JP2018174028A5

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Publication number: JP2018174028A5
Application number: JP2017069608A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2037-03-31

Description

第３の態様は、燃料電池を有する燃料電池システムの制御方法を提供する。第３の態様に係る制御方法は、前記燃料電池の起動要求を受信し、前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を取得し、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および冷却液が循環する冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、前記電動機を駆動するための高電圧回路と前記燃料電池との間に配置されているリレーを接続する前に前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続することを含む起動処理を実行することを備える。

ＣＰＵ５００は、動力制御装置２１および補機制御装置２２の遮断ゲート、リレー４１を順次遮断する。ＣＰＵ５００は、補機制御装置２２の遮断ゲートを遮断した後、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が低い電圧値を示す場合には、補機制御装置２２または高圧補機４３と車体ＢＤとの間において絶縁低下が発生していると特定する。ＣＰＵ５００は、補機制御装置２２の遮断ゲートを遮断した後、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が依然として低い電圧値を示す場合には、動力制御装置２１の遮断ゲートを遮断する。ＣＰＵ５００は、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が低い電圧値を示す場合には、動力制御装置２１または走行用電動機４２と車体ＢＤとの間において絶縁低下が発生していると特定する。ＣＰＵ５００は、動力制御装置２１の遮断ゲートを遮断した後、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が依然として低い電圧値を示す場合には、リレー４１を遮断する。ＣＰＵ５００は、絶縁検出装置４５によって出力される検出信号が低い電圧値を示す場合には、燃料電池１０、冷却回路１１または燃料電池用高電圧装置１２と車体ＢＤとの間において絶縁低下が発生していると特定する。

ＣＰＵ５００は、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１であるか否かを判定し（ステップＳ２０２）、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に移行してリレー４１を接続し、本処理ルーチンを終了する。したがって、ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、燃料電池１０を電源として走行用電動機４２を駆動して車両ＦＣＶを走行させることができる。特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には、燃料電池システムＦＣＳにおける絶縁低下箇所は１カ所であり、燃料電池システムＦＣＳの外部において、車体ＢＤを介して、燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に接続されておらず、リレー４１を接続しても燃料電池システムＦＣＳの外部における電流経路、すなわち、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路は形成されない。なお、燃料電池システムＦＣＳの外部とは、燃料電池システムＦＣＳの高圧電気系統と絶縁されている外部構成、例えば、車体ＢＤ、低電圧回路を意味し、外部電流経路は、燃料電池システムＦＣＳの外部構成に形成される燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する経路である。したがって、燃料電池１０を起動し、燃料電池１０を電源とする走行用電動機４２の駆動を許容しても、高圧電気系統外、例えば、車体ＢＤに対する燃料電池１０からの電流漏れは生じない。また、燃料電池１０の起動とは、燃料電池１０が負荷に接続されることによって発電可能な状態を意味し、燃料電池１０に対する反応ガスの供給の開始が少なくとも含まれる。加えて、冷却液の導電率の上昇に起因する絶縁低下を解消するために、燃料電池１０の作動中に導電率低減処理を実行することによって絶縁低下を回復させることができる。したがって、絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１である場合には、リレー４１の接続タイミングと他の処理との調整を図ることなく、走行用電動機４２の駆動が要求されるタイミングにて、燃料電池１０と動力制御装置２１とを接続するためにリレー４１が接続される。

以上説明した第１の実施形態に係る燃料電池システムＦＣＳによれば、燃料電池システムＦＣＳの絶縁低下が燃料電池外領域ＳＥ２において発生している場合には、冷却液の導電率低減処理を完了した後に、リレー４１を接続する構成を備えている。したがって、冷却液の導電率の上昇により車体ＢＤと燃料電池領域ＳＥ１との間の絶縁が低下し、車体ＢＤを介して燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とが電気的に接続されている場合であっても、燃料電池システムＦＣＳ内において燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に接続されず、車体ＢＤ、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路は形成されない。よって、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２といった高電圧回路から車体ＢＤへの電流漏れは発生しない。

ＣＰＵ５００は、特定された絶縁低下領域が燃料電池領域ＳＥ１でない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、すなわち、燃料電池外領域ＳＥ２である場合には、車両放置時間ｔｓ（ｓ）をカウンタ５０３またはメモリ５０１から取得する（ステップＳ２０４）。車両放置時間ｔｓは、燃料電池システムＦＣＳの停止時からシステムスイッチ３０がオンされるまでの経過時間であり、燃料電池システムＦＣＳの停止期間ということもできる。カウンタ５０３が、燃料電池システムＦＣＳの停止時からの経過時間をカウントし保持している場合にはカウンタ５０３から車両放置時間ｔｓが取得され、カウンタ５０３から出力されるクロック信号をＣＰＵ５００がカウントしてメモリ５０１に格納する場合にはメモリ５０１から車両放置時間ｔｓが取得される。

ＣＰＵ５００は、取得された車両放置時間ｔｓが予め定められた基準時間ｔ１（ｓ）未満であるか否かを判定し（ステップＳ２０６）、車両放置時間ｔｓが基準時間ｔ１よりも短く、ｔｓ＜ｔ１の関係が成立する場合には（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１２に移行してリレー４１を接続し、燃料電池１０を起動して、走行用電動機４２に対して電力を供給するたの発電を許容する。ＣＰＵ５００は、運転者からの要求出力に応じた制御信号を動力制御装置２１に対して送信し、燃料電池１０を電源として走行用電動機４２を駆動して車両ＦＣＶを走行させることができる。基準時間ｔ１は、冷却液中に金属イオンが溶出し、冷却液の導電率が上昇して絶縁低下をもたらす可能性がある時間である。基準時間ｔ１は、環境条件によって変動するが、例えば、週単位の時間である。ｔｓ＜ｔ１である場合、冷却液の導電率低減処理は不要であり、また、冷却回路１１を介した燃料電池１０と車体ＢＤとの間における絶縁低下は発生しないと考えられる。したがって、燃料電池システムＦＣＳの外部において車体ＢＤを介して燃料電池領域ＳＥ１と燃料電池外領域ＳＥ２とは電気的に接続されておらず、リレー４１を接続しても車体ＢＤ、燃料電池領域ＳＥ１および燃料電池外領域ＳＥ２を電気的に接続する外部電流経路は形成されない。この結果、リレー４１の接続タイミングと他の処理との調整を図ることなく、走行用電動機４２の駆動が要求されるタイミングにて、燃料電池１０と動力制御装置２１とを接続するためにリレー４１が接続される。

Claims

燃料電池システムであって、
燃料電池と、
電動機を駆動するための高電圧回路と、
前記燃料電池と前記高電圧回路との間に配置され、前記燃料電池と前記高電圧回路とを電気的に接続または遮断するためのリレーと、
前記燃料電池に配置され、前記燃料電池を冷却するための冷却液を含む冷却回路と、
前記冷却回路に配置され、前記冷却回路の導電率を低減するための導電率低減部と、
前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を記憶する記憶部と、
前記燃料電池の起動要求を受けて、前記絶縁低下情報を取得し、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および前記冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、前記リレーを接続する前に前記導電率低減部を用いて前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続する制御装置と、
を備える燃料電池システム。
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域でなく、前記燃料電池システムの停止期間が予め定められた期間よりも短い場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続し、前記燃料電池システムの停止期間が前記予め定められた期間以上である場合に、前記導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理の完了後に前記リレーを接続する、燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域である場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、燃料電池システム。
請求項１または２に記載の燃料電池システムはさらに、
前記高電圧回路と接続されている二次電池を備え、
前記制御装置は、前記導電率低減処理を実行する場合、前記導電率低減処理の完了前に、前記二次電池によって前記電動機を駆動し、前記導電率低減処理の完了後に、前記リレーを接続して、前記燃料電池によって前記電動機を駆動する、燃料電池システム。
請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、
前記冷却回路は前記冷却液を循環させる冷却液ポンプを備え、
前記制御装置は、前記二次電池の電力を用いて前記冷却液ポンプを駆動して前記冷却液を前記導電率低減部へ流動させることにより前記導電率低減処理を実行する、燃料電池システム。
請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記絶縁低下情報はさらに絶縁低下の発生の有無に関する情報を含み、
前記制御装置は、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示す場合に、前記絶縁低下の発生領域に応じた前記導電率低減処理を実行し、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示さない場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、燃料電池システム。
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料電池システムはさらに、
前記燃料電池システムにおける絶縁低下を検出するための絶縁検出装置を備え、
前記制御装置は、検出された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域であるか、前記燃料電池領域以外の他の領域であるかを特定し、前記絶縁低下情報を生成し、前記記憶部に記憶させる、燃料電池システム。
請求項７に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置による、前記絶縁低下の発生領域の特定、前記絶縁低下情報の生成、および前記記憶部への記憶は、前記燃料電池システムが停止される際に実行される、燃料電池システム。
車両であって、
請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池システムを備え、
前記高電圧回路、前記燃料電池および前記冷却回路は前記車両によって支持され、
前記絶縁低下は、前記車両の車体と前記燃料電池システムとの間における絶縁低下である、車両。
燃料電池を有する燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の起動要求を受信し、
前記燃料電池システムにおける絶縁低下の発生領域を特定する絶縁低下情報を取得し、
前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池および冷却液が循環する冷却回路を含む燃料電池領域でない場合には、電動機を駆動するための高電圧回路と前記燃料電池との間に配置されているリレーを接続する前に前記冷却液に対する導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理が完了した後に、前記リレーを接続することを含む起動処理を実行する、燃料電池システムの制御方法。
請求項１０に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記起動処理は、前記燃料電池システムの停止期間が予め定められた期間よりも短い場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続し、前記燃料電池システムの停止期間が前記予め定められた期間以上である場合に、前記導電率低減処理を実行し、前記導電率低減処理の完了後に前記リレーを接続することによって実行される、燃料電池システムの制御方法。
請求項１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記起動処理は、前記特定された絶縁低下の発生領域が前記燃料電池領域である場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、ことを含む、燃料電池システムの制御方法。
請求項１０または１１に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記起動処理はさらに、前記導電率低減処理を実行する場合、前記導電率低減処理の完了前に、前記高電圧回路と接続されている二次電池によって前記電動機を駆動し、前記導電率低減処理の完了後に、前記リレーを接続して、前記燃料電池によって前記電動機を駆動する、ことを含む、燃料電池システムの制御方法。
請求項１３に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記導電率低減処理は、前記二次電池の電力を用いて冷却液ポンプを駆動して前記冷却液を前記導電率低減部へ流動させることにより実行される、燃料電池システムの制御方法。
請求項１０から１４のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記絶縁低下情報はさらに絶縁低下の発生の有無に関する情報を含み、
前記起動処理は、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示す場合に、前記絶縁低下の発生領域に応じた前記導電率低減処理を実行し、前記絶縁低下情報が絶縁低下の発生を示さない場合には、前記導電率低減処理を実行することなく前記リレーを接続する、ことを含む、燃料電池システムの制御方法。
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法はさらに、
絶縁検出装置によって検出された絶縁低下の発生領域が燃料電池領域であるか、燃料電池領域以外の他の領域であるかを特定し、前記絶縁低下情報を生成し、記憶部に記憶させることを備える、燃料電池システムの制御方法。
請求項１６に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記絶縁低下の発生領域の特定、前記絶縁低下情報の生成、および前記記憶部への記憶は、前記燃料電池システムが停止される際に実行される、燃料電池システムの制御方法。
請求項１０から１７のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法において、
前記絶縁低下は、車両の車体と前記燃料電池システムとの間における絶縁低下である、燃料電池システムの制御方法。