JP2010198839A - Relay welding detecting method for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池のリレー溶着検出方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池の電気回路を開閉するリレー（ＦＣリレー）の溶着状態を確認する手法の改良に関する。 The present invention relates to a method for detecting relay welding of a fuel cell. More specifically, the present invention relates to an improvement in a method for confirming a welding state of a relay (FC relay) that opens and closes an electric circuit of a fuel cell.
従来、燃料電池の電気回路を開閉するリレー（ＦＣリレー）の溶着状態を確認する場合、当該リレーを開閉させることが行われている（特許文献１，２参照）。具体的には、まずリレーの両極を開放した後、片極のみ接続し、ＦＣリレー出力側の電圧を低下させる。また、ＦＣリレー上流に設置された電流センサにより電流を監視する。ここで、ＦＣリレーの接続されていない側の片極が溶着していれば電流が流れ、異状があれば流れないので、これによってＦＣリレーの溶着状態を検出することができる。さらには、２つのリレーのうち片方を閉じ、コンデンサが放電するようモータ制御し、放電するならばリレーが溶着していると判断する手法なども開示されている（特許文献３参照）。 Conventionally, when a welding state of a relay (FC relay) that opens and closes an electric circuit of a fuel cell is confirmed, the relay is opened and closed (see Patent Documents 1 and 2). Specifically, first, after opening both poles of the relay, only one pole is connected to lower the voltage on the FC relay output side. The current is monitored by a current sensor installed upstream of the FC relay. Here, since the current flows if one electrode on the side to which the FC relay is not connected is welded, and does not flow if there is an abnormality, it is possible to detect the welded state of the FC relay. Further, a method is disclosed in which one of the two relays is closed, the motor is controlled so that the capacitor is discharged, and if the discharge is performed, it is determined that the relay is welded (see Patent Document 3).
しかしながら、当該燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合、電圧差を設けることができないため、電流によるリレー溶着検出を実施することができないことがある。 However, when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of the high-voltage battery, a voltage difference cannot be provided, and relay welding detection by current may not be performed.
そこで、本発明は、当該燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合にもリレー溶着状態を検出することができる燃料電池のリレー溶着検出方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a relay welding detection method for a fuel cell that can detect a relay welding state even when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of a high voltage battery.
本発明は、燃料電池のリレーの溶着状態を検出する方法であって、当該燃料電池のリレーの両極を開放し、該両極のうちの一方の極を再接続した後、燃料電池に接続されている高電圧バッテリーのリレーを開放してディスチャージを行い、電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが略等しい場合であっても電圧差を発生させることにより、電流の有無によるリレー溶着の検出を可能とするものである。 The present invention is a method for detecting the welding state of a fuel cell relay, wherein both poles of the fuel cell relay are opened, one of the poles is reconnected, and then connected to the fuel cell. Detection of relay welding due to the presence or absence of current by generating a voltage difference even when the open voltage of the high voltage battery and the open voltage of the high voltage battery are approximately equal by opening the relay of the high voltage battery Is possible.
また、本発明は、燃料電池のリレーの溶着状態を検出する方法であって、当該燃料電池および該燃料電池に接続されている高電圧バッテリーを昇圧した状態で、燃料電池のリレーの両極を開放し、該両極のうちの一方の極を再接続した後、燃料電池に接続されている高電圧バッテリーの出力電圧を低下させ、電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが略等しい場合であっても電圧差を発生させることにより、電流の有無によるリレー溶着の検出を可能とするものである。 The present invention also relates to a method for detecting the welding state of a fuel cell relay, wherein both electrodes of the fuel cell relay are opened in a state where the fuel cell and a high voltage battery connected to the fuel cell are boosted. Then, after reconnecting one of the two electrodes, the output voltage of the high voltage battery connected to the fuel cell is lowered, and the open voltage of the battery and the open voltage of the high voltage battery are substantially equal. Even if it exists, the detection of relay welding based on the presence or absence of current is made possible by generating a voltage difference.
さらに、本発明は、燃料電池のリレーの溶着状態を検出する方法であって、燃料電池のリレーの両極を開放し、該両極のうちの一方の極を再接続した後、燃料電池に接続されている高圧バッテリーの出力電圧を上昇させ、電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが略等しい場合であっても電圧差を発生させることにより、電圧上昇の有無によるリレー溶着の検出を可能とするものである。 Furthermore, the present invention is a method for detecting the welded state of a fuel cell relay, wherein both poles of the fuel cell relay are opened and one of the poles is reconnected and then connected to the fuel cell. The output voltage of the high-voltage battery is increased, and even if the open voltage of the battery and the open voltage of the high-voltage battery are approximately equal, a voltage difference is generated to enable detection of relay welding due to the presence or absence of voltage increase It is what.
一般に、燃料電池の出力側には逆流防止用のダイオードが設置されているため、電圧差による電流により監視を行うには、高電圧バッテリー側の電圧を燃料電池の開放電圧以下に下げなければならない。ところが、高電圧バッテリー側のコンバータが昇圧コンバータである場合、高電圧バッテリーの開放電圧以下に電圧を下げることが困難であった。この点、本発明では、燃料電池の両極を開放した後、リレーの片極を接続し、ディスチャージを経る等の手法によってリレー溶着状態を検出することが可能である。 In general, since a diode for preventing backflow is installed on the output side of the fuel cell, the voltage on the high voltage battery side must be lowered to the open voltage of the fuel cell or less in order to monitor by the current due to the voltage difference. . However, when the converter on the high voltage battery side is a boost converter, it is difficult to lower the voltage below the open circuit voltage of the high voltage battery. In this regard, in the present invention, it is possible to detect the relay welding state by a method such as connecting both electrodes of the relay after opening both electrodes of the fuel cell and passing through the discharge.
本発明によれば、当該燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合にもリレー溶着状態を検出することができる。 According to the present invention, the relay welding state can be detected even when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of the high voltage battery.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
本実施形態の燃料電池システムは、特に図示していないが、燃料電池本体（ＦＣ）、該燃料電池の電流を計測する電流検出手段（電流計など）、高電圧バッテリー、バッテリー昇圧コンバータ、駆動モータ、リレー（燃料電池とバッテリー昇圧コンバータおよび駆動モータを接続するもので、本明細書ではＦＣリレーともいう）、バッテリーリレー（高電圧バッテリーとバッテリー昇圧コンバータとを接続するリレー）、駆動モータを駆動するインバータなどを備えた構成となっている。この燃料電池システムは、燃料電池と高電圧バッテリーとの電力でインバータによりモータを駆動する燃料電池ハイブリッドシステムである。 The fuel cell system of this embodiment is not particularly shown, but includes a fuel cell body (FC), current detection means (such as an ammeter) for measuring the current of the fuel cell, a high voltage battery, a battery boost converter, and a drive motor. , A relay (which connects a fuel cell, a battery boost converter and a drive motor, also referred to as an FC relay in this specification), a battery relay (a relay which connects a high voltage battery and a battery boost converter), and a drive motor It has a configuration with an inverter. This fuel cell system is a fuel cell hybrid system in which a motor is driven by an inverter using electric power from a fuel cell and a high voltage battery.
燃料電池システムは例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして適用可能なものであるが特にこれに限られることなく、この他、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムとしても利用することが可能である。以下において説明する本発明の各実施形態では、当該燃料電池システムを搭載した燃料電池車両において本発明を適用した例を示す。なお、各図においては、燃料電池を「ＦＣ」、高電圧バッテリーを「ＢＡＴ」と表す場合がある。 The fuel cell system is applicable as an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV), for example. However, the fuel cell system is not limited to this, and other various mobile objects (for example, ships and airplanes) It can be used as a power generation system mounted on a self-propelled device such as a robot, or as a stationary power generation system. Each embodiment of the present invention described below shows an example in which the present invention is applied to a fuel cell vehicle equipped with the fuel cell system. In each figure, the fuel cell may be represented as “FC” and the high voltage battery as “BAT”.
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、車両停止時にＦＣリレーの入出力電圧をＦＣ開放電圧にした後、ＦＣリレーの正負両極を開放する。その後、ＦＣリレーの片極のみを再接続し、ＦＣリレー出力側の電圧を下げる。このとき、ＦＣリレー入力側に設置した電流検出手段にて検出される電流の有無で、ＦＣリレーのうち再接続していない側の片極の溶着有無の判定を行っている。
<First Embodiment>
In this embodiment, the input / output voltage of the FC relay is set to the FC open voltage when the vehicle is stopped, and then both the positive and negative poles of the FC relay are opened. Then, reconnect only one pole of the FC relay and lower the voltage on the FC relay output side. At this time, the presence / absence of welding of the non-reconnected side of the FC relay is determined based on the presence / absence of current detected by the current detection means installed on the FC relay input side.
上記システムにおいて、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧がほとんど同じ場合、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることができず、ＦＣリレーの溶着検出を実施することができない。この点、本実施形態では、以下の手法を用いることにより、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることを可能としている（図１参照）。 In the above system, when the open voltage of the fuel cell and the open voltage of the high voltage battery are almost the same, the voltage on the FC relay output side cannot be lowered, and the welding detection of the FC relay cannot be performed. In this respect, in the present embodiment, the voltage on the FC relay output side can be lowered by using the following method (see FIG. 1).
すなわち、まずＦＣコンバータの出力を停止させ（ステップＳＰ１）、バッテリーコンバータの出力電圧をＦＣ開放電圧と等しくし（ステップＳＰ２）、ＦＣリレーの正負両極を開放する（ステップＳＰ３）。次に、例えばＦＣリレーの負極を開けたまた正極を閉じるなど、ＦＣリレーの片極のみ再接続する（ステップＳＰ４）。さらに、バッテリー（ＢＡＴ）リレーの両極を開き（ステップＳＰ５）、バッテリーコンバータの出力電圧をディスチャージする（ステップＳＰ６）。ディスチャージは、例えば駆動モータを駆動させて電力を消費させることによって行うことができる。以上の一連の操作を実施することにより、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることができる。 That is, first, the output of the FC converter is stopped (step SP1), the output voltage of the battery converter is made equal to the FC open voltage (step SP2), and both the positive and negative poles of the FC relay are opened (step SP3). Next, only one pole of the FC relay is reconnected, for example, the anode of the FC relay is opened or the cathode is closed (step SP4). Further, both poles of the battery (BAT) relay are opened (step SP5), and the output voltage of the battery converter is discharged (step SP6). Discharging can be performed, for example, by driving a drive motor to consume power. By performing the above series of operations, the voltage on the FC relay output side can be lowered.
続いて、ＦＣ電流検出手段（例えば電流計）を用い、ＦＣ電流の有無、より詳しくはＦＣ電流が異常判定閾値を超えていないかどうかを判定する（ステップＳＰ７）。ＦＣ電流が異常判定閾値未満であれば（ステップＳＰ７にてＹＥＳ）、ＦＣリレーの片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態は正常であると判定することができるので（ステップＳＰ８）、ステップＳＰ９以降に進み、もう一方の極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態の判定を行う。 Subsequently, FC current detection means (for example, an ammeter) is used to determine the presence or absence of the FC current, more specifically, whether the FC current does not exceed the abnormality determination threshold (step SP7). If the FC current is less than the abnormality determination threshold value (YES in step SP7), it can be determined that the welding state of the single pole of the FC relay (in this embodiment, the negative electrode) is normal (step SP8). Then, the process proceeds to step SP9 and subsequent steps, and the welding state of the other electrode (in this embodiment, the positive electrode) is determined.
逆に、ＦＣ電流が異常判定閾値を超えていた場合には（ステップＳＰ７にてＮＯ）、その時点でＦＣリレーの当該片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態に異常があると判定することができる（ステップＳＰ１７）。本実施形態では、この判定により少なくとも一の極における溶着異常を検出したら溶着状態検出の一連の処理を終了する（図１参照）。 On the other hand, if the FC current exceeds the abnormality determination threshold (NO in step SP7), there is an abnormality in the welding state of the one-sided electrode of the FC relay (in this embodiment, the negative electrode) at that time. It can be determined (step SP17). In the present embodiment, when a welding abnormality at at least one pole is detected by this determination, the series of processing for detecting the welding state is terminated (see FIG. 1).
ＦＣリレーの片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態が正常であると判定した後の処理は以下のとおりである。すなわち、バッテリーリレーの両極を閉じ（ステップＳＰ９）、バッテリーコンバータの出力電圧をＦＣ開放電圧と等しくし（ステップＳＰ１０）、ＦＣリレーのもう一方の極（本実施形態の場合、正極）を開き（ステップＳＰ１１）、溶着状態の判定を終えた極（本実施形態の場合、負極）を閉じ（ステップＳＰ１２）、ＦＣリレーの片極のみ再接続した状態とする。さらに、バッテリーリレーの両極を開き（ステップＳＰ１２）、バッテリーコンバータの出力電圧をディスチャージする（ステップＳＰ１４）。以上の一連の操作を実施することにより、ＦＣリレー出力側の電圧が下がる。 The processing after determining that the welding state of one pole of the FC relay (in the present embodiment, the negative electrode) is normal is as follows. That is, both poles of the battery relay are closed (step SP9), the output voltage of the battery converter is made equal to the FC open circuit voltage (step SP10), and the other pole of the FC relay (in this embodiment, the positive pole) is opened (step SP11), the pole (in this embodiment, the negative electrode) for which the determination of the welding state has been completed is closed (step SP12), and only one pole of the FC relay is reconnected. Furthermore, both poles of the battery relay are opened (step SP12), and the output voltage of the battery converter is discharged (step SP14). By performing the series of operations described above, the voltage on the FC relay output side decreases.
続いて、ＦＣ電流検出手段（例えば電流計）を用い、ＦＣ電流の有無、より詳しくはＦＣ電流が異常判定閾値を超えていないかどうかを判定する（ステップＳＰ１５）。ＦＣ電流が異常判定閾値未満であれば（ステップＳＰ１５にてＹＥＳ）、ＦＣリレーのもう一方の片極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態も正常であると判定することができる（ステップＳＰ１６）。逆に、ＦＣ電流が異常判定閾値を超えていた場合には（ステップＳＰ１５にてＮＯ）、その時点でＦＣリレーの当該片極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態に異常があると判定することができる（ステップＳＰ１７）。 Subsequently, FC current detection means (for example, an ammeter) is used to determine the presence or absence of the FC current, more specifically, whether the FC current does not exceed the abnormality determination threshold (step SP15). If the FC current is less than the abnormality determination threshold (YES in step SP15), it can be determined that the welding state of the other one pole of the FC relay (in this embodiment, the positive electrode) is also normal (step). SP16). On the other hand, if the FC current exceeds the abnormality determination threshold (NO in step SP15), there is an abnormality in the welding state of the one electrode of the FC relay (positive electrode in this embodiment) at that time. It can be determined (step SP17).
以上により、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合にも、当該燃料電池のリレー溶着の状態を検出することができる。 As described above, even when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of the high voltage battery, the relay welding state of the fuel cell can be detected.
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、車両停止時、ＦＣリレー入出力電圧をＦＣ開放電圧にした後、ＦＣリレーの正負両極を開放する。その後、ＦＣリレーの片極のみを再接続し、ＦＣリレー出力側の電圧を下げる。このとき、ＦＣリレー入力側に設置した電流検出手段にて検出される電流の有無で、ＦＣリレーのうち再接続していない側の片極の溶着有無の判定を行っている。
<Second Embodiment>
In this embodiment, when the vehicle is stopped, the FC relay input / output voltage is set to the FC open voltage, and then both the positive and negative poles of the FC relay are opened. Then, reconnect only one pole of the FC relay and lower the voltage on the FC relay output side. At this time, the presence / absence of welding of the non-reconnected side of the FC relay is determined based on the presence / absence of current detected by the current detection means installed on the FC relay input side.
上記システムにおいて、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧がほとんど同じ場合、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることができず、ＦＣリレーの溶着検出を実施することができない。この点、本実施形態では、以下の手法を用いることにより、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることを可能としている（図２参照）。 In the above system, when the open voltage of the fuel cell and the open voltage of the high voltage battery are almost the same, the voltage on the FC relay output side cannot be lowered, and the welding detection of the FC relay cannot be performed. In this respect, in the present embodiment, the voltage on the FC relay output side can be lowered by using the following method (see FIG. 2).
すなわち、まず、ＦＣリレーの入出力電圧を、燃料電池昇圧コンバータ（高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ）およびバッテリー昇圧コンバータ（高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ）によってＦＣ開放電圧を超える規定電圧にする（ステップＳＰ２１）。次に、ＦＣリレーの正負両極を開放し（ステップＳＰ２２）、その後、例えばＦＣリレーの負極を開けたまた正極を閉じるなど、ＦＣリレーの片極のみ再接続する（ステップＳＰ２３）。そして、バッテリーコンバータの出力電圧をディスチャージする（ステップＳＰ２４）。ディスチャージは、例えば駆動モータを駆動させて電力を消費させることによって行うことができる。以上の一連の操作を実施することにより、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることができる。 That is, first, the input / output voltage of the FC relay is set to a specified voltage exceeding the FC open voltage by the fuel cell boost converter (high voltage DC / DC converter) and the battery boost converter (high voltage DC / DC converter) (step SP21). Next, both positive and negative poles of the FC relay are opened (step SP22), and then only one pole of the FC relay is reconnected, for example, the negative pole of the FC relay is opened and the positive pole is closed (step SP23). Then, the output voltage of the battery converter is discharged (step SP24). Discharging can be performed, for example, by driving a drive motor to consume power. By performing the above series of operations, the voltage on the FC relay output side can be lowered.
続いて、ＦＣ電流検出手段（例えば電流計）を用い、ＦＣ電流の有無、より詳しくはＦＣ電流が異常判定閾値を超えていないかどうかを判定する（ステップＳＰ２５）。ここでＦＣ電流が異常判定閾値未満であれば（ステップＳＰ２５にてＹＥＳ）、ＦＣリレーの片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態は正常であると判定することができるので（ステップＳＰ２６）、ステップＳＰ２７以降に進み、もう一方の極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態の判定を行う。 Subsequently, FC current detection means (for example, an ammeter) is used to determine the presence or absence of the FC current, more specifically, whether the FC current does not exceed the abnormality determination threshold (step SP25). Here, if the FC current is less than the abnormality determination threshold value (YES in step SP25), it can be determined that the welding state of one pole of the FC relay (in this embodiment, the negative electrode) is normal (step). SP26), the process proceeds to step SP27 and subsequent steps, and the welding state of the other electrode (in this embodiment, the positive electrode) is determined.
逆に、ＦＣ電流が異常判定閾値を超えていた場合には（ステップＳＰ２５にてＮＯ）、その時点でＦＣリレーの当該片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態に異常があると判定することができる（ステップＳＰ３３）。本実施形態では、この判定により少なくとも一の極における溶着異常を検出したら溶着状態検出の一連の処理を終了する（図２参照）。 On the other hand, if the FC current exceeds the abnormality determination threshold (NO in step SP25), there is an abnormality in the welding state of the one side electrode (in this embodiment, the negative electrode) of the FC relay at that time. It can be determined (step SP33). In this embodiment, when a welding abnormality is detected at at least one pole by this determination, the series of processing for detecting the welding state is terminated (see FIG. 2).
ＦＣリレーの片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態が正常であると判定した後の処理は以下のとおりである。すなわち、バッテリーコンバータの出力電圧を、ＦＣ開放電圧を超える規定電圧に等しくし（ステップＳＰ２７）、ＦＣリレーのもう一方の極（本実施形態の場合、正極）を開き（ステップＳＰ２８）、溶着状態の判定を終えた極（本実施形態の場合、負極）を閉じ（ステップＳＰ２９）、ＦＣリレーの片極のみ再接続した状態とする。さらに、バッテリーコンバータの出力電圧をディスチャージする（ステップＳＰ３０）。以上の一連の操作を実施することにより、ＦＣリレー出力側の電圧が下がる。 The processing after determining that the welding state of one pole of the FC relay (in the present embodiment, the negative electrode) is normal is as follows. That is, the output voltage of the battery converter is made equal to the specified voltage exceeding the FC open circuit voltage (step SP27), the other pole of the FC relay (in this embodiment, the positive electrode) is opened (step SP28), and the welding state The pole that has been judged (in this embodiment, the negative pole) is closed (step SP29), and only one pole of the FC relay is reconnected. Further, the output voltage of the battery converter is discharged (step SP30). By performing the series of operations described above, the voltage on the FC relay output side decreases.
続いて、ＦＣ電流検出手段（例えば電流計）を用い、ＦＣ電流の有無、より詳しくはＦＣ電流が異常判定閾値を超えていないかどうかを判定する（ステップＳＰ３１）。ＦＣ電流が異常判定閾値未満であれば（ステップＳＰ３１にてＹＥＳ）、ＦＣリレーのもう一方の片極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態も正常であると判定することができる（ステップＳＰ３２）。逆に、ＦＣ電流が異常判定閾値を超えていた場合には（ステップＳＰ３１にてＮＯ）、その時点でＦＣリレーの当該片極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態に異常があると判定することができる（ステップＳＰ３３）。 Subsequently, FC current detection means (for example, an ammeter) is used to determine the presence or absence of the FC current, more specifically, whether the FC current does not exceed the abnormality determination threshold (step SP31). If the FC current is less than the abnormality determination threshold (YES in step SP31), it can be determined that the welding state of the other one pole of the FC relay (in this embodiment, the positive electrode) is also normal (step). SP32). On the other hand, if the FC current exceeds the abnormality determination threshold (NO in step SP31), there is an abnormality in the welding state of the one side electrode of the FC relay (positive electrode in this embodiment) at that time. It can be determined (step SP33).
以上により、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合にも、当該燃料電池のリレー溶着の状態を検出することができる。 As described above, even when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of the high voltage battery, the relay welding state of the fuel cell can be detected.
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、車両停止時、ＦＣリレー入出力電圧をＦＣ開放電圧にした後、ＦＣリレーの正負両極を開放する。その後、ＦＣリレーの片極のみを再接続し、ＦＣリレー出力側の電圧を下げる。このとき、ＦＣリレー入力側に設置した電流検出手段にて検出される電流の有無で、ＦＣリレーのうち再接続していない側の片極の溶着有無の判定を行っている。
<Third Embodiment>
In this embodiment, when the vehicle is stopped, the FC relay input / output voltage is set to the FC open voltage, and then both the positive and negative poles of the FC relay are opened. Then, reconnect only one pole of the FC relay and lower the voltage on the FC relay output side. At this time, the presence / absence of welding of the non-reconnected side of the FC relay is determined based on the presence / absence of current detected by the current detection means installed on the FC relay input side.
上記システムにおいて、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧がほとんど同じ場合、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることができず、ＦＣリレーの溶着検出を実施することができない。この点、本実施形態では、以下の手法を用いることにより、ＦＣリレー出力側の電圧を下げることを可能としている（図３参照）。 In the above system, when the open voltage of the fuel cell and the open voltage of the high voltage battery are almost the same, the voltage on the FC relay output side cannot be lowered, and the welding detection of the FC relay cannot be performed. In this respect, in the present embodiment, the voltage on the FC relay output side can be lowered by using the following method (see FIG. 3).
すなわち、まず、ＦＣリレーの入出力電圧をＦＣ開放電圧と等しくする（ステップＳＰ４１）。次に、ＦＣリレーの正負両極を開放し（ステップＳＰ４２）、その後、例えばＦＣリレーの負極を開けたまた正極を閉じるなど、ＦＣリレーの片極のみ再接続する（ステップＳＰ４３）。そして、バッテリー昇圧コンバータにより、バッテリーコンバータの出力電圧を、ＦＣ開放電圧を超える規定電圧に昇圧する（ステップＳＰ４４）。以上の操作を実施することで、仮にＦＣリレーの再接続されていない側の片極が正常に開放されている場合には、ＦＣリレーの上流側である燃料電池の電圧計測手段の電圧に変化はないが、溶着してしまっている場合には、下流側の電圧上昇に伴い電圧が上昇することになる。 That is, first, the input / output voltage of the FC relay is made equal to the FC open circuit voltage (step SP41). Next, both positive and negative poles of the FC relay are opened (step SP42), and then only one pole of the FC relay is reconnected, for example, the negative pole of the FC relay is opened and the positive pole is closed (step SP43). Then, the battery boost converter boosts the output voltage of the battery converter to a specified voltage exceeding the FC open circuit voltage (step SP44). By carrying out the above operation, if one pole on the non-reconnected side of the FC relay is normally opened, the voltage of the fuel cell voltage measuring means upstream of the FC relay is changed. However, if it has been welded, the voltage will rise as the downstream voltage rises.
ここで、ＦＣ電圧検出手段（例えば電圧計）を用い、ＦＣ電圧上昇の有無、より詳しくはＦＣ電圧が異常判定閾値を超えていないかどうかを判定する（ステップＳＰ４５）。ここでＦＣ電圧が異常判定閾値未満であれば（ステップＳＰ４５にてＹＥＳ）、ＦＣリレーの片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態は正常であると判定することができるので（ステップＳＰ４６）、ステップＳＰ４７以降に進み、もう一方の極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態の判定を行う。 Here, FC voltage detection means (for example, a voltmeter) is used to determine whether or not the FC voltage has increased, more specifically, whether or not the FC voltage exceeds the abnormality determination threshold (step SP45). If the FC voltage is less than the abnormality determination threshold value (YES in step SP45), it can be determined that the welding state of one pole of the FC relay (in the present embodiment, the negative electrode) is normal (step). SP46), the process proceeds to step SP47 and subsequent steps, and the welding state of the other electrode (in this embodiment, the positive electrode) is determined.
逆に、ＦＣ電圧が異常判定閾値を超えていた場合には（ステップＳＰ４５にてＮＯ）、その時点でＦＣリレーの当該片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態に異常があると判定することができる（ステップＳＰ５３）。本実施形態では、この判定により少なくとも一の極における溶着異常を検出したら溶着状態検出の一連の処理を終了する（図３参照）。 On the other hand, if the FC voltage exceeds the abnormality determination threshold (NO in step SP45), if there is an abnormality in the welding state of the one electrode of the FC relay (in this embodiment, the negative electrode) at that time. It can be determined (step SP53). In this embodiment, when a welding abnormality is detected at at least one pole by this determination, the series of processing for detecting the welding state is terminated (see FIG. 3).
ＦＣリレーの片極（本実施形態の場合、負極）の溶着状態が正常であると判定した後の処理は以下のとおりである。すなわち、バッテリーコンバータの出力電圧をモータ駆動などによりディスチャージしてＦＣ開放電圧に等しくし（ステップＳＰ４７）、ＦＣリレーのもう一方の極（本実施形態の場合、正極）を開き（ステップＳＰ４８）、溶着状態の判定を終えた極（本実施形態の場合、負極）を閉じ（ステップＳＰ４９）、ＦＣリレーの片極のみ再接続した状態とする。さらに、バッテリー昇圧コンバータにより、バッテリーコンバータの出力電圧を、ＦＣ開放電圧を超える規定電圧に昇圧する（ステップＳＰ５０）。 The processing after determining that the welding state of one pole of the FC relay (in the present embodiment, the negative electrode) is normal is as follows. That is, the output voltage of the battery converter is discharged by motor driving or the like to make it equal to the FC open voltage (step SP47), the other pole of the FC relay (in this embodiment, the positive pole) is opened (step SP48), and welding is performed. The pole for which the determination of the state has been completed (in this embodiment, the negative electrode) is closed (step SP49), and only one pole of the FC relay is reconnected. Further, the battery boost converter boosts the output voltage of the battery converter to a specified voltage exceeding the FC open circuit voltage (step SP50).
続いて、ＦＣ電圧検出手段（例えば電圧計）を用い、ＦＣ電圧上昇の有無、より詳しくはＦＣ電圧が異常判定閾値を超えていないかどうかを判定する（ステップＳＰ５１）。ＦＣ電圧が異常判定閾値未満であれば（ステップＳＰ５１にてＹＥＳ）、ＦＣリレーのもう一方の片極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態も正常であると判定することができる（ステップＳＰ５２）。逆に、ＦＣ電圧が異常判定閾値を超えていた場合には（ステップＳＰ５１にてＮＯ）、その時点でＦＣリレーの当該片極（本実施形態の場合、正極）の溶着状態に異常があると判定することができる（ステップＳＰ５３）。 Subsequently, FC voltage detection means (for example, a voltmeter) is used to determine whether or not the FC voltage has increased, more specifically, whether or not the FC voltage exceeds the abnormality determination threshold (step SP51). If the FC voltage is less than the abnormality determination threshold value (YES in step SP51), it can be determined that the welding state of the other one pole of the FC relay (positive electrode in the present embodiment) is also normal (step). SP52). On the other hand, if the FC voltage exceeds the abnormality determination threshold (NO in step SP51), there is an abnormality in the welding state of the one side electrode of the FC relay (in this embodiment, the positive electrode) at that time. It can be determined (step SP53).
以上により、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合にも、当該燃料電池のリレー溶着の状態を検出することができる。 As described above, even when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of the high voltage battery, the relay welding state of the fuel cell can be detected.
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明によれば、燃料電池の開放電圧と高電圧バッテリーの開放電圧とが近い場合にも、当該燃料電池のリレー溶着の状態を検出することができる。よって、本発明は、そのような要求のある燃料電池や燃料電池システムにおいて広く利用することができる。 According to the present invention, even when the open voltage of the fuel cell is close to the open voltage of the high voltage battery, the relay welding state of the fuel cell can be detected. Therefore, the present invention can be widely used in fuel cells and fuel cell systems that have such requirements.
Claims (3)
当該燃料電池のリレーの両極を開放し、該両極のうちの一方の極を再接続した後、前記燃料電池に接続されている高電圧バッテリーのリレーを開放してディスチャージを行い、前記電池の開放電圧と前記高電圧バッテリーの開放電圧とが略等しい場合であっても電圧差を発生させることにより、電流の有無によるリレー溶着の検出を可能とする、燃料電池のリレー溶着検出方法。 A method for detecting a welding state of a relay of a fuel cell,
After opening both poles of the relay of the fuel cell and reconnecting one of the poles, the relay of the high voltage battery connected to the fuel cell is opened and discharged to open the battery. A relay welding detection method for a fuel cell, which enables detection of relay welding based on the presence or absence of current by generating a voltage difference even when the voltage and the open voltage of the high voltage battery are substantially equal.
当該燃料電池および該燃料電池に接続されている高電圧バッテリーを昇圧した状態で、前記燃料電池のリレーの両極を開放し、該両極のうちの一方の極を再接続した後、前記燃料電池に接続されている高電圧バッテリーの出力電圧を低下させ、前記電池の開放電圧と前記高電圧バッテリーの開放電圧とが略等しい場合であっても電圧差を発生させることにより、電流の有無によるリレー溶着の検出を可能とする、燃料電池のリレー溶着検出方法。 A method for detecting a welding state of a relay of a fuel cell,
After boosting the fuel cell and the high-voltage battery connected to the fuel cell, open both poles of the relay of the fuel cell, reconnect one of the poles, and then connect the fuel cell to the fuel cell. Relay welding based on the presence or absence of current by reducing the output voltage of the connected high voltage battery and generating a voltage difference even when the open voltage of the battery and the open voltage of the high voltage battery are substantially equal A method for detecting relay welding of a fuel cell, which makes it possible to detect this.
前記燃料電池のリレーの両極を開放し、該両極のうちの一方の極を再接続した後、当該燃料電池の前記リレー側の出力電圧を低下させ、前記電池の開放電圧と前記高電圧バッテリーの開放電圧とが略等しい場合であっても電圧差を発生させることにより、電圧上昇の有無によるリレー溶着の検出を可能とする、燃料電池のリレー溶着検出方法。 A method for detecting a welding state of a relay of a fuel cell,
After opening both poles of the relay of the fuel cell and reconnecting one of the poles, the output voltage on the relay side of the fuel cell is lowered, and the open voltage of the battery and the high voltage battery A relay welding detection method for a fuel cell, which enables detection of relay welding based on the presence or absence of voltage increase by generating a voltage difference even when the open circuit voltage is substantially equal.
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|---|---|---|---|---|
| JP2017147152A (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel battery system |
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- 2009-02-24 JP JP2009040767A patent/JP2010198839A/en active Pending
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