料電池１０による発電電圧ＶｆｃをＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃと同等または少し高い電圧に調整する、所謂、等価電圧制御を実行する。

燃料電池１０による発電電圧ＶｆｃがＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃよりも低くなると、燃料電池１０からモータ７０に給電できないためである。

このような制御によって、通常の安定走行時には、燃料電池１０からインバータ６０に給電され、急激な加速が必要な場合には、燃料電池１０から供給される電力に加えて蓄電装置４０からの電力が供給されるようになる。

また、制御部８０は、モータ７０の回生制動時には、インバータ６０から供給される回生電力をＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介して蓄電装置４０に充電制御する。このとき、制御部８０は、インバータ６０の出力電圧を充電に必要な適正電圧に降圧するようにＤＣ−ＤＣコンバータ５０を制御する。

しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が故障すると、蓄電装置４０からの電力の供給ができなくなるばかりでなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧が定まらないために等価電圧制御が適正に行なわれなくなる。

その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧よりも燃料電池１０の出力電圧が相対的に高くなると、燃料電池１０がオーバーフローして出力電圧が低下し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧よりも燃料電池１０の出力電圧が相対的に低くなると、燃料電池１０の電力がモータ７０に供給されず、走行不能になるという問題があった。

特許文献１には、ＤＣ−ＤＣコンバータが故障した場合でも、燃料電池に供給されるガスの不足状態を回避し、燃料電池の劣化を防止するために、燃料電池と蓄電装置が負荷に対して並列に接続された燃料電池の電気システムにおいて、燃料電池と蓄電装置の並列接続部よりも蓄電装置側に設けられたＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの故障を検出する故障検出手段と、故障検出手段によりＤＣ−ＤＣコンバータの故障が検出された場合、燃料電池から出力される電力の応答性を制限する応答制限手段と、を有する燃料電池の電気システムが提案されている。

特開２００６−２８６３０５号公報

しかし、上述の従来技術であっても、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧よりも燃料電池の出力電圧が相対的に低くなると、燃料電池の電力がモータに供給されず、最寄りの修理工場までの退避走行が不可能になるという問題が解決されるものではない。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、直流電圧レギュレータが故障した場合であっても、適切に退避走行ができる制御装置、制御方法、及び、給電装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による制御装置の特徴構成は、給電装置を制御する制御装置であって、給電装置は、燃料電池と、蓄電装置に接続された直流電圧レギュレータとが、モータを駆動するインバータに並列に接続され、蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路に備えたリレーを備えるものであり、給電装置における、燃料電池の出力電圧と直流電圧レギュレータの出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように制御する発電制御処理と、直流電圧レギュレータの故障を検知する故障検知処理と、故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、リレーを導通させるフェールセーフ処理と、故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように電圧を調整するフェールセーフ発電処理と、を実行する制御部と、制御部が各処理を実行する際に必要な情報を記憶する記憶部と、を備えている点にある。

上述の構成によれば、直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路に備えたリレーを導通させ、また、フェールセーフ発電処理により、電圧を調整することにより、蓄電装置の出力電圧に対して燃料電池の出力電圧を略等しくなるように制御する等価電圧制御が可能になり、適切に退避走行が行なえる環境を実現できるようになる。

さらに、本発明による制御装置は、燃料電池と、蓄電装置に接続された直流電圧レギュレータとが、モータを駆動するインバータに並列に接続された給電装置に対して、燃料電池の出力電圧が直流電圧レギュレータの出力電圧と略等しくなるように制御する発電制御処理と、直流電圧レギュレータの故障を検知する故障検知処理と、故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように電圧を調整する電圧調整処理と、電圧調整処理で燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入ると、蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路に備えたリレーを導通させるフェールセーフ処理と、を実行する制御部と、制御部が各処理を実行する際に必要な情報を記憶する記憶部と、を備えていることが好ましい。

リレーを導通させる際に、燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧の電圧差が大きければ、大電流がリレーに通流してリレーの接点が溶着する虞があるが、電圧調整処理により、電圧差を減少させた後にリレーを導通させることにより、このような不都合も解消されるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、直流電圧レギュレータが故障した場合であっても、適切に退避走行ができる制御装置を提供することができるようになった。

従来の給電装置のブロック構成図 本発明による給電装置のブロック構成図燃料電池、直流電圧レギュレータ、負荷のブロック構成図 給電装置を構成するＤＣ−ＤＣコンバータとインバータの回路図 ＤＣ−ＤＣコンバータが正常に機能している場合の制御装置による車両の走行制御のフローチャート ＤＣ−ＤＣコンバータが正常に機能している場合の燃料電池の電圧制御を示すタイミングチャート ＤＣ−ＤＣコンバータに故障が発生した場合の制御装置による車両の走行制御のフローチャート モータの電流ベクトル制御の説明図 フェールセーフ処理後の給電装置のブロック構成図

以下、本発明による制御装置、制御方法、及び、給電装置について説明する。

図２に示すように、燃料電池１０が搭載された車両１には、燃料電池１０と、蓄電装置４０に接続された直流電圧レギュレータとしてのＤＣ−ＤＣコンバータ５０とが、三相交流同期回転機で構成されるモータ７０を駆動するインバータ６０に並列に接続された給電装置２と、給電装置２を制御する制御装置８が搭載されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ５０からインバータ６０への給電線２０に、リレー１１を介して燃料電池１０が接続され、蓄電装置４０とＤＣ−ＤＣコンバータ５０の間にシステムメインリレー３０が介装されている。

また、蓄電装置４０からＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介さずに給電線２０に給電するリレー９０を備えたバイパス回路９が設けられている。尚、システムメインリレー３０及びリレー９０は保護抵抗が内蔵されている。

図２及び図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０は、電力スイッチング素子である二つのｎｐｎ型トランジスタが直列に接続された入力側スイッチ回路５１と、同じく電力スイッチング素子である二つのｎｐｎ型トランジスタが直列に接続された出力側スイッチ回路５２と、各スイッチ回路５１，５２のトランジスタの接続点に介装されたリアクトル５３を備えている。尚、各トランジスタは、保護用のダイオードが逆並列に接続されている。

インバータ６０は、互いに並列に接続されたＵ相アーム、Ｖ相アーム、及びＷ相アームを備えている。各相アームは、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを含み、各ｎｐｎ型トランジスタにはダイオードが逆並列に接続されている。各相アームを構成する２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードが、モータ７０のＵ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの端部に夫々接続されている。

ｎｐｎ型トランジスタとして、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を好適に用いることができる。また、ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることも可能である。

インバータ６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０または燃料電池１０から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータ７０へ供給し、或は、回生制動されたモータ７０で発電された交流電力を直流電力に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ５０へ供給する。

燃料電池１０は、燃料ガスとしての水素が供給されるアノード電極と、反応ガスとしての空気が供給されるカソード電極と、両電極に挟まれた高分子電解質膜を備えた膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly）が、燃料ガスをアノード電極に誘導するアノードセパレータと、酸化ガスをカソード電極に誘導するカソードセパレータを介して複数積層されている。

燃料ガスタンク４００からインジェクタ５００を介してアノードセパレータに供給された水素ガスが、高分子電解質膜の電極に設けた触媒作用により水素イオンと電子に分解され、高分子電解質膜を移動した水素イオンが、カソードセパレータに供給された酸素と反応して水が生成され、アノード電極で発生した電子が外部回路であるインバータ６０に供給される。

アノードセパレータに供給された水素ガスのうち、未反応の水素ガスが循環経路に配置されたポンプ６００を介して再度アノードセパレータに供給されるように構成され、エアコンプレッサ７００を介して吸引された空気がカソードセパレータに供給されるように構成されている。

蓄電装置４０とシステムメインリレー３０間の給電線から分岐した給電線に、上述したインジェクタ５００、ポンプ６００、エアコンプレッサ７００が夫々接続されている。

制御装置８には、制御部としてのＣＰＵ８０と、ＣＰＵ８０で実行される制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ８１と、ＣＰＵ８０のワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ８２と、バッファやドライバ等の入出力回路等を備えている。

制御装置８にはイグニッションスイッチ、アクセルペダルの操作量を検知するポテンショメータ、蓄電装置４０の出力電圧Ｖｂを検知する電圧センサと、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃを検知する電圧センサ等のスイッチやセンサ信号が入力され、制御装置８からシステムメインリレー３０、バイパス回路９のリレー９０、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０、インバータ６０等への制御信号が出力される。

制御装置８は、運転者によるイグニッションスイッチＩＧＳＷのオン操作に対応して、低圧の蓄電装置から制御用の電力を給電するための電源リレーをオンするとともに、スタータスイッチＳＴＳＷのオン操作に対して、走行制御を開始し、運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいて、所定の演算式により車両の走行トルクを算出し、算出したトルクでモータ７０が駆動されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０及びインバータ６０を制御する。

制御装置８は、蓄電装置４０の出力電圧ＶｂとＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃを入力して、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃが目標電圧となるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０にＰＷＭ信号を出力する。制御装置８から出力されるＰＷＭ信号に基づいて、各電力スイッチング素子が所定周波数で制御されるのである。

制御装置８は、レゾルバを介して検知されるロータの回転位置と、各相電流に基づいて、インバータ６０を介してｄ軸電流及びｑ軸電流、または、電流ベクトルの振幅と位相をフィードバック制御し、モータ７０を目標トルク及び目標速度となるように最適な効率で駆動制御する。

さらに、制御装置８には燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃを検知する電圧センサ等のセンサ信号が入力され、出力電圧Ｖｆｃが所定の電圧値となるように、制御装置８からリレー１１、インジェクタ５００、ポンプ６００、エアコンプレッサ７００等に制御信号が出力される。

尚、スイッチやセンサ信号等の制御装置８へ入力される情報や、制御信号等の制御装置８から出力される情報は、制御装置８が車両の走行制御、並びに、後述する発電制御処理、故障検知処理、フェールセーフ処理、及び電圧調整処理等の各処理を実行する際に必要な情報としてＲＡＭ８２に記憶される。

以下、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が正常に機能している場合の、制御装置８による車両の走行制御を、図４に示すフローチャート、及び、図５に示すタイミングチャートに基づいて説明する。

図５に示す時点Ｔ１でイグニッションスイッチが投入されると（ＳＡ１）、制御装置８は、低圧の蓄電装置から車両を制御するブレーキ制御装置等の他の制御装置に制御用の電力を供給するために電源リレーを閉じ、時点Ｔ２でスタータスイッチが操作されると（ＳＡ２）、時点Ｔ３でシステムメインリレーを閉じて（ＳＡ３）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０にＰＷＭ信号を出力し、その出力電圧を所定電圧に昇圧する（ＳＡ４、時点Ｔ４から時点Ｔ５）。本実施形態では、蓄電装置４０の出力電圧Ｖｂが３００Ｖに設定され、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃが最大４００Ｖに昇圧される。また、燃料電池１０の開放端子電圧が最大で４００Ｖに設定されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が所定電圧に昇圧されると、インジェクタ５００、ポンプ６００、エアコンプレッサ７００を制御して、燃料電池１０に燃料ガス及び反応ガスを供給して、燃料電池１０の出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧と略等しくなるように制御する（ＳＡ５）。つまり、燃料電池１０の出力電圧ＶｆｃがＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃと略等しくなるように制御する発電制御処理が実行される。

制御装置８は、燃料電池１０の出力電圧ＶｆｃがＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃと略等しい４００Ｖまたは僅かに大きい電圧になると（ＳＡ６）、リレー１１を閉じて給電線２０に電力を供給する（ＳＡ７、時刻Ｔ５）。燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが上昇してからリレー１１を閉じるのは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０から燃料電池１０に大電流が流入してリレー１１が破損するのを回避するためである。

つまり、ステップＳＡ６では、制御装置８は、出力電圧Ｖｆｃと出力電圧Ｖｃとの差分が所定の許容範囲に入ると、リレー１１を閉じて給電線２０に電力を供給する。ここで、所定の許容範囲は、燃料電池１０から給電線２０に適正な電力が供給されるような範囲に、適宜設定される。

燃料電池１０の出力電圧ＶｆｃがＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃと略等しい等価電圧制御状態が確認されると、制御装置８は、インバータ６０をフィードバック制御して、モータ７０を目標トルク及び目標速度で駆動制御する。

つまり、制御装置８は、運転者によるアクセルペダルの操作量をポテンショメータを介して検知し（ＳＡ８）、当該操作量に基づいて、所定の演算式により車両の走行トルクを算出し、算出したトルクでモータ７０が駆動されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０及びインバータ６０を制御する（ＳＡ９）。

ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃが所定の値に維持されている場合で、大きなトルクが必要なときには、燃料電池１０からの電流のみならず蓄電装置４０からの電流がインバータ６０に供給される。

尚、アクセルペダルが踏込まれ、大きなトルクが必要な場合には、制御装置８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０をＰＷＭ制御してその出力電圧Ｖｃを最大値まで昇圧するとともに、その値に対応した等価電圧制御を実行し、アクセルペダルの踏込み量が一定の安定走行時には、図５の時点Ｔ６以降に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０をＰＷＭ制御して３００Ｖと４００Ｖの間の所定の電圧に制御するとともに、その値に対応した等価電圧制御を燃料電池１０に対して実行する。

また、制御装置８は、アクセルペダルが開放され、モータ７０による回生制動が要求される場合には、インバータ６０を制御してモータ７０による交流の発電電圧を直流電圧に変換する。このとき、インバータ６０の出力電圧が燃料電池１０の出力電圧より高い状態となり、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０により降圧された所定の充電電圧によって蓄電装置４０が充電される。

次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０に故障が発生した場合の、制御装置８による車両の走行制御を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

制御装置８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の故障を検知する故障検知処理と、故障検知処理でＤＣ−ＤＣコンバータ５０の故障が検知された場合に、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが蓄電装置４０の出力電圧Ｖｂと略等しくなるように電圧を調整する電圧調整処理と、電圧調整処理で燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが蓄電装置４０の出力電圧Ｖｃと略等しくなると、蓄電装置４０からＤＣ−ＤＣコンバータ５０を介さずに給電線２０に給電するバイパス回路９に備えたリレー９０を導通させるフェールセーフ処理とを実行し、故障検知処理で検知された故障情報をＲＡＭ８２に記憶する。ＲＡＭ８２に記憶された故障情報は、ＣＡＮ等の車載ネットワークを介して故障表示用の制御装置に送信され、運転者の前方に設置された表示パネルに表示される。

以下、詳述する。故障検知処理では、制御装置８は、図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０のリアクトル５３の温度を検知する温度センサＴＳまたはリアクトル５３の通電電流を検知する電流センサＩＳを所定時間間隔で監視し、温度センサＴＳによる検知温度が予め設定された異常判別閾値より高くなるか、或は、電流センサＩＳによる検知電流の周波数がトランジスタのスイッチング周波数と異なる場合に（ＳＢ１）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が故障していると判定し（ＳＢ２）、上述の判定条件を満たしていない場合に正常判定する（ＳＢ１１）。尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧Ｖｃが適正に制御できない場合にＤＣ−ＤＣコンバータ５０が故障していると判断することも可能である。また、電流センサＩＳで検知された通電電流や電流センサＩＳによる検知電流の周波数等は、上述した入出力情報と同様に、各処理を実行する際に必要な情報としてＲＡＭ８２に記憶される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ５０が故障すると、蓄電装置４０からの電力の供給ができなくなるばかりでなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧が定まらないために等価電圧制御が適正に行なわれなくなる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の出力電圧よりも燃料電池１０の出力電圧が相対的に低くなると、燃料電池の電力がモータに供給されず、最寄りの修理工場までの退避走行が不可能になる。

そこで、制御装置８は、先ずシステムメインリレー３０をオフして（ＳＢ３）、次に燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが蓄電装置４０の出力電圧Ｖｂと略等しくなるように、燃料電池１０に供給する燃料ガスの供給量または反応ガスの供給量を減少制御することにより、燃料電池１０の出力電圧を低下させるべく、インジェクタ５００、ポンプ６００、エアコンプレッサ７００を制御する（ＳＢ４）。

つまり、ステップＳＢ３で、制御装置８は、出力電圧Ｖｆｃと出力電圧Ｖｂとの差分が所定の許容範囲に入るように、燃料電池１０に供給する燃料ガスの供給量または反応ガスの供給量を減少制御する。ここで、所定の許容範囲は、燃料電池１０から蓄電装置４０に過電流が流れないような範囲に、適宜設定される。

具体的には、インジェクタ５００からの燃料ガスの供給量を減少させるとともにポンプ６００の回転数を低下させ、または、エアコンプレッサ７００による空気の吸引量を低減させるのである。尚、ポンプ６００の回転数を低下させ、且つ、エアコンプレッサ７００による空気の吸引量を同時に低減させてもよい。

しかし、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃは急に低下しないため、制御装置８は、これと並行して、インバータ６０を制御して、モータ７０による電力消費を促進する。

具体的には、モータ７０のｄ軸電流ベクトルの大きさよりも、ｑ軸の電流ベクトルの大きさを増大させるようにインバータを制御することにより、トルク変動を招くことなく、燃料電池の出力電圧を低下させる。つまり、ｑ軸の電流ベクトルの増大分を熱損失として消費するのである（ＳＢ５）。

図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、電流位相βが０°、３０°、６０°における電流、鎖交磁束、誘起電圧のベクトル図を示す。電流値ｉａが一定で電流位相βを大きくすると、ｑ軸電流ｉｑが減少し、ｄ軸電流ｉｄが負の方向に増加する。その結果、ｑ軸電機子反作用Ｌｑｉｑが減少し、ｄ軸電機子反作用Ｌｄｉｄは永久磁石の磁束を弱める方向に増加し、永久磁石と電機子反作用を合わせた全鎖交磁束Φが減少する。ここに、ｉａ＝（ｉｑ^２＋ｉｄ^２）^１／２である。

逆に、ｉａを一定で電流位相βを小さくしてｉｑを大きくすると、全鎖交磁束Φが増大して、損失が増大する。つまり、ｄ軸電流ベクトルの大きさよりも、ｑ軸の電流ベクトルの大きさを増大させることにより、トルク変動を招くことなく、熱損失を増大させることによって、燃料電池の出力電圧を低下させるのである。

ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の故障判定の直後にバイパス回路９のリレー９０を閉じると、その時点で出力電圧Ｖｆｃが約４００Ｖに制御されている燃料電池１０から蓄電装置４０に過電流が流れてリレー接点が溶着する虞があるため、電圧調整処理が実行されるのである。

電圧調整処理で燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが蓄電装置４０の出力電圧Ｖｂと略等しくなると（ＳＢ６）、リレー９０を導通してフェールセーフ処理に移行し（ＳＢ７）、燃料電池１０の出力電圧Ｖｆｃが蓄電装置４０の出力電圧Ｖｂと略等しいまたは僅かに高い値となるように等価電圧制御、つまりフェールセーフ発電処理が実行される（ＳＢ８）。この状態が図８に示されている。

つまり、ステップＳＢ８では、出力電圧Ｖｆｃと出力電圧Ｖｂとの差分が所定の許容範囲に入るようにフェールセーフ発電処理が実行される。ここで、所定の許容範囲は、燃料電池１０から給電線２０に適正な電力が供給されるような範囲に、適宜設定される。

制御装置８は、フェールセーフ処理の実行中に、アクセルペダルが操作されると（ＳＢ９）、正常時のアクセルペダルの操作量に対応した燃料電池１０の発電量よりも少ない発電量で発電するように燃料電池１０を制御する（ＳＢ１０）。

例えば、制御装置８のＲＯＭ８１に、アクセルペダルの操作量（ポテンショメータの入力値）またはその変化量と車両の要求トルクとの関係を規定したデータテーブル（データマップ）を、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０の正常時と故障時に対応して二つ記憶され、フェールセーフ処理の実行中には故障時に対応したデータテーブルから要求トルクを求めることができる。同じアクセルペダルの操作量であっても故障時に対応したデータテーブルは、正常時に対応したデータテーブルによる要求トルクよりも低くなるように設定されている。

さらに、制御装置８は、フェールセーフ処理の実行中に、モータ７０を回生制動する場合には（ＳＢ１２）、蓄電装置４０への充電電圧が正常時の充電電圧より低くなるようにインバータ６０を制御する（ＳＢ１３）。蓄電装置４０への充電電流が大きくなると、蓄電装置４０の異常発熱等の故障の原因になるため、モータ７０による交流の発電電圧をインバータ６０のスイッチ素子を制御して、低い直流電圧に制御するのである。

以下、別実施形態を説明する。
上述の実施形態では、制御装置８が一つの制御部で構成される例を説明したが、例えば、燃料電池を制御する制御部と、走行制御を実行する制御部の二つの制御部で制御装置が構成されるものであってもよい。

上述した実施形態では、制御装置８が、直流電圧レギュレータ５０の故障を検知した場合に、燃料電池１０の出力電圧が蓄電装置４０の出力電圧と等しくなるように燃料電池１０を発電制御した後にバイパス回路９に備えたリレー９０を導通させる例を説明したが、制御装置８が、直流電圧レギュレータ４０の故障を検知した場合に、燃料電池１０の出力電圧が蓄電装置４０の出力電圧と等しくなるように燃料電池１０を発電制御することなく、バイパス回路９に備えたリレー９０を直ちに導通させてもよい。但し、この場合、蓄電装置４０の出力電圧と燃料電池１０の出力電圧との差がそれほど大きくなく、リレー接点が溶着する虞が無い場合に限られる。

上述した実施形態では、本発明による給電装置が燃料電池車両に搭載される場合を例に説明したが、当該給電装置は、燃料電池車両以外に燃料電池が組み込まれるシステムに適用することができることはいうまでもない。

上述した実施形態では、直流電圧レギュレータがＤＣ−ＤＣコンバータで構成される場合を説明したが、他の方式の公知の直流電圧レギュレータで構成されるものであってもよい。

尚、上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

２：給電装置
８：制御装置
９：バイパス回路
１０：燃料電池
２０：給電線
４０：蓄電装置
５０：直流電圧レギュレータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
６０：インバータ
７０：モータ
８０：制御部（ＣＰＵ）
８２：記憶部（ＲＡＭ）
９０：リレー

Claims (9)

1. 給電装置を制御する制御装置であって、
   給電装置は、燃料電池と、蓄電装置に接続された直流電圧レギュレータとが、モータを駆動するインバータに並列に接続され、蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路に備えたリレーを備えるものであり、
   給電装置における、燃料電池の出力電圧と直流電圧レギュレータの出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように制御する発電制御処理と、
   直流電圧レギュレータの故障を検知する故障検知処理と、
   故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、リレーを導通させるフェールセーフ処理と、
   故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように電圧を調整するフェールセーフ発電処理と、を実行する制御部と、
   制御部が各処理を実行する際に必要な情報を記憶する記憶部と、
   を備えている制御装置。
2. 燃料電池と、蓄電装置に接続された直流電圧レギュレータとが、モータを駆動するインバータに並列に接続された給電装置に対して、
   燃料電池の出力電圧が直流電圧レギュレータの出力電圧と略等しくなるように制御する発電制御処理と、
   直流電圧レギュレータの故障を検知する故障検知処理と、
   故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように電圧を調整する電圧調整処理と、
   電圧調整処理で燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入ると、蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路に備えたリレーを導通させるフェールセーフ処理と、を実行する制御部と、
   制御部が各処理を実行する際に必要な情報を記憶する記憶部と、
   を備えている制御装置。
3. 電圧調整処理は、モータのｑ軸のベクトル電流の大きさが増大するようにインバータを制御することにより、燃料電池の出力電圧を低下させる請求項２記載の制御装置。
4. 電圧調整処理は、燃料電池に供給する燃料ガスの供給量または反応ガスの供給量を減少制御することにより、燃料電池の出力電圧を低下させる請求項２または３記載の制御装置。
5. 制御部は、フェールセーフ処理の実行中に、アクセルペダルが操作されると、正常時のアクセルペダルの操作量に対応した燃料電池の発電量よりも少ない発電量で発電するように燃料電池を制御する請求項１から４の何れかに記載の制御装置。
6. 制御部は、フェールセーフ処理の実行中に、モータを回生制動する場合に、蓄電装置への充電電圧が正常時の充電電圧より低くなるようにインバータを制御する請求項１から５の何れかに記載の制御装置。
7. 燃料電池と、蓄電装置に接続された直流電圧レギュレータとが、モータを駆動するインバータに並列に接続された給電装置に対して、
   燃料電池の出力電圧が直流電圧レギュレータの出力電圧と略等しくなるように発電制御する制御処理と、
   直流電圧レギュレータの故障を検知する故障検知処理と、
   故障検知処理で直流電圧レギュレータの故障が検知された場合に、燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入るように電圧を調整する電圧調整処理と、
   電圧調整処理で燃料電池の出力電圧と蓄電装置の出力電圧との差分が所定の許容範囲に入ると、蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路に備えたリレーを導通させるフェールセーフ処理と、
   を実行する制御方法。
8. 燃料電池から負荷への給電線に、直流電圧レギュレータを介して蓄電装置が並列に接続されている給電装置であって、
   蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路と、直流電圧レギュレータの故障を検知した場合にバイパス回路に備えたリレーを導通させる制御部とを備えている給電装置。
9. 燃料電池から負荷への給電線に、直流電圧レギュレータを介して蓄電装置が並列に接続されている給電装置であって、
   蓄電装置から直流電圧レギュレータを介さずに給電線に給電するバイパス回路と、直流電圧レギュレータの故障を検知した場合に、燃料電池の出力電圧が蓄電装置の出力電圧と等しくなるように燃料電池を発電制御した後にバイパス回路に備えたリレーを導通させる制御部とを備えている給電装置。

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