JP2021180153A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】漏電の検出の精度が高い燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、駆動モータに電力を供給する燃料電池と、前記燃料電池の出力電圧を昇圧するＦＣ昇圧コンバータと、インバータ入力電圧を制御する制御部と前記ＦＣ昇圧コンバータとインバータ入力電圧ラインを介して接続したインバータと、前記インバータ入力電圧ラインの絶縁抵抗を測定して漏電を検出する漏電検出部と、を有し、前記制御部は、前記漏電検出部が前記絶縁抵抗を測定する際に、前記インバータ入力電圧を、前記燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値、となるように制御することを特徴とする燃料電池システム。【選択図】図３

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。

燃料電池（ＦＣ）は、複数の単セル（以下、セルと記載する場合がある）を積層した燃料電池スタック（以下、単にスタックと記載する場合がある）に、燃料ガスとしての水素（Ｈ_２）と酸化剤ガスとしての酸素（Ｏ_２）との電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。
この燃料電池の単セルは、通常、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータにより構成される。
膜電極接合体は、プロトン（Ｈ^＋）伝導性を有する固体高分子型電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に、それぞれ、触媒層及びガス拡散層が順に形成された構造を有している。そのため、膜電極接合体は、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）と称される場合がある。
セパレータは、通常、ガス拡散層に接する面に反応ガスの流路としての溝が形成された構造を有している。なお、このセパレータは発電した電気の集電体としても機能する。
燃料電池の燃料極（アノード）では、ガス流路及びガス拡散層から供給される水素が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極（カソード）へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸素は、カソード上でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。
生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水はガス拡散層を透過して、系外へと排出される。

燃料電池車両（以下車両と記載する場合がある）に車載されて用いられる燃料電池システムに関して種々の研究がなされている。
例えば特許文献１では、冷却水の導電率の上昇を検出するために、燃料電池のアイドル運転中に燃料電池の絶縁抵抗を測定する燃料電池システムが開示されている。

また、特許文献２では、電圧コンバータに対して電圧変動を発生させ、電圧変動の有無に対する抵抗検出部の検出結果の変化に基づいて前記抵抗検出部の自己診断を実行する、絶縁抵抗低下検出装置が開示されている。

特開２０１６−１４９２６０号公報 特開２０１３−０３２９７７号公報

インバータ入口の絶縁抵抗を測定し、漏電を検出したいというニーズがある。
コンバータの出力電圧は、燃料電池の出力電圧よりも一定値大きくなるように制御されている。また、例えば、燃料電池のアイドル運転中は、燃料電池の出力電圧は一定の幅で上下している。したがって、燃料電池のアイドル運転中のコンバータの出力電圧は、一定の幅で上下することになる。しかし、コンバータの出力電圧が変動してしまうと、漏電の検出の際のインバータ入口での絶縁抵抗測定時に電圧の振幅がうまく検出できず、絶縁抵抗測定精度が低下してしまうという問題がある。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、漏電の検出の精度が高い燃料電池システムを提供することを主目的とする。

本開示においては、燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
駆動モータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を昇圧するＦＣ昇圧コンバータと、
インバータ入力電圧を制御する制御部と
前記ＦＣ昇圧コンバータとインバータ入力電圧ラインを介して接続したインバータと、
前記インバータ入力電圧ラインの絶縁抵抗を測定して漏電を検出する漏電検出部と、を有し、
前記制御部は、前記漏電検出部が前記絶縁抵抗を測定する際に、前記インバータ入力電圧を、前記燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値、となるように制御することを特徴とする燃料電池システムを提供する。

本開示の燃料電池システムによれば、漏電の検出の精度を向上させることができる。

漏電検出において絶縁抵抗を測定するための回路の一例を示す図である。 本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。 燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値の一例を示す時刻と電圧との関係を示す図である。

本開示においては、燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
駆動モータに電力を供給する燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を昇圧するＦＣ昇圧コンバータと、
インバータ入力電圧を制御する制御部と
前記ＦＣ昇圧コンバータとインバータ入力電圧ラインを介して接続したインバータと、
前記インバータ入力電圧ラインの絶縁抵抗を測定して漏電を検出する漏電検出部と、を有し、
前記制御部は、前記漏電検出部が前記絶縁抵抗を測定する際に、前記インバータ入力電圧を、前記燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値、となるように制御することを特徴とする燃料電池システムを提供する。

本開示に記載の主な用語の定義は以下の通りである。
インバータ入力電圧（ＶＨ）：ＦＣ昇圧コンバータ、バッテリ昇圧コンバータによる昇圧後の電圧。
ＦＣ昇圧コンバータ（ＦＤＣ）：ＦＣ電圧を目標インバータ電圧まで昇圧するための直流昇圧コンバータ。
バッテリ昇圧コンバータ（ＢＤＣ）：バッテリ電圧を目標インバータ電圧まで昇圧するための直流昇圧コンバータ。
ＭＧ：駆動用モータ。
制御方式：正弦（サイン）波（ＰＷＭ）、過変調（ＯＶＭ）、矩形波（ＶＰＨ）がある。出力トルクはＰＷＭ＜ＯＶＭ＜ＶＰＨ、効率点はＯＶＭ〜ＶＰＨとなる。他方、制御性はＰＷＭが最も良い。
変調度：電圧振幅とインバータ入力電圧の比。
変調度昇圧：燃費向上を目的とした昇圧制御。昇圧損失を最小とする変調度を実現するようなＶＨ目標値を設定。

燃料電池車両（ＦＣＶ）では、通常、燃料電池（ＦＣ）とバッテリ（ＢＡＴ：二次電池）をパワー源として車両を駆動する。これらの電源は直流であるのに対し、駆動モータやＦＣ用エアコンプレッサーのモータには交流モータが採用されることが多い。そのため、電源とモータの間でインバータにより電流を直流から交流に変換している。

燃料電池とその出力電圧を昇圧するＦＣ昇圧コンバータを備える燃料電池車両における制御において、ＦＣ昇圧コンバータ動作制約から、昇圧後のインバータ電圧（ＶＨ）はＦＣ電圧（ＶＦ）より一定値以上の差が必要となる。
しかし、昇圧比は小さいほどエネルギー損失が少ないため、昇圧が最小となるよう、ＶＦに連動してＶＨは常に変化をする。
他方、ＶＨが変動すると安定した絶縁抵抗測定ができない。
具体的には、駆動モータ必要電圧が低く、かつＦＣ電圧が変動するような状況では、漏電検出が困難になる。駆動モータ必要電圧が十分低い場合には、昇圧装置（ＦＣ昇圧コンバータ）による昇圧後のインバータ電圧（ＶＨ）は、その入力側のＦＣ電圧に応じた電圧制御可能な最小電圧となる。これは、昇圧比が小さいほどエネルギー損失が少なく、燃費が良くなるためである。この原理により、ＦＣ電圧に応じて昇圧後のインバータ電圧（ＶＨ）も変動する。

図１は、漏電検出において絶縁抵抗を測定するための回路の一例を示す図である。
図１において、負荷がインバータであってもよい。また、コンデンサ、検出抵抗、電圧検出点、発振電源等は、漏電検出部に属してもよい。
漏電検出では、絶縁抵抗の測定において図１に示すような回路において、サイン波電圧を重畳させて検出抵抗にかかる電圧の振幅を測定するため、高電圧側の電圧変動がある場合には信号振幅がうまく検出できず、絶縁抵抗の測定精度が低下してしまう。
また、絶縁抵抗測定時は電圧の変化を抑制したいが、電圧を高い状態で維持すると昇圧損失が増加して燃費が悪化する。
ＦＣ電圧維持制御中は、等間隔・等振幅でＦＣ電圧が変動する。このとき、ＦＣ昇圧コンバータが電圧制御可能なインバータ入力電圧最低値は、ＦＣ電圧に連動して変動する。燃費向上の目的では、インバータ入力電圧は上記最低値に従って変動させてもよい。他方、漏電検出を行う場合は、電圧値は問われないが電圧は変動させない方が、測定精度が向上する。

そこで、本開示では上記エネルギー損失が少なく、且つ、安定した絶縁抵抗測定が可能な制御を行う燃料電池システムを提供する。
具体的には、絶縁抵抗測定を実施するときには、インバータ入力電圧が下がらないようにその測定期間中に燃料電池の出力電圧の最大値と所定値との合計値で電圧指令値を固定する制御を実施する。
したがって、本開示によれば、絶縁抵抗測定を実施するときに、燃費影響（昇圧損失）を最小として、インバータ入力電圧ＶＨ（昇圧後電圧）を最低限の値で固定して必要最低限の電圧を維持することにより、絶縁抵抗測定の精度向上と良好な燃費の両立を図ることができる。
本開示では、絶縁抵抗測定時にＦＣ昇圧コンバータの出力電圧を一定値にすることで、電圧の振幅を精度良く検出できるため、漏電検出の精度が向上する。

本開示の燃料電池システムは、少なくとも燃料電池と、ＦＣ昇圧コンバータと、制御部と、インバータと、漏電検出部と、を有する。

図２は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。なお、本開示の燃料電池システムは、必ずしも本典型例のみに限定されるものではない。
図２に示す燃料電池システムは、燃料電池として燃料電池スタック（ＦＣスタック）と、ＦＣスタックの昇圧前電圧（ＶＦ）を昇圧後電圧（ＶＨ）に昇圧するＦＣ昇圧コンバータ（ＦＤＣ）と、二次電池であるバッテリ（ＢＡＴ）とバッテリ電圧を目標インバータ電圧まで昇圧するバッテリ昇圧コンバータ（ＢＤＣ）と、ＦＣ昇圧コンバータ（ＦＤＣ）と、バッテリ昇圧コンバータ（ＢＤＣ）からの直流電流を交流電流に変換するインバータと、インバータから供給される電力により駆動する駆動モータを備える。なお、図示しないが、燃料電池システムは、任意の位置に制御部と漏電検出部を備える。

本開示の燃料電池システムは、通常、駆動源を電動機（駆動モータ）とする燃料電池車両に搭載されて用いられる。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも走行可能な車両に搭載されて用いられてもよい。
電動機は、特に限定されず、従来公知の駆動モータであってもよい。

燃料電池は、駆動モータに電力を供給する。
燃料電池は、燃料電池の単セルを複数積層した燃料電池スタックであってもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２〜数百個であってもよく、２〜２００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池の単セルは、少なくとも酸化剤極、電解質膜、及び、燃料極を含む膜電極接合体を備え、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。

セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属（例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等）板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
燃料電池スタックは、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。

酸化剤極は、酸化剤極触媒層及びガス拡散層を含む。
燃料極は、燃料極触媒層及びガス拡散層を含む。
酸化剤極触媒層及び燃料極触媒層は、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属、プロトン伝導性を有する電解質、及び、電子伝導性を有するカーボン粒子等を備えていてもよい。
触媒金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、及び、Ｐｔと他の金属とから成る合金（例えばコバルト、及び、ニッケル等を混合したＰｔ合金）等を用いることができる。
電解質としては、フッ素系樹脂等であってもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ナフィオン溶液等を用いてもよい。
上記触媒金属はカーボン粒子上に担持されており、各触媒層では、触媒金属を担持したカーボン粒子（触媒粒子）と電解質とが混在していてもよい。
触媒金属を担持するためのカーボン粒子（担持用カーボン粒子）は、例えば、一般に市販されているカーボン粒子（カーボン粉末）を加熱処理することにより自身の撥水性が高められた撥水化カーボン粒子等を用いてもよい。

ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。

電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン社製）等であってもよい。

燃料電池システムは、燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部を有していてもよい。
燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、例えば、水素ガスであってもよい。
燃料ガス供給部としては、例えば、燃料タンク等が挙げられ、具体的には、液体水素タンク、圧縮水素タンク等が挙げられる。

燃料電池システムは、燃料ガス供給流路を備えていてもよい。
燃料ガス供給流路は、燃料電池と燃料ガス供給部を接続し、燃料ガスの燃料ガス供給部からの燃料電池の燃料極への供給を可能にする。なお、燃料ガス供給部と燃料電池が隣接して配置され、燃料ガス供給部から燃料電池の燃料極へ直接、燃料ガスを供給できる場合は、燃料ガス供給流路は、必ずしも必要ではない。

燃料電池システムは、循環流路を備えていてもよい。
循環流路は、燃料電池の燃料極から排出された燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に戻すことを可能にする。
燃料オフガスは、主に、燃料極において未反応のまま通過した燃料ガスと、酸化剤極で生成した生成水が燃料極に到達した水分と、を含む。

燃料電池システムは、必要に応じて、循環流路上に循環ガスの流量を調整する水素ポンプ等の循環用ポンプ、及び、エジェクタ等を備えていてもよい。
循環用ポンプは、制御部と電気的に接続され、制御部によって循環用ポンプの駆動のオン・オフ及び回転数等を制御されることにより、循環ガスの流量を調整してもよい。
エジェクタは、例えば、燃料ガス供給流路と循環流路の合流部に配置され、燃料ガスと循環ガスとを含む混合ガスを燃料電池の燃料極に供給する。エジェクタとしては、従来公知のエジェクタを採用することができる。

燃料電池システムは、燃料オフガス排出部を備えていてもよい。
燃料オフガス排出部は、燃料オフガスを外部（系外）に排出することを可能にする。なお、外部とは、燃料電池システムの外部であってもよく、車両の外部であってもよい。
燃料オフガス排出部は、燃料オフガス排出弁を備えていてもよく、必要に応じ、燃料オフガス排出流路をさらに備えていてもよい。
燃料オフガス排出弁は、燃料オフガスの排出流量を調整する。
燃料オフガス排出流路は、例えば、循環流路から分岐されていてもよく、燃料オフガス中の水素濃度が低くなりすぎた場合に当該燃料オフガスを外部に排出可能にする。

循環流路には、燃料オフガス中の水分を低減するための気液分離器が設けられていてもよい。そして、気液分離器によって循環流路から分岐される排水流路及び、当該排水流路上に排水弁が備えられていてもよい。
気液分離器において、燃料オフガス中から分離された水分は、循環流路から分岐される排水流路に設けられた排水弁の開放によって排出してもよい。

燃料電池システムは、酸化剤ガス供給部、酸化剤ガス供給流路、及び、酸化剤ガス排出流路を備えていてもよい。
酸化剤ガス供給部は、少なくとも燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する。
酸化剤ガス供給部としては、例えば、エアコンプレッサー等を用いることができる。エアコンプレッサーは、制御部からの制御信号に従って駆動され、酸化剤ガスを燃料電池のカソード側（酸化剤極、カソード入口マニホールド等）に導入する。
酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部と燃料電池を接続し、酸化剤ガス供給部から燃料電池の酸化剤極への酸化剤ガスの供給を可能にする。
酸化剤ガスは、酸素含有ガスであり、空気、乾燥空気、及び、純酸素等であってもよい。
酸化剤ガス排出流路は、燃料電池の酸化剤極からの酸化剤ガスの排出を可能にする。
酸化剤ガス排出流路には、酸化剤ガス圧力調整弁が設けられていてもよい。
酸化剤ガス圧力調整弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって酸化剤ガス圧力調整弁が開弁されることにより、反応済みのカソードオフガスを酸化剤ガス排出流路から排出する。また、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を調整することにより、酸化剤極に供給される酸化剤ガス圧力（カソード圧力）を調整することができる。

燃料電池システムは、燃料電池の冷却系として、冷媒供給部、及び、冷媒循環流路を備えていてもよい。
冷媒循環流路は、燃料電池に設けられる冷媒供給孔及び冷媒排出孔に連通し、冷媒供給部から供給される冷媒を燃料電池内外で循環させ、燃料電池の冷却を可能にする。
冷媒供給部は、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
冷媒循環流路には、冷却水の熱を放熱するラジエータが設けられていてもよい。
冷却水（冷媒）としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液を用いることができる。

燃料電池システムは、二次電池（バッテリ）を備えていてもよい。
二次電池は、充放電可能なものであればよく、例えば、ニッケル水素二次電池、及び、リチウムイオン二次電池等の従来公知の二次電池が挙げられる。また、二次電池は、電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含むものであってもよい。二次電池は、複数個を直列に接続した構成であってもよい。二次電池は、電動機及びエアコンプレッサー等の酸化剤ガス供給部等に電力を供給する。二次電池は、車両の外部の電源、例えば、家庭用電源から充電可能になっていてもよい。二次電池は、燃料電池の出力によりＤＣ−ＤＣコンバータを介して充電されてもよい。
また、本開示の燃料電池システムには、二次電池の残容量を検出する充電状態センサが設けられていてもよい。充電状態センサは、二次電池の充電状態値（ＳＯＣ）を検出する。充電状態センサは、制御部に接続されていてもよい。制御部は、充電状態センサの出力により二次電池の充電状態値を検知できるようになっていてもよい。
制御部は、二次電池の充電状態値の管理、及び、二次電池の充放電を制御してもよい。
充電状態値（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、二次電池の満充電容量に対する充電容量の割合を示すものであり、満充電容量がＳＯＣ１００％である。
燃料電池システムは、バッテリを電源とする補機類を備えていてもよい。
補機類としては、例えば車両の照明機器、及び、空調機器等が挙げられる。

ＦＣ昇圧コンバータ（ＦＤＣ）は、燃料電池の出力電圧を昇圧する。ＦＣ昇圧コンバータは、具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等であってもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば昇降圧チョッパ回路を含み、燃料電池の出力電圧を変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇降圧チョッパ回路内に設けられたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの複数のスイッチング素子をオン・オフ制御することにより電圧を変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流は、ＤＣ−ＡＣインバータに入力される。

インバータはＦＣ昇圧コンバータとインバータ入力電圧ラインを介して接続される。インバータは、具体的には、ＤＣ−ＡＣインバータ等であってもよい。ＤＣ−ＡＣインバータは、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を直流から三相交流に変換する。ＤＣ−ＡＣインバータは、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御方式に基づいてスイッチング素子がオン・オフ制御することで電流を変換する。ＤＣ−ＡＣインバータの出力電流は駆動モータ（ＭＧ）に出力される。

また、本開示の燃料電池システムには、二次電池の出力電圧を昇圧するバッテリ昇圧コンバータ（ＢＤＣ）を備えていてもよい。バッテリ昇圧コンバータは上記インバータと接続されていてもよい。そして、インバータは、エアコンプレッサー等の酸化剤ガス供給部のモータと接続され、酸化剤ガス供給部のモータに電力を供給してもよい。

漏電検出部は、インバータ入力電圧ラインの絶縁抵抗を測定して燃料電池システム内の漏電を検出する。漏電検出部は、回路上のインバータの入口付近に設置されていてもよい。漏電検出部は、測定した絶縁抵抗を制御部に通知する。

漏電検出をする時期は特に限定されず、車両の停車中であってもよく、走行中であってもよい。車両の停車中は、インバータ入力電圧を安定させやすいため、漏電検出精度を向上させる点で好ましい。
漏電検出方法は、特に限定されないが、例えば、発振電源からサイン波の電源を出力し、検出点の電圧振幅を計測することによって当該電圧振幅の大きさで漏電の有無を検出してもよい。漏電（＝絶縁抵抗低下）している場合は、この電圧振幅が通常よりも小さくなることから漏電を検出することができる。なお、検出点での電圧が乱れると振幅計測が不正確になるため、電圧振幅を安定化させるためには、インバータ入力電圧を安定させてもよい。

制御部は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置と、ＣＰＵで処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、制御部は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の制御装置であってもよい。
制御部は、ＦＣ昇圧コンバータ、二次電池、バッテリ昇圧コンバータ、漏電検出部、気液分離器、排水弁、燃料オフガス排出弁、酸化剤ガス圧力調整弁、循環用ポンプ、燃料ガス供給部、及び、酸化剤ガス供給部等と入出力インターフェースを介して接続されていてもよい。また、制御部は、車両に搭載されていてもよいイグニッションスイッチと電気的に接続されていてもよい。

制御部は、インバータ入力電圧、すなわち、ＦＣ昇圧コンバータからの出力電圧（昇圧後電圧）を制御する。
インバータ入力電圧（ＶＨ）を決定する要件は、例えば車速、要求トルクおよび燃費等であってもよい。ユーザのアクセル・ブレーキ操作により駆動モータのトルクが要求されると、その時の車速と要求トルクから、最もエネルギー効率の良い変調度が与えられてもよい。変調度はＶＨに依存することから、狙いの変調度になるようなＶＨを目標値としてもよい。この一連の機能は「変調度昇圧」と呼ばれ、制御部において実現されてもよい。なお、エアコンプレッサーのモータの駆動に必要な昇圧後電圧についても、制御部で決定されてもよい。
そして、制御部は、漏電検出部が絶縁抵抗を測定する際には、インバータ入力電圧を、燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値、となるように制御し、電圧指令値を固定する。当該合計値は、燃料電池の出力電圧の最大値よりも大きいため、車両から要求される必要電圧を満たすことができ、且つ、燃費影響を最小とすることができ、さらに精度よく漏電を検出することができる。

燃料電池の出力電圧の最大値は、例えば、燃料電池の開回路電圧（ＯＣＶ： Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）であってもよい。

所定値は、例えば、燃費影響が最小となるように、すなわち、ＦＣ昇圧コンバータが昇圧することによって生じる昇圧損失が最小となるように、例えば、駆動モータ等を含む車両から要求される必要電圧を考慮して、燃料電池の出力電圧の最大値から決定してもよい。
具体的には、予め燃料電池の出力電圧の最大値と、上記昇圧損失と、駆動モータ等を含む車両から要求される必要電圧を測定しておき、燃料電池の出力電圧の最大値と、上記昇圧損失と、車両から要求される必要電圧との関係を示すデータ群から、所定値を決定してもよい。

図３は、燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値の一例を示す時刻と電圧との関係を示す図である。
図３に示すＶＨの実線と破線で示す領域において、実線部分が燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値を示し、破線部分は変調度昇圧を行った場合の電圧を示す。
漏電検出部が絶縁抵抗を測定する際に、インバータ入力電圧を、燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値となるように制御し、ＶＨを固定することにより、車両から要求される必要電圧を満たしつつ、燃費影響を最小とすることができ、且つ、精度よく漏電を検出することができる。

Claims (1)

1. 燃料電池車両に搭載される燃料電池システムであって、
   駆動モータに電力を供給する燃料電池と、
   前記燃料電池の出力電圧を昇圧するＦＣ昇圧コンバータと、
   インバータ入力電圧を制御する制御部と
   前記ＦＣ昇圧コンバータとインバータ入力電圧ラインを介して接続したインバータと、
   前記インバータ入力電圧ラインの絶縁抵抗を測定して漏電を検出する漏電検出部と、を有し、
   前記制御部は、前記漏電検出部が前記絶縁抵抗を測定する際に、前記インバータ入力電圧を、前記燃料電池の出力電圧の最大値と所定値の合計値、となるように制御することを特徴とする燃料電池システム。

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