JP5812514B2 - Electric system - Google Patents

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Description

本発明は、電力供給源からの電力を昇圧するコンバータを備えた電動システムに関する。   The present invention relates to an electric system including a converter that boosts power from a power supply source.

例えば、燃料電池システムとして、蓄電装置と燃料電池との間に接続されるDC/DCコンバータの電流センサの故障を1次側電力と2次側電力の偏差により検知する故障検知部と、故障検知部をDC/DCコンバータのコンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて機能させる故障検知領域設定部と、を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   For example, as a fuel cell system, a failure detection unit that detects a failure of a current sensor of a DC / DC converter connected between a power storage device and a fuel cell based on a deviation between primary power and secondary power, and failure detection There is known a failure detection area setting section that causes a section to function except an area where the converter passing power efficiency of a DC / DC converter is significantly reduced (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−124589号公報JP 2010-124589 A

ところで、燃料電池システム等の電動システムは、ダイアグノーシス(自己診断機能)でコンバータの異常判定が行われる。しかし、コンバータの部品や基板上の素子が正常動作しない状態で自己診断が実施されると、異常判定が正確に行われなくなるおそれがある。   By the way, in an electric system such as a fuel cell system, abnormality determination of a converter is performed by diagnosis (self-diagnosis function). However, if the self-diagnosis is performed in a state where the converter components and the elements on the board do not operate normally, the abnormality determination may not be performed accurately.

上記の特許文献1のシステムでは、コンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて故障検知部を機能させることが記載されているが、このように、コンバータ通過パワー効率が著しく低下する領域を除いて故障検知部を機能させるだけでは、コンバータの部品や基板上の素子が正常動作しない状態で自己診断を禁止させて異常判定の誤検出を回避する条件としては不十分であった。   In the system of Patent Document 1 described above, it is described that the failure detection unit is allowed to function except in a region where the converter passing power efficiency is remarkably reduced. In this way, except for a region where the converter passing power efficiency is remarkably reduced. The function of the fault detection unit is not sufficient as a condition for avoiding false detection of abnormality determination by prohibiting self-diagnosis in a state where the converter components and the elements on the board do not operate normally.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、適切な状態のときだけに自己診断を実施して正確な異常判定を行わせることが可能な電動システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an electric system capable of performing a self-diagnosis and performing an accurate abnormality determination only in an appropriate state.

上記目的を達成するために、本発明の電動システムは、電力供給源と、該電力供給源からの電力を昇圧する昇圧コンバータとを備え、
前記昇圧コンバータの各種状態を検出し、その検出結果に応じて前記昇圧コンバータを自己診断する電動システムであって、
前記昇圧コンバータの各種状態の検出結果の信頼性が低下している信頼性低下条件に当てはまる場合に、前記昇圧コンバータの自己診断が禁止される。
In order to achieve the above object, an electric system of the present invention includes a power supply source and a boost converter that boosts power from the power supply source.
An electric system that detects various states of the boost converter and performs self-diagnosis of the boost converter according to the detection result,
The self-diagnosis of the boost converter is prohibited when the reliability reduction condition in which the reliability of the detection results of the various states of the boost converter is reduced.

この構成によれば、自己診断で判定するための各種状態の検出結果の信頼性が低下しているときには、自己診断を禁止させるので、不適切な自己診断による誤検出を抑制することができる。   According to this configuration, since the self-diagnosis is prohibited when the reliability of the detection results of various states for determination by the self-diagnosis is reduced, it is possible to suppress erroneous detection due to an inappropriate self-diagnosis.

本発明の電動システムにおいて、前記昇圧コンバータは、複数のリアクトルを備えた多相コンバータであっても良い。   In the electric system of the present invention, the step-up converter may be a multiphase converter including a plurality of reactors.

本発明の電動システムにおいて、前記自己診断の項目は、前記昇圧コンバータにおける過電流異常、素子過熱異常、回路異常及び過電圧異常であっても良い。   In the electric system of the present invention, the item of the self-diagnosis may be an overcurrent abnormality, an element overheating abnormality, a circuit abnormality, and an overvoltage abnormality in the boost converter.

本発明の電動システムにおいて、前記昇圧コンバータの各種状態を検出する複数のセンサを備え、前記信頼性低下条件は、前記センサが接続された電源異常、前記センサが接続されたバッテリの電圧低下、前記センサが接続された駆動回路内電源の電圧低下、駆動回路のA/Dコンバータ異常、駆動回路のCPU起動直後であっても良い。   The electric system according to the present invention includes a plurality of sensors for detecting various states of the step-up converter, and the reliability reduction condition includes a power supply abnormality to which the sensor is connected, a voltage drop of a battery to which the sensor is connected, It may be immediately after the voltage drop of the power supply in the drive circuit to which the sensor is connected, the A / D converter abnormality of the drive circuit, or the CPU activation of the drive circuit.

本発明の電動システムにおいて、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池を前記電力供給源として備えても良い。   In the electric system of the present invention, a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between fuel gas and oxidizing gas may be provided as the power supply source.

本発明の電動システムによれば、適切な状態のときだけに自己診断を実施して正確な異常判定を行わせることが可能な電動システムを提供することができる。   According to the electric system of the present invention, it is possible to provide an electric system that can perform a self-diagnosis and perform an accurate abnormality determination only in an appropriate state.

本発明の実施形態に係る電動システムである燃料電池システムの概略回路図である。1 is a schematic circuit diagram of a fuel cell system that is an electric system according to an embodiment of the present invention. 過電流等の自己診断を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining self-diagnosis, such as overcurrent. 回路異常の自己診断を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the self-diagnosis of a circuit abnormality. 出力側過電圧等の自己診断を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining self-diagnosis, such as an output side overvoltage. 入力側過電圧等の自己診断を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining self-diagnosis, such as an input side overvoltage.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電動システムの実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る電動システムとして、燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の燃料電池システムを例にとって説明する。   Hereinafter, an embodiment of an electric system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a fuel cell system of a fuel cell vehicle (FCHV) will be described as an example of the electric system according to the present invention.

図1を参照して、本実施形態における燃料電池システムの構成について説明する。
図1に示すように、燃料電池システム11は、反応ガスである酸化ガスと燃料ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池(電力供給源)12を備えている。
With reference to FIG. 1, the structure of the fuel cell system in this embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 11 includes a fuel cell (power supply source) 12 that generates electric power by an electrochemical reaction between an oxidizing gas as a reaction gas and the fuel gas.

燃料電池12は、例えば、高分子電解質形燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスである空気が供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。   The fuel cell 12 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and has a stack structure in which a large number of single cells are stacked. The single cell has an air electrode on one surface of an electrolyte composed of an ion exchange membrane, a fuel electrode on the other surface, and a structure having a pair of separators so as to sandwich the air electrode and the fuel electrode from both sides. It has become. In this case, hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas flow path of one separator, and air, which is an oxidizing gas, is supplied to the oxidizing gas flow path of the other separator, and electric power is generated by the chemical reaction of these reaction gases. .

この燃料電池12は、車両を走行させるための駆動モータ(駆動源、負荷)13に接続されており、駆動モータ13へ電力を供給する。この燃料電池12から駆動モータ13への電力供給経路には、燃料電池12側から順に、FC昇圧コンバータ(昇圧コンバータ)14、コンデンサ15及び駆動インバータ16が接続されている。   The fuel cell 12 is connected to a drive motor (drive source, load) 13 for running the vehicle, and supplies power to the drive motor 13. An FC boost converter (boost converter) 14, a capacitor 15, and a drive inverter 16 are connected to the power supply path from the fuel cell 12 to the drive motor 13 in order from the fuel cell 12 side.

このように、燃料電池システム11では、燃料電池12で発電された電力がFC昇圧コンバータ14で昇圧され、駆動インバータ16を介して駆動モータ13へ給電される。   Thus, in the fuel cell system 11, the electric power generated by the fuel cell 12 is boosted by the FC boost converter 14 and supplied to the drive motor 13 via the drive inverter 16.

FC昇圧コンバータ14は、多相のコンバータであるマルチフェーズコンバータであり、複数(本例では4つ)のコンバート部31a〜31dを備えている。これらのコンバート部31a〜31dは、それぞれリアクトル32、トランジスタ33及びダイオード34を備えている。   The FC boost converter 14 is a multiphase converter that is a multiphase converter, and includes a plurality (four in this example) of conversion units 31a to 31d. Each of the conversion units 31a to 31d includes a reactor 32, a transistor 33, and a diode 34.

駆動モータ13は、例えば三相交流モータであり、駆動モータ13が接続された駆動インバータ16は、直流電流を三相交流に変換し、駆動モータ13に供給する。   The drive motor 13 is, for example, a three-phase AC motor, and the drive inverter 16 to which the drive motor 13 is connected converts a direct current into a three-phase alternating current and supplies it to the drive motor 13.

また、燃料電池システム11は、駆動モータ13へ電力を供給するバッテリ21を備えている。このバッテリ21から駆動モータ13への電力供給経路には、バッテリ昇圧コンバータ23が接続されている。本発明に係る燃料電池システムは、このバッテリ昇圧コンバータ23を備えていない構成であってもよい。   The fuel cell system 11 includes a battery 21 that supplies power to the drive motor 13. A battery boost converter 23 is connected to the power supply path from the battery 21 to the drive motor 13. The fuel cell system according to the present invention may be configured not to include the battery boost converter 23.

このバッテリ21の電力供給経路は、燃料電池12の電力供給経路に接続されており、バッテリ21からの電力が駆動モータ13へ供給可能とされている。   The power supply path of the battery 21 is connected to the power supply path of the fuel cell 12, and the power from the battery 21 can be supplied to the drive motor 13.

本実施形態のバッテリ昇圧コンバータ23は、直流の電圧変換器であり、バッテリ21から入力された直流電圧を調整して駆動モータ13側へ出力する機能と、燃料電池12または駆動モータ13から入力された直流電圧を調整してバッテリ21に出力する機能と、を有する。このようなバッテリ昇圧コンバータ23の機能により、バッテリ21の充放電が実現される。また、バッテリ昇圧コンバータ23により、燃料電池12の出力電圧が制御される。バッテリ21は、余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。   The battery boost converter 23 of the present embodiment is a DC voltage converter, and has a function of adjusting a DC voltage input from the battery 21 and outputting the same to the drive motor 13 side, and an input from the fuel cell 12 or the drive motor 13. And a function of adjusting the direct-current voltage and outputting it to the battery 21. By such a function of the battery boost converter 23, charging / discharging of the battery 21 is realized. Further, the output voltage of the fuel cell 12 is controlled by the battery boost converter 23. The battery 21 can be charged with surplus power or supplementarily supplied with power.

燃料電池システム11は、揮発性メモリ40を有するECU(制御部)41を備えている。このECU41には、燃料電池12、FC昇圧コンバータ14、バッテリ21、バッテリ昇圧コンバータ23、駆動インバータ16及び駆動モータ13が接続されており、ECU41は、これらの燃料電池12、FC昇圧コンバータ14、バッテリ21、バッテリ昇圧コンバータ23、駆動インバータ16及び駆動モータ13を制御する。   The fuel cell system 11 includes an ECU (control unit) 41 having a volatile memory 40. The ECU 41 is connected to the fuel cell 12, the FC boost converter 14, the battery 21, the battery boost converter 23, the drive inverter 16, and the drive motor 13. The ECU 41 includes the fuel cell 12, the FC boost converter 14, the battery. 21, controls the battery boost converter 23, the drive inverter 16, and the drive motor 13.

マルチフェーズコンバータからなるFC昇圧コンバータ14は、駆動回路や保護回路等の回路を有する制御基板を搭載したIPM(Intelligent Power Module)を備えている。   The FC boost converter 14 including a multiphase converter includes an IPM (Intelligent Power Module) on which a control board having circuits such as a drive circuit and a protection circuit is mounted.

そして、上記の燃料電池システム11では、FC昇圧コンバータ14のIPMを自己診断するダイアグノーシス(自己診断機能)で異常判定が行われる。このダイアグノーシスは、FC昇圧コンバータ14に設けられた各センサからの検出結果に基づいて実施される。   In the fuel cell system 11 described above, abnormality determination is performed by a diagnosis (self-diagnostic function) for self-diagnosis of the IPM of the FC boost converter 14. This diagnosis is performed based on detection results from each sensor provided in the FC boost converter 14.

この自己診断の項目としては、過電流異常、素子過熱異常、回路異常及び過電圧異常がある。   The items of self-diagnosis include overcurrent abnormality, element overheating abnormality, circuit abnormality, and overvoltage abnormality.

過電流異常が生じた場合は、電流が正常値となれば回復し、また、素子過熱異常が生じた場合も、温度が正常値となれば回復する。しかし、回路異常が生じた場合は、IPMの回路自体に破損や欠陥が生じているため修理が必要となる。また、過電圧異常が生じた場合は、IPMの電気・電子部品の破損・損傷が生じるため、やはり、修理が必要となる。   If an overcurrent abnormality occurs, it recovers if the current reaches a normal value, and if an element overheating abnormality occurs, it recovers if the temperature reaches a normal value. However, when a circuit abnormality occurs, the IPM circuit itself is damaged or defective, and repair is necessary. In addition, when an overvoltage abnormality occurs, the IPM electrical / electronic components are damaged or damaged, so that repair is also necessary.

例えば、燃料電池12を備えた燃料電池システム11では、燃料電池12から大電流が流されるため、この燃料電池12の電流を昇圧するFC昇圧コンバータ14としては、前述したような複数のコンバート部31a〜31dを備えた多相のコンバータであるマルチフェーズコンバータが用いられる。このような多相のコンバータでは、各相への電流を均等に分配させるようにしても、各相に流される電流にバラツキが生じて許容値を超えた電流が流されるおそれがある。また、トータルの電流値が許容値以内であっても、何れかの相の電流が低いと、他の相で許容値を超えた過電流が流されるおそれもある。したがって、FC昇圧コンバータ14として多相のコンバータを備えたシステムでは、FC昇圧コンバータ14における過電流異常を自己診断できることが好ましい。   For example, in the fuel cell system 11 including the fuel cell 12, a large current flows from the fuel cell 12, so that the FC boost converter 14 that boosts the current of the fuel cell 12 has a plurality of conversion units 31a as described above. A multi-phase converter, which is a multi-phase converter provided with ˜31d, is used. In such a multi-phase converter, even if the current to each phase is evenly distributed, there is a possibility that the current flowing in each phase varies and a current exceeding the allowable value is passed. Even if the total current value is within the allowable value, if the current in any phase is low, an overcurrent exceeding the allowable value may flow in the other phase. Therefore, in a system including a multi-phase converter as the FC boost converter 14, it is preferable that an overcurrent abnormality in the FC boost converter 14 can be self-diagnosed.

自己診断のためのセンサとしては、リアクトル電流センサS1、IPM素子温度センサS2、IPMFAIL状態時間検出センサS3、出力側電圧センサS4及び入力側電圧センサS5がある。   As sensors for self-diagnosis, there are a reactor current sensor S1, an IPM element temperature sensor S2, an IPMFAIL state time detection sensor S3, an output side voltage sensor S4, and an input side voltage sensor S5.

そして、自己診断機能では、リアクトル32の電流が過電流である場合に過電流フラグが立てられ、トランジスタやダイオード等の素子の温度が過熱している場合に過熱フラグが立てられる。また、FC昇圧コンバータ14の出力側の電圧(FVH)が過電圧である場合にFVH過電圧フラグが立てられ、FC昇圧コンバータ14の入力側の電圧(FVL)が過電圧である場合にFVL過電圧フラグが立てられる。   In the self-diagnosis function, an overcurrent flag is set when the current of the reactor 32 is an overcurrent, and an overheat flag is set when the temperature of an element such as a transistor or a diode is overheated. The FVH overvoltage flag is set when the output side voltage (FVH) of the FC boost converter 14 is an overvoltage, and the FVL overvoltage flag is set when the input side voltage (FVL) of the FC boost converter 14 is an overvoltage. It is done.

リアクトル電流センサS1は、FC昇圧コンバータ14に設けられた電源の+極及び−極に接続されている。IPMFAIL状態時間検出センサS3は、IPMの駆動回路内の電源に接続されている。IPM素子温度センサS2、出力側電圧センサS4及び入力側電圧センサS5は、IPMの回路に接続されたバッテリの電極に接続されている。   Reactor current sensor S1 is connected to the + and − poles of the power source provided in FC boost converter 14. The IPMFAIL state time detection sensor S3 is connected to a power source in the driving circuit of the IPM. The IPM element temperature sensor S2, the output side voltage sensor S4, and the input side voltage sensor S5 are connected to electrodes of a battery connected to an IPM circuit.

次に、各種の自己診断について説明する。
(過電流等の自己診断)
過電流等の自己診断について、図2のフローチャートに沿って説明する。
Next, various self-diagnosis will be described.
(Self-diagnosis such as overcurrent)
Self-diagnosis such as overcurrent will be described with reference to the flowchart of FIG.

IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が診断開始時間(50ms)以上継続すると、診断が開始される(ステップS01)。   Based on the signal from the IPMFFAIL state time detection sensor S3, the diagnosis is started when the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state continues for the diagnosis start time (50 ms) (step S01).

リアクトル電流センサS1からの検出結果に基づいて、リアクトル32に過電流が流れているか否かの過電流判定を行う(ステップS02)。   Based on the detection result from the reactor current sensor S1, an overcurrent determination is made as to whether or not an overcurrent flows through the reactor 32 (step S02).

この過電流判定(ステップS02)の結果、リアクトル32に過電流が流れている(過電流フラグあり)と判定されると、過電流異常(ステップS03)と診断する。   As a result of the overcurrent determination (step S02), if it is determined that an overcurrent flows through the reactor 32 (with an overcurrent flag), an overcurrent abnormality (step S03) is diagnosed.

過電流判定(ステップS02)の結果、リアクトル32に過電流が流れていない(過電流フラグなし)と判定されると、IPM素子温度センサS2からの検出結果に基づいて、IPMの素子が過熱状態であるか否かの過熱判定を行う(ステップS04)。   As a result of the overcurrent determination (step S02), if it is determined that no overcurrent flows through the reactor 32 (no overcurrent flag), the IPM element is overheated based on the detection result from the IPM element temperature sensor S2. It is determined whether or not it is overheated (step S04).

この過熱判定(ステップS04)の結果、IPMの素子が過熱状態である(過熱フラグあり)と判定されると、過熱異常(ステップS05)と診断する。   As a result of this overheat determination (step S04), if it is determined that the IPM element is in an overheated state (with an overheat flag), an overheat abnormality (step S05) is diagnosed.

過熱判定(ステップS05)の結果、IPMの素子が過熱状態でない(過熱フラグなし)と判定されると、IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)未満か否かの回路異常判定を行う(ステップS06)。   If it is determined that the IPM element is not in an overheated state (no overheat flag) as a result of the overheat determination (step S05), the IPMFFAIL state abnormality duration is determined based on the signal from the IPMFFAIL state time detection sensor S3. A circuit abnormality determination is made as to whether it is less than the determination time (200 ms) (step S06).

この回路異常判定(ステップS06)の結果、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)未満であると判定されると、過電流異常(ステップS03)と診断する。   As a result of the circuit abnormality determination (step S06), if it is determined that the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is less than the circuit abnormality determination time (200 ms), an overcurrent abnormality (step S03) is diagnosed.

回路異常判定(ステップS06)の結果、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)以上であると判定されると、IPMの回路異常(ステップS07)と診断する。   As a result of the circuit abnormality determination (step S06), if it is determined that the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is equal to or longer than the circuit abnormality determination time (200 ms), the IPM circuit abnormality (step S07) is diagnosed.

なお、過電流異常または過熱異常は、IPMFAIL状態の異常の継続時間が復帰時間(200ms)を経過した後に確定する。   An overcurrent abnormality or an overheating abnormality is determined after the continuation time of the abnormality in the IPMFFAIL state has passed the recovery time (200 ms).

(回路異常の自己診断)
回路異常の自己診断について、図3のフローチャートに沿って説明する。
(Self-diagnosis of circuit abnormality)
A circuit abnormality self-diagnosis will be described with reference to the flowchart of FIG.

IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が診断開始時間(50ms)以上継続すると、診断が開始される(ステップS11)。   Based on the signal from the IPMFAIL state time detection sensor S3, the diagnosis is started when the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state continues for the diagnosis start time (50 ms) (step S11).

IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が、重度回路異常判定時間(400ms)未満でIPMFAIL状態が正常に復帰したか否かの回路異常判定を行う(ステップS12)。   Based on the signal from the IPMFAIL state time detection sensor S3, a circuit abnormality determination is made as to whether or not the IPMFFAIL state has returned to normal when the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is less than the severe circuit abnormality determination time (400 ms) (step) S12).

この回路異常判定(ステップS12)の結果、IPMFAIL状態が正常に復帰されたと判定されると、IPMの回路異常を確定しない(ステップS13)。   As a result of the circuit abnormality determination (step S12), if it is determined that the IPMFFAIL state has been restored to normal, the IPM circuit abnormality is not determined (step S13).

回路異常判定(ステップS12)の結果、IPMFAIL状態が正常に復帰されていないと判定されると、IPMの回路異常を確定し(ステップS14)、重度の回路異常と診断する。   As a result of the circuit abnormality determination (step S12), if it is determined that the IPMFFAIL state has not been restored to normal, the IPM circuit abnormality is determined (step S14), and a severe circuit abnormality is diagnosed.

(出力側過電圧等の自己診断)
出力側過電圧等の自己診断について、図4のフローチャートに沿って説明する。
(Self-diagnosis of output overvoltage, etc.)
Self-diagnosis such as output-side overvoltage will be described with reference to the flowchart of FIG.

IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が診断開始時間(50ms)以上継続すると、診断が開始される(ステップS21)。   Based on the signal from the IPMFFAIL state time detection sensor S3, the diagnosis is started when the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state continues for the diagnosis start time (50 ms) (step S21).

出力側電圧センサS4からの検出結果に基づいて、出力電圧(FVH)が過電圧であるか否かの出力過電圧判定を行う(ステップS22)。   Based on the detection result from the output side voltage sensor S4, an output overvoltage determination is made as to whether or not the output voltage (FVH) is an overvoltage (step S22).

この出力過電圧判定(ステップS22)の結果、出力電圧が過電圧である(FVH過電圧フラグあり)と判定されると、過電圧異常(ステップS23)と診断する。   As a result of the output overvoltage determination (step S22), if it is determined that the output voltage is an overvoltage (with an FVH overvoltage flag), an overvoltage abnormality (step S23) is diagnosed.

出力過電圧判定(ステップS22)の結果、出力電圧が過電圧でない(FVH過電圧フラグなし)と判定されると、IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)未満か否かの回路異常判定を行う(ステップS24)。   As a result of the output overvoltage determination (step S22), when it is determined that the output voltage is not overvoltage (no FVH overvoltage flag), the IPMFFAIL state abnormality duration is determined based on the signal from the IPMFFAIL state time detection sensor S3. A circuit abnormality determination is made as to whether it is less than the determination time (200 ms) (step S24).

この回路異常判定(ステップS24)の結果、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)未満であると判定されると、過電圧異常(ステップS23)と診断する。   As a result of the circuit abnormality determination (step S24), if it is determined that the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is less than the circuit abnormality determination time (200 ms), an overvoltage abnormality (step S23) is diagnosed.

回路異常判定(ステップS24)の結果、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)以上であると判定されると、IPMの回路異常(ステップS25)と診断する。   If it is determined as a result of the circuit abnormality determination (step S24) that the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is equal to or longer than the circuit abnormality determination time (200 ms), an IPM circuit abnormality (step S25) is diagnosed.

なお、過電圧異常は、IPMFAIL状態の異常の継続時間が復帰時間(200ms)を経過した後に確定する。   The overvoltage abnormality is determined after the continuation time of the abnormality in the IPMFFAIL state has passed the recovery time (200 ms).

(入力側過電圧等の自己診断)
入力側過電圧等の自己診断について、図5のフローチャートに沿って説明する。
(Self-diagnosis of input side overvoltage, etc.)
Self-diagnosis such as input-side overvoltage will be described with reference to the flowchart of FIG.

IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が診断開始時間(50ms)以上継続すると、診断が開始される(ステップS31)。   Based on the signal from the IPMFFAIL state time detection sensor S3, the diagnosis is started when the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state continues for the diagnosis start time (50 ms) (step S31).

入力側電圧センサS5からの検出結果に基づいて、入力電圧(FVL)が過電圧であるか否かの入力過電圧判定を行う(ステップS32)。   Based on the detection result from the input side voltage sensor S5, an input overvoltage determination is made as to whether or not the input voltage (FVL) is an overvoltage (step S32).

この入力過電圧判定(ステップS32)の結果、入力電圧が過電圧である(FVL過電圧フラグあり)と判定されると、過電圧異常(ステップS33)と診断する。   As a result of this input overvoltage determination (step S32), if it is determined that the input voltage is an overvoltage (with FVL overvoltage flag), an overvoltage abnormality (step S33) is diagnosed.

入力過電圧判定(ステップS32)の結果、入力電圧が過電圧でない(FVL過電圧フラグなし)と判定されると、IPMFAIL状態時間検出センサS3からの信号に基づいて、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)未満か否かの回路異常判定を行う(ステップS34)。   As a result of the input overvoltage determination (step S32), when it is determined that the input voltage is not overvoltage (no FVL overvoltage flag), the IPMFFAIL state abnormality duration is determined based on the signal from the IPMFFAIL state time detection sensor S3. A circuit abnormality determination is made as to whether it is less than the determination time (200 ms) (step S34).

この回路異常判定(ステップS34)の結果、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)未満であると判定されると、過電圧異常(ステップS33)と診断する。   As a result of the circuit abnormality determination (step S34), when it is determined that the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is less than the circuit abnormality determination time (200 ms), an overvoltage abnormality (step S33) is diagnosed.

回路異常判定(ステップS34)の結果、IPMFAIL状態の異常の継続時間が回路異常判定時間(200ms)以上であると判定されると、IPMの回路異常(ステップS35)と診断する。   As a result of the circuit abnormality determination (step S34), if it is determined that the duration of the abnormality in the IPMFFAIL state is equal to or longer than the circuit abnormality determination time (200 ms), the IPM circuit abnormality (step S35) is diagnosed.

なお、過電圧異常は、IPMFAIL状態の異常の継続時間が復帰時間(200ms)を経過した後に確定する。   The overvoltage abnormality is determined after the continuation time of the abnormality in the IPMFFAIL state has passed the recovery time (200 ms).

ところで、前述したように、リアクトル電流センサS1は、FC昇圧コンバータ14に設けられた電源の+極及び−極に接続されている。IPMFAIL状態時間検出センサS3は、IPMの駆動回路内の電源に接続されている。IPM素子温度センサS2、出力側電圧センサS4及び入力側電圧センサS5は、IPMの回路に接続されたバッテリの電極に接続されている。   Incidentally, as described above, the reactor current sensor S <b> 1 is connected to the + pole and the −pole of the power source provided in the FC boost converter 14. The IPMFAIL state time detection sensor S3 is connected to a power source in the driving circuit of the IPM. The IPM element temperature sensor S2, the output side voltage sensor S4, and the input side voltage sensor S5 are connected to electrodes of a battery connected to an IPM circuit.

このため、リアクトル電流センサS1は、FC昇圧コンバータ14の電源に異常があると検出結果の信頼性が低下する。また、IPM素子温度センサS2、出力側電圧センサS4及び入力側電圧センサS5は、バッテリの電圧が基準値より低下していると検出結果の信頼性が低下する。さらに、IPMFAIL状態時間検出センサS3は、IPMの駆動回路内の電源の電圧が基準値より低下していると検出結果の信頼性が低下する。   For this reason, if the reactor current sensor S1 has an abnormality in the power supply of the FC boost converter 14, the reliability of the detection result decreases. Further, in the IPM element temperature sensor S2, the output-side voltage sensor S4, and the input-side voltage sensor S5, if the battery voltage is lower than the reference value, the reliability of the detection result is lowered. Further, the reliability of the detection result of the IPMFAIL state time detection sensor S3 is lowered when the voltage of the power source in the drive circuit of the IPM is lower than the reference value.

このように、リアクトル電流センサS1、IPM素子温度センサS2、IPMFAIL状態時間検出センサS3、出力側電圧センサS4及び入力側電圧センサS5の検出結果の信頼性が低下した状態で、これらのセンサS1〜S5の検出結果に基づいて自己診断を実施すると、過電流異常、素子過熱異常、回路異常及び過電圧異常を誤検出してしまうおそれがある。   Thus, in the state where the reliability of the detection results of the reactor current sensor S1, the IPM element temperature sensor S2, the IPMFAIL state time detection sensor S3, the output side voltage sensor S4, and the input side voltage sensor S5 has been lowered, these sensors S1 to S1. When the self-diagnosis is performed based on the detection result of S5, there is a possibility that an overcurrent abnormality, an element overheating abnormality, a circuit abnormality, and an overvoltage abnormality may be erroneously detected.

このため、本実施形態では、リアクトル電流センサS1、IPM素子温度センサS2、IPMFAIL状態時間検出センサS3、出力側電圧センサS4及び入力側電圧センサS5の信頼性が低下する条件が成立するときは、自己診断の機能保証が得られないため、自己診断を禁止する。   For this reason, in the present embodiment, when the conditions for reducing the reliability of the reactor current sensor S1, the IPM element temperature sensor S2, the IPMFFAIL state time detection sensor S3, the output side voltage sensor S4, and the input side voltage sensor S5 are satisfied, Self-diagnosis is prohibited because the function of self-diagnosis cannot be guaranteed.

また、IPM内の制御基板のA/Dコンバータに異常が生じている状態やIPMのCPUが起動直後(300ms)である状態のときも、自己診断の機能保証が得られない場合がある。したがって、本実施形態では、このような状態のときも自己診断を禁止する。   Further, even when an abnormality occurs in the A / D converter of the control board in the IPM or when the IPM CPU is in a state immediately after startup (300 ms), the self-diagnosis function guarantee may not be obtained. Therefore, in this embodiment, self-diagnosis is prohibited even in such a state.

具体的には、次の信頼性低下条件(1)〜(5)が設定されており、これらの信頼性低下条件(1)〜(5)のいずれかの条件が成立したときは、自己診断を禁止する。   Specifically, the following reliability degradation conditions (1) to (5) are set, and when any of these reliability degradation conditions (1) to (5) is satisfied, self-diagnosis is performed. Is prohibited.

(信頼性低下条件)
(1)FC昇圧コンバータ14の電源異常
(2)バッテリの電圧低下
(3)IPM駆動回路内電源の電圧低下
(4)A/Dコンバータ異常
(5)CPU起動直後(300ms)
(Reliability degradation condition)
(1) Power failure of FC boost converter 14 (2) Voltage drop of battery (3) Voltage drop of power supply in IPM drive circuit (4) A / D converter failure (5) Immediately after CPU activation (300 ms)

このように、上記実施形態に係る燃料電池システム11からなる電動システムによれば、自己診断で判定するための各種状態の検出結果の信頼性が低下しているときには、自己診断を禁止させるので、不適切な自己診断による誤検出を抑制することができる。つまり、適切な状態のときだけに自己診断を実施して正確な異常判定を行わせることができる。   Thus, according to the electric system composed of the fuel cell system 11 according to the embodiment, when the reliability of the detection results of various states for determination by the self-diagnosis is reduced, the self-diagnosis is prohibited. False detection due to inappropriate self-diagnosis can be suppressed. In other words, self-diagnosis can be performed only in an appropriate state to make an accurate abnormality determination.

なお、信頼性低下条件(2)については、性能保証電圧からの断線に対して、IPMのCPUで電圧低下フラグを立てる前にFail信号を出力しない。この電圧低下フラグは、バッテリの電圧モニタからの電圧値が所定値以下となったときに立てられる。これにより、FC昇圧コンバータ14の上流側のリレーやコネクタなどの不具合で、FC昇圧コンバータ14の交換が必要な異常と自己診断することが抑制される。   Regarding the reliability lowering condition (2), the Fail signal is not output before the voltage lowering flag is set by the IPM CPU for the disconnection from the performance guarantee voltage. This voltage drop flag is set when the voltage value from the battery voltage monitor becomes a predetermined value or less. As a result, it is possible to suppress self-diagnosis as an abnormality that requires replacement of the FC boost converter 14 due to a failure of the relay or connector on the upstream side of the FC boost converter 14.

また、上記実施形態では、本発明を燃料電池システムに適用した場合を例示したが、本発明は、電動システムであれば、ハイブリッドシステムやプラグインハイブリッドシステム等にも適用可能である。   Moreover, although the case where this invention was applied to the fuel cell system was illustrated in the said embodiment, this invention is applicable also to a hybrid system, a plug-in hybrid system, etc., if it is an electric system.

また、上述した実施形態においては、本発明に係る電動システムは、車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)にも適用することができる。   In the above-described embodiment, the electric system according to the present invention can be applied to various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than vehicles.

11…燃料電池システム(電動システム)、12…燃料電池(電力供給源)、14…FC昇圧コンバータ(昇圧コンバータ)、32…リアクトル、S1…リアクトル電流センサ(センサ)、S2…IPM素子温度センサ(センサ)、S3…IPMFAIL状態時間検出センサ(センサ)、S4…出力側電圧センサ(センサ)、S5…入力側電圧センサ(センサ) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fuel cell system (electric system), 12 ... Fuel cell (power supply source), 14 ... FC boost converter (boost converter), 32 ... Reactor, S1 ... Reactor current sensor (sensor), S2 ... IPM element temperature sensor ( Sensor), S3... IPMFAIL state time detection sensor (sensor), S4... Output side voltage sensor (sensor), S5... Input side voltage sensor (sensor)

Claims (4)

電力供給源と、該電力供給源からの電力を昇圧する昇圧コンバータとを備え、
前記昇圧コンバータの各種状態を検出し、その検出結果に応じて前記昇圧コンバータを自己診断する電動システムであって、
前記昇圧コンバータの各種状態の検出結果の信頼性が低下している信頼性低下条件に当てはまる場合に、前記昇圧コンバータの自己診断が禁止され
前記昇圧コンバータの各種状態を検出する複数のセンサを備え、
前記信頼性低下条件は、前記センサが接続された電源異常、前記センサが接続されたバッテリの電圧低下、前記センサが接続された駆動回路内電源の電圧低下、駆動回路のA/Dコンバータ異常、又は、駆動回路のCPU起動直後である電動システム。
A power supply source, and a boost converter that boosts the power from the power supply source,
An electric system that detects various states of the boost converter and performs self-diagnosis of the boost converter according to the detection result,
The self-diagnosis of the boost converter is prohibited when the reliability deterioration condition in which the reliability of the detection result of the various states of the boost converter is reduced ,
A plurality of sensors for detecting various states of the boost converter;
The reliability lowering conditions are: power supply abnormality to which the sensor is connected, voltage drop of the battery to which the sensor is connected, voltage drop of the power supply in the drive circuit to which the sensor is connected, A / D converter abnormality of the drive circuit, Or the electric system which is immediately after starting CPU of a drive circuit .
前記昇圧コンバータは、複数のリアクトルを備えた多相コンバータである請求項1に記
載の電動システム。
The electric system according to claim 1, wherein the boost converter is a multi-phase converter including a plurality of reactors.
前記自己診断の項目は、前記昇圧コンバータにおける過電流異常、素子過熱異常、回路
異常及び過電圧異常である請求項1または請求項2に記載の電動システム。
The electric system according to claim 1, wherein the self-diagnosis items are an overcurrent abnormality, an element overheating abnormality, a circuit abnormality, and an overvoltage abnormality in the boost converter.
燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池を前記電力供給源としてA fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas is used as the power supply source.
備えた請求項1から3のいずれか一項に記載の電動システム。The electric system as described in any one of Claim 1 to 3 provided.
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