JP2013198290A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の直流電源の電力を外部の交流機器に供給する電力供給システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system that supplies electric power of a DC power supply of a vehicle to an external AC device.
従来から、電気自動車や燃料電池自動車等の電動車両に搭載されたバッテリや燃料電池等の直流電源を利用して、家庭用の電気機器に電気を供給する車両給電システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle power supply system that supplies electricity to household electrical equipment using a DC power source such as a battery or a fuel cell mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle or a fuel cell vehicle has been proposed (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の電力供給システム(電力供給システム)は、電力を車両外部に供給する手段を有する車両と、インバータを備えた定置型電力供給システムと、定置型電力供給システムより電力が供給される負荷装置と、定置型電力供給システムに電力を供給する系統電源とを備えている。この電力供給システムは、系統電源の停電時に、車両と定置型電力供給システムとを接続し、車両より定置型電力供給システムのインバータを介して、負荷装置に電力を供給している。 An electric power supply system (electric power supply system) described in Patent Document 1 is supplied with electric power from a vehicle having means for supplying electric power to the outside of the vehicle, a stationary electric power supply system including an inverter, and a stationary electric power supply system. And a system power supply for supplying power to the stationary power supply system. This power supply system connects a vehicle and a stationary power supply system when a power failure occurs in a system power supply, and supplies power to the load device from the vehicle via an inverter of the stationary power supply system.
しかしながら、負荷装置へ給電中のインバータに異常が生じた場合、例えば、インバータに搭載される電圧計が故障した場合、不具合が生じる問題があった。 However, when an abnormality occurs in the inverter that is supplying power to the load device, for example, when a voltmeter mounted on the inverter fails, there is a problem that a problem occurs.
そこで本発明は、インバータに搭載される電圧計が故障した場合に生じるおそれがある不具合を防止することができる電力供給システムを提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide a power supply system that can prevent a problem that may occur when a voltmeter mounted on an inverter fails.
この発明に係る電力供給システムの一態様は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
請求項1に係る発明は、電力を供給する電源(例えば、実施形態の燃料電池101、高圧バッテリ110)と、前記電源から供給される電力により駆動する走行モータ(例えば、実施形態の駆動モータ102)と、前記走行モータと前記電源とを含むメイン回路(例えば、実施形態のメイン回路500)と、前記電源から供給される電力を外部負荷に供給する外部給電回路(例えば、実施形態の外部給電回路600)と、前記メイン回路内の電圧値を検出する第1電圧検出部(例えば、実施形態の電源電圧計125、第1電圧計131、第2電圧計132)と、前記外部給電回路内の電圧値を検出する第2電圧検出部(例えば、実施形態の電圧計205)と、前記外部給電回路内への電力供給を遮断する給電遮断部(例えば、実施形態の給電用コンタクタ119H,119L)と、前記外部負荷への電力供給を制御する制御装置(例えば、実施形態のECU120)と、を備え、前記制御装置は、前記第1電圧検出部によって検出されるメイン回路内の電圧値と、前記第2電圧検出部によって検出される外部給電回路内の電圧値との差分が、予め決められている閾値以上であった場合、前記外部給電回路に異常が生じていることを判定する異常判定手段(例えば、実施形態の異常判定手段1206)と、前記異常判定手段によって異常が生じていることが判定された場合、前記給電遮断部を制御する遮断実行手段(例えば、実施形態の遮断実行手段1205)とを含む。
One aspect of the power supply system according to the present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
The invention according to claim 1 is a power source that supplies electric power (for example, the
また、請求項2に係る発明によれば、上述の電力供給システムにおいて、前記外部給電回路は、前記走行モータを備える車両側に搭載される第1外部給電回路と、前記車両と前記外部負荷のそれぞれと電気的に接続して前記電源からの電力を前記外部負荷に供給するインバータ装置に搭載される第2外部給電回路とから構成される。 According to the invention according to claim 2, in the power supply system described above, the external power feeding circuit includes a first external power feeding circuit mounted on a vehicle side including the travel motor, the vehicle, and the external load. And a second external power supply circuit mounted on an inverter device that is electrically connected to each other and supplies power from the power source to the external load.
また、請求項3に係る発明によれば、上述の電力供給システムにおいて、前記異常判定手段は、前記第1外部給電回路と前記第2外部給電回路とが電気的に接続されている場合に、前記第1電圧検出部によって検出されるメイン回路内の電圧値と、前記第2電圧検出部によって検出される外部給電回路内の電圧値との差分が、予め決められている閾値以上であるか否かを判定し、前記差分が予め決められている閾値以上であった場合、前記外部給電回路に異常が生じていることを判定する。 According to the invention of claim 3, in the above-described power supply system, the abnormality determination unit is configured such that when the first external power supply circuit and the second external power supply circuit are electrically connected, Whether the difference between the voltage value in the main circuit detected by the first voltage detector and the voltage value in the external power supply circuit detected by the second voltage detector is greater than or equal to a predetermined threshold value. If the difference is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in the external power feeding circuit.
本発明によれば、インバータに搭載される電圧計が故障した場合に生じるおそれがある不具合を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the malfunction which may arise when the voltmeter mounted in an inverter fails can be reduced.
[第1実施形態]
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
(燃料電池自動車)
図1は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムに利用される燃料電池自動車100の上面説明図である。本実施形態に係る電力供給システムは、燃料電池自動車100側に設けられた燃料電池101によって発電された発電電力を、インバータ装置200を介して、外部負荷300に供給するシステムである。
図1は、燃料電池自動車100の上面説明図である。
図1に示す通り、本実施形態に係る燃料電池自動車100は、水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック(FC:Fuel Cell)101(以下、「燃料電池101」という)を搭載するもので、燃料電池101により生じた電力で駆動モータ102を駆動して走行する。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Fuel cell vehicle)
FIG. 1 is an explanatory top view of a
FIG. 1 is an explanatory top view of the
As shown in FIG. 1, the
燃料電池自動車100は、車両後方のトランクルーム151内に、燃料電池101と電気的に接続された給電口152を備えており、燃料電池自動車100とは別体に設けられたインバータ装置200がトランクルーム151内に搭載可能となっている。
燃料電池自動車100とインバータ装置200とは、燃料電池自動車100の給電口152にインバータ装置200が電気的に接続されることにより、燃料電池101の直流電力を、交流電力に変換して外部の交流機器(外部負荷300)に供給する電力供給システムを構成する。なお、電力供給システムの詳細については後述する。
The
The
燃料電池101は、単位燃料電池(単位セル)を多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池(PEMFC)であり、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により水の生成とともに電力を発生する。
The
車室の前方において、車両駆動源である駆動モータ102と、燃料電池101のカソード側へ供給する空気を圧縮するエアポンプ104とが支持されている。駆動モータ102およびエアポンプ104の前方には、燃料電池101等を循環する冷却水を冷却するためのラジエータ108が配置されている。
車体前後方向中間部に、燃料電池101と、燃料電池101の補機類109とが支持されている。なお、燃料電池101のための補機類109とは、レギュレータやエゼクタなどの水素供給補機および加湿器や希釈ボックスなどの空気排出補機である。
車体後部に、燃料電池自動車100の減速時等に駆動モータ102からの回生電力を蓄電等するための高圧バッテリ110と、燃料電池101に水素を供給するための水素タンク111とが主に支持されている。
A
A
A high-
駆動モータ102は、その駆動および回生が車両の走行状況や、燃料電池101および高圧バッテリ110からの電力量等に応じて、PDU112(Power Drive Unit)により制御される。PDU112は、トランジスタやFET等のスイッチング素子からなるインバータを備えてなるもので、高圧バッテリ110や燃料電池101からの直流電力を所望の交流電力に変換する。
The
高圧バッテリ110は、高圧ケーブル114a〜114f、ジャンクションボックス115およびDC/DCコンバータ116を介して、燃料電池101と電気的に接続されている。さらに、燃料電池101は、高圧ケーブル117a,117bを介して、PDU112と電気的に接続されている。これにより、燃料電池101および高圧バッテリ110はPDU112と電気的に接続されている。
The
ジャンクションボックス115は、高圧ケーブル118a,118bを介して、後述する給電用コンタクタ119および給電口152と電気的に接続されている。
DC/DCコンバータ116は、車両の走行状況や、燃料電池101の電力量、高圧バッテリ110の電力量等に応じて、PDU112、燃料電池101および高圧バッテリ110間の電圧調整を行っている。
The
The DC /
水素タンク111は、略円筒形状をしており、軸方向端面111R,111Lが球面形状に形成されている。水素タンク111は、軸線が燃料電池自動車100の左右方向に向くように配置されている。
The
図2は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムに利用される装置の外観を示す外観斜視図である。図2は、インバータ装置200を設置したときの外観斜視図である。なお、図2では、インバータ装置200のコネクタ部251と燃料電池自動車100の給電口152とが接続されていない状態を図示している。
インバータ装置200は、内部にトランジスタやFET等のスイッチング素子を備えており、燃料電池101から供給される直流電力を交流電力に変換する。
図2に示すように、インバータ装置200は、燃料電池自動車100と別体に設けられており、燃料電池自動車100とは別に移動可能なように形成されている。インバータ装置200は、略ボックス形状をしており、トランクルーム151内の底部153に形成されたインバータ設置スペース154に配置可能な大きさに形成されている。
FIG. 2 is an external perspective view showing an external appearance of a device used in the power supply system according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view when the
The
As shown in FIG. 2,
インバータ装置200は、使用時にトランクルーム151内のインバータ設置スペース154に設置される。また、インバータ装置200は、燃料電池自動車100と別体に形成されているため、不使用時には燃料電池自動車100のトランクルーム151からインバータ装置200を降ろすことにより、トランクルーム151を有効に活用できる。
The
インバータ装置200には、複数本のケーブルが束ねられて形成された接続ケーブル253が設けられている。
接続ケーブル253の先端部には、コネクタ部251が形成されている。コネクタ部251は、トランクルーム151内の給電口152と嵌合可能に形成されている。
The
A
コネクタ部251は、例えば樹脂等の絶縁体からなる筒状のハウジングの内側に、銅等の金属からなるオス型端子を有する、いわゆる高圧コネクタである。コネクタ部251と給電口152とを嵌合することで、インバータ装置200と給電口152とが電気的に接続される。
これにより、インバータ装置200は、燃料電池自動車100に搭載される給電用コンタクタ119や高圧ケーブル118a,118b等を介して、燃料電池101と電気的に接続される。
The
As a result, the
インバータ装置200の複数の側面のうち、燃料電池自動車100の後方に面する側面254cには、交流電力出力部258が形成されている。交流電力出力部258には、不図示の外部の交流機器(外部負荷300)が接続されて、インバータ装置200から出力される交流電力が給電される。
Of the plurality of side surfaces of the
次に、図3、4を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一例について説明する。図3は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一例について説明するためのブロック図である。
図3に示す通り、電力供給システム1は、制御装置400と、メイン回路500と、外部給電回路600とを備える。
この制御装置400は、燃料電池自動車100に搭載されているECU(車両側制御装置)120と、インバータ装置200に搭載されている外部給電側制御装置201とを含む。このECU120と外部給電側制御装置201とは、互いに接続されることで、信号の送受信を行う通信手段をそれぞれ備える。
Next, an example of a control system in the power supply system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of a control system in the power supply system 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the power supply system 1 includes a
The
ECU120は、例えば、駆動モータ102の力行運転および発電運転を制御する。例えば、ECU120は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、駆動モータ102の目標トルクを算出し、実際に駆動モータ102から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、駆動モータ102に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。
また、ECU120は、例えば、エアポンプ用インバータの電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池101への反応ガスの供給および燃料電池101の発電量を制御する。
さらに、ECU120は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ装置200から出力される信号などに基づき、高圧バッテリ110を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。
例えば、ECU120は、イグニッションスイッチおよびパワースイッチなどの各指令信号と、速度センサおよびアクセルペダル開度センサおよびブレーキペダルスイッチなどの各検出信号とに基づき、燃料電池自動車100の運転状態を制御する。
The
Further, the
Further, the
For example,
なお、図示は省略するが、ECU120には、以下に説明するような構成が接続されている。
イグニッションスイッチは、運転者の操作に応じて燃料電池自動車100の起動および停止を指示する指令信号(IG−ON、IG−OFF)を出力する。また、パワースイッチは、運転者の操作に応じて燃料電池101の起動(例えば、エアポンプ104の起動など)を指示する指令信号(POWER SW)を出力する。
速度センサは、燃料電池自動車100の速度を検出する。アクセルペダル開度センサは、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量(アクセル開度)を検出する。ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。
また、ECU120には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池自動車100の各種の状態を表示する計器類からなるメータが接続されている。
Although illustration is omitted, the
The ignition switch outputs command signals (IG-ON, IG-OFF) instructing start and stop of the
The speed sensor detects the speed of the
また、例えば、ECU120は、高圧バッテリ110の端子間電圧(バッテリ電圧)VBを検出する電圧計125、電流IBを検出する電流計、および温度TBを検出する温度センサの各検出信号に基づき、残容量SOCなどの各種の状態量を算出する。
さらに、ECU120は、後述するように、燃料電池自動車100に接続されたインバータ装置200への給電およびインバータ装置200の電力変換動作を制御するとともに、インバータ装置200の異常有無を検知する。
Further, for example, the
Further, as will be described later,
また、ECU120は、インバータ装置200の外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300に燃料電池自動車100から供給される電力を出力することを指示するコマンド(以下、インバータ出力許可信号という)を出力する。言い換えると、ECU120は、インバータ装置200に対して外部負荷300への給電を許可するコマンドを出力する。
このECU120は、例えば、発電手段1201と、判定手段1202と、許可手段1203と、受信手段1204と、遮断実行手段1205と、異常判定手段1206と、通知手段1207とを備える。
発電手段1201は、エアポンプ104を駆動して燃料電池101を発電させる制御手段である。
The
The
The
判定手段1202は、燃料電池101が発電したか否かを判定する。具体的に説明すると、判定手段1202は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態か否かを判定する。
しかしながら、本願発明の構成はこれに限定されることなく、例えば、判定手段1202は、燃料電池101から発電される発電電力の電力量あるいは電圧値の検出結果や、高圧バッテリ110に蓄電されている蓄電電力の電力量や電圧値(バッテリ残量:SOC(State Of Charge))に基づき、少なくともエアポンプ104を動作させることが可能な程度の電力が発電されているか否かを判定するものであってもよい。
The
However, the configuration of the present invention is not limited to this. For example, the
また、判定手段1202は、燃料電池101から発電される発電電力の電力量あるいは電圧値の検出結果や、高圧バッテリ110に蓄電されている蓄電電力の電力量や電圧値(SOC)に基づき、エアポンプ104を動作させるとともに、外部負荷300に対して給電可能な程度の電力が発電あるいは蓄電されているか否かを判定するものであってもよい。
さらに、判定手段1202は、燃料電池101に反応ガスを供給したときからの経過時間を計時し、予め決められた所定時間が供給開始から経過したか否かを判定し、供給開始から所定時間が経過した場合、燃料電池101が発電したことを判定するものであってもよい。
また、判定手段1202は、起動時に燃料電池101を電源とした閉回路が形成されている場合、出力電流値が所定閾値以上となったか否かを判定し、出力電流値が所定閾値以上となった場合、燃料電池101が発電したことを判定するものであってもよい。
さらに、判定手段1202は、DC/DCコンバータ116の昇圧率の変化に基づき、燃料電池101が発電したことを判定するものであってもよい。
Further, the
Further, the
Further, when a closed circuit using the
Further, the
許可手段1203は、燃料電池101が発電したこと、つまり、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態となったことが判定手段1202によって判定された場合、外部負荷300への給電を許可することを示すコマンド(インバータ出力許可信号;動作許可指令)をインバータ装置200の外部給電側制御装置201に出力する。また、許可手段1203は、インバータ出力許可信号を出力した場合、外部給電側制御装置201に対して外部負荷300への給電を許可した判定結果を出力する。
The
また、許可手段1203は、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合、バッテリコンタクタ113H,113Lおよびプリチャージコンタクタ113Pを接続させる。言い換えると、許可手段1203は、バッテリコンタクタ113H,113Lおよびプリチャージコンタクタ113Pに対して、接続を指示するコマンド(接続指令)を出力する。具体的に説明すると、許可手段1203は、先にバッテリコンタクタ113Lおよびプリチャージコンタクタ113Pを接続して例えばメイン回路500内の平滑コンデンサ135にプリチャージされた後、バッテリコンタクタ113H,113Lを接続させる。なお、許可手段1203は、プリチャージ後、プリチャージコンタクタ113Pの接続を遮断(切断)する。
また、許可手段1203は、高圧バッテリ110の充電電力を外部負荷300に出力する場合、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pを接続させる。言い換えると、許可手段1203は、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pに対して、接続を指示するコマンド(接続指令)を出力する。具体的に説明すると、許可手段1203は、先に給電用コンタクタ119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pを接続して例えば外部給電回路600内の平滑コンデンサ206にプリチャージがされた後、給電用コンタクタ119H,119Lを接続させる。なお、許可手段1203は、プリチャージ後、プリチャージコンタクタ119Pの接続を遮断(切断)する。
Further, the
Further, the
受信手段1204は、インバータ装置200のコネクタ部251と燃料電池自動車100の給電口152とが電気的に接続されることにより、インバータ装置200と情報の送受信を行う。なお、ここでは、受信手段と記載するが、送信機能も備えるものとする。
この受信手段1204は、例えば、外部給電側制御装置201から異常情報を受信し、遮断実行手段1205に出力する。なお、受信手段1204は、これに限られず、嵌合信号やインバータ入力電圧を示す情報等を外部給電側制御装置201から受信する。
なお、異常情報とは、インバータ装置200によって異常が検出された場合の検出結果を示す情報である。
具体的に説明すると、インバータ装置200の外部給電側制御装置201は、インバータ装置200に生じた異常を検出した場合、フェール信号を、異常情報としてECU120に送信する。
また、インバータ装置200の外部給電側制御装置201は、インバータ入力電圧を検出する電圧計205の出力結果に基づき、インバータ装置200側の外部給電回路600の電圧が予め決められた閾値以上であった場合、インバータ装置200に異常が生じていると判定し、異常情報をECU120に送信する。なお、外部給電側制御装置201による異常の検出方法については後述する。
インバータ装置200が故障していることにより異常が生じた場合、外部給電側制御装置201が異常を検知することができず、フェール信号を送信できない場合がある。
The receiving
For example, the
In addition, abnormality information is information which shows the detection result when abnormality is detected by the
If demonstrating it concretely, the external electric power feeding
Further, the external power supply
When an abnormality occurs due to the failure of the
遮断実行手段1205は、受信手段1204から異常情報を受信した場合、メイン回路500から外部給電回路600への電力供給を遮断させる。
具体的に説明すると、遮断実行手段1205は、給電用コンタクタ119H,119Lの接続を遮断(切断)させる。言い換えると、遮断実行手段1205は、給電用コンタクタ119H,119Lに対して、接続の遮断(切断)を指示するコマンド(遮断指令)を出力する。本実施形態において、給電用コンタクタ119H,119Lが、メイン回路500から外部給電回路600への電力供給を遮断する給電遮断部に相当する。
When receiving the abnormality information from the
If it demonstrates concretely, the interruption | blocking execution means 1205 will interrupt | block (cut) the connection of the
異常判定手段1206は、受信手段1204が受信した外部給電側制御装置201からのインバータ入力電圧を示す情報に基づき、インバータ装置200側の外部給電回路600において異常が発生しているか否かを判定する。
具体的に説明すると、異常判定手段1206は、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧と、電圧計125によって検出された車両電圧との差分の絶対値が、予め決められた閾値以下であるか否かを判定する。この差分の絶対値が閾値以下である場合、異常判定手段1206は、異常が発生していないと判定する。一方、差分の絶対値が閾値より大きい場合、異常判定手段1206は、異常が発生していると判定する。
異常が発生していないと判定した場合、異常判定手段1206は、許可手段1203に対して、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pの接続許可を指示するコマンドを出力する。一方、異常が発生していると判定した場合、異常判定手段1206は、遮断実行手段1205に対して、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pの接続の遮断(切断)を指示するコマンドを出力する。
The
Specifically, the
When it is determined that no abnormality has occurred, the
この異常判定手段1206は、メイン回路500内において異常が生じているか否かを判定する。具体的に説明すると、異常判定手段1206は、メイン回路500内の電圧を計測する電圧計(たとえば、電圧計125、第1電圧計131、および第2電圧計132によって検出された電圧値に基づき、メイン回路500内において異常が生じているか否かを判定する。なお、詳細については、後述する。
The
通知手段1207は、異常判定手段1206によって判定された異常内容を表示部129に表示させる。例えば、通知手段1207は、異常が発生していることをユーザに通知するための警告灯を表示部129に点灯あるいは点滅させたり、また、通知する文字や図形を表示部129に表示させる。
また、通知手段1207は、スピーカー(図示せず)等から異常が発生していることをユーザに通知するための警告音等を出力させるものであってもよい。
表示部129は、例えば、運転席に着席したドライバーが見るためのディスプレイである。
The
In addition, the
The
外部給電側制御装置201は、嵌合信号や外部出力停止要求をECU120に出力する。この嵌合信号は、燃料電池自動車100の給電口152とインバータ装置200のコネクタ部251とが嵌合していることを示す信号である。言い換えると、嵌合信号は、給電口152とコネクタ部251とが電気的に接続されていることを示す信号である。
また、外部出力停止要求は、インバータ装置200から外部負荷300への電力の出力の停止を要求するコマンドである。ECU120は、外部出力停止要求を入力した場合、例えば、給電用コンタクタ119の接続を遮断(切断)し、インバータ装置200への電力の出力を停止させる。
The external power supply
The external output stop request is a command for requesting stoppage of power output from the
この外部給電側制御装置201は、実行手段2010と、異常検出手段2011と、送信手段2012とを備える。
この実行手段2010は、ECU120の許可手段1203から外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を入力した場合、外部負荷300への給電を実行する。具体的に説明すると、実行手段2010は、DC/ACインバータ202,203,204に対して、接続された外部負荷300に対して給電を開始するよう制御する。
The external power supply
The
異常検出手段2011は、インバータ装置200側の外部給電回路600に生じた異常を検出し、検出結果を示す異常情報を送信手段2012に出力する。
具体的に説明すると、異常検出手段2011は、インバータ装置200に生じた異常を検出した場合、フェール信号を異常情報として送信手段2012に送信する。ここで、異常検出手段2011が検出する異常とは、例えば、DC/ACインバータ202,203,204内のインバータ回路のショートや、このインバータ回路や外部給電回路600の温度上昇、地絡等がある。
さらに、異常検出手段2011は、インバータ入力電圧を示す情報を、送信手段2012を介してECU120に送信するものであってもよい。この場合、インバータ入力電圧を示す情報を受信したECU120の異常判定手段1206によって異常が判定される。
The abnormality detection unit 2011 detects an abnormality occurring in the external
More specifically, when detecting an abnormality that has occurred in the
Further, the abnormality detection unit 2011 may transmit information indicating the inverter input voltage to the
送信手段2012は、インバータ装置200のコネクタ部251と燃料電池自動車100の給電口152とが電気的に接続されることにより、燃料電池自動車100と情報の送受信を行う。なお、ここでは、送信手段と記載するが、受信機能も備えるものとする。
The
メイン回路500は、燃料電池自動車100に搭載されている高圧バッテリ110、燃料電池101、その他構成部(例えば、燃料電池101、PDU112、VCU116・・・等)、バッテリコンタクタ113、および平滑コンデンサ135を含む。この高圧バッテリ110と燃料電池101等は、バッテリコンタクタ113を介して、高圧ケーブルで接続されている。
このバッテリコンタクタ113は、+(プラス)電極側の高圧ケーブルに接続されるバッテリコンタクタ113Hと、−(マイナス)電極側の高圧ケーブルに接続されるバッテリコンタクタ113Lとを含む。また、バッテリコンタクタ113は、バッテリコンタクタ113Hをバイパスするプリチャージコンタクタ113Pとプリチャージ抵抗器113Rとを備える。このプリチャージコンタクタ113Pとプリチャージ抵抗器113Rとは、直列に接続されるとともに、バッテリコンタクタ113Hに対しては並列に接続される。
また、高圧バッテリ110の入出力側には、高圧バッテリ110の入出力側の電圧(バッテリ電圧)を計測する電圧計125が接続されている。この電圧計125が計測した電圧値は、ECU120に出力される。
平滑コンデンサ135は、バッテリコンタクタ113と燃料電池101との間に接続されている。
The
The
Further, a
The smoothing
外部給電回路600は、燃料電池自動車100に搭載されている給電用コンタクタ119、インバータ装置200に搭載されている複数のDC/ACインバータ202,203,204、電圧計205および平滑コンデンサ206を含む。
DC/ACインバータ202,203,204は、高圧ケーブルを介して入力側が給電用コンタクタ119と、出力側が交流電力出力部258と、それぞれ接続されている。このDC/ACインバータ202,203,204は、入力する直流電力を交流電力に変換して外部負荷300に供給する。
この給電用コンタクタ119は、+(プラス)電極側の高圧ケーブルに接続される給電用コンタクタ119Hと、−(マイナス)電極側の高圧ケーブルに接続される給電用コンタクタ119Lとを含む。また、給電用コンタクタ119には、給電用コンタクタ119Hをバイパスするプリチャージコンタクタ119Pとプリチャージ抵抗器119Rとが接続されている。このプリチャージコンタクタ119Pとプリチャージ抵抗器119Rとは、直列に接続されるとともに、給電用コンタクタ119Hに対しては並列に接続される。
また、DC/ACインバータ202,203,204の入力側には、DC/ACインバータ202,203,204の入力側の電圧(インバータ入力電圧)を計測する電圧計205が接続されている。この電圧計205が計測した電圧値は、外部給電側制御装置201に出力される。
平滑コンデンサ206は、給電用コンタクタ119とDC/ACインバータ202,203,204との間に接続されている。
The external
The DC /
The
Further, a voltmeter 205 for measuring a voltage (inverter input voltage) on the input side of the DC /
The smoothing
また、燃料電池自動車100は、燃料電池101や高圧バッテリ110から供給される電力の一部を充電する12Vバッテリ126(図4参照)を備える。この12Vバッテリ126は、例えば、ECU120が起動する際に用いる電力を充電するバッテリである。この12Vバッテリ126は、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続されることにより、外部給電側制御装置201や外部給電回路600と電気的に接続される。これにより、12Vバッテリ126から12Vの電力が、インバータ装置200に供給される。また、12Vバッテリ126の電力が分圧され、5Vの電力がインバータ装置200に供給される。
Further, the
次は、図4を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一例についてさらに説明する。図4は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一部を示すブロック図である。
図4に示す通り、燃料電池101と高圧バッテリ110とは、DC/DCコンバータ(電圧変換器)116を介して高圧ケーブルで接続されている。このDC/DCコンバータ116は、図3のVCUに相当する構成である。この高圧バッテリ110とDC/DCコンバータ116を電気的に接続する高圧ケーブルには、バッテリコンタクタ113が接続されている。
また、高圧バッテリ110とインバータ装置200とは、給電用コンタクタ119とバッテリコンタクタ113を介して高圧ケーブルで接続されている。
Next, an example of a control system in the power supply system 1 according to the present embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a part of the control system in the power supply system 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the
Further, the
さらに、ECU120は、12Vバッテリ126と接続されている。このECU120は、12Vバッテリ126から供給される12Vの電力を用いて動作する。
この12Vバッテリ126は、ダウンバータ127を介して、DC/DCコンバータ116と高圧バッテリ110とを接続する高圧ケーブルと接続されている。本実施形態において、12Vバッテリ126は、ダウンバータ127によって高圧バッテリ110あるいはDC/DCコンバータ116を介して燃料電池101から供給される電力の電圧を落として、12Vバッテリ126に供給する。
エアポンプ104は、燃料電池101とDC/DCコンバータ116とを接続する高圧ケーブルと接続されている。このエアポンプ104は、ECU120によって駆動され、制御される回転数で回転し、燃料電池101の用いる反応ガスを供給する反応ガス供給手段である。
Further,
The
The
DC/DCコンバータ116において、燃料電池101と接続される側の電極端子には、第1電圧計131が接続されている。また、DC/DCコンバータ116において、高圧バッテリ110と接続される側の電極端子には、第2電圧計132が接続されている。この第1電圧計131と第2電圧計132によって検出された電圧値は、ECU120に入力される。
In the DC /
次に、図5を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明する。図5は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明するためのフローチャートである。
なお、図5に示すフローチャートは、ECU120による処理内容の一工程を示すものである。よって、ECU120は、図5に示すフローチャートのSTARTからENDまでの一工程が終了すると、再度STARTからの処理を実行し、このフローチャートの処理フローを繰り返し実行する。
Next, an example of a control method in the power supply system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the control method in the power supply system 1 according to the present embodiment.
In addition, the flowchart shown in FIG. 5 shows one process of the processing content by ECU120. Therefore, when one step from START to END in the flowchart shown in FIG. 5 is completed,
(ステップST1)
例えば、ユーザが燃料電池自動車100の所定の位置にイグニッションキーを差し込み、回して、イグニッションONの位置にイグニッションンキーを位置させる。これにより、イグニッションキーがイグニッションONの位置であることを示す操作信号が、ECU120に入力される。
そして、ECU120は、12Vバッテリからの電力に基づき、起動する。
なお、バッテリコンタクタ113は、このタイミングでECU120により接続される。
(ステップST2)
次いで、ECU120は、外部給電側制御装置201から嵌合信号を入力したか否かを判定する。つまり、ECU120は、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続された状態であるか否かを判定する。
(ステップST3)
嵌合信号が入力していないと判定した場合、ECU120は、ユーザがパワースイッチを押下したか否かを判定する。ユーザがパワースイッチを押下した場合、発電制御を指示する操作信号が、ECU120に入力される。
(Step ST1)
For example, the user inserts the ignition key into a predetermined position of the
And ECU120 starts based on the electric power from a 12V battery.
The
(Step ST2)
Next, the
(Step ST3)
When it is determined that the fitting signal is not input, the
(ステップST4)
そして、ECU120の発電手段1201は、燃料電池101に対して発電開始を指示する。具体的に説明すると、ECU120の発電手段1201は、空気を燃料電池自動車100に供給するようにエアポンプ104を制御する。これに伴って、水素タンク111内の水素ガスも燃料電池101に供給される。
(ステップST5)
この場合、ECU120は、給電用コンタクタ119に対して、コンタクタの接続を指示するコマンドは出力しない。よって、燃料電池自動車100によって発電された発電電力は、インバータ装置200には出力されない。
これにより、イグニッションキーがイグニッションONの位置にある状態で、パワースイッチが押下された場合であっても、嵌合信号が入力されていなければ、すなわち、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続されていなければ、ECU120の発電手段1201は、発電を開始するものの、給電用コンタクタ119を接続しない。よって、燃料電池自動車100からインバータ装置200に対して電力が供給されることを確実に防止することができる。
(Step ST4)
Then, the power generation means 1201 of the
(Step ST5)
In this case,
Thus, even when the power switch is pressed with the ignition key in the ignition ON position, if the fitting signal is not input, that is, the
また、ECU120は、既にインバータ装置200に対して発電電力を出力している状態である場合、インバータ装置200への発電電力の出力を停止させる。
例えば、イグニッションキーがイグニッションONの位置にある状態で、パワースイッチが押下された場合、嵌合信号が入力されていればステップST7以降に進み、インバータ装置200に電力が供給される場合がある。このような状態であっても、嵌合信号を入力しなくなった場合、例えば、インバータ装置200のコネクタ部251が外れ、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続していない場合、ECU120の発電手段1201は、発電制御はするものの、給電用コンタクタ119の接続を遮断(切断)する。これにより、燃料電池自動車100からインバータ装置200に対して電力が供給されることを確実に防止することができる。
Moreover, ECU120 stops the output of the generated electric power to the
For example, when the power switch is pressed in a state where the ignition key is in the ignition ON position, if a fitting signal is input, the process proceeds to step ST <b> 7 and the power may be supplied to the
(ステップST6)
一方、ステップST3において、イグニッションキーがイグニッションONの位置にあって、嵌合信号が入力していない状態で、パワースイッチが押下されなかった場合、発電制御を指示する操作信号が入力されていない状態であるため、ECU120の発電手段1201は、燃料電池自動車100に対して発電制御を実行しない。この場合、ステップST5に移行し、給電用コンタクタ119を接続しない。
(Step ST6)
On the other hand, in step ST3, when the ignition key is in the ignition ON position and the fitting signal is not input and the power switch is not pressed, the operation signal instructing the power generation control is not input. Therefore, the power generation means 1201 of the
(ステップST7)
また、ステップST2において、嵌合信号を入力したと判定した場合、ECU120は、インターロック制御を実行する。具体的説明すると、ECU120は、シフトポジションが“P(パーキング;停車状態)”である場合、このシフトポジションを固定するよう指示するコマンド(Pポジション固定指令)を、シフトポジションを制御する所定の制御部に出力する。また、ECU120は、駆動モータ102を制御するトルク指令値をゼロトルクに設定する。なお、シフトポジションは「P」以外に設定されている場合、ECU120は、シフトポジションを「P」に変更する制御を実行してもよい。
このように、ECU120がインターロック制御を実行することにより、燃料電池自動車100の走行が禁止されている状態を、以下、インターロック状態という。
(Step ST7)
If it is determined in step ST2 that a fitting signal has been input,
In this way, the state in which the
(ステップST8)
次いで、ECU120は、ユーザがパワースイッチを押下したか否かを判定する。
ユーザがパワースイッチを押下しない場合、ステップST6に移行して、ECU120の発電手段1201は、燃料電池自動車100に対して発電制御を実行しない。
(ステップST9)
一方、ユーザがパワースイッチを押下した場合、ECU120の判定手段1202は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態か否かを判定する。
(Step ST8)
Next,
When the user does not press the power switch, the process proceeds to step ST6 and the power generation means 1201 of the
(Step ST9)
On the other hand, when the user presses the power switch, the
(ステップST10)
燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態であると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が接続しているか否かを判定する。
(Step ST10)
When it is determined that the power generation state (FC power generation state) of the
一方、ステップST9において燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態でないことを判定した場合、ECU120は、ステップST4に移行する。つまり、ECU120は、外部負荷300と接続されている場合であっても、燃料電池101に対して発電は開始するものの、この外部負荷300に対して電力を供給する処理を実行しない。
On the other hand, when it is determined in step ST9 that the power generation state (FC power generation state) of the
(ステップST11)
そして、給電用コンタクタ119が接続していない場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が溶着しているか否かを判定する。このECU120は、例えば、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧に基づき、給電用コンタクタ119の溶着を判定することができる。なお、インバータ入力電圧を示す情報は、外部給電側制御装置201によって取得され、ECU120に出力される。なお、本発明はこれに限られず、ECU120は、他の溶着検知方法を利用してもよい。
(Step ST11)
If the
(ステップST12)
給電用コンタクタ119が溶着していないと判定した場合、給電用コンタクタ119が正常であると判定し、ステップST14に移行する。
一方、給電用コンタクタ119が溶着していると判定した場合、給電用コンタクタ119が正常でないと判定し、ステップST15に移行する。
(Step ST12)
When it determines with the
On the other hand, when it determines with the
(ステップST13)
給電用コンタクタ119が溶着していないと判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が正常であることを示す情報を内蔵する記憶領域に書き込む。
(Step ST13)
When it is determined that the
(ステップST14)
一方、給電用コンタクタ119が溶着していると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が異常であることを示す情報を記憶領域に書き込む。また、給電用コンタクタ119が異常であることを示す警告灯を点灯させる。なお、この警告灯は、例えば、燃料電池自動車100の運転席から見える表示部であってもよく、インバータ装置200の所定の表示部であってもよい。
そして、ステップST4に移行して、ECU120の発電手段1201は、燃料電池101の発電制御を実行する。
(Step ST14)
On the other hand, when it is determined that the
And it transfers to step ST4 and the electric power generation means 1201 of ECU120 performs the electric power generation control of the
(ステップST15)
そして、給電用コンタクタ119が正常であると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119に対して接続を指示するコマンドを出力する。
(Step ST15)
When it is determined that the
(ステップST16)
ECU120は、給電用コンタクタ119が接続しているか否かを判定する。
(ステップST17)
そして、給電用コンタクタ119が接続している場合、ECU120は、インバータ装置200のDC/ACインバータ202,203,204に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力する。
(ステップST18)
一方、給電用コンタクタ119がまだ接続されていない場合、ECU120は、インバータ装置200のDC/ACインバータ202,203,204に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力しない。
(Step ST16)
(Step ST17)
When the
(Step ST18)
On the other hand, when the
次に、例えば、ユーザが燃料電池自動車100の所定の位置にイグニッションキーを差し込み、イグニッションOFFの位置にイグニッションキーを位置したとする。これにより、イグニッションキーがイグニッションOFFの位置であることを示す操作信号が、ECU120に入力される。例えば、イグニッションキーが差し込まれただけの場合と、イグニッションONの位置にあったイグニッションキーがイグニッションOFFの位置にもどされた場合とがある。
(ステップST19)
イグニッションキーがイグニッションOFFの位置にある場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が接続されていれば切断する。また、ECU120は、インバータ装置200に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)の出力がされていれば停止する。
(ステップST20)
そして、ECU120は、燃料電池101を発電させない。また、燃料電池101が既に発電している場合、ECU120は、燃料電池101の発電を停止させる。なお、インターロック制御は未実施である。
Next, for example, it is assumed that the user inserts the ignition key at a predetermined position of the
(Step ST19)
When the ignition key is in the ignition OFF position, the
(Step ST20)
The
次に、図6を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明する。図6は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明するためのフローチャートである。
なお、図6に示すフローチャートは、ECU120による処理内容の一工程を示すものである。よって、ECU120は、図5に示すフローチャートの処理を実行するとともに、ECU120の起動時には、図6の処理を実行する。
(ステップST101)
ECU120は、イグニッションキーがイグニッションONの位置であることを示す操作信号が入力されることにより、12Vバッテリからの電力に基づき、起動する。そして、ECU120の受信手段1204は、外部給電側制御装置201の送信手段2012から送信されるインバータ入力電圧を示す情報を受信する。受信手段1204は、受信したインバータ入力電圧を示す情報を異常判定手段1206に出力する。
異常判定手段1206は、インバータ入力電圧が、予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定する。
(ステップST102)
インバータ入力電圧が予め決められた閾値以下である場合、異常判定手段1206は、異常が発生していないと判定し、異常判定手段1206は、許可手段1203に対して、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pの接続許可を指示するコマンドを出力する。
Next, an example of a control method in the power supply system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of the control method in the power supply system 1 according to the present embodiment.
In addition, the flowchart shown in FIG. 6 shows one process of the processing content by ECU120. Therefore,
(Step ST101)
The
Abnormality determination means 1206 determines whether or not the inverter input voltage is greater than a predetermined threshold value.
(Step ST102)
When the inverter input voltage is equal to or lower than a predetermined threshold value, the
(ステップST103)
一方、インバータ入力電圧が予め決められた閾値より大きい場合、異常判定手段1206は、許可手段1203に対して、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pの接続禁止を指示するコマンドを出力する。なお、この接続禁止を指示するコマンドが入力された場合、許可手段1203は、異常判定手段1206から接続を許可するコマンドが入力されない限り、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pを接続させない。
(ステップST104)
そして、異常判定手段1206は、判定結果を通知手段1207に出力する。通知手段1207は、異常判定手段1206によって判定された異常内容を表示部129に表示させる。
(Step ST103)
On the other hand, when the inverter input voltage is larger than a predetermined threshold value,
(Step ST104)
Then, the
ここで、図7を参照して、ステップST104において、表示部129に表示される表示内容の一例について説明する。図7は、運転席からドライバーがみるための表示画面の一例を示す図である。
図7に示す通り、通知手段1207は、表示画面内の一部に、インバータ装置200側の外部給電回路600において異常が発生したことを通知する警告灯を点灯あるいは点滅させて、異常が発生していることをユーザに報知する。
Here, an example of display contents displayed on the
As shown in FIG. 7, the notification means 1207 turns on or blinks a warning lamp for notifying that an abnormality has occurred in the external
次に、図8を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明する。図8は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明するためのフローチャートである。
なお、図8に示すフローチャートは、ECU120による処理内容の一工程を示すものである。よって、ECU120は、図5に示すフローチャートの処理を実行するとともに、インバータ装置200への給電中には、図8の処理を実行する。
(ステップST201)
遮断実行手段1205は、受信手段1204を介して、外部給電側制御装置201からフェール信号を受信したか否かを判定する。
(ステップST202)
フェール信号を受信していない場合、異常判定手段1206が、燃料電池自動車100のメイン回路500の電圧値に基づき、メイン回路500内に異常が生じているか否かを判定する。なお、詳細については後述する。
Next, an example of a control method in the power supply system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of a control method in the power supply system 1 according to the present embodiment.
In addition, the flowchart shown in FIG. 8 shows one process of the processing content by ECU120. Therefore,
(Step ST201)
The
(Step ST202)
When the fail signal is not received, the
(ステップST203)
そして、メイン回路500内に異常が生じていないと判定した場合、異常判定手段1206は、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧と、バッテリ電圧計125によって検出された車両電圧とに基づき、異常が発生しているか否かを判定する。
具体的説明すると、異常判定手段1206は、受信手段1204を介して、外部給電側制御装置201からインバータ入力電圧を示す情報を受信する。また、バッテリ電圧計125が検出した車両電圧がECU120に入力される。異常判定手段1206は、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧と、バッテリ電圧計125によって検出された車両電圧との差分の絶対値を算出し、この差分の絶対値が、予め決められた閾値以下であるか否かを判定する。
(Step ST203)
If it is determined that no abnormality has occurred in the
Specifically, the
(ステップST204)
この差分の絶対値が閾値以下である場合、異常判定手段1206は、異常が発生していないと判定する。そして、異常判定手段1206は、許可手段1203に対して、給電用コンタクタ119の接続を継続する指示を出力する。なお、ここでは、既に給電用コンタクタ119H,119Lが接続されているため、異常判定手段1206は、何もしなくてもよい。
(ステップST205)
一方、差分の絶対値が閾値より大きい場合、異常判定手段1206は、異常が発生していると判定する。そして、異常判定手段1206は、遮断実行手段1205に対して、給電用コンタクタ119およびプリチャージコンタクタ119Pの接続の遮断(切断)を指示するコマンドを出力する。
(ステップST206)
そして、異常判定手段1206は、判定結果を通知手段1207に出力する。通知手段1207は、異常判定手段1206によって判定された異常内容を表示部129に表示させる。
(Step ST204)
When the absolute value of the difference is equal to or less than the threshold value, the
(Step ST205)
On the other hand, when the absolute value of the difference is larger than the threshold value, the
(Step ST206)
Then, the
次に、図9を参照して、本実施形態に係るメイン回路500内において異常が生じているか否かを判定する判定方法の他の例について説明する。図9は、本実施形態に係る異常判定方法の他の例について説明するためのフローチャートである。
(ステップST301)
異常判定手段1206は、図11を用いて説明した異常判定方法を実行するとともに、図12を用いて説明した異常判定方法を実行する。
つまり、異常判定手段1206は、第1電圧計131によって検出される電圧値V1が異常な値であるか、あるいは、電圧計125によって検出されるバッテリ電圧値VBATが異常な値であるかを判定する。
Next, another example of a determination method for determining whether an abnormality has occurred in the
(Step ST301)
The
That is, the
(ステップST302)
第1電圧計131によって検出される電圧値V1が正常な値であって、かつ、電圧計125によって検出されるバッテリ電圧値VBATが正常な値であると判定された場合、異常判定手段1206は、バッテリ電圧値VBATから電圧値V1を減算した差分ΔVを算出する。一方、第1電圧計131によって検出される電圧値V1が異常な値であると判定された場合、あるいは、電圧計125によって検出されるバッテリ電圧値VBATが異常な値であると判定された場合、あるいは、その両方を判定した場合、異常判定手段1206は、車両側によって検出される車両側電圧値は異常な値であると判定する。
(ステップST303)
次いで、異常判定手段1206は、この差分ΔVが予め決められた閾値(以下、異常判断閾値という)異常であるか否かを判定する。
(Step ST302)
When it is determined that the voltage value V1 detected by the
(Step ST303)
Next, the
(ステップST304)
差分ΔVが異常判断閾値未満(差分ΔV<異常判断閾値)である場合、異常判定手段1206は、車両側によって検出される車両側電圧値は正常な値であると判定する。言い換えると、異常判定手段1206は、第1電圧計131によって検出される電圧値V1と、電圧計125によって検出されるバッテリ電圧値VBATが、メイン回路500内の電圧値を表わす正常な値であること、あるいは、メイン回路500内において異常が生じていないことを判定する。
(ステップST305)
一方、差分ΔVが異常判断閾値以上(差分ΔV≧異常判断閾値)である場合、異常判定手段1206は、車両側によって検出される車両側電圧値は異常な値であると判定する。言い換えると、異常判定手段1206は、第1電圧計131によって検出される電圧値V1と、電圧計125によって検出されるバッテリ電圧値VBATが、メイン回路500内の電圧値を表わす異常な値であること、あるいは、メイン回路500内において異常が生じていることを判定する。
(Step ST304)
When the difference ΔV is less than the abnormality determination threshold value (difference ΔV <abnormality determination threshold value), the
(Step ST305)
On the other hand, when the difference ΔV is equal to or greater than the abnormality determination threshold (difference ΔV ≧ abnormality determination threshold), the
なお、図9を用いて説明した異常判定方法は、起動時および外部給電中だけでなく、外部給電を実行していない場合や、燃料電池自動車100が走行中においても実行されることが好ましい。これにより、燃料電池自動車100内に設けられた電圧計125や第1電圧計131、第2電圧計132よって検出された電圧値が異常であるか正常であるかを判定することができる。
Note that the abnormality determination method described with reference to FIG. 9 is preferably executed not only at the time of startup and during external power supply, but also when external power supply is not being performed or when the
上述の通り、本実施形態に係る電力供給システム1は、外部給電回路600において異常が生じているか否かを判定する際に、車両側の電圧検出において異常が生じているか否かを判定する。車両側の電圧検出において異常が生じていると判定された場合、給電用コンタクタ119の接続が遮断され、外部給電が停止する。
車両側の電圧検出において異常が生じていると判定した場合において、この車両側の電圧検出結果を用いて外部給電回路600における異常を判定すれば、異常判定の正確性が失われる。つまり、本実施形態に係る電力供給システム1は、車両側の電圧検出において異常が生じていると判定された場合、この車両側の電圧検出結果を用いて、例えば、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧と、バッテリ電圧計125によって検出された車両電圧との差分の絶対値が、予め決められた閾値以下であるか否かの判定を行わない。
これにより、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧と、バッテリ電圧計125によって検出された車両電圧との差分を用いて外部給電回路600の異常を判定する際の精度を高めることができる。
As described above, when determining whether or not an abnormality has occurred in the external
When it is determined that an abnormality has occurred in the voltage detection on the vehicle side, if the abnormality in the external
Thereby, the accuracy at the time of determining the abnormality of the external
また、上述の通り、車両側の電圧検出において異常が生じていると判定した場合、外部給電を停止させる。これにより、インバータ装置200側の外部給電回路600に異常が生じているか否かを正確に判定できない状況下において、外部給電が続行されることを防止することができ、信頼性を高めることができる。
Further, as described above, when it is determined that an abnormality has occurred in the voltage detection on the vehicle side, external power feeding is stopped. As a result, it is possible to prevent the external power supply from continuing in a situation where it is impossible to accurately determine whether or not an abnormality has occurred in the external
さらに、本実施形態に係る電力供給システム1は、インバータ装置200側の外部給電回路600において異常が発生した場合、燃料電池自動車100側に搭載された給電用コンタクタ119の接続を遮断(切断)して、メイン回路500から外部給電回路600への給電を停止させる。
これにより、インバータ装置200に対してメイン回路500からの給電を停止させることにより、外部負荷300への電力供給を絶つことができる。よって、インバータ装置200の異常発生に起因した不安定な電流やキャパシティを超えた高電圧の電力が、外部負荷300に流出することを防止することができる。
Furthermore, when an abnormality occurs in the external
Thereby, the power supply to the
また、本実施形態に係る電力供給システム1は、インバータ装置200によって異常が発生したことを、ECU120によって検出することができる。
これにより、インバータ装置200に発生した異常によりインバータ装置200側で異常を正確に検出できない場合であっても、ECU120が異常を検出することができる。よって、異常の検出精度を向上させることができる。
Further, the power supply system 1 according to the present embodiment can detect that an abnormality has occurred in the
Thereby, even if it is a case where abnormality cannot be correctly detected by the
さらに、本実施形態に係る電力供給システム1は、インバータ装置200側で異常が発生したことを、燃料電池自動車100の表示部129に表示することができる。
これにより、外部負荷300への給電が停止してしまった場合であっても、その原因がインバータ装置200において異常の発生であることをユーザに知らせることができる。よって、ユーザは、インバータ装置200の修理やその他必要な対処を取ることが可能となる。
Furthermore, the power supply system 1 according to the present embodiment can display on the
Thereby, even when the power supply to the
また、本実施形態に係る電力供給システム1は、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続され、嵌合信号が外部給電側制御装置201からECU120に入力している場合であっても、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態でなければ、給電用コンタクタ119H,119Lを接続したり、インバータ装置200の外部給電側制御装置201に対して外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力しないようにした。すなわち、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態でなければ、燃料電池自動車100からインバータ装置200や外部負荷300に対して電力を供給しないようにした。
これにより、燃料電池101の発電電力を外部負荷300に対して、長時間、継続的に供給することができる。すなわち、外部負荷300の供給開始時に、燃料電池自動車100からインバータ装置200に電力が出力してしまい、燃料電池101を発電するために必要な電力が確保されないという事態が回避される。これにより、外部負荷300の供給を開始しようとするときに、燃料電池101が発電できずに、外部負荷300に安定した電力が供給されないという事態が回避される。よって、利用者の信頼性を損なうことを防止し、安定した信頼性のある電力供給を実現することができる。
The power supply system 1 according to the present embodiment is a case where the
Thereby, the power generated by the
また、上述の通り、ECU120は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態でなければ、給電用コンタクタ119を接続しないようにした。これにより、燃料電池101による起動が完了するまでは、外部負荷300への給電を確実に遮断することができる。よって、仮に、インバータ装置200の外部給電側制御装置201から出力を許可するインバータ出力許可信号の要求があり、ECU120が誤ってインバータ出力許可信号を出力してしまい、インバータ装置200がDC/ACインバータ202,203,204から外部負荷300への出力を開始するように動作した場合であっても、燃料電池101による起動が完了するまでは、外部負荷300への給電を確実に遮断することができる。
Further, as described above, the
また、上述の通り、外部給電回路600内の給電用コンタクタ119を燃料電池自動車100に搭載するようにした。これにより、給電用コンタクタ119に対する制御を燃料電池自動車100内において行えるため、信頼性の高い制御を実現することができる。具体的に説明すると、この給電用コンタクタ119をインバータ装置200に設けた場合、ECU120と外部給電側制御装置201との通信異常が発生した場合、ECU120が給電用コンタクタ119の開閉を制御できないおそれがある。よって、本実施形態のように、給電用コンタクタ119を燃料電池自動車100に設けることにより、ECU120が、給電用コンタクタ119を確実に制御することができる。
Further, as described above, the
また、上述の通り、ECU120は、給電用コンタクタ119を接続した後に、インバータ装置200から外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を出力するようにした。これにより、給電用コンタクタ119の接続時に溶着が起こることを防止することができる。
In addition, as described above, the
また、上述の通り、ECU120は、嵌合信号が入力された場合、給電用コンタクタ119を接続する前に、インターロック状態であるか否かを判定する。これにより、燃料電池自動車100が走行中にインバータ装置200に給電されることを防止することができる。また、外部負荷300に給電中に、燃料電池自動車100が走行することが防止され、インバータ装置200や外部負荷300を引き摺りながら燃料電池自動車100が走行する事態を回避することができる。
Further, as described above, when a fitting signal is input, the
また、ECU120は、燃料電池101に対して発電開始を指示する際に、高圧バッテリ110に充電されている蓄電電力の残容量(SOC)が予め決められた閾値未満であるか否かを判定するものであってもよい。蓄電電力の残容量(SOC)が予め決められた閾値未満であった場合、ECU120は、燃料電池101に対して発電開始を指示する。一方、蓄電電力の残容量(SOC)が予め決められた閾値以上であった場合、燃料電池101に対して発電開始を指示しない。
これにより、高圧バッテリ110に十分な電力が充電されている場合、この電力を利用して外部負荷300に電力供給を実現することができるため、必要時以外は燃料電池101による発電を実行しないですむため、効率的である。よって、エアポンプ104の回転に伴う騒音が抑制され、商品性を向上させることができる。なお、閾値は少なくとも燃料電池の起動に要する電力量を考慮して設定する。
Further, when instructing the
As a result, when the high-
次に、図10を参照して、図5に示した処理フローにおいて、既に嵌合信号が外部給電側制御装置201から出力されている状態において、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合の処理のタイミングチャートについて説明する。図10は、燃料電池101が発電する前から嵌合信号が入力されている場合の処理のタイミングチャートを示す図である。
Next, referring to FIG. 10, in the processing flow shown in FIG. 5, when the ignition key is positioned at the ignition ON position in a state where the fitting signal has already been output from the external power supply
(タイミングT101)
イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合、ECU120は、嵌合信号が入力されているか否かを判定する。この場合、嵌合信号が入力されているため、ECU120は、インターロック制御を実行する。例えば、シフトポジションが“P(パーキング;停車状態)”である場合、ECU120は、駆動モータ102を制御するトルク指令値をゼロトルクに設定する。なお、この処理は、ステップST7に相当する。
次いで、パワースイッチを押下された場合、ECU120は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態であるか否かを判定する。ステップST9に相当する。なお、インターロック状態は維持されているものとする。
この時点で、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態でないため、ECU120は、燃料電池101に対して発電開始を指示する。なお、この処理は、ステップST4に相当する。これにより、エアポンプ104の回転数が上昇し、燃料電池101によって発電される発電電力の電圧が上昇する。また、このとき、燃料電池101による発電状態が十分でないため、エアポンプ104が高圧バッテリ110の充電電力を使用することにより、SOCが低下する。そして、燃料電池101による発電状態が十分になった場合、SOCの低下がとまり、燃料電池101による発電電力の電力量が上昇する。これにより、SOCも徐々に上昇してくる。
(Timing T101)
When the ignition key is positioned at the ignition ON position, the
Next, when the power switch is pressed, the
At this time, since the power generation state (FC power generation state) of the
燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態であると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が接続しているか否かを判定する。
When it is determined that the power generation state (FC power generation state) of the
ここでは、給電用コンタクタ119が接続していないと判定したとする。この場合、ECU120は給電用コンタクタ119の溶着を検知する。なお、この処理は、上述のステップST11に相当する。
具体的に説明すると、ECU120は、はじめに、給電用コンタクタ119Lを接続させる。この間には、ECU120は、給電用コンタクタ119H及びプリチャージコンタクタ119Pの溶着を検知する。これは、図示のP側溶着検知に相当する。なお、ここでは、給電用コンタクタ119HをP側、給電用コンタクタ119LをN側という。
給電用コンタクタ119Hが溶着していないと判定された場合、ECU120は、給電用コンタクタ119Lの接続を遮断し、プリチャージコンタクタ119Pを接続させる。この間、ECU120は、給電用コンタクタ119Lの溶着を検知する。これは、図示のN側溶着検知に相当する。
Here, it is assumed that it is determined that the
More specifically, the
When it is determined that the
(タイミングT102)
給電用コンタクタ119Lが溶着していないことを判定した場合、ECU120は、再び、給電用コンタクタ119Lを接続させる。これにより、DC/ACインバータ202,203,204への給電が開始される。そして、インバータ装置200側の電圧(インバータ電圧)の方が、燃料電池自動車100側の電圧(車両電圧)に比べて、予め決められた接続閾値以上になった場合、ECU120は、給電用コンタクタ119Hを接続させる。そして、プリチャージコンタクタ119Pの接続を遮断する。なお、この処理は、ステップST15に相当する。
(Timing T102)
When it is determined that the
(タイミングT103)
このように、給電用コンタクタ119Hと給電用コンタクタ119Lとが接続された場合、ECU120は、外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力する。なお、この処理は、ステップST17に相当する。
これにより、例えば、外部負荷300に給電するため、高圧バッテリ110の充電電力が使用される。このため、SOCが低下する。また、外部負荷300に給電するため、燃料電池101による発電電力が使用される。このため、エアポンプ104の回転数が上昇し、燃料電池101によって発電される発電電力の電圧が低下し、燃料電池101による発電電力の電力量が上昇する。
(Timing T103)
As described above, when the
Thereby, for example, in order to supply power to the
(タイミングT104)
そして、ユーザによって、イグニッションキーがイグニッションOFFの位置に位置されると、発電制御の終了を指示する操作信号が入力され、ECU120は、燃料電池101の発電を停止させる。
また、発電制御の終了を指示する操作信号が入力されると、ECU120は、インバータ装置200の外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を停止するコマンドを出力する。これにより、外部給電側制御装置201は、DC/ACインバータ202,203,204から外部負荷300に対する電力の出力を停止させる。よって、DC/ACインバータ202,203,204から外部負荷300への給電が停止する。
そして、ECU120は、給電用コンタクタ119Lの接続を遮断(切断)する。そして、給電用コンタクタ119Lが切断された後、DC/ACインバータ202,203,204の入力側の電圧が予め決められた閾値以下になったことを確認して、ECU120は、給電用コンタクタ119Hの接続を遮断(切断)する。つまり、ECU120は、DC/ACインバータ202,203,204の入力側の電圧(インバータ入力電圧)が予め決められた閾値以下になった場合、給電用コンタクタ119Hの接続を遮断(切断)する。
(Timing T104)
When the ignition key is positioned at the ignition OFF position by the user, an operation signal for instructing the end of power generation control is input, and the
When an operation signal instructing the end of power generation control is input,
Then,
次に、図11を参照して、図5に示した処理フローにおいて、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置されパワーボタンが押下された状態において、その後、嵌合信号が入力した場合の処理のタイミングチャートについて説明する。図11は、燃料電池101が発電した後に嵌合信号が入力された場合の処理のタイミングチャートを示す図である。
(タイミングT201)
イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合、ECU120は、嵌合信号が入力されているか否かを判定する。この場合、嵌合信号が入力されていない。ここで、ユーザがパワースイッチを押下した場合、ECU120は、燃料電池101に対して発電開始を指示する。なお、この処理は、ステップST4に相当する。
(タイミングT202)
次いで、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続されたとする。これにより、嵌合信号が入力されるため、ECU120は、インターロック制御を実行する。そして、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態となった場合、ECU120は、給電用コンタクタ119の溶着検知を行う。
(タイミングT203)
給電用コンタクタ119L、119Hが溶着していないことを判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119H、119Lを接続させる。なお、この処理は、ステップST15に相当する。
(タイミングT204)
このように、給電用コンタクタ119H、119Lが接続された場合、ECU120は、外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力する。なお、この処理は、ステップST17に相当する
(タイミングT205)
そして、ユーザによって、イグニッションキーがイグニッションOFFの位置に位置されると、発電制御の終了を指示する操作信号が入力され、ECU120は、燃料電池101の発電を停止させる。
Next, referring to FIG. 11, in the processing flow shown in FIG. 5, the processing when the fitting signal is input after the ignition key is positioned at the ignition ON position and the power button is pressed is shown. A timing chart will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating a processing timing chart when a fitting signal is input after the
(Timing T201)
When the ignition key is positioned at the ignition ON position, the
(Timing T202)
Next, it is assumed that the
(Timing T203)
When it is determined that the
(Timing T204)
Thus, when the
When the ignition key is positioned at the ignition OFF position by the user, an operation signal for instructing the end of power generation control is input, and the
[第2実施形態]
本発明に係る電力供給システムは、上述の実施形態に限られず、例えば、以下のようなものであってもよい。
例えば、図6、図8に示すような制御方法において、ECU120の異常判定手段1206は、インバータ装置200側の外部給電回路600において異常が発生しているか否かを判定する際に、嵌合信号が外部給電側制御装置201から入力しているか否かを判定するものであってもよい。
具体的に説明すると、異常判定手段1206は、嵌合信号が外部給電側制御装置201から入力されている場合、インバータ入力電圧が予め決められた閾値より高いか否かを判定する。また、異常判定手段1206は、嵌合信号が外部給電側制御装置201から入力されている場合、外部給電側制御装置201からフェール信号を受信したか否かを判定する。
嵌合信号が外部給電側制御装置201から入力されている場合であって、インバータ入力電圧が予め決められた閾値より高い場合、あるいは、外部給電側制御装置201からフェール信号を受信した場合に、異常判定手段1206は、異常が発生していると判定する。これにより、例えば、インバータ装置200のコネクタ部251と燃料電池自動車100の給電口152とが電気的に接続されていないことに起因して、インバータ入力電圧が異常値を示した場合を、外部給電回路600側の異常として判定することを防止することができる。よって、外部給電回路600側の異常検知の精度を向上させることができる。
[Second Embodiment]
The power supply system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be as follows, for example.
For example, in the control method as shown in FIGS. 6 and 8, the
Specifically, the
When the fitting signal is input from the external power supply
1 電力供給システム
100 燃料電池自動車
200 インバータ装置
300 外部負荷
101 燃料電池
102 駆動モータ
104 エアポンプ
108 ラジエータ
109 補機類
110 高圧バッテリ
111 水素タンク
111R,111L 軸方向端面
112 PDU(Power Drive Unit)
113 バッテリコンタクタ
114a〜114f 高圧ケーブル
115 ジャンクションボックス
116 DC/DCコンバータ
117a,117b 高圧ケーブル
118a,118b 高圧ケーブル
119 給電用コンタクタ
120 ECU(Electrical Control Unit)
125 電圧計
126 12Vバッテリ
127 ダウンバータ
135 平滑コンデンサ
151 トランクルーム
152 給電口
153 底部
154 インバータ設置スペース
201 外部給電側制御装置
202〜204 DC/ACインバータ
205 電圧計
206 平滑コンデンサ
251 コネクタ部
253 接続ケーブル
258 交流電力出力部
1201 発電手段
1202 判定手段
1203 許可手段
1204 受信手段
1205 遮断実行手段
1206 異常判定手段
1207 通知手段
2010 実行手段
2011 異常検出手段
2012 送信手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric
113
125
Claims (3)
前記電源から供給される電力により駆動する走行モータと、
前記走行モータと前記電源とを含むメイン回路と、
前記電源から供給される電力を外部負荷に供給する外部給電回路と、
前記メイン回路内の電圧値を検出する第1電圧検出部と、
前記外部給電回路内の電圧値を検出する第2電圧検出部と、
前記外部給電回路内への電力供給を遮断する給電遮断部と、
前記外部負荷への電力供給を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第1電圧検出部によって検出されるメイン回路内の電圧値と、前記第2電圧検出部によって検出される外部給電回路内の電圧値との差分が、予め決められている閾値以上であった場合、前記外部給電回路に異常が生じていることを判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段によって異常が生じていることが判定された場合、前記給電遮断部を制御する遮断実行手段とを含むことを特徴とする電力供給システム。 A power supply for supplying power;
A traveling motor driven by electric power supplied from the power source;
A main circuit including the travel motor and the power source;
An external power supply circuit for supplying power supplied from the power source to an external load;
A first voltage detector for detecting a voltage value in the main circuit;
A second voltage detector for detecting a voltage value in the external power supply circuit;
A power supply cutoff unit that cuts off power supply to the external power supply circuit;
A control device for controlling power supply to the external load,
The controller is
The difference between the voltage value in the main circuit detected by the first voltage detection unit and the voltage value in the external power supply circuit detected by the second voltage detection unit is equal to or greater than a predetermined threshold. An abnormality determining means for determining that an abnormality has occurred in the external power feeding circuit;
An electric power supply system comprising: an interruption execution unit that controls the power supply interruption unit when it is determined by the abnormality determination unit that an abnormality has occurred.
前記走行モータを備える車両側に搭載される第1外部給電回路と、前記車両と前記外部負荷のそれぞれと電気的に接続して前記電源からの電力を前記外部負荷に供給するインバータ装置に搭載される第2外部給電回路とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 The external power supply circuit is
A first external power supply circuit mounted on the vehicle side including the travel motor, and an inverter device that is electrically connected to each of the vehicle and the external load and supplies power from the power source to the external load. The power supply system according to claim 1, further comprising a second external power feeding circuit.
前記第1外部給電回路と前記第2外部給電回路とが電気的に接続されている場合に、前記第1電圧検出部によって検出されるメイン回路内の電圧値と、前記第2電圧検出部によって検出される外部給電回路内の電圧値との差分が、予め決められている閾値以上であるか否かを判定し、前記差分が予め決められている閾値以上であった場合、前記外部給電回路に異常が生じていることを判定することを特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。 The abnormality determining means includes
When the first external power supply circuit and the second external power supply circuit are electrically connected, the voltage value in the main circuit detected by the first voltage detection unit and the second voltage detection unit It is determined whether or not the difference between the detected voltage value in the external power supply circuit is equal to or greater than a predetermined threshold value, and when the difference is equal to or greater than the predetermined threshold value, the external power supply circuit The power supply system according to claim 2, wherein it is determined that an abnormality has occurred.
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