JP4534604B2 - 燃料電池車用地絡検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池を含む車両の強電系システム内に純水を循環させて、燃料電池に純水を供給するシステムを搭載した燃料電池車の地絡を検出する装置に関する。

従来、カップリングコンデンサの一端側に直流電源のプラス端子を接続するとともに、他端側の測定点に矩形波パルス信号を印加し、測定点に発生する電圧信号を検出することにより、直流電源の地絡を検出する車両用地絡検出装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−２５０２０１号公報

しかしながら、従来の車両用地絡検出装置を燃料電池車に適用した場合、下記のような問題が生ずる。すなわち、燃料電池車では、セルを積層して構成されるスタックに純水を供給するために、車両の強電系システム内に純水を循環させているが、純水は導電性を有しているため、車両の強電系システムと車体とが純水を介して電気的に接続された状態となり、この通電状態が地絡と誤診断されてしまう可能性がある。

本発明による燃料電池車用地絡検知装置は、カップリングコンデンサの一端側に燃料電池のプラス端子を接続し、カップリングコンデンサの他端側となる測定点に、矩形波パルス信号を印加し、測定点に発生する電圧信号と異常判定しきい値とに基づいて地絡を検出するものであって、強電系システムの内部を循環する純水の通電度合いに基づいて、異常判定しきい値を変更することを特徴とする。

本発明による燃料電池車用地絡検知装置によれば、強電系システムの内部を循環する純水の通電度合いに基づいて、地絡検知の判断に使用する異常判定しきい値を変更するので、純水の通電度合いに応じて、地絡を確実に検出することができる。

図１は、本発明による燃料電池車用地絡検知装置の一実施の形態における構成を示す図である。燃料電池スタック１（以下、スタック１と呼ぶ）は、イオン交換膜を水素極および酸素極の２つの電極で挟んで構成されるセルを積層体にして構成されている。強電系システム２には、例えば、燃料電池車の走行駆動源であるモータが含まれる。このモータは、スタック１から電力が供給されることにより、回転駆動し、図示しない車輪を回転させる。

スタック１を含む強電系システム２の内部には、純水を循環させて、スタック１に供給するためのパイプ３が配置されている。パイプ３に設けられている純水フィルタ４は、パイプ３内を循環している純水の純度を高める役割を果たす。導電率センサ５は、パイプ３内を流れる純水の導電率を検出する。

強電リレー６は、強電系システム２と、バッテリ７および地絡検知システム１０との間を接続／遮断する。

地絡検知システム１０は、コントローラ１１と、第１比較器１２と、第２比較器１３と、カップリングコンデンサＣaと、抵抗Ｒ１と、外部ノイズ除去回路１４とを備える。カップリングコンデンサＣaの一端は、バッテリ７の正極端子、および、強電リレー６を介して、スタック１の正極端子と接続されており、他端は、抵抗Ｒ１を介して、第１比較器１２と接続されている。カップリングコンデンサＣaと抵抗Ｒ１との接続点Ａには、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣbを直列に接続して構成されている外部ノイズ除去回路１４が接続されている。抵抗Ｒ２およびコンデンサＣbの接続点は、第２比較器１３の一方の入力端子と接続されている。

コントローラ１１は、矩形波パルス発生部１１ａと、Ａ／Ｄ変換部１１ｂと、地絡検知部１１ｃと、カウンタ１１ｄと、メモリ１１ｅとを備え、測定点Ａに矩形波パルス信号を出力して、測定点Ａに発生する電圧を検出することにより、地絡を検出する。なお、地絡は、スタック１と、例えば、車体との間の絶縁抵抗が低下することにより生じる現象であり、地絡を検出することにより、漏電が生じることを防ぐことができる。

矩形波パルス発生部１１ａは、所定周期の矩形波パルスを発生して、第１比較器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換部１１ｂは、第２比較器１３から入力されるパルス信号（測定点Ａにおける電圧波形）をデジタル信号に変換して、地絡検知部１１ｃに出力する。地絡検知部１１ｃは、矩形波パルス発生部１１ａにて発生されたパルス信号と、Ａ／Ｄ変換部１１ｂから入力されるデジタル信号に基づいて、地絡を検出する。地絡の検出方法については、後述する。地絡検出部１１ｃにて、地絡が検出されると、インジケータ２０を点灯させて、ドライバに地絡が発生している旨を伝える。

カウンタ１１ｄは、後述するタイミングにて時間の計測を開始し、計測時間を地絡検知部１１ｃに出力する。メモリ１１ｅには、後述するように、純水の導電率と異常判定電圧との関係を示すマップが格納されている。

図２は、地絡を検出する処理内容を示す一実施の形態のフローチャートである。ステップＳ１０から始まる処理は、コントローラ１１により行われる。なお、地絡検出処理を行っている間は、強電リレー６はオンされている。ステップＳ１０では、カウンタ１１ｄをリセットして、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、カウンタ１１ｄをスタートさせて、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、矩形波パルス発生部１１ａにおいて、予め設定した周期Ｔ、および、デューティ比（ここでは、５０％とする）の矩形波パルス信号のうち、Ｈレベルの部分の信号を第１比較器１２に出力する。ステップＳ３０に続くステップＳ４０では、ステップＳ２０でスタートさせたカウンタ１１ｄの計測時間Ｔcが矩形波パルス信号の周期Ｔの１／２になったか否かを判定する。Ｔc＝Ｔ／２が成り立たないと判定するとステップＳ４０で待機し、Ｔc＝Ｔ／２が成り立つと判定すると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０において、地絡検知部１１ｃは、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して入力されるＡ点の電圧値を検出する。この電圧値をＶHとする。電圧値ＶHを検出すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、矩形波パルス信号のうち、Ｌレベルの部分の信号を出力して、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、カウンタ１１ｄで計測される時間Ｔcが矩形波パルスの周期Ｔになったか否かを判定する。Ｔc＝Ｔが成り立たないと判定するとステップＳ７０で待機し、Ｔc＝Ｔが成り立つと判定すると、ステップＳ８０に進む。ステップＳ８０において、地絡検知部１１ｃは、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して入力されるＡ点の電圧値を検出する。この時の電圧値をＶLとする。電圧値ＶLを検出すると、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０では、ステップＳ５０で検出した電圧値ＶHと、ステップＳ８０で検出した電圧値ＶLとに基づいて、差分電圧Ｖp-p（＝ＶH−ＶL）を算出する。

差分電圧Ｖp-pについて、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、矩形波パルス発生部１１ａから出力される矩形波パルス信号（周期Ｔ）を示す図である。図３（ａ）において、Ｔ１〜Ｔ５は、それぞれＡ点の電圧検出タイミングを示しており、矩形波パルス信号が立ち上がるやや手前、および、立ち下がるやや手前に設定されている。

図３（ｂ）は、地絡が発生していない正常な状態における測定点Ａの電圧波形を示す図である。測定点Ａにおける電圧波形は、矩形波パルスの前縁および後縁にて滑らかな丸みをおびているものの、タイミングＴ１において測定される電圧ＶHと、タイミングＴ２において測定される電圧ＶLとの差分電圧Ｖp-pは、大きい値となっている。

図３（ｃ）は、パイプ３内を循環している純水の純度が高い状態で、地絡が発生している場合の測定点Ａにおける電圧波形を示す図である。地絡が発生している場合には、上述したように、スタック１と車体との間の絶縁抵抗が低下しているため、タイミングＴ１，Ｔ３，Ｔ５で測定される電圧値ＶHは、地絡が発生していない時に測定される電圧値ＶHよりも低い値になる。従って、差分電圧Ｖp-pは、地絡が発生していない場合と比べて、低い値となる。

図３（ｄ）は、パイプ３内を循環している純水の純度が低い状態で、地絡が発生している場合の測定点Ａにおける電圧波形を示す図である。純水に不純物が混入しており、純度が低い場合には、水の導電率が高くなるため、測定点Ａの電圧値ＶHはさらに低下する。従って、この場合の差分電圧Ｖp-pは、純水の純度が高い場合（図３（ｃ））に比べて、さらに低くなる。

上述したように、地絡が発生すると、地絡が発生していない場合に比べて、差分電圧Ｖp-pが低下するため、差分電圧Ｖp-pと異常判定電圧Ｖaとを比較することにより、地絡の発生の有無を検出することができる。しかしながら、燃料電池車のように、強電系システム２の内部に純水を循環させているシステムでは、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示したように、純水の純度に応じて、差分電圧Ｖp-pが変化する。従って、一実施の形態における燃料電池車用地絡検知装置では、導電率センサ５によって純水の導電率を検出し、検出した導電率に応じて、異常判定電圧Ｖaを設定する。

図２に示すフローチャートのステップＳ１００では、導電率センサ５によって、パイプ３内を循環している純水の導電率を検出する。検出した導電率が地絡検知部１１ｃに入力されると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で検出された導電率に応じた異常判定電圧Ｖaを設定する。図４は、導電率と異常判定電圧Ｖaとの関係を示す図である。上述したように、純水の導電率が高いほど、差分電圧Ｖp-pは低くなるので、導電率が高いほど、異常判定電圧Ｖａを低く設定する。メモリ１１ｅには、図４に示すような導電率と異常判定電圧Ｖaとの関係を示すマップを格納しておく。地絡検知部１１ｃは、導電率センサ５によって検出された導電率と、メモリ１１ｅに格納されているマップとに基づいて、異常判定電圧Ｖａを設定する。

ステップＳ１２０では、ステップＳ９０で算出した差分電圧Ｖp-pがステップＳ１１０で設定した異常判定電圧Ｖaより小さいか否かを判定する。Ｖp-p＜Ｖaが成り立たないと判定すると、地絡は発生していないと判定して、ステップＳ１０に戻る。一方、Ｖp-p＜Ｖaが成り立つと判定すると、地絡が発生していると判断して、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、インジケータ２０を点灯させて、地絡故障が発生していることをドライバに報知する。インジケータ２０を点灯させることにより、警告を発すると、地絡検出処理を終了する。

コントローラ１１は、上述した地絡検出処理とは別に、地絡検知システム１０および導電率センサ５の故障診断を行う。図５は、地絡検知システム１０および導電率センサ５の故障診断処理の内容を示すフローチャートである。ステップＳ２００では、強電リレー６をオフして、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、矩形波パルス発生部１１ａから、矩形波パルス信号を第１比較器１２に出力する。矩形波パルス信号を出力すると、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、差分電圧Ｖp-p1を算出する。差分電圧Ｖp-pを算出する方法については、図２に示すフローチャートのステップＳ１０〜ステップＳ９０で説明したので、ここでは詳しい説明は省略する。強電リレー６をオフした状態における差分電圧Ｖp-p1を算出すると、ステップＳ２３０に進む。ステップＳ２３０では、強電リレー６をオンして、ステップＳ２４０に進む。ステップＳ２４０では、強電リレー６をオンした状態における差分電圧Ｖp-p2を算出する。差分電圧Ｖp-p2を算出すると、ステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２２０で算出した差分電圧Ｖp-p1と、ステップＳ２４０で算出した差分電圧Ｖp-p2との差は、パイプ３内を循環している純水の導電率に応じた値となる。従って、以下のステップでは、電圧差Ｖf＝Ｖp-p1−Ｖp-p2と、導電率センサ５で検出された導電率とに基づいて、地絡検知システム１０および導電率センサ５に故障が発生していないか調べる。

ステップＳ２５０では、導電率センサ５によって、パイプ３内を循環している純水の導電率を検出する。導電率センサ５によって検出された導電率が地絡検知部１１ｃに入力されると、ステップＳ２６０に進む。ステップＳ２６０では、ステップＳ２５０で検出した導電率に基づいて、上述した電圧差Ｖfに相当する電圧Ｖgを算出する。これは、地絡検知システム１０および導電率センサ５が共に正常な状態に置いて、様々な導電率に対応する電圧Ｖgを実験等により予め求めてマップを作成しておき、このマップと検出した導電率とに基づいて算出する。電圧Ｖgを算出すると、ステップＳ２７０に進む。

ステップＳ２７０では、上述した電圧差Ｖf（＝Ｖp-p1−Ｖp-p2）と、ステップＳ２６０で算出した電圧Ｖgとの差が所定範囲内であるか否かを判定する。上述したように、電圧差Ｖfは、パイプ３内を循環している純水の導電率に応じた値となるので、地絡検知システム１０および導電率センサ５が共に正常であれば、ＶfとＶgは一致するはずである。電圧差Ｖfと電圧Ｖgとの差が所定範囲内であると判定すると、地絡検知システム１０および導電率センサ５は、共に正常であると判断して、故障診断プログラムを終了する。この場合には、上述した地絡検知処理（図２参照）が繰り返し行われる。

一方、電圧差Ｖfと電圧Ｖgとの差が所定範囲内にないと判定すると、ステップＳ２８０に進む。ステップＳ２８０では、地絡検知システム１０の故障診断を行う。地絡検知システム１０の故障診断処理については、図６に示すフローチャートを用いて後述する。ステップＳ２９０では、ステップＳ２８０で行った故障診断に基づいて、地絡検知システム１０が正常であるか否かを判定する。地絡検知システム１０が正常であると判定するとステップＳ３００に進み、正常ではない（異常が発生している）と判定すると、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３００では、導電率センサ５に故障が発生していると判断して、インジケータ２０を点灯させる。また、ステップＳ３１０では、地絡検知システム１０に故障が発生していると判断して、インジケータ２０を点灯させる。インジケータ２０を点灯させて、故障の発生をドライバに報知すると、故障診断プログラムを終了する。

続いて、図６に示すフローチャートを用いて、地絡検知システム１０の故障診断処理について説明する。この故障診断処理は、既知のものである（特開２００４−５３３６７号公報参照）。ステップＳ４１０から始まる処理は、コントローラ１１により行われる。

ステップＳ４１０では、矩形波パルス発生部１１ａから、周波数１Ｈzの診断用の矩形波パルス信号を出力する。周波数１Ｈzの矩形波パルス信号を出力すると、ステップＳ４２０に進む。ステップＳ４２０では、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して入力されるＡ点の電圧値に基づいて、地絡検知回路の故障診断を行う。

図７（ａ）は、矩形波パルス発生部１１ａから出力される周波数１Ｈzの矩形波パルス信号を示す図であり、図７（ｂ）は、地絡検知回路が正常である場合のＡ点の電圧波形を示す図である。また、図７（ｃ）〜図７（ｅ）は、地絡検知回路に故障が発生している場合のＡ点の電圧波形を示す図である。図７（ｃ）に示すように、地絡検知部１１ｃに入力されるＡ点の電圧値が常にＬレベルである場合には、回路の一部がグランドとショートしている故障が発生していると判断する。また、図７（ｄ）に示すように、地絡検知部１１ｃに入力されるＡ点の電圧値が常にＨレベルである場合には、回路の一部がバッテリ７とショートしている故障が発生していると判断する。さらに、図７（ｅ）に示すように、地絡検知部１１ｃに入力される信号が安定せず、不定値である場合には、回路の一部が開放する故障が発生したと判断する。

地絡検知回路の故障診断を行うと、ステップＳ４３０に進む。ステップＳ４３０では、ステップＳ４２０で行った故障診断の結果に基づいて、故障が発生しているか否かを判定する。故障が発生していると判定するとステップＳ５００に進み、故障が発生していないと判定すると、ステップＳ４４０に進む。

ステップ４４０では、ノイズ除去回路１４を診断するために、矩形波パルス発生部１１ａから、周波数１００Ｈzの診断用の矩形波パルス信号を出力する。周波数１００Ｈzの矩形波パルス信号を出力すると、ステップＳ４５０に進む。ステップＳ４５０では、第２比較器１３およびＡ／Ｄ変換部１１ｂを介して入力されるＡ点の電圧値に基づいて、ノイズ除去回路１４の故障診断を行う。

図８（ａ）は、矩形波パルス発生部１１ａから出力される周波数１００Ｈzの矩形波パルス信号を示す図であり、図８（ｂ）は、ノイズ除去回路１４が正常である場合のＡ点の電圧波形を示す図である。また、図８（ｃ）および図８（ｄ）は、ノイズ除去回路１４に故障が発生している場合のＡ点の電圧波形を示す図である。

地絡検知部１１ｃは、入力されるＡ点の電圧波形の振幅が所定値Ｅ２より小さい場合に、ノイズ除去回路１４のノイズ除去用コンデンサＣbおよび抵抗Ｒ２が正常であると判断する（図８（ｂ））参照）。一方、Ａ点の電圧波形の振幅が所定値Ｅ２以上の場合には、ノイズ除去回路１４のノイズ除去用コンデンサＣbおよび抵抗Ｒ２の抵抗値、または、抵抗Ｒ１の抵抗値が異常であると判断する。

例えば、図８（ｃ）に示すように、矩形波パルス発生部１１ａから出力した矩形波パルスの振幅Ｅと同じ振幅の入力パルスが入力された場合には、コンデンサＣbの容量が無いことによるノイズ除去回路１４の故障が発生したと診断する。また、図８（ｄ）に示すように、所定値Ｅ２以上の振幅Ｅ３の電圧値が入力された場合には、抵抗Ｒ２とコンデンサＣb、または、抵抗Ｒ１とコンデンサＣbの積分回路が形成されたため、振幅Ｅ２以上の振幅Ｅ３の電圧波形が入力されたと診断し、抵抗Ｒ１または抵抗Ｒ２の故障と診断する。

ノイズ除去回路１４の故障診断を行うと、ステップＳ４６０に進む。ステップＳ４６０では、ステップＳ４５０で行った故障診断の結果に基づいて、ノイズ除去回路１４に故障が発生しているか否かを判定する。故障が発生していると判定するとステップＳ５００に進み、故障が発生していないと判定すると、ステップＳ４７０に進む。

ステップＳ４７０では、カップリングコンデンサＣaを診断をするために、矩形波パルス発生部１１ａから、周波数１００Ｈzの診断用の矩形波パルス信号を出力する。周波数１００Ｈzの矩形波パルス信号を出力すると、ステップＳ４５０に進む。ステップＳ４５０において、地絡検知部１１ｃは、強電リレー６がオフ状態からオン状態にされた時の入力パルスの振幅変化を検出することにより、カップリングコンデンサＣaの故障診断を行う。

図９（ａ）は、矩形波パルス発生部１１ａから出力される周波数１００Ｈzの矩形波パルス信号を示す図であり、図９（ｂ）は、強電リレー６がオフの状態で、地絡検知部１１ｃに入力されるパルス信号を示す図である。図９（ｂ）に示すように、強電リレー６がオフの状態における入力パルスの振幅をＥ２とする。

図９（ｃ）は、強電リレー６をオフからオンにした場合に入力されるパルス信号を示す図である。図９（ｃ）に示すように、強電リレー６をオンにした時に入力されるパルスの振幅がＥ２より小さいＥ４になった場合には、カップリングコンデンサＣaは正常であると判断する。一方、図９（ｄ）に示すように、強電リレー６をオンにした時に入力されるパルスの振幅がＥ２のままである場合には、カップリングコンデンサＣaに異常が発生していると判断する。

カップリングコンデンサＣaの診断を行うと、ステップＳ４８０に進む。ステップＳ４８０では、ステップＳ４７０で行ったカップリングコンデンサＣaの診断に基づいて、カップリングコンデンサＣaに異常が発生していないか否かを判定する。カップリングコンデンサＣaに異常が発生していると判定するとステップＳ５００に進み、異常が発生していないと判定すると、ステップＳ４９０に進む。

ステップＳ４９０では、地絡検知システム１０は正常であると判断して、図５に示すフローチャートのステップＳ２９０に進む。一方、ステップＳ５００では、地絡検知システム１０に異常が発生していると判断して、図５に示すフローチャートのステップＳ２９０に進む。

一実施の形態における燃料電池車用地絡検知装置は、カップリングコンデンサＣaの一端側に燃料電池１のプラス端子を接続し、カップリングコンデンサＣaの他端側となる測定点Ａに、矩形波パルス信号を印加し、測定点Ａに発生する電圧信号を検出して、燃料電池１の地絡を検出するものである。特に、燃料電池１を含む強電系システム２の内部を循環する純水の通電度合いを検出し、検出した通電度合いに基づいて、地絡を判別するための異常判定しきい値Ｖaを変更する。これにより、純水の通電度合いに応じて、測定点Ａに発生する電圧信号が変化する場合でも、適切な異常判定しきい値Ｖaを設定することができるので、地絡を誤検出することなく、確実に検知することができる。例えば、燃料電池車の初期起動時においては、純水の純度が低く、車両起動時からの時間経過とともに、純水の純度が上昇するが、純度に応じた異常判定しきい値Ｖaを設定することにより、地絡の有無の判断を正確に行うことができる。

また、一実施の形態における燃料電池車用地絡検知装置によれば、強電リレー６を遮断した状態において算出される第１の電圧差Ｖp-p1、および、強電リレー６を接続した状態において算出される第２の電圧差の差Ｖp-p2と、強電リレー６を接続した状態において検出される純水の導電率とに基づいて、地絡検知システム１０および導電率センサ５のうちの少なくとも一方の故障を検出する。これにより、地絡検知システム１０および導電率センサ５が正常であると判断されれば、地絡検出処理を行うことができ、いずれか一方に故障が発生していると判断されれば、地絡検出処理を中止することにより、地絡の誤検出を防ぐことができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、図１に示す構成において、バッテリ７の代わりに、コンデンサを設けてもよい。なお、地絡検知システム１０および導電率センサ５の故障診断を行うためには、バッテリ７を設ける必要があるが、地絡検出処理（図２に示すフローチャート参照）を行うだけのシステムであれば、バッテリ７を設ける必要はない。

また、地絡の有無を判断するための異常判定しきい値Ｖaを、強電系システム２内を循環する純水の導電率に基づいて変更するようにしたが、純水に含まれる不純物の割合を検出することによって変更するようにしてもよい。すなわち、純水の通電度合いに応じて、異常判定しきい値Ｖaを変更すればよい。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、コントローラ１１が電圧検出手段、電圧差算出手段、地絡検出手段および異常判定しきい値変更手段を、導電率センサ５が通電度合い検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明による燃料電池車用地絡検知装置の一実施の形態における構成図 バッテリの地絡を検出する処理内容を示す一実施の形態のフローチャート 図３（ａ）は、矩形波パルス発生部から出力される矩形波パルス信号を示す図、図３（ｂ）は、地絡が発生していない場合の測定点Ａにおける電圧波形を示す図、図３（ｃ）および図３（ｄ）は、地絡が発生している場合の測定点Ａにおける電圧波形を示す図 導電率と異常判定電圧Ｖaとの関係を示す図 地絡検知システムおよび導電率センサの故障診断処理の内容を示すフローチャート 地絡検知システムの故障診断処理の内容を示すフローチャート 図７（ａ）は、矩形波パルス発生部から出力される周波数１Ｈzの矩形波パルス信号を示す図、図７（ｂ）は、地絡検知回路が正常である場合のＡ点の電圧波形を示す図、図７（ｃ）〜図７（ｅ）は、地絡検知回路に故障が発生している場合のＡ点の電圧波形を示す図 図８（ａ）は、矩形波パルス発生部から出力される周波数１００Ｈzの矩形波パルス信号を示す図、図８（ｂ）は、ノイズ除去回路が正常である場合のＡ点の電圧波形を示す図、図８（ｃ）〜図８（ｄ）は、ノイズ除去回路に故障が発生している場合のＡ点の電圧波形を示す図 図９（ａ）は、矩形波パルス発生部から出力される周波数１００Ｈzの矩形波パルス信号を示す図であり、図９（ｂ）は、強電リレーがオフの状態で、地絡検知部に入力されるパルス信号を示す図、図９（ｃ）および図９（ｄ）は、強電リレーをオフからオンにした場合に入力されるパルス信号を示す図

符号の説明

１…燃料電池
２…強電系システム
３…パイプ
４…純水フィルタ
５…導電率センサ
６…強電リレー
７…バッテリ
１０…地絡検知システム
１１ａ…矩形波パルス発生部
１１ｂ…Ａ／Ｄ変換部
１１ｃ…地絡検知部
１１…コントローラ
１２…第１比較器
１３…第２比較器
１４…外部ノイズ除去回路
Ｃa…カップリングコンデンサ
Ｒ１，Ｒ２…抵抗

Claims (5)

1. 燃料電池を含む車両の強電系システム内に純水を循環させて、燃料電池に純水を供給する燃料電池車に搭載されて、カップリングコンデンサの一端側に燃料電池のプラス端子を接続し、前記カップリングコンデンサの他端側となる測定点に、矩形波パルス信号を印加し、前記測定点に発生する電圧信号を検出して、前記燃料電池の地絡を検出する燃料電池車用地絡検知装置において、
   前記測定点における電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記矩形波パルス信号が第１の位相となる時点において、前記電圧検出手段によって検出される第１の電圧値、および、前記矩形波パルス信号が第１の位相とは異なる第２の位相となる時点で、前記電圧検出手段によって検出される第２の電圧値の電圧差を算出する電圧差算出手段と、
   前記電圧差算出手段により算出される電圧差と、異常判定しきい値とを比較することによって、前記燃料電池の地絡を検出する地絡検出手段と、
   前記強電系システムの内部を循環する純水の通電度合いを検出する通電度合い検出手段と、
   前記通電度合い検出手段により検出される通電度合いに基づいて、前記異常判定しきい値を変更する異常判定しきい値変更手段とを備えることを特徴とする燃料電池車用地絡検知装置。
2. 請求項１に記載の燃料電池車用地絡検知装置において、
   前記異常判定しきい値変更手段は、前記通電度合い検出手段により検出される通電度合いが高いほど、前記異常判定しきい値を小さくすることを特徴とする燃料電池車用地絡検知装置。
3. 請求項１または２に記載の燃料電池車用地絡検知装置において、
   前記通電度合い検出手段は、前記純水の導電率を検出することにより、前記通電度合いを検出することを特徴とする燃料電池車用地絡検知装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池車用地絡検知装置において、
   前記燃料電池のプラス端子と接続されているカップリングコンデンサの一端側には、直流電源が接続されており、
   前記直流電源および前記カップリングコンデンサの一端側と、前記燃料電池との間を接続／遮断する接続／遮断手段と、
   前記接続／遮断手段を遮断した状態において、前記電圧差算出手段により算出される第１の電圧差、および、前記接続／遮断手段を接続した状態において、前記電圧差算出手段により算出される第２の電圧差の差と、前記接続／遮断手段を接続した状態において、前記通電度合い検出手段により検出される純水の通電度合いとに基づいて、前記地絡検出手段および前記通電度合い検出手段のうちの少なくとも一方の故障を検出する故障検出手段とをさらに備えることを特徴とする燃料電池車用地絡検知装置。
5. 請求項４に記載の燃料電池車用地絡検知装置において、
   前記通電度合い検出手段により検出された通電度合いを、前記第１の電圧差から前記第２の電圧差を減じた電圧値に相当する電圧値に変換する変換手段をさらに備え、
   前記故障検出手段は、前記電圧差算出手段により算出された第１の電圧差から前記電圧差算出手段により算出された第２の電圧差を減じた電圧値と、前記変換手段により変換された電圧値との差が所定の範囲を超える場合に、前記地絡検出手段および前記通電度合い検出手段のうちの少なくとも一方が故障していると判断することを特徴とする燃料電池車用地絡検地装置。
   

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