JP4886821B2 - 燃料電池車両 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る燃料電池車両1の構成を示すブロック図である。
燃料電池車両1は、燃料電池スタック10と、モータ・ジェネレータ20と、反応ガス供給装置30と、バッテリ40と、電子制御ユニット(以下、「ECU(Electric Control Unit)」という)80と、を含んで構成される。
一方、スタック10とディスチャージ抵抗654とを遮断する場合には、ディスチャージコンタクタ652及び正極燃料電池コンタクタ611を共にオフにするか、又は、ディスチャージコンタクタ652及び正極燃料電池コンタクタ611の何れかをオフにする。
図2は、スタックの起動処理の手順を示すフローチャートである。この起動処理は、イグニッションスイッチがオンにされたことに応じて、ECU80により実行される。なお、この起動処理を開始する時点では、正極燃料電池コンタクタ、負極燃料電池コンタクタ、ディスチャージコンタクタ、正極バッテリコンタクタ、負極バッテリコンタクタ、及びプリチャージコンタクタは全てオフにされ、また後述のディスチャージコンタクタ故障フラグ及びディスチャージ回路故障フラグは「0」にセットされている。
この他、イグニッションスイッチをオンにしたときにスタックの電圧が所定値を下回っていた場合や、スタックに設けられた酸素センサにより検出された酸素濃度が所定値を上回っており、起動中にスタックが高電位に晒される可能性がある場合にも、スタックのディスチャージを行う必要があると判断する。
ここで、スタックの起動が完了したか否かは、例えば、スタックの出力電圧VFCが所定の起動判定値VOCVより大きくなったか否かによって判別することができる。この他、例えば、上述のステップS6において反応ガスの供給を開始してから、所定の時間が経過したか否かによって判別することもできる。
先ず、時刻t0において、イグニッションスイッチがオンにされたことに応じて、スタックの起動処理を開始する。
時刻t1では、スタックのディスチャージが必要であると判別されたことに応じて、ディスチャージコンタクタと正極燃料電池コンタクタをオンにする(図2のステップS2,S3参照)。
時刻t4では、バッテリの電力によりエアコンプレッサを駆動し、水素ガスと空気からなる反応ガスのスタックへの供給を開始する(図2のステップS6参照)。ここで、図4に示すように、反応ガスの供給を開始することにより、スタックで発電が開始し、スタックの出力電圧VFCが上昇し始める。またこの時、上述のようにディスチャージコンタクタをオンにしているので、ディスチャージ抵抗に電流が流通するとともに、スタックの出力電流IFCも上昇し始める。
(1)正極燃料電池コンタクタ611及び負極燃料電池コンタクタ621がそれぞれ設けられた正極電力供給線61及び負極電力供給線62に対し、正極電力供給線61のうち正極燃料電池コンタクタ611よりモータ・ジェネレータ20側と、負極電力供給線62のうちスタック10側との間を接続するディスチャージ回路65を設けた。このようにしてディスチャージ回路65を正極、負極電力供給線61,62に接続することにより、スタック10とディスチャージ抵抗654とを接続する閉回路には、ディスチャージコンタクタ652と、正極燃料電池コンタクタ611との2つのコンタクタが設けられることとなる。つまり、正極燃料電池コンタクタ611を利用して、余分なディスチャージコンタクタを新たに設けることなくディスチャージコンタクタの冗長化を図ることができる。これにより、例えば、ディスチャージコンタクタ652がオン故障した場合であっても、正極燃料電池コンタクタ611をオフにすることにより、スタック10とディスチャージ抵抗654とを遮断することができる。また、ディスチャージコンタクタの冗長化を図る際に、正極燃料電池コンタクタ611を利用することにより、燃料電池車両1の安全性を向上しながら、コストの上昇を抑えることができる。
本発明の第2実施形態について、図5〜図8を参照して説明する。
以下の第2実施形態の説明にあたって、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
一方、スタック10とディスチャージ抵抗654Aとを遮断する場合には、ディスチャージコンタクタ652A及び負極燃料電池コンタクタ621を共にオフにするか、又は、ディスチャージコンタクタ652A及び負極燃料電池コンタクタ621の何れかをオフにする。
図6は、スタックの起動処理の手順を示すフローチャートである。ステップS31〜S45で構成される本実施形態の起動処理のうち、ステップS31、S34〜S40、S44、S45は、それぞれ、図2に示す第1実施形態の起動処理のステップS1、S4〜S10、S14、S15とほぼ同じであるので、詳細な説明を省略する。
先ず、時刻t10において、イグニッションスイッチがオンにされたことに応じて、スタックの起動処理を開始する。
時刻t11では、スタックのディスチャージが必要であると判別されたことに応じて、ディスチャージコンタクタと負極燃料電池コンタクタがオンにされる(図6のステップS32,S33参照)。
時刻t14では、エアコンプレッサを駆動し、水素ガスと空気からなる反応ガスのスタックへの供給を開始する(図6のステップS36参照)。
時刻t15において燃料電池コンタクタをオンにしてから、所定のラップ期間を経た後、時刻t16では、ディスチャージコンタクタをオフにする(図6のステップS45参照)。
例えば上記第1実施形態では、正極電力供給線に逆流防止ダイオードを設けたが、これに限らず負極電力供給線に逆流防止ダイオードを設けてもよい。この場合、ディスチャージ回路は、負極電力供給線のうち負極燃料電池コンタクタ及び逆流防止ダイオードの間と、正極電力供給線のうち正極燃料電池コンタクタよりスタック側とを接続するようにすることが好ましい。またこの場合には、スタックとディスチャージ抵抗とを接続する閉回路には、ディスチャージコンタクタと負極燃料電池コンタクタとが設けられることとなる。
10…燃料電池スタック(燃料電池)
20…モータ・ジェネレータ
25…PDU
30…反応ガス供給装置
40…バッテリ(蓄電装置)
60…スタック接続回路
61…正極電力供給線
611…正極燃料電池コンタクタ
612…逆流防止ダイオード
62…負極電力供給線
621…負極燃料電池コンタクタ
65,65A…ディスチャージ回路
652,652A…ディスチャージコンタクタ
654,654A…ディスチャージ抵抗
80,80A…ECU(発電電力消費手段、故障時遮断手段、故障時駆動手段)
Claims (2)
- 反応ガスにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池に接続されたモータ・ジェネレータと、を備え、前記燃料電池の発電電力で前記モータ・ジェネレータを駆動することにより走行する燃料電池車両であって、
前記燃料電池の正極と前記モータ・ジェネレータの正極とを接続する正極電力供給線に設けられた正極燃料電池コンタクタと、
前記燃料電池の負極と前記モータ・ジェネレータの負極とを接続する負極電力供給線に設けられた負極燃料電池コンタクタと、
正極及び負極の何れか一方の極の電力供給線のうち、前記燃料電池コンタクタより前記モータ・ジェネレータ側に設けられ、前記モータ・ジェネレータから前記燃料電池へ電流が逆流するのを防止する逆流防止ダイオードと、
前記一方の極の電力供給線のうち前記燃料電池コンタクタ及び前記逆流防止ダイオードの間と、他方の極の電力供給線のうち前記燃料電池コンタクタより前記燃料電池側とを接続するディスチャージ回路と、
前記ディスチャージ回路に設けられたディスチャージ抵抗及びディスチャージコンタクタと、
前記燃料電池への反応ガスの供給開始時には、前記ディスチャージコンタクタを接続するとともに、前記一方の極の燃料電池コンタクタを接続し、前記燃料電池の発電電力を消費する発電電力消費手段と、
前記ディスチャージコンタクタがオン故障した場合には、前記一方の極の燃料電池コンタクタをオフにする故障時遮断手段と、
前記一方の極の電力供給線のうち前記逆流防止ダイオードより前記モータ・ジェネレータ側と、前記他方の極の電力供給線のうち前記燃料電池コンタクタより前記モータ・ジェネレータ側とに接続された蓄電装置と、
前記故障時遮断手段により前記一方の極の燃料電池コンタクタをオフにした後、前記蓄電装置の電力で前記モータ・ジェネレータを駆動する故障時駆動手段と、を備えることを特徴とする燃料電池車両。 - 反応ガスにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池に接続されたモータ・ジェネレータと、を備え、
前記燃料電池の発電電力で前記モータ・ジェネレータを駆動することにより走行する燃料電池車両であって、
前記燃料電池の正極と前記モータ・ジェネレータの正極とを接続する正極電力供給線に設けられた正極燃料電池コンタクタと、
前記燃料電池の負極と前記モータ・ジェネレータの負極とを接続する負極電力供給線に設けられた負極燃料電池コンタクタと、
正極及び負極の何れか一方の極の電力供給線のうち、前記燃料電池コンタクタより前記モータ・ジェネレータ側に設けられ、前記モータ・ジェネレータから前記燃料電池へ電流が逆流するのを防止する逆流防止ダイオードと、
前記一方の極の電力供給線のうち前記燃料電池コンタクタより前記燃料電池側と、他方の極の電力供給線のうち前記燃料電池コンタクタより前記モータ・ジェネレータ側とを接続するディスチャージ回路と、
前記ディスチャージ回路に設けられたディスチャージ抵抗及びディスチャージコンタクタと、
前記燃料電池への反応ガスの供給開始時には、前記ディスチャージコンタクタを接続するとともに、前記他方の極の燃料電池コンタクタを接続し、前記燃料電池の発電電力を消費する発電電力消費手段と、
前記ディスチャージコンタクタがオン故障した場合には、前記他方の極の燃料電池コンタクタをオフにする故障時遮断手段と、
前記一方の極の電力供給線のうち前記逆流防止ダイオードより前記モータ・ジェネレータ側と、前記他方の極の電力供給線のうち前記燃料電池コンタクタより前記モータ・ジェネレータ側とに接続された蓄電装置と、
前記故障時遮断手段により前記他方の極の燃料電池コンタクタをオフにした後、前記蓄電装置の電力で前記モータ・ジェネレータを駆動する故障時駆動手段と、を備えることを特徴とする燃料電池車両。
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