JP2011010508A - Electric power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システムに関する。当該電源システムは、例えば、燃料電池自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に適用可能である。 The present invention relates to a power supply system. The power supply system can be applied to vehicles such as fuel cell vehicles, electric vehicles, and hybrid vehicles.
電源システムの一例として燃料電池自動車に搭載された燃料電池システムが知られている。既存の燃料電池システムには、車両の駆動輪を駆動するモータに電力を供給する電力供給源として、燃料電池(FC)と二次電池(バッテリ)とを併用するものがある。 As an example of a power supply system, a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle is known. Some existing fuel cell systems use both a fuel cell (FC) and a secondary battery (battery) as a power supply source for supplying power to a motor that drives a driving wheel of a vehicle.
FCとバッテリとを併用する燃料電池システムでは、例えば、バッテリからモータ(あるいはモータに交流電力を供給するインバータ)に至る電気経路に、FCをリレースイッチ経由で接続することができる。リレースイッチがOFFの状態ではバッテリからモータ(あるいはインバータ)に、リレースイッチがONの状態ではFCからモータ(あるいはインバータ)にそれぞれ電力を供給することができる。 In a fuel cell system using both FC and a battery, for example, the FC can be connected to an electric path from the battery to a motor (or an inverter that supplies AC power to the motor) via a relay switch. When the relay switch is OFF, power can be supplied from the battery to the motor (or inverter), and when the relay switch is ON, power can be supplied from the FC to the motor (or inverter).
ここで、FC及びバッテリの各出力である直流(DC)電圧をそれぞれモータの駆動に適した直流電圧に変換(例えば昇圧)可能なように、FCとリレースイッチとの間、及び、バッテリとリレースイッチとの間のそれぞれにはDC−DCコンバータを設けることができる。この場合、リレースイッチは、2つのDC−DCコンバータに挟まれた接続形態となる。 Here, the direct current (DC) voltage, which is the output of each FC and battery, can be converted (eg, stepped up) into a direct current voltage suitable for driving the motor, between the FC and the relay switch, and between the battery and the relay. A DC-DC converter can be provided between each switch. In this case, the relay switch is connected between two DC-DC converters.
しかしながら、従来技術では、このようにリレースイッチが2つのDC−DCコンバータに挟まれた接続形態において、リレースイッチの適切な制御タイミングについて何ら検討されていない。そのため、リレースイッチの両端電圧が異なる状態でリレースイッチをONにしてしまう場合も想定され、そのような場合、予期しない大きな電流(突入電流)がリレースイッチに流れてリレースイッチが溶着してしまうおそれがある。 However, in the related art, in the connection form in which the relay switch is sandwiched between the two DC-DC converters as described above, no appropriate control timing of the relay switch is studied. Therefore, it is also assumed that the relay switch is turned on when the voltage across the relay switch is different. In such a case, an unexpected large current (inrush current) may flow through the relay switch and the relay switch may be welded. There is.
そこで、本発明の目的の一つは、直流電源の昇圧出力どうしを電気的に接続可能なリレースイッチをONにした場合に、当該リレースイッチに突入電流が流れることを抑止できるようにすることにある。 Accordingly, one of the objects of the present invention is to prevent the inrush current from flowing through the relay switch when the relay switch that can electrically connect the boosted outputs of the DC power supplies is turned on. is there.
なお、当該目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。 In addition, it is not only the said objective but the effect brought about by each structure shown to the form for implementing invention mentioned later, Comprising: There exists an effect which cannot be obtained by the prior art, It can be positioned as one of the purposes.
本発明の電源システムの一態様は、第1の直流電源と、第2の直流電源と、前記第1の直流電源の出力電圧を昇圧した電圧が印加される第1のコンデンサと、前記第1のコンデンサの出力電圧が印加される第1のリレースイッチと、前記第2の直流電源と前記第1のリレースイッチとを電気的に接続可能な第2のリレースイッチと、前記第1のリレースイッチと前記第2のリレースイッチとの間において前記第2の直流電源の出力電圧を昇圧した電圧が印加される第2のコンデンサと、前記第1及び第2のコンデンサの電圧を検出する電圧検出回路と、前記第2のリレースイッチをONにして前記第2の直流電源から前記第2のコンデンサへの充電を行ない、前記電圧検出回路で検出された電圧の差分が最小となった場合に、前記第1のリレースイッチをONに制御する制御部と、を備える。 One aspect of the power supply system of the present invention includes a first DC power supply, a second DC power supply, a first capacitor to which a voltage obtained by boosting an output voltage of the first DC power supply is applied, and the first DC power supply. A first relay switch to which an output voltage of the capacitor is applied, a second relay switch capable of electrically connecting the second DC power source and the first relay switch, and the first relay switch And a second capacitor to which a voltage obtained by boosting the output voltage of the second DC power source is applied between the first relay switch and the second relay switch, and a voltage detection circuit for detecting the voltages of the first and second capacitors And when the second relay switch is turned on to charge the second capacitor from the second DC power supply, and the difference between the voltages detected by the voltage detection circuit is minimized, 1st relay And a control unit for controlling the switch to ON.
ここで、前記制御部は、前記電圧の差分が最小となった場合に、前記第2のリレースイッチをOFFに制御して前記第2のコンデンサへの充電を停止するようにしてもよい。 Here, when the difference between the voltages is minimized, the control unit may control the second relay switch to be turned off to stop charging the second capacitor.
また、前記第1のコンデンサは、前記第1の直流電源の出力電圧を昇圧して前記第1のリレースイッチの一端に印加する第1の昇圧コンバータの要素であり、前記第2のコンデンサは、前記第2の直流電源の出力電圧を昇圧して前記第1のリレースイッチの他端に印加する第2の昇圧コンバータの要素である、こととしてもよい。 The first capacitor is an element of a first boost converter that boosts the output voltage of the first DC power source and applies it to one end of the first relay switch, and the second capacitor is It may be an element of a second boost converter that boosts the output voltage of the second DC power supply and applies the boosted voltage to the other end of the first relay switch.
さらに、前記制御部は、前記第1の電気経路の電圧が前記第2の直流電源の出力電圧よりも大きい場合、前記第2の昇圧コンバータを駆動して前記電圧の差分が最小となるように前記第2のコンデンサの印加電圧を昇圧させる、ようにしてもよい。 Further, the control unit drives the second boost converter to minimize the difference between the voltages when the voltage of the first electric path is larger than the output voltage of the second DC power supply. The voltage applied to the second capacitor may be boosted.
本発明によれば、直流電源の昇圧出力どうしを電気的に接続可能な(第1の)リレースイッチをONにした場合に突入電流が流れることを抑止することができる。したがって、(第1の)リレースイッチの溶着を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an inrush current from flowing when a (first) relay switch that can electrically connect boosted outputs of DC power supplies is turned on. Therefore, welding of the (first) relay switch can be prevented.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形(各実施例を組み合わせる等)して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described below. In other words, the present invention can be implemented with various modifications (combining the embodiments, etc.) without departing from the spirit of the present invention. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are schematic and do not necessarily match actual dimensions and ratios. In some cases, the dimensional relationships and ratios may be different between the drawings.
〔1〕電源システムの構成例
図1は、一実施形態に係る電源システム10及び当該電源システム10を搭載した車両1の構成例を模式的に示す図である。
[1] Configuration Example of Power Supply System FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a
電源システム10は、例示的に、燃料電池(FC)11を有する燃料電池システムであり、車両1は、燃料電池システム10を駆動電力の供給源とする電気機器の一例としての燃料電池自動車である。ただし、車両1は、電気自動車やハイブリッド自動車であってもよい。
The
車両1は、駆動輪2を駆動するモータ16や、電子制御ユニット(ECU)20、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ21等を備える。アクセルペダルセンサ21は、電子制御ユニット20に電気的に接続されており、例えば、検出したアクセスペダルの開度に応じてモータ16(駆動輪2)の回転速度がECU20によって制御される。
The
燃料電池システム10は、前記燃料電池(FC)11のほか、非限定的な一例として、FC昇圧コンバータ12、バッテリ13、バッテリ昇圧コンバータ14、インバータ15等を備える。
In addition to the fuel cell (FC) 11, the
FC11は、電気化学反応を利用して発電する装置であり、直流電圧を出力する第1の直流電源の一例である。FC11には、固体高分子型、燐酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、アルカリ電解質型等の種々のタイプの燃料電池が適用可能である。FC11が発電した電力は、車両1の駆動輪2を駆動するモータ16の駆動電力や、バッテリ13の充電に用いられる。
The FC 11 is a device that generates electricity using an electrochemical reaction, and is an example of a first DC power source that outputs a DC voltage. Various types of fuel cells such as solid polymer type, phosphoric acid type, molten carbonate type, solid oxide type, and alkaline electrolyte type can be applied to FC11. The power generated by the FC 11 is used to drive the
バッテリ13は、充放電可能な二次電池であり、直流電圧を出力する第2の直流電源の一例である。バッテリ13には、例示的に、リチウムイオン、ニッケル水素、ニッケルカドミウム等の種々のタイプの二次電池を適用可能である。バッテリ13は、車両1やFC11の運転時に使用される種々の電気機器に電力を供給することができる。ここでいう電気機器には、例えば、車両1の照明機器、空調機器、油圧ポンプ、FC11の燃料ガスや改質原料を供給するポンプ、改質器の温度を調整するヒータ等が含まれる。
The
これらのFC11及びバッテリ13は、図1に例示するように、インバータ15に対して電気的に並列に接続されている。FC11からインバータ15に至る電気経路には、FC昇圧コンバータ12が設けられている。FC昇圧コンバータ12は、入力DC電圧を昇圧するDC−DCコンバータであり、FC11で発生したDC電圧を変換可能な範囲で所定のDC電圧に変換(例えば昇圧)して、インバータ15に印加することができる。このような昇圧動作により、FC11の出力電力が低くても、モータ16の駆動に要する駆動電力を確保することが可能となる。
The FC 11 and the
一方、バッテリ13からインバータ15に至る電気経路には、バッテリ昇圧コンバータ14が、FC昇圧コンバータ12とインバータ15との間の電気経路に対して並列に接続されている。当該コンバータ14も、DC−DCコンバータであり、バッテリ13又はインバータ15から印加されたDC電圧を変換可能な範囲で所定のDC電圧に変換することができる。
On the other hand, the
コンバータ14には、昇圧及び降圧の双方が可能な昇降圧型のコンバータを適用でき、例えば、バッテリ13からの入力DC電圧を制御(昇圧)してインバータ15側に出力する一方、FC11又はモータ16からの入力DC電圧を制御(降圧)してバッテリ13に出力することが可能である。これにより、バッテリ13の充放電が可能となる。
The
また、コンバータ14は、出力電圧が制御されることで、インバータ15の端子電圧を制御することが可能である。当該制御は、インバータ15に対して並列に接続された各電源(FC11及びバッテリ13)の相対的な出力電圧差を制御して、両者の電力を適切に使い分けることを可能にする。
Moreover, the
インバータ15は、FC11からコンバータ12を介して、また、バッテリ13からコンバータ14を介して、DC電圧の入力を受け、当該入力DC電圧を交流(AC)電圧に変換し、これをモータ16の駆動電圧として供給する。その際、ECU20は、要求動力に応じたAC電圧がモータ16に供給されるよう、インバータ15の動作(スイッチング)を制御する。
The
ECU20は、既述の制御のほか、車両1及び燃料電池システム10の動作(運転)を統括的に制御する。ECU20は、例示的に、演算処理装置の一例としてのCPU、記憶装置の一例としてのRAM、ROM等を備えたマイクロコンピュータとして実現できる。ECU20は、モータ16や燃料電池システム10の各要素、種々のセンサ群と電気的に接続され、各種センサ値の受信、演算処理、指令(制御信号)の送信等を適宜に実施する。センサ群には、アクセルペダルセンサ21のほか、例示的に、バッテリ13の充電状態(SOC:State Of Charge)を検出するSOCセンサ、車速(モータ16の回転数)を検出する車速センサ、図2により後述する電圧センサ22、23及び24等が含まれ得る。
In addition to the control described above, the
〔2〕バッテリ13、昇圧コンバータ12及び14、及びインバータ15の接続形態
図2に例示するように、FC11の出力電圧を昇圧するFC昇圧コンバータ(以下、単に「FCコンバータ」ともいう。)12の出力は、(第1の)リレースイッチ17を介してインバータ15に電気的に接続することができる。リレースイッチ(以下、「FCリレー」ともいう。)17のON/OFFは、例えば、ECU20によって制御することができる。
[2] Connection Form of
これに対し、バッテリ13の出力電圧を昇圧するバッテリ昇圧コンバータ(以下、「バッテリコンバータ」ともいう。)14の出力は、FCリレー17を介さずにインバータ15に電気的に接続することができる。換言すれば、バッテリ13からバッテリコンバータ14を経由してインバータ15(モータ16)に至る電気経路に、FCリレー17を介してFC11(FCコンバータ12)を接続することができる。
On the other hand, the output of a battery boost converter (hereinafter also referred to as “battery converter”) 14 that boosts the output voltage of the
これにより、FCリレー17がOFFの状態においてバッテリコンバータ14の出力電圧(電力)をインバータ15(モータ16)に供給し、FCリレー17がONの状態においてFCコンバータ12の出力電圧(電力)をインバータ15(モータ16)に供給することができる。
Thereby, the output voltage (electric power) of the
FCコンバータ12とFCリレー17との間の電気経路には、ダイオードD1が直列に接続されるとともに、ダイオードD1のカソードにコンデンサC2が並列に接続されている。したがって、コンデンサC2には、FC11の出力電圧をFCコンバータ12によって昇圧した電圧が印加される。なお、図2において、ダイオードD1及び(第1の)コンデンサC2は、FCコンバータ12の外部に図示しているが、FCコンバータ12の要素(出力ダイオード及び出力平滑コンデンサ)として考えてよい。
In the electrical path between the
一方、FCリレー17とコンバータ14との間の電気経路にも、(第2の)コンデンサC1が並列に接続されている。したがって、コンデンサC1には、バッテリ13の出力電圧をバッテリコンバータ14によって昇圧した電圧が印加される。図2において、コンデンサC1も、バッテリコンバータ14の外部に図示しているが、バッテリコンバータ14の要素(出力平滑コンデンサ)と考えてよい。
On the other hand, a (second) capacitor C1 is also connected in parallel to the electrical path between the
また、バッテリ13とバッテリコンバータ14との間の電気的な接続には、リレースイッチ18、及び、制限抵抗R及びリレースイッチ19の直列接続回路(プリチャージ回路)の並列接続回路を用いることができる。リレースイッチ18及び19は、いずれも、バッテリ13とバッテリコンバータ14との間を電気的に接続(導通)可能なリレースイッチの一例である。各リレースイッチ18及び19のON/OFFも、例えば、ECU20によって制御することができる。
For electrical connection between the
リレースイッチ18は、例示的に、バッテリ13とバッテリコンバータ14との間の第1の電気経路(主電気経路)上に設けられており、ON状態でバッテリ13とバッテリコンバータ14との間の主電気経路を導通させる。なお、以下の説明において、リレースイッチ18は、「システムメインリレー18」ともいう。
The
一方、プリチャージ回路の要素である、制限抵抗R付きリレースイッチ19(以下、「チャージリレー19」ともいう。)は、例示的に、バッテリ13とバッテリコンバータ14との間において主電気経路をバイパスする第2の電気経路(バイパス経路)上に設けられており、ON状態でバッテリ13とバッテリコンバータ14との間のバイパス経路を導通させる。
On the other hand, a
チャージリレー19は、システムメインリレー18がOFFの状態でONに制御され、システムメインリレー18がONに制御される際にOFFに制御される。チャージリレー19がONに制御されると、バッテリ13の出力電流が制限抵抗R経由でコンデンサC1に徐々に充電(プリチャージ)され、その充電量に応じてコンデンサC1の電圧が徐々に上昇する。コンデンサC1の電圧とバッテリ13の出力電圧(開放電圧)との差分が最小(理想的にはゼロ)になった状態でシステムメインリレー18をONにすることで、システムメインリレー18に所定値以上の過電流(突入電流)が流れることを抑止できる。
The
さてここで、上述のように、FC11の出力電圧を昇圧するFCコンバータ12と、バッテリ13の出力電圧を昇圧するバッテリコンバータ14とが、FCリレー17を介して相互に接続される形態では、FC11からFCリレー17に至る電気経路に並列接続されたコンデンサC2に電荷が残留する場合がある。その結果、FCリレー17の両端の電圧(コンデンサC1及びC2の電圧)V1及びV2が異なる電圧になっている可能性がある。このような状態でFCリレー12をONにすると、FCリレー17に突入電流が流れ、場合によってはFCリレー17が溶着するおそれがある。
Now, as described above, the
そこで、本実施形態では、FCリレー17の両端の電圧V1及びV2を検出(モニタ)して、各電圧V1及びV2の差分が最小(理想的にはゼロ)である状態でFCリレー17をONに制御する。これにより、FCリレー17に突入電流が流れてFCリレー17が溶着してしまうことを防止することができる。
Therefore, in this embodiment, the voltages V1 and V2 at both ends of the
ここで、コンデンサC2の残留電荷に応じた電圧V2がバッテリ13の出力電圧Vb以下である場合には、チャージリレー19をONに制御して電圧V1を上昇させることで、FCリレー17の両端の電圧V1及びV2の差分を最小にすることができる。
Here, when the voltage V2 corresponding to the residual charge of the capacitor C2 is equal to or lower than the output voltage Vb of the
一方、コンデンサC2の電圧V2がバッテリ13の出力電圧Vbよりも大きい場合には、バッテリコンバータ14の昇圧動作を併用して電圧V1を昇圧することで、FCリレー17の両端の電圧V1及びV2の差分を最小に制御できる。
On the other hand, when the voltage V2 of the capacitor C2 is higher than the output voltage Vb of the
以上のような制御を実現すべく、本実施形態の電源システム10には、図2中に例示するように、電圧センサ22、23及び24を備えることができる。
In order to realize the control as described above, the
電圧センサ22は、例示的に、FCリレー17とバッテリコンバータ14との間の電気経路に設けられて、FCリレー17とバッテリコンバータ14との間の電圧(コンデンサC1の電圧)V1を検出する。
For example, the
電圧センサ23は、例示的に、FCコンバータ12とFCリレー17との間の電気経路に設けられて、FCコンバータ12とFCリレー17との間の電圧(コンデンサC2の電圧)V2を検出する。
For example, the
つまり、電圧センサ22及び23は、FCリレー17の両端電圧(コンデンサC1及びC2の電圧)V1及びV2を検出する検出回路の一例である。
That is, the
電圧センサ24は、バッテリ13とシステムメインリレー18との間の電気経路に設けられて、バッテリ13の出力電圧(開放電圧)Vbを検出する。
The
電圧センサ22、23及び24は、それぞれ例えばECU20に電気的に接続されて、それぞれにおいて検出した電圧(以下、「電圧センサ値」ともいう)V1,V2及びVbを、ECU20に与えることができる。
The
〔3〕リレースイッチ制御
以下、制御部の一例としてのECU20によるリレースイッチ制御について、図3に例示するフローチャートに従って説明する。なお、初期状態において、各リレースイッチ17〜19は、いずれもOFF状態であるものと仮定する。
[3] Relay Switch Control Hereinafter, relay switch control by the
ECU20は、各電圧センサ22,23及び24による電圧センサ値V1,V2及びVbを周期的に取得する(処理P1)。ECU20は、FCリレー17及びシステムメインリレー18をONにする場合、まず、チャージリレー19をONに制御してバッテリ13とバッテリコンバータ14との間を電気的に接続する(処理P2)。これより、制限抵抗Rを介してコンデンサC1が徐々に充電(プリチャージ)され、その充電量に応じてコンデンサC1の電圧V1が徐々に上昇してゆく。
The
ECU20は、電圧センサ23により得られたFC11側の電圧センサ値V2が、電圧センサ24により得られたバッテリ13側の電圧センサ値Vb以下である(V2≦Vb)か否かを判定する(処理P3)。
The
当該判定の結果、V2≦Vbであれば、ECU20は、さらに電圧センサ22により得られた、FCリレー17及びバッテリコンバータ14の間の電圧センサ値V1と、電圧センサ24により得られたバッテリ13の電圧センサ値Vbとが等しいか否かを判定する(処理P3のYルートから処理P4)。
If V2 ≦ Vb as a result of the determination, the
その結果、電圧センサ値V1と電圧センサ値Vbとが異なると判定された場合、ECU20は、FCリレー17の両端電圧である、電圧センサ値V1及びV2が互いに等しいか否かを更に判定する(処理P4のNルートから処理P7)。
As a result, when it is determined that the voltage sensor value V1 is different from the voltage sensor value Vb, the
判定の結果、両電圧センサ値V1及びV2が等しければ、換言すればFCリレー17の両端電圧V1及びV2に電位差が無ければ、ECU20は、チャージリレー19をOFFに制御してコンデンサC1へのプリチャージを停止するとともに、FCリレー17をONに制御する(処理P7のYルートから処理P8及びP9)。FCリレー17の両端電圧V1及びV2に電位差の状態でFCリレー17がONになるので、FCリレー17に突入電流は流れず、FCリレー12の溶着等の障害発生を防止することができる。
As a result of the determination, if both the voltage sensor values V1 and V2 are equal, in other words, if there is no potential difference between the voltages V1 and V2 at both ends of the
なお、両電圧センサ値V1及びV2が異なる場合、ECU20は、当該リレー制御は行なわずに処理P1以降の処理を実行する。つまり、ECU20は、コンデンサC1へのプリチャージを継続させつつ電圧監視を継続する。
When the voltage sensor values V1 and V2 are different, the
その後、電圧センサ値V1が電圧センサ値Vbと等しくなれば(処理P4でYと判定されれば)、ECU20は、システムメインリレー18をONに制御するとともに、チャージリレー19をOFFに制御する(処理P4のYルートから処理P5及びP6)。チャージリレー19のOFF制御により、コンデンサC1へのプリチャージが停止される。
Thereafter, when voltage sensor value V1 becomes equal to voltage sensor value Vb (when it is determined as Y in process P4),
ところで、処理P3においてFC11側の電圧センサ値V2がバッテリ13側の電圧センサ値Vbよりも大きい(V2>Vb)場合、換言すれば、コンデンサC1を満充電しても電圧V1が電圧V2に満たない場合、ECU20は、バッテリコンバータ14による昇圧を併用して電圧V1をバッテリ13の出力電圧を超えて昇圧させる。そのため、ECU20は、まず、FCリレー17のバッテリコンバータ14側の電圧センサ値V1がバッテリ13側の電圧センサ値Vbと等しいか否かを判定し、システムメインリレー18をONにできるかを確認する(処理P10)。
By the way, if the voltage sensor value V2 on the FC11 side is larger than the voltage sensor value Vb on the
判定の結果、両電圧センサ値V1及びVbが等しければ、システムメインリレー20をONにしても突入電流は生じないので、ECU20は、システムメインリレー18をONに制御するとともに、チャージリレー19をOFFに制御する(処理P10のYルートから処理P11及びP12)。次いで、ECU20は、バッテリコンバータ14の昇圧動作を制御してバッテリコンバータ14の出力電圧(コンデンサC1の電圧)V1を上昇させる(処理P13)。なお、電圧センサ値V1及びVbが異なる場合(処理P10でNと判定された場合)、ECU20は、処理P1以降の処理に戻って、システムメインリレー18がONにできる電圧状態(V1=Vb)になるまで(処理P10でYと判定されるまで)、コンデンサC1へのプリチャージ及び電圧監視を継続する。
If both voltage sensor values V1 and Vb are equal as a result of the determination, an inrush current does not occur even when the system
システムメインリレー18をONに制御した後、ECU20は、FCリレー17とバッテリコンバータ14との間の電圧センサ値V1がFC11側の電圧センサ値V2と等しくなったか否かを判定する(処理P14)。
After controlling the system
判定の結果、両電圧センサ値V1及びV2が等しければ、ECU20は、バッテリコンバータ14の昇圧動作を停止し、FCリレー17の両端電圧に差分が無い(V1=V2)状態でFCリレー17をONに制御する。電圧センサ値V1及びV2が異なる場合(処理P14でNと判定された場合)、ECU20は、処理P1以降の処理に戻って、V1=V2となるまで、バッテリコンバータ14による電圧V1の昇圧を継続する。
If the two voltage sensor values V1 and V2 are equal as a result of the determination, the
このように、FC11側の電圧センサ値V2がバッテリ13側の電圧センサ値Vbよりも大きい場合でも、バッテリコンバータ14の昇圧動作を利用してFCリレー17の両端電圧に差分を無くした状態で、FCリレー17をONにすることができる。したがって、バッテリ13の開放電圧Vb、バッテリコンバータ12の出力電圧V1、及びFCコンバータ12の出力電圧V2がどのような電圧状態にあっても、FCリレー17の両端電圧V1及びV2の差分が最小である状態でFCリレー17をONにすることができる。
As described above, even when the voltage sensor value V2 on the FC11 side is larger than the voltage sensor value Vb on the
なお、上述した動作例では、FCリレー17の両端電圧V1及びV2が等しい場合にFCリレー17をONに制御することとしたが、V1及びV2が異なる場合であっても許容可能な範囲(例えばFCリレー17の溶着が生じない範囲)の差分に過ぎないのであれば、FCリレー17をONに制御することを許容してもよい。
In the above-described operation example, the
〔4〕その他
上述した実施形態は、車載の電源システムに限らず、上述したFC11とバッテリ13との関係のように2つの直流電源を併用する電源システムであれば、パーソナルコンピュータや、オーディオビジュアル(AV)機器、携帯端末等の電気機器に搭載される電源システムに適用することも可能である。
[4] Others The above-described embodiment is not limited to an in-vehicle power supply system, and any power supply system that uses two DC power sources together, such as the relationship between the
10 電源システム(燃料電池システム)
12 FC昇圧コンバータ
13 バッテリ
14 バッテリ昇圧コンバータ
15 インバータ
16 モータ
17 リレースイッチ(FCリレー)
18 リレースイッチ(システムメインリレー)
19 リレースイッチ(チャージリレー)
20 電子制御ユニット(ECU)
21 アクセルペダルセンサ
22,23,24 電圧センサ
R 制限抵抗
C1,C2 コンデンサ
D1 ダイオード
10 Power supply system (fuel cell system)
12
18 Relay switch (system main relay)
19 Relay switch (charge relay)
20 Electronic control unit (ECU)
21
Claims (4)
第2の直流電源と、
前記第1の直流電源の出力電圧を昇圧した電圧が印加される第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの出力電圧が印加される第1のリレースイッチと、
前記第2の直流電源と前記第1のリレースイッチとを電気的に接続可能な第2のリレースイッチと、
前記第1のリレースイッチと前記第2のリレースイッチとの間において前記第2の直流電源の出力電圧を昇圧した電圧が印加される第2のコンデンサと、
前記第1及び第2のコンデンサの電圧を検出する電圧検出回路と、
前記第2のリレースイッチをONにして前記第2の直流電源から前記第2のコンデンサへの充電を行ない、前記電圧検出回路で検出された電圧の差分が最小となった場合に、前記第1のリレースイッチをONに制御する制御部と、
を備えた、電源システム。 A first DC power supply;
A second DC power source;
A first capacitor to which a voltage obtained by boosting the output voltage of the first DC power supply is applied;
A first relay switch to which an output voltage of the first capacitor is applied;
A second relay switch capable of electrically connecting the second DC power source and the first relay switch;
A second capacitor to which a voltage obtained by boosting the output voltage of the second DC power source is applied between the first relay switch and the second relay switch;
A voltage detection circuit for detecting voltages of the first and second capacitors;
When the second relay switch is turned on to charge the second capacitor from the second DC power supply, the first voltage difference detected by the voltage detection circuit is minimized. A control unit that controls the relay switch of
Power supply system with
前記電圧の差分が最小となった場合に、前記第2のリレースイッチをOFFに制御して前記第2のコンデンサへの充電を停止する、請求項1記載の電源システム。 The controller is
2. The power supply system according to claim 1, wherein when the voltage difference is minimized, the second relay switch is controlled to be turned off to stop charging the second capacitor.
前記第2のコンデンサは、前記第2の直流電源の出力電圧を昇圧して前記第1のリレースイッチの他端に印加する第2の昇圧コンバータの要素である、請求項1又は2に記載の電源システム。 The first capacitor is an element of a first boost converter that boosts the output voltage of the first DC power source and applies the boosted voltage to one end of the first relay switch.
3. The second capacitor according to claim 1, wherein the second capacitor is an element of a second boost converter that boosts an output voltage of the second DC power source and applies the boosted voltage to the other end of the first relay switch. Power system.
前記第1の電気経路の電圧が前記第2の直流電源の出力電圧よりも大きい場合、前記第2の昇圧コンバータを駆動して前記電圧の差分が最小となるように前記第2のコンデンサの印加電圧を昇圧させる、請求項3記載の電源システム。 The controller is
When the voltage of the first electric path is larger than the output voltage of the second DC power supply, the second capacitor is applied so as to drive the second boost converter so that the voltage difference is minimized. The power supply system according to claim 3, wherein the voltage is boosted.
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