JP2017098062A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムにおけるリレー回路の溶着を検出するときに、システム内の意図しない方向へと電流が流れることを防止する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と；第１のコンデンサーを有する昇圧コンバーターと；バッテリーと；第２のコンデンサーを有し、バッテリーに接続されているパワーコントロールユニットと；昇圧コンバーターとパワーコントロールユニットと間に配置されるリレー回路であって、極性を有するプリチャージリレーを有するリレー回路と；制御装置と、を備え；制御装置は、検出された第２のコンデンサーの電位が予め設定された第１の閾値以上の場合に、プリチャージリレーを閉じて、第１のコンデンサーの電位が予め設定された第２の閾値以上に変化した場合、第１メインリレーの溶着を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池システムの技術に関する。

特許文献１には、燃料電池（ＦＣ）と、燃料電池が出力する電圧を昇圧させるＦＣ用昇圧コンバーターとの間に、リレー回路が設けられた燃料電池システムが記載されている。

特開２０１３−２４７０８４号公報

燃料電池システム内に設けられたリレー回路に大きな電流が流れてしまうと、リレー回路が溶着するおそれがある。リレー回路が溶着してしまうと、燃料電池システム内の回路の開閉に不具合を生じて、燃料電池システムを正常に制御できない。そのため、燃料電池システム内のリレー回路が溶着してしまった場合に、リレー回路の溶着を正しく検出する必要がある。当該溶着を検出するために燃料電池システム内のリレー回路に電流を流す際に、リレーに極性があると、当該リレーに印加される電圧によっては、溶着を正しく検出できない場合があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この形態の燃料電池システムは、燃料電池と；前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させ、第１のコンデンサーを有する昇圧コンバーターと；バッテリーと；第２のコンデンサーを有し、前記バッテリーに接続されているパワーコントロールユニットと；前記昇圧コンバーターと前記パワーコントロールユニットと間に配置されるリレー回路であって、第１メインリレーと、前記第１メインリレーと対をなす第２メインリレーと、前記第２メインリレーに並列接続されて極性を有するプリチャージリレーと、を有するリレー回路と；検出された前記第１のコンデンサーの電位を用いて、前記第１メインリレーの溶着を検出する制御装置と、を備え；前記制御装置は、前記燃料電池システムの起動時に、前記バッテリーから供給される電力によって前記第２のコンデンサーに電荷を蓄えさせて、検出された前記第２のコンデンサーの電位が予め設定された第１の閾値以上の場合に、前記プリチャージリレーを閉じて、前記第１のコンデンサーの電位が予め設定された第２の閾値以上に変化した場合、前記第１メインリレーの溶着を検出する。この形態の燃料電池システムによれば、プリチャージリレーに極性があるため、意図しない方向への電流を流さずに、第１メインリレーの溶着を検出できる。

本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池システム、燃料電池システムを搭載した車両、燃料電池システムの制御方法、燃料電池システムの制御方法を実現させるためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。

本実施形態における燃料電池システムの概略図である。 リレーの不具合を検出する工程を含む燃料電池システムの起動処理のフローチャートである。 システム起動処理の各処理に応じたリレーの動きおよび蓄えられた電荷についての説明図である。 リレーの不具合を検出する工程を含む燃料電池システムの終了処理のフローチャートである。 システム終了処理の各処理に応じたリレーの動きおよび蓄えられた電荷についての説明図である。 比較例におけるシステム終了処理の各処理に応じたリレーの動きおよび蓄えられた電荷についての説明図である。

Ａ−１．燃料電池システムの構成：
図１は、本実施形態における燃料電池システム１００の概略図である。図１に示す燃料電池システム１００は、例えば、燃料電池の発電によって走行する車両に搭載されるシステムである。図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１００は、制御装置６０と、燃料電池１０と、ＦＣ昇圧コンバーター２０と、ＦＣリレー回路３０と、パワーコントロールユニット４０（ＰＣＵ４０）と、二次電池５０と、二次電池用リレー回路７０と、補機バッテリー１０５と、トラクションモーターＭＧ２と、エアコンプレッサＭＧ１とを備えている。

制御装置６０は、制御信号を送信することで、ＰＣＵ４０を制御する。ＰＣＵ４０は、制御装置６０から送信された制御信号に基づいて、燃料電池システム１００における各部へと送電する電力量を制御する。ＰＣＵ４０は、電荷を蓄えられる第２コンデンサー４１と、二次電池５０から供給される電力の電圧を昇圧させる昇圧ＩＰＭ４５（Intelligent Power Module）と、電力を消費可能なエアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２に接続されたＩＰＭ４８と、を有している。詳細については後述するが、制御装置６０は、ＰＣＵ４０から送信される制御信号に基づいて、第２コンデンサー４１に蓄えられた電荷や後述する第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷を検出し、検出した電荷に基づいて、二次電池用リレー回路７０を構成する３つのリレーの溶着、および、ＦＣリレー回路３０を構成する３つのリレーの溶着を検出する。なお、第２コンデンサー４１および第１コンデンサー２１のそれぞれには、並列に第１電圧計Ｖ１および第２電圧計Ｖ２が接続されており、制御装置６０は、それぞれの電圧計が測定した電位を取得する。

燃料電池１０は、反応ガスである水素と酸素とを反応させて発電する電池である。燃料電池システム１００を搭載した車両は、反応ガスとしての水素を貯留した水素タンク（図示しない）を有している。エアコンプレッサＭＧ１は、大気中から空気を圧縮して、反応ガスとしての酸素を燃料電池１０へと供給する。

ＦＣ昇圧コンバーター２０は、燃料電池１０が出力する電圧を、トラクションモーターＭＧ２の駆動電圧まで昇圧させる昇圧コンバーターである。ＦＣ昇圧コンバーター２０は、電荷を蓄えることができる第１コンデンサー２１を有している。第１コンデンサー２１を含むリレーの溶着の詳細については、後述する。なお、ＦＣ昇圧コンバーター２０は、請求項における昇圧コンバーターに相当する。

ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０との電気的な接続と遮断とを切り替える回路である。図１に示すように、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とパワーコントロールユニット４０との間に配置されている。ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢと、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢと対を成すＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧと、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧに並列に接続されているＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰと、を有する。ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰは、極性を有しており、ＰＣＵ４０側の電位がＦＣ昇圧コンバーター２０側の電位よりも高い場合に、通電可能である。

ＦＣリレー回路３０における回路の開閉のタイミングの詳細については後述するが、燃料電池システム１００の起動時には、制御装置６０は、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢを閉じた後に、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを閉じて、第２コンデンサー４１を充電させた後に、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧを閉じる。燃料電池システム１００の燃料電池１０の発電の終了時には、ＦＣリレー回路３０において、起動時と反対の順番で各リレーが開いていく。なお、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢは、請求項における第１メインリレーに相当し、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧは、請求項における第２メインリレーに相当し、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰは、請求項におけるプリチャージリレーに相当する。

二次電池５０は、燃料電池１０の発電によって得られた電力やトラクションモーターＭＧ２の回生エネルギーを一時的に蓄える電池である。二次電池５０に蓄えられた電力は、燃料電池システム１００における各制御部を駆動させるために用いられる。二次電池用リレー回路７０は、二次電池５０とＰＣＵ４０との電気的な接続と遮断とを切り替えるリレー回路である。二次電池用リレー回路７０は、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢと、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢと対を成す二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧと、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧと並列に接続されている二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰと、を有する。燃料電池システム１００の起動時には、制御装置６０は、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢを閉じた後に、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰを閉じて、昇圧ＩＰＭ４５に含まれる昇圧ＩＰＭコンデンサーＶＬを充電させた後に、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧを閉じる。燃料電池システム１００の燃料電池１０の発電の終了時には、制御装置６０は、二次電池用リレー回路７０において、起動時と反対の順番で各リレーを開いていく。なお、二次電池５０は、請求項におけるバッテリーに相当する。

トラクションモーターＭＧ２は、燃料電池１０または二次電池５０から供給された電力によって駆動されるモーターである。トラクションモーターＭＧ２は、燃料電池システム１００を搭載している車両のタイヤを駆動させて、車両を走行させる。補機バッテリー１０５は、二次電池５０から供給された電力を一時的に蓄える補機用の電池である。補機バッテリー１０５に蓄えられた電力は、補機を駆動させるために用いられる。

Ａ−２．システム起動処理のリレー不具合の検出：
図２は、リレーの不具合を検出する工程を含む燃料電池システム１００の起動処理のフローチャートである。本実施形態では、制御装置６０は、燃料電池システム１００が起動した後に、ＦＣリレー回路３０および二次電池用リレー回路７０に含まれるリレーの開閉のタイミングを制御し、第１コンデンサー２１および第２コンデンサー４１の電荷を検出することで、リレー溶着を検出する。なお、制御装置６０は、ＦＣリレー回路３０および二次電池用リレー回路７０を構成する全てのリレーを開いた後に、燃料電池システム１００の起動処理を始める。

図２に示すように、システム起動処理では、初めに、制御装置６０は、二次電池用リレー回路７０の二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢを閉じる（ステップＳ１１）。

図３は、システム起動処理の各処理に応じたリレーの動きおよび蓄えられた電荷についての説明図である。図３では、ＦＣリレー回路３０および二次電池用リレー回路７０を構成する６つのリレーの開閉が、図２に示す各処理に応じたステップ状に示されている。また、図３では、図２に示す各処理に応じて変化する第２コンデンサー４１および第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷の量が、充電できる電荷の量を１００パーセント（％）したときの０％から１００％までの比率のグラフとして示されている。なお、第１コンデンサー２１に蓄えられている電荷は、後述するステップＳ３１の処理が実行されるまでは不安定であるため、図３において、破線で示している。第１コンデンサー２１に並列に接続された電圧計によって、制御装置６０は、蓄えられている電荷が不安定であっても、第１コンデンサー２１の電位を取得できる。

図３に示すように、ステップＳ１１の処理が実行されると、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢが、開いた状態から閉じた状態へと変化する。制御装置６０は、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰの溶着の検出を確認する溶着チェックを実行する（ステップＳ１３）。二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが溶着していると、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢが閉じた時点で、図１に示す二次電池用リレー回路７０が閉じるため、ＰＣＵ４０と二次電池５０とが電気的に接続する。この場合に、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが溶着していると、二次電池５０から供給される電力によって、第２コンデンサー４１に電荷が貯まり始める。逆に、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが溶着していないと、ＰＣＵ４０と二次電池５０とが電気的に接続しないため、二次電池５０から第２コンデンサー４１へと電力が供給されないため、第２コンデンサー４１に電荷が貯まらない。すなわち、図３に示す領域Ｃ１に示すように、制御装置６０は、第２コンデンサー４１の電荷が蓄えられない場合には、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが溶着していると判断せずに、第２コンデンサー４１の電荷が蓄えられている場合には、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが溶着していると判断する。なお、以降では、制御装置６０が特定のリレーが溶着していると判断することを、制御装置６０が特定のリレーの溶着を検出するとも言う。図２のフローチャートには示していないが、制御装置６０は、システム起動処理において、いずれかのリレーで溶着を検出すると、燃料電池システム１００の起動を停止するなど、通常の起動処理とは異なる処理を実行する。

制御装置６０は、図２のステップＳ１３の処理を実行すると、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰおよびＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを閉じる（ステップＳ１５）。図３に示すように、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが閉じると、二次電池用リレー回路７０は、二次電池５０とＰＣＵ４０とを電気的に接続するため、二次電池５０から供給された電力によって、第２コンデンサー４１に電荷が貯まり始める。

制御装置６０は、図２のステップＳ１５の処理を実行すると、第２コンデンサー４１の充電の完了を判断する（ステップＳ１７）。制御装置６０は、ステップＳ１５の処理を実行してから所定の時間が経過した後に、第２コンデンサー４１に蓄えられた電荷が１００％になった場合に、第２コンデンサー４１の充電が完了したと判断する。制御装置６０は、第２コンデンサー４１の充電が完了していない場合には、第２コンデンサー４１の充電の完了まで待機する。なお、他の実施形態では、制御装置６０は、所定の時間からさらに一定の時間が経過しても第２コンデンサー４１の充電が完了しなかった場合に、システム起動処理を中止してもよい。

制御装置６０は、ステップＳ１７の処理を実行すると、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧを閉じる（ステップＳ１９）。

制御装置６０は、ステップＳ１９の処理を実行すると、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢの溶着チェックを実行する（ステップＳ２１）。ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが閉じても、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが開いているため、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とを電気的に接続しない。一方で、図３の破線Ｌ１で示すように、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが溶着している場合には、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが閉じることによって、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とを電気的に接続する。このとき、第２コンデンサー４１が既に充電されており、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰのプリチャージ後に、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが閉じられている。そのため、第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷が不安定であっても、充電された第２コンデンサー４１の電位の方が第１コンデンサー２１の電位よりも高い。これにより、極性のあるＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰにおいて、第２コンデンサー４１の電位が第１コンデンサー２１の電位よりも高く、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰは通電可能な状態であるため、第２コンデンサー４１から第１コンデンサー２１へと電流が流れる。すなわち、第１コンデンサー２１から第２コンデンサー４１へと電流が流れることはない。ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とが電気的に接続されており、かつ、二次電池用リレー回路７０が二次電池５０とＰＣＵ４０とを電気的に接続していると、二次電池５０から供給される電力によって第１コンデンサー２１に電荷が蓄えられる。そのため、制御装置６０は、検出された第１コンデンサー２１の電位（図３に示す領域Ｃ２）を取得することによって、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢの溶着を検出できる。換言すると、制御装置６０は、検出された第２コンデンサー４１の電位が予め設定された第１の閾値（本実施形態では、１００％の充電状態）以上であることを確認した後に、検出された第１コンデンサー２１の電位が予め設定された第２の閾値以上の電位に変化した場合に、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが溶着していると判断する。

制御装置６０は、図２のステップＳ２１の処理を実行すると、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰおよびＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを開く（ステップＳ２３）。制御装置６０は、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢを閉じる（ステップＳ２７）。その後、制御装置６０は、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの溶着チェックを実行する（ステップＳ２９）。

ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが閉じた後に、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが開いているため、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とを電気的に遮断している。一方で、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが溶着している場合には、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とを電気的に接続する。ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とが電気的に接続されると、二次電池５０から供給される電力によって第１コンデンサー２１に電荷が蓄えられる。そのため、制御装置６０は、検出された第１コンデンサー２１の電位（図３に示す領域Ｃ３）を取得することによって、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの溶着を検出できる。

制御装置６０は、図２のステップＳ２９の処理を実行すると、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを閉じる（ステップＳ３１）。制御装置６０は、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧを閉じる（ステップＳ３３）。制御装置６０は、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを開く（ステップＳ３７）。その後、燃料電池システム１００における燃料電池１０が発電する準備が完了して（ステップＳ３９）、システム起動処理を終了する。

Ａ−３．システム終了処理のリレー不具合の検出：
図４は、リレーの不具合を検出する工程を含む燃料電池システム１００の終了処理のフローチャートである。図４に示すように、システム終了処理では、初めに、制御装置６０は、反応ガスの供給を止めることで、燃料電池１０の発電を終了させる（ステップＳ４１）。次に、制御装置６０は、閉じている二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧおよび閉じているＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧを開く（ステップＳ４３）。

図５は、システム終了処理の各処理に応じたリレーの動きおよび蓄えられた電荷についての説明図である。図５では、図３と同様に、ＦＣリレー回路３０および二次電池用リレー回路７０を構成する６つのリレーの開閉が図４に示す各処理に応じたステップ状に示されている。また、図５では、図３と同様に、図４に示す各処理に応じて第２コンデンサー４１の変化する電荷の量が、充電できる電荷の量を１００％としたときの０％から１００％までのグラフとして示されている。

図５に示すように、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧが開くと、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰも開いているため、二次電池用リレー回路７０は、二次電池５０とＰＣＵ４０とを電気的に遮断する。二次電池用リレー回路７０と同じように、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧが開くと、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰも開いているため、ＦＣリレー回路３０は、ＰＣＵ４０と、燃料電池１０およびＦＣ昇圧コンバーター２０とを電気的に遮断する。

制御装置６０は、図４のステップＳ４３の処理を実行すると、第２コンデンサー４１の電荷を放電するディスチャージを実行する（ステップＳ４５）。第２コンデンサー４１のディスチャージは、燃料電池システム１００のシステムを終了する際に、安全のために実行される。第２コンデンサー４１のディスチャージは、エアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２が駆動することで実行される。なお、他の実施形態では、昇圧ＩＰＭ４５に含まれる放電機構が放電することで、第２コンデンサー４１のディスチャージが実行されてもよい。

制御装置６０は、ステップＳ４５の処理を実行すると、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧおよびＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧの溶着チェックを実行する（ステップＳ４７）。二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧが溶着していない場合、二次電池用リレー回路７０は、二次電池５０とＰＣＵ４０とを電気的に遮断している。そのため、エアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２が消費する電力として、二次電池５０から供給されず、第２コンデンサー４１に蓄えられた電荷が消費される。この場合、ステップＳ４３の第２コンデンサー４１のディスチャージによって、第２コンデンサー４１の電荷が減っていく（図５の領域Ｃ５）。一方で、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧが溶着している場合には、エアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２が消費する電力は、電気的に接続している二次電池５０から供給されるため、第２コンデンサー４１の電荷が減らない。そのため、制御装置６０は、検出された第２コンデンサー４１の電荷の量の変化を取得することで、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧの溶着を判断できる。

制御装置６０は、図４のステップＳ４７の処理において、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧが溶着していると、ＦＣリレー回路３０は、ＰＣＵ４０と、第１コンデンサー２１を含むＦＣ昇圧コンバーター２０とを電気的に接続する。この場合に、第２コンデンサー４１のディスチャージ（ステップＳ４５）が開始されると、エアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２は、第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷を消費して駆動する。そのため、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧが溶着していると、第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷は、徐々に減って０％に変化する（図５の領域Ｃ６）。よって、制御装置６０は、第１コンデンサー２１のディスチャージを開始してから所定の時間が経過した後に検出された第１コンデンサー２１の電位を取得することで、ＦＣ第２メインリレーＦＣＲＧが溶着しているかを判断できる。

制御装置６０は、図４のステップＳ４７の処理を実行すると、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢおよびＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢを開く（ステップＳ４９）。制御装置６０は、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰを閉じる（ステップＳ５１）。その後、制御装置６０は、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢの溶着チェックを実行する（ステップＳ５３）。二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰが閉じているため、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢが溶着していると、二次電池用リレー回路７０は、二次電池５０とＰＣＵ４０とを電気的に接続する。この場合、二次電池５０から第２コンデンサー４１に電力が供給されるため、第２コンデンサー４１に電荷が蓄えられる（図５の領域Ｃ７）。そのため、制御装置６０は、検出された第２コンデンサー４１の電位を取得することで、二次電池用第１メインリレーＳＭＲＢの溶着を判断できる。

制御装置６０は、図４のステップＳ５３の処理を実行すると、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰを開いて（ステップＳ５５）、システム終了処理を終了する。なお、充電された状態にある第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷は、燃料電池システム１００のシステムが終了した後に、徐々に放電される。

Ａ−４．比較例におけるシステム終了処理のリレー不具合の検出：
図６は、比較例におけるシステム終了処理の各処理に応じたリレーの動きおよび蓄えられた電荷についての説明図である。比較例の燃料電池システム１００ａの構成では、本実施形態の燃料電池システム１００の構成に対して、比較例のＦＣリレー回路３０ａが燃料電池１０とＦＣ昇圧コンバーター２０との間に配置されている構成と、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが極性を有しない点とが異なり、他の構成は同じである。図６では、比較例の燃料電池システム１００ａにおいて、図５の説明図に対応する説明図が示されている。本実施形態のシステム起動処理で実行されたＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢの溶着チェックは、比較例の燃料電池システム１００ａでは、システム終了処理の期間Ｔ１（図６）において実行されている。

比較例のシステム終了処理では、期間Ｔ１において、６つのリレーの全てが開いた状態で、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰおよびＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを閉じた後、二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰおよびＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを開いて、再び６つのリレーの全てが開いた状態にした後に、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢの溶着チェックが実行される。ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが溶着していなければ、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０とを電気的に接続しないため、エアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２が消費する電力として、第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷が消費されない。一方で、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが溶着していると（図６の破線Ｌ２）、第１コンデンサー２１に蓄えられた電荷は、エアコンプレッサＭＧ１およびトラクションモーターＭＧ２で消費されて、徐々に減っていく。そのため、比較例の制御装置６０ａは、期間Ｔ１において、検出された第１コンデンサー２１の電荷を取得することで、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの溶着を検出できる。ここで、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢが溶着していると、第２コンデンサー４１の電位よりも第１コンデンサー２１の電位の方が高いので、第１コンデンサー２１から第２コンデンサー４１へと電流が、意図しない方向に流れるおそれがある。

以上説明したように、本実施形態の燃料電池システム１００では、ＦＣリレー回路３０は、ＦＣ昇圧コンバーター２０とＰＣＵ４０との間に配置される。制御装置６０は、燃料電池システム１００の起動時に、二次電池用第２メインリレーＳＭＲＧおよび二次電池用プリチャージリレーＳＭＲＰを閉じ、第２コンデンサー４１に電荷を蓄えさせ、第２コンデンサー４１の電位を予め設定された第１の閾以上の電位にさせる。第２コンデンサー４１の電位が第１の閾値以上に変化した後、制御装置６０は、極性のあるＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを閉じて、検出された第１コンデンサー２１の電位を取得する。制御装置６０は、取得した第１コンデンサー２１の電位が予め設定された第２の閾値以上に変化した場合に、ＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢの溶着を検出する。そのため、本実施形態の燃料電池システム１００では、制御装置６０がＦＣ第１メインリレーＦＣＲＢの溶着チェックを実行する際に、第２コンデンサー４１が充電されているため、第２コンデンサー４１の電位の方が第１コンデンサー２１よりも電位が高い。これにより、第２コンデンサー４１から第１コンデンサー２１へと電流が流れ、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが通電を許可しない極性の向きである第１コンデンサー２１から第２コンデンサー４１へと意図しない方向に電流が流れない。また、ＦＣリレー回路３０には、燃料電池１０が発電した電圧がＦＣ昇圧コンバーター２０によって、モーター駆動電圧まで昇圧された電圧が入力される。これにより、ＦＣリレー回路３０に同一の電力が入力される場合であっても、ＦＣリレー回路３０に入力される電流が小さくなり、ＦＣリレー回路３０における発熱量が小さくなり、ＦＣリレー回路３０を構成するリレーで発生する溶着を低減できる。また、本実施形態の燃料電池システム１００では、ＦＣリレー回路３０における発熱量が小さくなるため、ＦＣリレー回路３０に安価なリレー回路を採用できる。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

上記実施形態では、制御装置６０は、システム起動処理におけるリレーの溶着チェックを検出する処理を実行したが、これらの処理については、必ずしも実行する必要はない。例えば、システム終了処理におけるリレーの溶着が検出されなくてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…燃料電池
２０…ＦＣ昇圧コンバーター
２１…第１コンデンサー
３０…ＦＣリレー回路
４０…ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
４１…第２コンデンサー
４５…昇圧ＩＰＭ
５０…二次電池
６０…制御装置
７０…二次電池用リレー回路
１００…燃料電池システム
１０５…補機バッテリー
ＭＧ１…エアコンプレッサ
ＭＧ２…トラクションモーター
ＦＣＲＢ…ＦＣ第１メインリレー
ＦＣＲＧ…ＦＣ第２メインリレー
ＦＣＲＰ…ＦＣプリチャージリレー
ＳＭＲＢ…二次電池用第１メインリレー
ＳＭＲＧ…二次電池用第２メインリレー
ＳＭＲＰ…二次電池用プリチャージリレー
ＶＬ…昇圧ＩＰＭコンデンサー
Ｖ１…第１電圧計
Ｖ２…第２電圧計
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７…領域
Ｌ１，Ｌ２…破線
Ｔ１…期間

Claims (1)

1. 燃料電池システムであって、
   燃料電池と、
   前記燃料電池が出力する電圧を昇圧させ、第１のコンデンサーを有する昇圧コンバーターと、
   バッテリーと、
   第２のコンデンサーを有し、前記バッテリーに接続されているパワーコントロールユニットと、
   前記昇圧コンバーターと前記パワーコントロールユニットと間に配置されるリレー回路であって、第１メインリレーと、前記第１メインリレーと対をなす第２メインリレーと、前記第２メインリレーに並列接続されて極性を有するプリチャージリレーと、を有するリレー回路と、
   検出された前記第１のコンデンサーの電位を用いて、前記第１メインリレーの溶着を検出する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記燃料電池システムの起動時に、前記バッテリーから供給される電力によって前記第２のコンデンサーに電荷を蓄えさせて、検出された前記第２のコンデンサーの電位が予め設定された第１の閾値以上の場合に、前記プリチャージリレーを閉じて、前記第１のコンデンサーの電位が予め設定された第２の閾値以上に変化した場合、前記第１メインリレーの溶着を検出する、燃料電池システム。

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