JP2018037272A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
近年、燃料ガスと酸化ガスを混合することによって発電する燃料電池を用いたシステムが開発されている。特許文献1には、燃料電池スタックと昇圧コンバータとの間にリレーを設けた燃料電池システムが開示されている。このようなシステムは、リレーがオフからオンになる際に、アーク放電によってリレー端子が溶着する可能性がある。そのため、燃料電池システムはリレー端子の溶着を検出する手段を備える。 In recent years, systems using fuel cells that generate electricity by mixing fuel gas and oxidizing gas have been developed. Patent Document 1 discloses a fuel cell system in which a relay is provided between a fuel cell stack and a boost converter. In such a system, when the relay is turned on from off, the relay terminal may be welded by arc discharge. Therefore, the fuel cell system includes means for detecting welding of the relay terminal.
リレー端子の溶着を検出する手段としては、昇圧コンバータに接続されたコンデンサをディスチャージすることにより、リレーの端子間に発生する電圧の変化を検出する方法が考えられる。しかしながら、燃料電池内に燃料ガス及び酸化ガスが残っていた場合、燃料電池の電圧が低下せず、溶着を検出する際に誤検出してしまう虞がある。 As a means for detecting the welding of the relay terminal, a method of detecting a change in voltage generated between the terminals of the relay by discharging a capacitor connected to the boost converter can be considered. However, when the fuel gas and the oxidizing gas remain in the fuel cell, the voltage of the fuel cell does not decrease, and there is a risk of erroneous detection when detecting welding.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の電圧に関わらず、リレー端子の溶着を検出する燃料電池システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that detects welding of a relay terminal regardless of the voltage of the fuel cell.
本発明に係る燃料電池システムは、二次電池と、前記二次電池の電圧を昇圧する第1の昇圧回路と、前記第1の昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積する第1のコンデンサと、を有する出力制御部と、燃料電池と、前記燃料電池の電圧を昇圧する第2の昇圧回路と、前記第1の昇圧回路又は前記第2の昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積する第2のコンデンサと、を有するFC(Fuel Cell)昇圧部と、前記出力制御部の高電位部と前記FC昇圧部の高電位部とを接続又は遮断するリレー、及び、前記出力制御部の低電位部と前記FC昇圧部の低電位部とを接続又は遮断する複数のリレーを備えるFCリレー部と、前記第2のコンデンサの電圧を測定することにより、前記FCリレー部が溶着していることを検出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池が発電を行っていない場合に、前記第1のコンデンサ及び第2のコンデンサの電圧を前記燃料電池の最大電圧より高いチェック電圧にそれぞれ上昇させ、前記FCリレー部が備えるリレーの内、いずれか一のリレーを接続し、その他のリレーを遮断し、さらに前記第1のコンデンサを放電させたとき、前記第2のコンデンサの電圧が前記燃料電池の電圧に低下する場合は、前記遮断したリレーの内、いずれかのリレーが溶着していると判定し、前記第2のコンデンサの電圧が前記チェック電圧に維持される場合は、前記遮断しているリレーはいずれも溶着していないと判定するものである。 The fuel cell system according to the present invention includes a secondary battery, a first booster circuit that boosts the voltage of the secondary battery, and a first battery that accumulates charges according to the voltage boosted by the first booster circuit. An output control unit having a capacitor, a fuel cell, a second booster circuit that boosts the voltage of the fuel cell, and a voltage boosted by the first booster circuit or the second booster circuit A FC (Fuel Cell) booster having a second capacitor for accumulating the charge, a relay for connecting or disconnecting the high potential part of the output controller and the high potential part of the FC booster, and By measuring the voltage of the second capacitor and the FC relay unit including a plurality of relays that connect or cut off the low potential unit of the output control unit and the low potential unit of the FC boost unit, the FC relay unit Detect welding And the control device increases the voltages of the first capacitor and the second capacitor to a check voltage higher than the maximum voltage of the fuel cell, respectively, when the fuel cell is not generating power. When one of the relays included in the FC relay unit is connected, the other relays are shut off, and the first capacitor is discharged, the voltage of the second capacitor is When the voltage drops to the battery voltage, it is determined that one of the interrupted relays is welded, and when the voltage of the second capacitor is maintained at the check voltage, the disconnection is performed. It is determined that none of the relays are welded.
このように、第1のコンデンサ及び第2のコンデンサの電圧を、燃料電池の最大電圧より高い電圧にそれぞれ上昇させておくことにより、燃料電池の電圧から影響を受けることなく第1のコンデンサの電圧変化を検出することができる。 In this way, by increasing the voltages of the first capacitor and the second capacitor to voltages higher than the maximum voltage of the fuel cell, the voltage of the first capacitor is not affected by the voltage of the fuel cell. Changes can be detected.
本発明により、燃料電池の電圧に関わらず、リレー端子の溶着を検出する燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell system that detects welding of a relay terminal regardless of the voltage of the fuel cell.
<実施の形態>
まず、本発明に係る実施の形態について説明する。図1は、実施の形態に係る燃料電池システムの回路図である。燃料電池システム100は、制御部101、FCスタック102、FC昇圧コンバータ103、FCリレー104、出力制御部105、駆動モータ106、コンプレッサモータ107、システムメインリレー108、二次電池109、を備える。FCスタック102が発電した電圧は、FC昇圧コンバータ103によって昇圧され、FCリレー104を介して出力制御部105へ伝えられる。二次電池109の電圧は、システムメインリレー108を介して出力制御部105へ伝えられる。出力制御部105は、駆動モータ106及びコンプレッサモータ107を駆動する。
<Embodiment>
First, an embodiment according to the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit diagram of a fuel cell system according to an embodiment. The
次に各部の詳細について説明する。制御部101は、各部に接続しており、動作制御を行う。また、制御部101は、電圧計200〜204に接続し、電圧V0〜V4をモニタしている。同様に、制御部101は、電流計301、302に接続し、電流A1、A2をモニタしている。さらに、制御部101は、リレー端子の溶着検出を行う。
Next, the detail of each part is demonstrated. The control unit 101 is connected to each unit and performs operation control. The control unit 101 is connected to
FCスタック102は、燃料ガスと、酸化ガスとを混合することによって電力を発生させる燃料電池である。燃料ガスは、例えば水素である。酸化ガスは、例えば空気である。FCスタック102は、燃料ガス及び酸化ガスを供給されると発電を行い、燃料ガス及び酸化ガスの供給が停止すると発電を停止する。FCスタックの両端子には電圧計200が接続されており、FCスタック102の電圧V0をモニタしている。
The FC stack 102 is a fuel cell that generates electric power by mixing fuel gas and oxidizing gas. The fuel gas is, for example, hydrogen. The oxidizing gas is, for example, air. The FC stack 102 generates power when supplied with fuel gas and oxidizing gas, and stops generating power when the supply of fuel gas and oxidizing gas is stopped. A
FC昇圧コンバータ103は、FCスタック102が発電した電力の電圧を昇圧する。FC昇圧コンバータ103は、コンデンサ103aを含む昇圧回路を備える。コンデンサ103aは、昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積する。また、FC昇圧コンバータ103は、電流計301、及び、電圧計201を備える。電流計301は昇圧回路のスイッチングトランジスタに流れる電流A1をモニタしている。また、電圧計201は、コンデンサ103aの両端子間に接続され、コンデンサ103aの電圧V1をモニタしている。
The FC boost converter 103 boosts the voltage of the power generated by the FC stack 102. The FC boost converter 103 includes a booster circuit including a
FCリレー104は、FC昇圧コンバータ103と出力制御部105とを接続又は遮断するリレー回路を備える。FCリレー104は、プラス側の配線にリレーFCRBを備える。また、FCリレー104は、マイナス側の配線にリレーFCRPと、リレーFCRPに並列接続されたリレーFCRGとを備える。リレーFCRPは、プリチャージ用のリレーであり、制限抵抗104aが直列接続されている。
The FC relay 104 includes a relay circuit that connects or disconnects the FC boost converter 103 and the
出力制御部105は、FCリレー104又はシステムメインリレー108の直流を交流に変換して駆動モータ106及びコンプレッサモータ107を駆動する。出力制御部105は、コンデンサ105a、昇圧回路105b、コンデンサ105c、インバータ105d、電圧計202、及び、電圧計203を備える。コンデンサ105aは、システムメインリレー108を介して二次電池109から供給される電圧を蓄積する。電圧計203はコンデンサ105aの電圧V3をモニタしている。昇圧回路105bは、コンデンサ105cの電圧を昇圧させる。コンデンサ105cはFCリレー104又は昇圧回路105bを介して供給される電圧を蓄積し、インバータ105dへ電圧を供給する。電圧計202は、コンデンサ105cの電圧V2をモニタしている。インバータ105dは、コンデンサ105cから供給される直流を交流に変換する。また、インバータ105dは、駆動モータ106及びコンプレッサモータ107に接続されている。
The
駆動モータ106及びコンプレッサモータ107は、交流3相モータである。駆動モータ106は、燃料電池システム100を駆動するためのモータである。また、コンプレッサモータ107は、燃料電池にガスを供給するためのエアコンプレッサ用のモータである。駆動モータ106及びコンプレッサモータ107を駆動することによって、コンデンサ105cに蓄積された電圧は放電される。本実施の形態においては、制御部101は駆動モータ106を制御することにより、コンデンサ105cの放電スピードを制御することができる。このとき、コンデンサ105cの電圧値V2は、電圧計202により逐次モニタされている。
The drive motor 106 and the
システムメインリレー108は、二次電池109と出力制御部105とを接続又は遮断するリレー回路を備える。システムメインリレー108は、プラス側の配線にリレーSMRB及び電流計302を備える。また、システムメインリレー108は、マイナス側の配線にリレーSMRPと、リレーSMRPに並列接続されたリレーSMRGとを備える。リレーSMRPは、プリチャージ用のバッテリプリチャージリレーであり、制限抵抗108aが直列接続されている。また、電流計302は電流A2をモニタしている。
The system main relay 108 includes a relay circuit that connects or disconnects the
二次電池109は、充放電可能な二次電池である。二次電池は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池である。二次電池109は、システムメインリレー108に接続されている。また、二次電池109の両端子間には電圧計204が接続されている。電圧計204は、二次電池の電圧V4をモニタしている。
The
ここまで本実施の形態に係る燃料電池システム100の回路図を説明した。燃料電池システム100において、FCリレー104及びシステムメインリレー108は、例えば600ボルト前後の高い電圧を接続又は遮断する。したがって、例えばFCリレー104が備える各リレーによって遮断された回路を接続する場合、リレーの端子間においてアーク放電が発生し、これによって端子が高温となり、リレー端子が溶着してしまう虞がある。リレー端子が溶着してしまうと溶着したリレー端子の遮断ができなくなり、システムに不具合が生じてしまう。そこで、燃料電池システム100は、リレー端子が溶着していないことを検出する処理を行う。あるいは、燃料電池システム100は、リレー端子が溶着している場合、どの端子が溶着しているのかを検出する処理を行う。
The circuit diagram of the
次に、本実施の形態に係る燃料電池システム100における溶着検出の処理について説明する。尚、以下の説明はFCリレー104が備える各リレー端子について行う溶着検出である。システムメインリレー108が備える各リレー端子についても溶着検出を行うが、ここでは省略する。
Next, welding detection processing in the
図2は、本実施の形態に係る燃料電池システム100における溶着検出のフローチャートである。本実施の形態に係る燃料電池システム100では、システムを停止する際に溶着検出を行う。
FIG. 2 is a flowchart of welding detection in
まず、制御部101は、システム停止指令を受ける(ステップS10)。制御部101は、システム停止指令を受けると、溶着検出を開始する。尚、このとき燃料電池システム100システムを停止する前であり、FCリレー104の備えるリレーの内、リレーFCRB及びリレーFCRGが接続されている状態である。また、システムメインリレーの備えるリレーの内、リレーSMRB及びリレーSMRGが接続されている状態である。
First, the control unit 101 receives a system stop command (step S10). When receiving a system stop command, the control unit 101 starts welding detection. In addition, before stopping the
制御部101は、V2電圧指令をチェック電圧Vchに設定する(ステップS11)。すなわち、コンデンサ105cの電圧V2を溶着検出するために必要なチェック電圧Vchに設定する。ここで、FCスタック102の電圧を電圧VFCとする。また、FCスタック102が出力できる最大電圧を電圧VFCmaxとする。このとき、溶着検出するために必要なチェック電圧Vchは、電圧VFCmaxよりも高くなるように設定される。 The control unit 101 sets the V2 voltage command to the check voltage Vch (step S11). That is, the voltage V2 of the capacitor 105c is set to the check voltage Vch necessary for detecting welding. Here, the voltage of the FC stack 102 is assumed to be the voltage VFC. The maximum voltage that can be output by the FC stack 102 is defined as a voltage VFCmax. At this time, the check voltage Vch necessary for detecting welding is set to be higher than the voltage VFCmax.
次に、出力制御部105が備える昇圧回路105bが、コンデンサ105cの電圧V2を昇圧させる。そして、制御部101は、電圧計202の電圧V2が、チェック電圧Vchに略等しくなるか否かを判定する(ステップS12)。電圧計202の電圧V2が、Vchに等しくない場合(ステップS12:No)、制御部101は、昇圧回路105bの動作を維持させる。そして、電圧計202の電圧V2が、チェック電圧Vchに略等しくなった場合(ステップS12:Yes)、制御部101は、昇圧回路105bの動作を停止させる(ステップS13)。
Next, the booster circuit 105b included in the
ここで、コンデンサ105cの電圧はチェック電圧Vchに略等しくなっている。このとき、コンデンサ103aも、FCリレーによって出力制御部105に接続されている。そのため、コンデンサ103aの電圧V1は、昇圧回路105bによって、コンデンサ105cと同じ電圧であるチェック電圧Vchに昇圧されている。尚、FC昇圧コンバータ103はダイオードを備えており、コンデンサ103aの電圧がFCスタック102側へ流れることはない。
Here, the voltage of the capacitor 105c is substantially equal to the check voltage Vch. At this time, the
次に、制御部101は、リレーFCRGを遮断する(ステップS14)。これにより、コンデンサ103aと、コンデンサ105cとはマイナス側のリレーが遮断される。
Next, the control part 101 interrupts | blocks relay FCRG (step S14). As a result, the negative relays of the
次に、制御部101は、溶着検出のためのディスチャージを行う(ステップS15)。具体的には、制御部101は、駆動モータ106を駆動させてコンデンサ105cに蓄えられた電力を消費する。駆動モータ106により電力が消費されると、コンデンサ105cの電圧は低下する。尚、ここで行う溶着検出のためのディスチャージは、後述する溶着検出を行うために必要な量の電圧とするため、以下の2つの条件を満足させるものとする。 Next, the control unit 101 performs discharge for detection of welding (step S15). Specifically, the control unit 101 drives the drive motor 106 and consumes the electric power stored in the capacitor 105c. When power is consumed by the drive motor 106, the voltage of the capacitor 105c decreases. It should be noted that the discharge for welding detection performed here satisfies the following two conditions in order to obtain a voltage of an amount necessary for performing welding detection described later.
すなわち、条件1として、コンデンサ105cの電圧V2がFCスタック102の電圧VFCよりも低くなるように設定する。 That is, as the condition 1, the voltage V2 of the capacitor 105c is set to be lower than the voltage VFC of the FC stack 102.
さらに、条件2として、FCリレー104が接続されていた場合に、コンデンサ103aの電圧がFCスタック102の電圧VFCとなる程度のディスチャージ量に止めておく。
Furthermore, as a condition 2, when the FC relay 104 is connected, the discharge amount is stopped so that the voltage of the
このように設定することで、コンデンサ103aの電圧V1が、チェック電圧Vchであるか、FCスタック102の電圧VFCであるかを測定し、溶着検出を行うことができる。
By setting in this way, it is possible to measure whether the voltage V1 of the
次に、制御部101は、電圧計201の電圧V1がチェック電圧Vchと略等しいか否かを判定する(ステップS16)。電圧V1がチェック電圧Vchと略等しい場合(ステップS16:Yes)、コンデンサ103aの電圧V1は他のブロックの影響を受けていないことになる。すなわち、FCリレー104の備えるリレーの内、遮断しているリレーFCRP及びリレーFCRGは溶着していないと判定される。
Next, the control unit 101 determines whether or not the voltage V1 of the
一方、電圧V1がチェック電圧Vchと略等しいと判定されない場合(ステップS16:No)、コンデンサ103aの電圧V1は他のブロックから影響を受けて変化していることになる。
On the other hand, when it is not determined that the voltage V1 is substantially equal to the check voltage Vch (step S16: No), the voltage V1 of the
そこで次に、制御部101は、電圧V1がFCスタック102の電圧VFCと略等しいか否かを判定する(ステップS21)。 Therefore, next, the control unit 101 determines whether or not the voltage V1 is substantially equal to the voltage VFC of the FC stack 102 (step S21).
電圧V1がFCスタック102の電圧VFCと略等しい場合(ステップS21:Yes)、制御部101は、リレーFCRP又はリレーFCRGが溶着していると判定する(ステップS22)。すなわち、FCリレー104の備えるリレーの内、遮断しているリレーFCRP又はリレーFCRGが溶着している場合、コンデンサ103aと、コンデンサ105cとは接続されていることになる。また、ディスチャージによりコンデンサ105cの電圧は低下する。これに伴い、コンデンサ103aの電圧も低下する。そして、コンデンサ103aの電圧V1が、FCスタック102の電圧VFCよりも低くなる場合は、FCスタック102の電圧VFCがコンデンサ103aに流れてくる。その結果、電圧V1は電圧VFCと略等しくなる。
When the voltage V1 is substantially equal to the voltage VFC of the FC stack 102 (step S21: Yes), the control unit 101 determines that the relay FCRP or the relay FCRG is welded (step S22). That is, among the relays included in the FC relay 104, when the interrupted relay FCRP or relay FCRG is welded, the
一方、ステップS21において、電圧V1がFCスタックの電圧VFCと等しくない場合(ステップS21:No)、制御部101は、溶着以外のエラーが発生していると判定する(ステップS25)。 On the other hand, when the voltage V1 is not equal to the FC stack voltage VFC in step S21 (step S21: No), the control unit 101 determines that an error other than welding has occurred (step S25).
ステップS16において、遮断しているリレーFCRP及びリレーFCRGは溶着していないと判定された場合(ステップS16:Yes)、制御部101は、リレーFCRBを遮断する(ステップS17)。続いて、制御部101は、リレーFCRPを接続する(ステップS18)。そして、制御部101は、プラス側のリレーFCRBの溶着検出を行う。 In step S16, when it is determined that the relay FCRP and the relay FCRG being disconnected are not welded (step S16: Yes), the control unit 101 disconnects the relay FCRB (step S17). Subsequently, the control unit 101 connects the relay FCRP (step S18). Then, the control unit 101 detects welding of the plus side relay FCRB.
制御部101は、電圧V1がチェック電圧Vchと略等しいか否かを判定する(ステップS19)。電圧V1がチェック電圧Vchと略等しい場合(ステップS19:Yes)、コンデンサ103aの電圧V1は他のブロックの影響を受けていないことになる。すなわち、リレーFCRBは溶着していないと判定される。尚、ここでリレーFCRPも溶着していないと判定できるが、すでにステップS16において確認済みである。
The control unit 101 determines whether or not the voltage V1 is substantially equal to the check voltage Vch (step S19). When the voltage V1 is substantially equal to the check voltage Vch (step S19: Yes), the voltage V1 of the
ステップS19において、リレーFCRBが溶着していないと判定された結果、FCリレー104の備える全てのリレーは溶着していないことになる。この場合(ステップS19:Yes)は、溶着検出の処理を終了し、コンデンサ105cの最終ディスチャージを行う(ステップS20)。最終ディスチャージは、コンデンサ105cの電圧がゼロに近くなるまで行う。そして燃料電池システム100はシステムを停止させる。
In step S19, as a result of determining that the relay FCRB is not welded, all the relays included in the FC relay 104 are not welded. In this case (step S19: Yes), the welding detection process is terminated, and the capacitor 105c is finally discharged (step S20). The final discharge is performed until the voltage of the capacitor 105c approaches zero. Then, the
一方、電圧V1がチェック電圧Vchと略等しいと判定されない場合(ステップS19:No)、コンデンサ103aの電圧V1は他のブロックから影響を受けて変化していることになる。
On the other hand, when it is not determined that the voltage V1 is substantially equal to the check voltage Vch (step S19: No), the voltage V1 of the
そこで次に、制御部101は、電圧V1がFCスタックの電圧VFCと略等しいか否かを判定する(ステップS23)。 Therefore, next, the control unit 101 determines whether or not the voltage V1 is substantially equal to the voltage VFC of the FC stack (step S23).
電圧V1がFCスタックの電圧VFCと略等しい場合(ステップS23:Yes)、制御部101は、リレーFCRBが溶着していると判定する(ステップS24)。すなわち、リレーFCRBが溶着している場合、コンデンサ103aと、コンデンサ105cとは接続されていることになる。また、ディスチャージによりコンデンサ105cの電圧は低下する。これに伴い、コンデンサ103aの電圧も低下する。そして、コンデンサ103aの電圧V1が、FCスタック102の電圧VFCよりも低くなる場合は、FCスタック102の電圧VFCがコンデンサ103aに流れてくる。その結果、電圧V1は電圧VFCと略等しくなる。
When the voltage V1 is substantially equal to the FC stack voltage VFC (step S23: Yes), the control unit 101 determines that the relay FCRB is welded (step S24). That is, when relay FCRB is welded,
一方、ステップS23において、電圧V1がFCスタックの電圧VFCと等しくない場合(ステップS23:No)、制御部101は、溶着以外のエラーが発生していると判定する(ステップS25)。 On the other hand, if the voltage V1 is not equal to the FC stack voltage VFC in step S23 (step S23: No), the control unit 101 determines that an error other than welding has occurred (step S25).
以上、本実施の形態に係る燃料電池システムにおける溶着検出のフローチャートを説明した。尚、ここではマイナス側の溶着検出を行い、続いてプラス側の溶着検出を行ったが、先にプラス側の溶着検出を行ってもよい。 In the foregoing, the flowchart of the welding detection in the fuel cell system according to the present embodiment has been described. Here, the minus side welding is detected and then the plus side welding is detected. However, the plus side welding may be detected first.
次に、図3及び図4を参照しながら、溶着検出の際の主要な信号の変化について説明する。図3は、本実施の形態に係る燃料電池システムにおける溶着検出のタイムチャートである。図3は、FCリレー104におけるマイナス側のリレーについて溶着検出を行う場合の具体例である。図3において、リレーFCRB、リレーFCRP、リレーFCRGの遮断又は接続の状況を示している。ここで、図3に示すOnが接続状態であり、Offが遮断状態である。また、図3において、ディスチャージ指令DCの状況を示している。ここで、図3に示すOnはディスチャージ指令DCがオンの状態であり、Offはディスチャージ指令DCがオフの状態である。 Next, changes in main signals at the time of detection of welding will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a time chart for detection of welding in the fuel cell system according to the present embodiment. FIG. 3 is a specific example in the case where welding detection is performed on the negative relay in the FC relay 104. FIG. 3 shows the state of disconnection or connection of the relay FCRB, the relay FCRP, and the relay FCRG. Here, On shown in FIG. 3 is a connected state, and Off is a cut-off state. FIG. 3 shows the state of the discharge command DC. Here, On is a state in which the discharge command DC is on, and Off is a state in which the discharge command DC is off.
また、図3において、各リレーの状態及びディスチャージ指令の信号に併せて、コンデンサ103aの電圧V1の変化を示している。ここで、破線Vok1は、マイナス側の溶着検出を行った結果、溶着していないと判定される場合の電圧V1の変化である。また、2点鎖線Vng1は、マイナス側の溶着検出を行った結果、溶着している判定される場合の電圧V1の変化である。
Further, FIG. 3 shows the change of the voltage V1 of the
以下に、時間ごとの各信号について説明する。図2に示したように、システム停止指令(図2:ステップS10)を受けると、制御装置101は、昇圧コンバータ105bを起動させ、コンデンサ103aの電圧V1及びコンデンサ105cの電圧V2をチェック電圧Vchに設定する。図3において、時刻t0から昇圧コンバータ105bが起動し、時刻t1になる前に電圧V1はチェック電圧Vchに昇圧される。
Below, each signal for every time is demonstrated. As shown in FIG. 2, upon receiving the system stop command (FIG. 2: step S10), the control device 101 activates the boost converter 105b, and sets the voltage V1 of the
次に、時刻t1において、リレーFCRGが遮断され(図2:ステップS14)、続いて、時刻t2において、ディスチャージ指令DCがオンになる(図2:ステップS15)。 Next, at time t1, relay FCRG is cut off (FIG. 2: step S14), and subsequently, discharge command DC is turned on at time t2 (FIG. 2: step S15).
ここで、電圧V1が、破線Vok1の状態だった場合は、FCリレー104の備えるマイナス側のリレーFCRP及びリレーFCRGは、いずれも溶着していない(図2:ステップS16:Yes)。一方、2点鎖線Vng1によって示されるように、FCリレー104の備えるマイナス側のリレーFCRP又はリレーFCRGのいずれかが溶着していた場合(図2:ステップS16:No)は、電圧V1がFCスタック102の電圧VFCまで低下する。 Here, when the voltage V1 is in the state of the broken line Vok1, neither the negative relay FCRP nor the relay FCRG included in the FC relay 104 is welded (FIG. 2: Step S16: Yes). On the other hand, as indicated by a two-dot chain line Vng1, when either the negative relay FCRP or the relay FCRG included in the FC relay 104 is welded (FIG. 2: Step S16: No), the voltage V1 is the FC stack. The voltage drops to a voltage VFC of 102.
次に、図4を参照しながら、FCリレー104におけるプラス側のリレーFCRBについて溶着検出を行う場合の具体例を説明する。図4は、本実施の形態に係る燃料電池システムにおける溶着検出のタイムチャートである。 Next, a specific example in the case where welding detection is performed for the positive relay FCRB in the FC relay 104 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart for detection of welding in the fuel cell system according to the present embodiment.
FCリレー104におけるマイナス側のリレーに溶着が検出されなかった場合(図2:ステップS16:Yes)、図4に示すように、時刻t3において、リレーFCRBを遮断する(図2:ステップS17)。続いて、時刻t4において、リレーFCRGを接続する(図2:ステップS18)。 When welding is not detected in the negative relay of the FC relay 104 (FIG. 2: step S16: Yes), as shown in FIG. 4, the relay FCRB is shut off at time t3 (FIG. 2: step S17). Subsequently, at time t4, the relay FCRG is connected (FIG. 2: step S18).
ここで、電圧V1が、破線Vok2の状態だった場合、リレーFCRBは溶着していない(図2:ステップS19:Yes)。一方、2点鎖線Vng2が示すように、リレーFCRBが溶着していた場合(図2:ステップS19:No)は、電圧V1がFCスタック102の電圧VFCまで低下する。 Here, when the voltage V1 is in the state of the broken line Vok2, the relay FCRB is not welded (FIG. 2: Step S19: Yes). On the other hand, as indicated by a two-dot chain line Vng2, when the relay FCRB is welded (FIG. 2: Step S19: No), the voltage V1 drops to the voltage VFC of the FC stack 102.
FCリレー104の備える各リレーについての溶着検出が終了すると、制御部101は、ディスチャージ指令DCをオンにして、最終ディスチャージを行う(図2:ステップS20)。具体的には、時刻t5においてリレーFCRPを遮断し、続いて時刻t6から時刻t7の間にディスチャージを行う。 When the welding detection for each relay included in the FC relay 104 is completed, the control unit 101 turns on the discharge command DC and performs the final discharge (FIG. 2: step S20). Specifically, the relay FCRP is cut off at time t5, and then discharge is performed between time t6 and time t7.
以上のように、本実施の形態に係る燃料電池システム100は、コンデンサ103aの電圧V1及びコンデンサ105cの電圧V2を、燃料電池の最大電圧VFCmaxより高い電圧にそれぞれ上昇させておくことにより、燃料電池の電圧VFCから影響を受けることなくコンデンサ103aの電圧変化を検出することができる。したがって、FCスタック102の電圧に関わらず、FCリレー104の備える各リレー端子の溶着を検出する燃料電池システムを提供することができる。
As described above, the
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、ここで説明した内容に加えて、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the present invention in addition to the contents described here.
100 燃料電池システム
101 制御部
102 FCスタック
103 FC昇圧コンバータ
104 FCリレー
105 出力制御部
106 駆動モータ
107 コンプレッサモータ
108 システムメインリレー
109 二次電池
200、201、202、203、204 電圧計
301、302 電流計
103a、105a、105c コンデンサ
104a、108a 制限抵抗
105d インバータ
FCRB、FCRG、FCRP リレー
SMRB、SMRG、SMRP リレー
Vch チェック電圧
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記二次電池の電圧を昇圧する第1の昇圧回路と、前記第1の昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積する第1のコンデンサと、を有する出力制御部と、
燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を昇圧する第2の昇圧回路と、前記第1の昇圧回路又は前記第2の昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積する第2のコンデンサと、を有するFC昇圧部と、
前記出力制御部の高電位端子と前記FC昇圧部の高電位端子とを接続又は遮断するリレー、及び、前記出力制御部の低電位端子と前記FC昇圧部の低電位端子とを接続又は遮断する複数のリレーを備えるFCリレー部と、
前記第2のコンデンサの電圧を測定することにより、前記FCリレー部が溶着していることを検出する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池が発電を行っていない場合に、前記第1のコンデンサ及び第2のコンデンサの電圧を前記燃料電池の最大電圧より高いチェック電圧にそれぞれ上昇させ、前記FCリレー部が備えるリレーの内、いずれか一のリレーを接続し、その他のリレーを遮断し、さらに前記第1のコンデンサを放電させたとき、
前記第2のコンデンサの電圧が前記燃料電池の電圧に低下する場合は、前記遮断したリレーの内、いずれかのリレーが溶着していると判定し、
前記第2のコンデンサの電圧が前記チェック電圧に維持される場合は、前記遮断しているリレーはいずれも溶着していないと判定する、
燃料電池システム。 A secondary battery,
An output control unit comprising: a first booster circuit that boosts the voltage of the secondary battery; and a first capacitor that accumulates charges according to the voltage boosted by the first booster circuit;
A fuel cell;
FC booster comprising: a second booster circuit that boosts the voltage of the fuel cell; and a second capacitor that stores electric charge according to the voltage boosted by the first booster circuit or the second booster circuit. And
A relay that connects or disconnects the high potential terminal of the output control unit and the high potential terminal of the FC boosting unit, and a relay that connects or disconnects the low potential terminal of the output control unit and the low potential terminal of the FC boosting unit. An FC relay section comprising a plurality of relays;
A control device for detecting that the FC relay unit is welded by measuring the voltage of the second capacitor;
With
The controller is
When the fuel cell is not generating power, the voltages of the first capacitor and the second capacitor are increased to a check voltage higher than the maximum voltage of the fuel cell, respectively, and among the relays provided in the FC relay unit, When any one of the relays is connected, the other relays are shut off, and the first capacitor is discharged,
When the voltage of the second capacitor decreases to the voltage of the fuel cell, it is determined that any one of the interrupted relays is welded,
When the voltage of the second capacitor is maintained at the check voltage, it is determined that none of the relays that are cut off are welded.
Fuel cell system.
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