JP5890713B2 - 電力供給システム - Google Patents

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Description

この発明は、車両の直流電源の電力を外部の交流機器に供給する電力供給システムに関するものである。
従来から、ハイブリッド電気自動車においてバッテリ用充電器又は発電機として機能する電源装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に記載の電源装置(ホーム・パワー・ユニット装置)は、電圧を変換する変圧器と、直流を交流へ変換するインバータ手段と、交流を直流に変換する整流手段と、制御ユニットと、ハイブリッド電気自動車及び外部電気負荷又は外部電源への接続手段、および、充電機能と発電機能との間で動作を変更するための切替手段を有する。発電機能においては、少なくとも、駆動系に接続された発電機から外部電気負荷へ電力を直接供給している。
特開2010−241427号公報
しかしながら、外部給電を行う場合、通常運転時に比較して動作する電気機器が増えるため、12Vバッテリからの電力の持ち出しが増加してしまう。また、外部給電用のコンタクタをON状態に維持するための電力消費は大きく、したがって、12Vバッテリの電圧状態次第では、外部給電を開始できない、または、外部給電を継続できないといった不具合が考えられた。
そこで本発明は、外部給電ができなくなることを防止することができる電力供給システムを提供しようとするものである。
この発明に係る電力供給システムの一態様は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
請求項1に係る発明は、電力を供給する電源(例えば、実施形態の燃料電池101、高圧バッテリ110)と、前記電源から供給される電力により駆動する車両(例えば、実施形態の燃料電池自動車100)と、前記電源から供給される電力の一部を充電する補機用蓄電装置(例えば、実施形態の12Vバッテリ126)と、前記電源から供給される電力の電圧値を変換して前記補機用蓄電装置に供給する補機用蓄電装置充電手段(例えば、実施形態のダウンバータ127)と、前記補機用蓄電装置から供給される電力に基づき前記車両を制御する車両側制御装置(例えば、実施形態のECU120)と、前記電源から供給される電力を外部負荷に供給する外部給電回路(例えば、実施形態の外部給電回路600)と、前記補機用蓄電装置から供給される電力に基づき前記外部給電回路を制御する外部給電側制御装置(例えば、実施形態の外部給電側制御装置201)と、を備え、前記車両側制御装置は、前記補機用蓄電装置充電手段が起動した後、前記電源からの電力を前記外部負荷に供給するよう外部給電回路を制御する電力供給システムである。
また、請求項2に係る発明によれば、上述の電力供給システムにおいて、前記車両側制御装置は、前記補機用蓄電装置充電手段が起動した後、前記電源を含む電源回路と前記外部給電回路とを接続する。
また、請求項3に係る発明によれば、上述の電力供給システムにおいて、前記車両側制御装置と通信可能に設けられる前記外部給電側制御装置と、前記前記電源を含む電源回路と前記外部給電回路とを接続する外部給電側接触器(例えば、実施形態の給電用コンタクタ119)とを備えるインバータ装置をさらに備える。
本発明によれば、外部給電ができなくなることを防止することができる。
この発明の一実施形態の燃料電池自動車の模式的な平面図である。 この発明の一実施形態の燃料電池自動車のトランクルームに配置されたインバータ装置を車体後方側から見た斜視図である。 この発明の一実施形態の電力供給システムにおける制御系の一例について説明するためのブロック図である。 この発明の一実施形態の電力供給システムにおける制御系の一部について説明するためのブロック図である。 この発明の一実施形態の本実施形態に係る電力供給システムにおける制御方法の一例について説明するためのフローチャートである。 この発明の一実施形態の本実施形態に係る制御処理についてのタイミングチャートを示す図である。 この発明の一実施形態の本実施形態に係る制御処理についてのタイミングチャートを示す図である。 この発明の一実施形態の本実施形態に係る給電時のコンタクタの接続処理の一例を示すフローチャートである。 図8に示した処理フローのタイミングチャートを示す図である。 この発明の一実施形態の本実施形態に係る電力供給システムにおける制御方法の他の例について説明するためのフローチャートである。
[第1実施形態]
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
(燃料電池自動車)
図1は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムに利用される燃料電池自動車100の上面説明図である。本実施形態に係る電力供給システムは、燃料電池自動車100側に設けられた燃料電池101によって発電された発電電力を、インバータ装置200を介して、外部負荷300に供給するシステムである。
図1は、燃料電池自動車100の上面説明図である。
図1に示す通り、本実施形態に係る燃料電池自動車100は、水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック(FC:Fuel Cell)101(以下、「燃料電池101」という)を搭載するもので、燃料電池101により生じた電力で駆動モータ102を駆動して走行する。
燃料電池自動車100は、車両後方のトランクルーム151内に、燃料電池101と電気的に接続された給電口152を備えており、燃料電池自動車100とは別体に設けられたインバータ装置200がトランクルーム151内に搭載可能となっている。
燃料電池自動車100とインバータ装置200とは、燃料電池自動車100の給電口152にインバータ装置200が電気的に接続されることにより、燃料電池101の直流電力を、交流電力に変換して外部の交流機器(外部負荷300)に供給する電力供給システムを構成する。なお、電力供給システムの詳細については後述する。
燃料電池101は、単位燃料電池(単位セル)を多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池(PEMFC)であり、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により水の生成とともに電力を発生する。
車室の前方において、車両駆動源である駆動モータ102と、燃料電池101のカソード側へ供給する空気を圧縮するエアポンプ104とが支持されている。駆動モータ102およびエアポンプ104の前方には、燃料電池101等を循環する冷却水を冷却するためのラジエータ108が配置されている。
車体前後方向中間部に、燃料電池101と、燃料電池101の補機類109とが支持されている。なお、燃料電池101のための補機類109とは、レギュレータやエゼクタなどの水素供給補機および加湿器や希釈ボックスなどの空気排出補機である。
車体後部に、燃料電池自動車100の減速時等に駆動モータ102からの回生電力を蓄電等するための高圧バッテリ110と、燃料電池101に水素を供給するための水素タンク111とが主に支持されている。
駆動モータ102は、その駆動および回生が車両の走行状況や、燃料電池101および高圧バッテリ110からの電力量等に応じて、PDU112(Power Drive Unit)により制御される。PDU112は、トランジスタやFET等のスイッチング素子からなるインバータを備えてなるもので、高圧バッテリ110や燃料電池101からの直流電力を所望の交流電力に変換する。
高圧バッテリ110は、高圧ケーブル114a〜114f、ジャンクションボックス115およびDC/DCコンバータ116を介して、燃料電池101と電気的に接続されている。さらに、燃料電池101は、高圧ケーブル117a,117bを介して、PDU112と電気的に接続されている。これにより、燃料電池101および高圧バッテリ110はPDU112と電気的に接続されている。
ジャンクションボックス115は、高圧ケーブル118a,118bを介して、後述する給電用コンタクタ119および給電口152と電気的に接続されている。
DC/DCコンバータ116は、車両の走行状況や、燃料電池101の電力量、高圧バッテリ110の電力量等に応じて、PDU112、燃料電池101および高圧バッテリ110間の電圧調整を行っている。
水素タンク111は、略円筒形状をしており、軸方向端面111R,111Lが球面形状に形成されている。水素タンク111は、軸線が燃料電池自動車100の左右方向に向くように配置されている。
図2は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムに利用される装置の外観を示す外観斜視図である。図2は、インバータ装置200を設置したときの外観斜視図である。なお、図2では、インバータ装置200のコネクタ部251と燃料電池自動車100の給電口152とが接続されていない状態を図示している。
インバータ装置200は、内部にトランジスタやFET等のスイッチング素子を備えており、燃料電池101から供給される直流電力を交流電力に変換する。
図2に示すように、インバータ装置200は、燃料電池自動車100と別体に設けられており、燃料電池自動車100とは別に移動可能なように形成されている。インバータ装置200は、略ボックス形状をしており、トランクルーム151内の底部153に形成されたインバータ設置スペース154に配置可能な大きさに形成されている。
インバータ装置200は、使用時にトランクルーム151内のインバータ設置スペース154に設置される。また、インバータ装置200は、燃料電池自動車100と別体に形成されているため、不使用時には燃料電池自動車100のトランクルーム151からインバータ装置200を降ろすことにより、トランクルーム151を有効に活用できる。
インバータ装置200には、複数本のケーブルが束ねられて形成された接続ケーブル253が設けられている。
接続ケーブル253の先端部には、コネクタ部251が形成されている。コネクタ部251は、トランクルーム151内の給電口152と嵌合可能に形成されている。
コネクタ部251は、例えば樹脂等の絶縁体からなる筒状のハウジングの内側に、銅等の金属からなるオス型端子を有する、いわゆる高圧コネクタである。コネクタ部251と給電口152とを嵌合することで、インバータ装置200と給電口152とが電気的に接続される。
これにより、インバータ装置200は、燃料電池自動車100に搭載される給電用コンタクタ119や高圧ケーブル118a,118b等を介して、燃料電池101と電気的に接続される。
インバータ装置200の複数の側面のうち、燃料電池自動車100の後方に面する側面254cには、交流電力出力部258が形成されている。交流電力出力部258には、不図示の外部の交流機器(外部負荷300)が接続されて、インバータ装置200から出力される交流電力が給電される。
次に、図3、4を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一例について説明する。図3は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一例について説明するためのブロック図である。
図3に示す通り、電力供給システム1は、制御装置400と、電源回路500と、外部給電回路600とを備える。
この制御装置400は、燃料電池自動車100に搭載されているECU(車両側制御装置)120と、インバータ装置200に搭載されている外部給電側制御装置201とを含む。このECU120と外部給電側制御装置201とは、互いに接続されることで、信号の送受信を行う通信手段をそれぞれ備える。
ECU120は、例えば、駆動モータ102の力行運転および発電運転を制御する。例えば、ECU120は、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号に基づき、駆動モータ102の目標トルクを算出し、実際に駆動モータ102から出力されるトルクを目標トルクに一致させるようにして、駆動モータ102に通電される電流に対するフィードバック制御などを実行する。
また、ECU120は、例えば、エアポンプ用インバータの電力変換動作や反応ガスの流路に設けられた各種バルブの開閉や電圧調整器の電圧調整動作などを制御することによって、燃料電池101への反応ガスの供給および燃料電池101の発電量を制御する。
さらに、ECU120は、例えば、各種のセンサやスイッチなどから出力される信号、さらに、インバータ装置200から出力される信号などに基づき、高圧バッテリ110を含む高圧電装系の監視および保護などの制御を行なう。
例えば、ECU120は、イグニッションスイッチおよびパワースイッチなどの各指令信号と、速度センサおよびアクセルペダル開度センサおよびブレーキペダルスイッチなどの各検出信号とに基づき、燃料電池自動車100の運転状態を制御する。
なお、図示は省略するが、ECU120には、以下に説明するような構成が接続されている。
イグニッションスイッチは、運転者の操作に応じて燃料電池自動車100の起動および停止を指示する指令信号(IG−ON、IG−OFF)を出力する。また、パワースイッチは、運転者の操作に応じて燃料電池101の起動(例えば、エアポンプ104の起動など)を指示する指令信号(POWER SW)を出力する。
速度センサは、燃料電池自動車100の速度を検出する。アクセルペダル開度センサは、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセルペダルのストローク量(アクセル開度)を検出する。ブレーキペダルスイッチは、運転者によるブレーキペダルの操作有無を検出する。
また、ECU120には、各種のセンサやスイッチなどとともに、燃料電池自動車100の各種の状態を表示する計器類からなるメータが接続されている。
また、例えば、ECU120は、高圧バッテリ110の端子間電圧(バッテリ電圧)VBを検出する電圧計125、電流IBを検出する電流計、および温度TBを検出する温度センサの各検出信号に基づき、残容量SOCなどの各種の状態量を算出する。
さらに、ECU120は、後述するように、燃料電池自動車100に接続されたインバータ装置200への給電およびインバータ装置200の電力変換動作を制御するとともに、インバータ装置200の異常有無を検知する。
また、ECU120は、インバータ装置200の外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300に燃料電池自動車100から供給される電力を出力することを指示するコマンド(以下、インバータ出力許可信号という)を出力する。言い換えると、ECU120は、インバータ装置200に対して外部負荷300への給電を許可するコマンドを出力する。
このECU120は、例えば、発電手段1201と、判定手段1202と、許可手段1203とを備える。
発電手段1201は、エアポンプ104を駆動して燃料電池101を発電させる制御手段である。
判定手段1202は、燃料電池101が発電したか否かを判定する。具体的に説明すると、判定手段1202は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態か否かを判定する。
しかしながら、本願発明の構成はこれに限定されることなく、例えば、判定手段1202は、燃料電池101から発電される発電電力の電力量あるいは電圧値の検出結果や、高圧バッテリ110に蓄電されている蓄電電力の電力量や電圧値(バッテリ残量:SOC(State Of Charge))に基づき、少なくともエアポンプ104を動作させることが可能な程度の電力が発電されているか否かを判定するものであってもよい。
また、判定手段1202は、燃料電池101から発電される発電電力の電力量あるいは電圧値の検出結果や、高圧バッテリ110に蓄電されている蓄電電力の電力量や電圧値(SOC)に基づき、エアポンプ104を動作させるとともに、外部負荷300に対して給電可能な程度の電力が発電あるいは蓄電されているか否かを判定するものであってもよい。
さらに、判定手段1202は、燃料電池101に反応ガスを供給したときからの経過時間を計時し、予め決められた所定時間が供給開始から経過したか否かを判定し、供給開始から所定時間が経過した場合、燃料電池101が発電したことを判定するものであってもよい。
また、判定手段1202は、起動時に燃料電池101を電源とした閉回路が形成されている場合、出力電流値が所定閾値以上となったか否かを判定し、出力電流値が所定閾値以上となった場合、燃料電池101が発電したことを判定するものであってもよい。
さらに、判定手段1202は、DC/DCコンバータ116の昇圧率の変化に基づき、燃料電池101が発電したことを判定するものであってもよい。
許可手段1203は、燃料電池101が発電したこと、つまり、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態となったことが判定手段1202によって判定された場合、外部負荷300への給電を許可することを示すコマンド(インバータ出力許可信号;動作許可指令)をインバータ装置200の外部給電側制御装置201に出力する。また、許可手段1203は、インバータ出力許可信号を出力した場合、外部給電側制御装置201に対して外部負荷300への給電を許可した判定結果を出力する。
また、許可手段1203は、バッテリコンタクタ113および給電用コンタクタ119の接続状態を制御する。各コンタクタは、12Vバッテリ126からの電力の供給を受けて、接続状態を維持する。
この許可手段1203は、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合、バッテリコンタクタ113H,113Lおよびプリチャージコンタクタ113Pを接続させる。言い換えると、許可手段1203は、バッテリコンタクタ113H,113Lおよびプリチャージコンタクタ113Pに対して、接続を指示するコマンド(接続指令)を出力する。具体的に説明すると、許可手段1203は、先にバッテリコンタクタ113Lおよびプリチャージコンタクタ113Pを接続して例えば電源回路500内の平滑コンデンサ135にプリチャージされた後、バッテリコンタクタ113H,113Lを接続させる。なお、許可手段1203は、プリチャージ後、プリチャージコンタクタ113Pの接続を遮断(切断)する。
また、許可手段1203は、高圧バッテリ110の充電電力を外部負荷300に出力する場合、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pを接続させる。言い換えると、許可手段1203は、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pに対して、接続を指示するコマンド(接続指令)を出力する。具体的に説明すると、許可手段1203は、先に給電用コンタクタ119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pを接続して例えば外部給電回路600内の平滑コンデンサ206にプリチャージがされた後、給電用コンタクタ119H,119Lを接続させる。なお、許可手段1203は、プリチャージ後、プリチャージコンタクタ119Pの接続を遮断(切断)する。
外部給電側制御装置201は、嵌合信号や外部出力停止要求をECU120に出力する。この嵌合信号は、燃料電池自動車100の給電口152とインバータ装置200のコネクタ部251とが嵌合していることを示す信号である。言い換えると、嵌合信号は、給電口152とコネクタ部251とが電気的に接続されていることを示す信号である。
また、外部出力停止要求は、インバータ装置200から外部負荷300への電力の出力の停止を要求するコマンドである。ECU120は、外部出力停止要求を入力した場合、例えば、給電用コンタクタ119の接続を遮断(切断)し、インバータ装置200への電力の出力を停止させる。
この外部給電側制御装置201は、実行手段2010を備える。この実行手段2010は、ECU120の許可手段1203から外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を入力した場合、外部負荷300への給電を実行する。具体的に説明すると、実行手段2010は、DC/ACインバータ202,203,204に対して、接続された外部負荷300への給電を開始するよう制御する。
電源回路500は、燃料電池自動車100に搭載されている高圧バッテリ110、燃料電池101、その他構成部(例えば、燃料電池101、PDU112、VCU116・・・等)、バッテリコンタクタ113、および平滑コンデンサ135を含む。この高圧バッテリ110と燃料電池101等は、バッテリコンタクタ113を介して、高圧ケーブルで接続されている。
このバッテリコンタクタ113は、+(プラス)電極側の高圧ケーブルに接続されるバッテリコンタクタ113Hと、−(マイナス)電極側の高圧ケーブルに接続されるバッテリコンタクタ113Lとを含む。また、バッテリコンタクタ113は、バッテリコンタクタ113Hをバイパスするプリチャージコンタクタ113Pとプリチャージ抵抗器113Rとを備える。このプリチャージコンタクタ113Pとプリチャージ抵抗器113Rとは、直列に接続されるとともに、バッテリコンタクタ113Hに対しては並列に接続される。
また、高圧バッテリ110の入出力側には、高圧バッテリ110の入出力側の電圧(バッテリ電圧)を計測する電圧計125が接続されている。この電圧計125が計測した電圧値は、ECU120に出力される。
平滑コンデンサ135は、バッテリコンタクタ113と燃料電池101との間に接続されている。
外部給電回路600は、燃料電池自動車100に搭載されている給電用コンタクタ119、インバータ装置200に搭載されている複数のDC/ACインバータ202,203,204、電圧計205および平滑コンデンサ206を含む。
DC/ACインバータ202,203,204は、高圧ケーブルを介して入力側が給電用コンタクタ119と、出力側が交流電力出力部258と、それぞれ接続されている。このDC/ACインバータ202,203,204は、入力する直流電力を交流電力に変換して外部負荷300に供給する。
この給電用コンタクタ119は、+(プラス)電極側の高圧ケーブルに接続される給電用コンタクタ119Hと、−(マイナス)電極側の高圧ケーブルに接続される給電用コンタクタ119Lとを含む。また、給電用コンタクタ119には、給電用コンタクタ119Hをバイパスするプリチャージコンタクタ119Pとプリチャージ抵抗器119Rとが接続されている。このプリチャージコンタクタ119Pとプリチャージ抵抗器119Rとは、直列に接続されるとともに、バッテリコンタクタ119Hに対しては並列に接続される。
また、DC/ACインバータ202,203,204の入力側には、DC/ACインバータ202,203,204の入力側の電圧(インバータ入力電圧)を計測する電圧計205が接続されている。この電圧計205が計測した電圧値は、外部給電側制御装置201に出力される。
平滑コンデンサ206は、給電用コンタクタ119とDC/ACインバータ202,203,204との間に接続されている。
また、燃料電池自動車100は、燃料電池101や高圧バッテリ110から供給される電力の一部を充電する12Vバッテリ126(図4参照)を備える。この12Vバッテリ126は、例えば、ECU120が起動する際に用いる電力を充電するバッテリである。この12Vバッテリ126は、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続されることにより、外部給電側制御装置201や外部給電回路600と電気的に接続される。これにより、12Vバッテリ126から12Vの電力が、インバータ装置200に供給される。また、12Vバッテリ126の電力が分圧され、5Vの電力がインバータ装置200に供給される。
次は、図4を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一例についてさらに説明する。図4は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御系の一部を示すブロック図である。
図4に示す通り、燃料電池101と高圧バッテリ110とは、DC/DCコンバータ(電圧変換器)116を介して高圧ケーブルで接続されている。このDC/DCコンバータ116は、図3のVCUに相当する構成である。この高圧バッテリ110とDC/DCコンバータ116を電気的に接続する高圧ケーブルには、バッテリコンタクタ113が接続されている。
また、高圧バッテリ110とインバータ装置200とは、給電用コンタクタ119とバッテリコンタクタ113を介して高圧ケーブルで接続されている。
さらに、ECU120は、12Vバッテリ126と接続されている。このECU120は、12Vバッテリ126から供給される12Vの電力を用いて動作する。
この12Vバッテリ126は、ダウンバータ127を介して、DC/DCコンバータ116と高圧バッテリ110とを接続する高圧ケーブルと接続されている。本実施形態において、12Vバッテリ126は、ダウンバータ127によって高圧バッテリ110あるいはDC/DCコンバータ116を介して燃料電池101から供給される電力の電圧を落として、12Vバッテリ126に供給する。
ダウンバータ127は、12Vバッテリ126から供給される電力に基づき、起動する。なお、本実施形態において、ダウンバータ127が起動する最低動作電圧は、例えば200Vである。なお、本実施形態において、補機用蓄電装置充電手段の一例として、ダウンバータ127の例を以下説明するが、本発明はこれに限られない。例えば、この補機用蓄電装置充電手段としては、オルタネータであってもよい。
エアポンプ104は、燃料電池101とDC/DCコンバータ116とを接続する高圧ケーブルと接続されている。このエアポンプ104は、ECU120によって駆動され、制御される回転数で回転し、燃料電池101の用いる反応ガスを供給する反応ガス供給手段である。
次に、図5を参照して、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明する。図5は、本実施形態に係る電力供給システム1における制御方法の一例について説明するためのフローチャートである。
なお、図5に示すフローチャートは、ECU120による処理内容の一工程を示すものである。よって、ECU120は、図5に示すフローチャートのSTARTからENDまでの一工程が終了すると、再度STARTからの処理を実行し、このフローチャートの処理フローを繰り返し実行する。
(ステップST1)
例えば、ユーザが燃料電池自動車100の所定の位置にイグニッションキーを差し込み、回して、イグニッションONの位置にイグニッションンキーを位置させる。これにより、イグニッションキーがイグニッションONの位置であることを示す操作信号が、ECU120に入力される。
そして、ECU120は、12Vバッテリからの電力に基づき、起動する。
なお、バッテリコンタクタ113は、このタイミングでECU120により接続される。
(ステップST2)
次いで、ECU120は、外部給電側制御装置201から嵌合信号を入力したか否かを判定する。つまり、ECU120は、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続された状態であるか否かを判定する。
(ステップST3)
嵌合信号が入力していないと判定した場合、ECU120は、ユーザがパワースイッチを押下したか否かを判定する。ユーザがパワースイッチを押下した場合、発電制御を指示する操作信号が、ECU120に入力される。
(ステップST4)
そして、ECU120の発電手段1201は、燃料電池101に対して発電開始を指示する。具体的に説明すると、ECU120の発電手段1201は、空気を燃料電池自動車100に供給するようにエアポンプ104を制御する。これに伴って、水素タンク111内の水素ガスも燃料電池101に供給される。
(ステップST5)
この場合、ECU120は、給電用コンタクタ119に対して、コンタクタの接続を指示するコマンドは出力しない。よって、燃料電池自動車100によって発電された発電電力は、インバータ装置200には出力されない。
これにより、イグニッションキーがイグニッションONの位置にある状態で、パワースイッチが押下された場合であっても、嵌合信号が入力されていなければ、すなわち、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続されていなければ、ECU120の発電手段1201は、発電を開始するものの、給電用コンタクタ119を接続しない。よって、燃料電池自動車100からインバータ装置200に対して電力が供給されることを確実に防止することができる。
また、ECU120は、既にインバータ装置200に対して発電電力を出力している状態である場合、インバータ装置200への発電電力の出力を停止させる。
例えば、イグニッションキーがイグニッションONの位置にある状態で、パワースイッチが押下された場合、嵌合信号が入力されていればステップST7以降に進み、インバータ装置200に電力が供給される場合がある。このような状態であっても、嵌合信号を入力しなくなった場合、例えば、インバータ装置200のコネクタ部251が外れ、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続していない場合、ECU120の発電手段1201は、発電制御はするものの、給電用コンタクタ119の接続を遮断(切断)する。これにより、燃料電池自動車100からインバータ装置200に対して電力が供給されることを確実に防止することができる。
(ステップST6)
一方、ステップST3において、イグニッションキーがイグニッションONの位置にあって、嵌合信号が入力していない状態で、パワースイッチが押下されなかった場合、発電制御を指示する操作信号が入力されていない状態であるため、ECU120の発電手段1201は、燃料電池自動車100に対して発電制御を実行しない。この場合、ステップST5に移行し、給電用コンタクタ119を接続しない。
(ステップST7)
また、ステップST2において、嵌合信号を入力したと判定した場合、ECU120は、インターロック制御を実行する。具体的説明すると、ECU120は、シフトポジションが“P(パーキング;停車状態)”である場合、このシフトポジションを固定するよう指示するコマンド(Pポジション固定指令)を、シフトポジションを制御する所定の制御部に出力する。また、ECU120は、駆動モータ102を制御するトルク指令値をゼロトルクに設定する。なお、シフトポジションは「P」以外に設定されている場合、ECU120は、シフトポジションを「P」に変更する制御を実行してもよい。
このように、ECU120がインターロック制御を実行することにより、燃料電池自動車100の走行が禁止されている状態を、以下、インターロック状態という。
(ステップST8)
次いで、ECU120は、ユーザがパワースイッチを押下したか否かを判定する。
ユーザがパワースイッチを押下しない場合、ステップST6に移行して、ECU120の発電手段1201は、燃料電池自動車100に対して発電制御を実行しない。
(ステップST9)
一方、ユーザがパワースイッチを押下した場合、ECU120の判定手段1202は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態か否かを判定する。
(ステップST10)
燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態であると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が接続しているか否かを判定する。
一方、ステップST9において燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態でないことを判定した場合、ECU120は、ステップST4に移行する。つまり、ECU120は、外部負荷300と接続されている場合であっても、燃料電池101に対して発電は開始するものの、この外部負荷300に対して電力を供給する処理を実行しない。
(ステップST11)
そして、給電用コンタクタ119が接続していない場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が溶着しているか否かを判定する。このECU120は、例えば、電圧計205によって検出されたインバータ入力電圧に基づき、給電用コンタクタ119の溶着を判定することができる。なお、インバータ入力電圧を示す情報は、外部給電側制御装置201によって取得され、ECU120に出力される。なお、本発明はこれに限られず、ECU120は、他の溶着検知方法を利用してもよい。
(ステップST12)
給電用コンタクタ119が溶着していないと判定した場合、給電用コンタクタ119が正常であると判定し、ステップST13に移行する。
一方、給電用コンタクタ119が溶着していると判定した場合、給電用コンタクタ119が正常でないと判定し、ステップST14に移行する。
(ステップST13)
給電用コンタクタ119が溶着していないと判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が正常であることを示す情報を内蔵する記憶領域に書き込む。
(ステップST14)
一方、給電用コンタクタ119が溶着していると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が異常であることを示す情報を記憶領域に書き込む。また、給電用コンタクタ119が異常であることを示す警告灯を点灯させる。なお、この警告灯は、例えば、燃料電池自動車100の運転席から見える表示部であってもよく、インバータ装置200の所定の表示部であってもよい。
そして、ステップST4に移行して、ECU120の発電手段1201は、燃料電池101の発電制御を実行する。
(ステップST15)
そして、給電用コンタクタ119が正常であると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119に対して接続を指示するコマンドを出力する。
(ステップST16)
ECU120は、給電用コンタクタ119が接続しているか否かを判定する。
(ステップST17)
そして、給電用コンタクタ119が接続している場合、ECU120は、インバータ装置200のDC/ACインバータ202,203,204に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力する。
(ステップST18)
一方、給電用コンタクタ119がまだ接続されていない場合、ECU120は、インバータ装置200のDC/ACインバータ202,203,204に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力しない。
次に、例えば、ユーザが燃料電池自動車100の所定の位置にイグニッションキーを差し込み、イグニッションOFFの位置にイグニッションキーを位置したとする。これにより、イグニッションキーがイグニッションOFFの位置であることを示す操作信号が、ECU120に入力される。例えば、イグニッションキーが差し込まれただけの場合と、イグニッションONの位置にあったイグニッションキーがイグニッションOFFの位置にもどされた場合とがある。
(ステップST19)
イグニッションキーがイグニッションOFFの位置にある場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が接続されていれば切断する。また、ECU120は、インバータ装置200に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)の出力がされていれば停止する。
(ステップST20)
そして、ECU120は、燃料電池101を発電させない。また、燃料電池101が既に発電している場合、ECU120は、燃料電池101の発電を停止させる。なお、インターロック制御は未実施である。
次に、図6を参照して、図5に示した処理フローにおいて、既に嵌合信号が外部給電側制御装置201から出力されている状態において、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合の処理のタイミングチャートについて説明する。図6は、燃料電池101が発電する前から嵌合信号が入力されている場合の処理のタイミングチャートを示す図である。
(タイミングT101)
イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合、ECU120は、嵌合信号が入力されているか否かを判定する。この場合、嵌合信号が入力されているため、ECU120は、インターロック制御を実行する。例えば、シフトポジションが“P(パーキング;停車状態)”である場合、ECU120は、駆動モータ102を制御するトルク指令値をゼロトルクに設定する。なお、この処理は、上述のステップST7に相当する。
次いで、パワースイッチを押下された場合、ECU120は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態であるか否かを判定する。この処理は、上述のステップST9に相当する。なお、インターロック状態は維持されているものとする。
この時点で、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態でないため、ECU120は、燃料電池101に対して発電準備の開始を指示する。なお、この処理は、上述のステップST4に相当する。これにより、エアポンプ104の回転数が上昇し、燃料電池101の電圧が上昇する。また、このとき、燃料電池101による発電状態が十分でないため、エアポンプ104が高圧バッテリ110の充電電力を使用することにより、SOCが低下する。そして、燃料電池101による発電状態が十分になった場合、SOCの低下がとまり、燃料電池101の電力量が上昇する。これにより、SOCも徐々に上昇してくる。
燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態であると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119が接続しているか否かを判定する。
ここでは、給電用コンタクタ119が接続していないと判定したとする。この場合、ECU120は給電用コンタクタ119の溶着を検知する。なお、この処理は、上述のステップST11に相当する。
具体的に説明すると、ECU120は、はじめに、給電用コンタクタ119Lを接続させる。この間に、ECU120は、給電用コンタクタ119H及びプリチャージコンタクタ119Pの溶着を検知する。これは、図示のP側溶着検知に相当する。なお、ここでは、給電用コンタクタ119HをP側、給電用コンタクタ119LをN側という。
給電用コンタクタ119Hが溶着していないと判定された場合、ECU120は、給電用コンタクタ119Lの接続を遮断し、プリチャージコンタクタ119Pを接続させる。この間、ECU120は、給電用コンタクタ119Lの溶着を検知する。これは、図示のN側溶着検知に相当する。
(タイミングT102)
給電用コンタクタ119Lが溶着していないことを判定した場合、ECU120は、再び、給電用コンタクタ119Lを接続させる。これにより、DC/ACインバータ202,203,204への給電が開始される。そして、インバータ装置200側の電圧(インバータ電圧)の方が、燃料電池自動車100側の電圧(車両電圧)に比べて、予め決められた接続閾値以上になった場合、ECU120は、給電用コンタクタ119Hを接続させる。そして、プリチャージコンタクタ119Pの接続を遮断する。なお、この処理は、上述のステップST15に相当する。
(タイミングT103)
このようにして、給電用コンタクタ119Hと給電用コンタクタ119Lとが接続された場合、ECU120は、外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力する。なお、この処理は、上述のステップST17に相当する。
(タイミングT104)
そして、ユーザによって、イグニッションキーがイグニッションOFFの位置に位置されると、発電制御の終了を指示する操作信号が入力され、ECU120は、燃料電池101の発電を停止させる。
また、発電制御の終了を指示する操作信号が入力されると、ECU120は、インバータ装置200の外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を停止するコマンドを出力する。これにより、外部給電側制御装置201は、DC/ACインバータ202,203,204から外部負荷300に対する電力の出力を停止させる。よって、DC/ACインバータ202,203,204から外部負荷300への給電が停止する。
そして、ECU120は、給電用コンタクタ119Lの接続を遮断(切断)する。そして、給電用コンタクタ119Lが切断された後、DC/ACインバータ202,203,204の入力側の電圧が予め決められた閾値以下になったことを確認して、ECU120は、給電用コンタクタ119Hの接続を遮断(切断)する。
次に、図7を参照して、図5に示した処理フローにおいて、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置されパワーボタンが押下された状態において、その後、嵌合信号が入力した場合の処理のタイミングチャートについて説明する。図7は、燃料電池101の発電が指示された後に嵌合信号が入力された場合の処理のタイミングチャートを示す図である。
(タイミングT201)
イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置された場合、ECU120は、嵌合信号が入力されているか否かを判定する。この場合、嵌合信号が入力されていない。ここで、ユーザがパワースイッチを押下した場合、ECU120は、燃料電池101に対して発電制御を実行する。なお、この処理は、上述のステップST4に相当する。
(タイミングT202)
次いで、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続されたとする。これにより、嵌合信号が入力されるため、ECU120は、インターロック制御を実行する。そして、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が少なくともエアポンプ104への電力供給ができる状態となった場合、ECU120は、給電用コンタクタ119の溶着検知を行う。
(タイミングT203)
給電用コンタクタ119が溶着していないことを判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119を接続させる。なお、この処理は、上述のステップST15に相当する。
(タイミングT204)
このように、給電用コンタクタ119が接続された場合、ECU120は、外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力する。なお、この処理は、上述のステップST17に相当する
(タイミングT205)
そして、ユーザによって、イグニッションキーがイグニッションOFFの位置に位置されると、発電制御の終了を指示する操作信号が入力され、ECU120は、燃料電池101の発電を停止させる。
次に、図8を参照して、本実施形態に係るバッテリコンタクタ113と給電用コンタクタ119の接続処理について詳細に説明する。図8は、本実施形態に係る給電時のコンタクタの接続処理の一例を示すフローチャートである。なお、この処理は、図5のステップST15の処理に代えて実行される処理である。また、バッテリコンタクタ113を接続するタイミングは、ステップST15ではなく、ステップST1,2の間となる。
なお、図8に示すフローチャートは、ECU120による処理内容の一工程を示すものである。よって、ECU120は、図8に示すフローチャートのSTARTからENDまでの一工程が終了すると、再度STARTからの処理を実行し、このフローチャートの処理フローを繰り返し実行する。
(ステップST61)
ECU120は、外部給電が要求されているか否かを判定する。例えば、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置されている状態で、パワースイッチが押下された場合、ECU120は、嵌合信号が外部給電側制御装置201から入力されていれば、外部給電が要求されていると判定する。
(ステップST62)
外部給電が要求されていると判定した場合、ECU120は、ダウンバータ127が起動しているか否かを判定する。例えば、ECU120は、ダウンバータ127が起動するための電力が高圧バッテリ110からダウンバータ127に供給されている場合、ダウンバータ127が起動していると判定する。
具体的に説明すると、ECU120は、バッテリコンタクタ113の接続が完了している場合、ダウンバータ127が起動するための電力がダウンバータ127に供給されていると判定する。例えば、ECU120は、内蔵する記憶領域を参照して、バッテリコンタクタ113の接続が完了しているか否かを示すフラグ(F_BATCONE)が「1」であるか否かを判定する。F_BATCONE=1である場合、ECU120は、バッテリコンタクタ113の接続が完了していると判定する。
(ステップST63)
ダウンバータ127が起動しているか否かを判定した場合、例えば、バッテリコンタクタ113の接続が完了していると判定した場合、ECU120は、給電用コンタクタ119の接続が完了しているか否かを判定する。例えば、ECU120は、内蔵する記憶領域を参照して、給電用コンタクタ119の接続が完了していることを示すフラグ(F_OUTCONE)が「1」であるか否かを判定する。F_OUTCONE=1である場合、ECU120は、給電用コンタクタ119の接続が完了していると判定する。
(ステップST64)
給電用コンタクタ119の接続が完了していると判定した場合、ECU120は、外部給電側制御装置201に対して、外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を出力する。
(ステップST65)
なお、ステップST62において、例えば、F_BATCONE=0である場合、ECU120は、バッテリコンタクタ113の接続が完了していないため、ダウンバータ127が起動していないと判定する。この場合、ECU120は、バッテリコンタクタ113の接続を実行する。なお、このバッテリコンタクタ113の接続の方法については、後述する。
そして、バッテリコンタクタ113の接続が完了した場合、ECU120は、内蔵する記憶領域に、F_BATCONE=1を書き込む。
なお、バッテリコンタクタ113が接続された場合、高圧バッテリ110からの電力がダウンバータ127に供給可能となる。また、エアポンプ104に電力が供給され、ECU120が、燃料電池101を発電させる。
(ステップST66)
次いで、ECU120は、F_BATCONE=1であるか、つまり、バッテリコンタクタ113の接続が完了しているか否かを判定する。
(ステップST67)
F_BATCONE=1である場合、つまり、バッテリコンタクタ113の接続が完了している場合、ECU120は、ダウンバータ127を起動させる。ダウンバータ127は、高圧バッテリ110から供給された電力に基づき起動し、電圧を変換して12Vの電力を12Vバッテリ126に充電する。そして、ステップST63に移行する。
(ステップST68)
一方、F_BATCONE=0である場合、つまり、バッテリコンタクタ113の接続が完了していない場合、ECU120は、外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を出力することなく、処理を終了する。
(ステップST69)
また、ステップST63において、F_OUTCONE=0である場合、ECU120は、給電用コンタクタ119の接続が完了していないと判定する。この場合、ECU120は、給電用コンタクタ119の接続を実行する。なお、この給電用コンタクタ119の接続の方法については、後述する。
そして、給電用コンタクタ119の接続が完了した場合、ECU120は、内蔵する記憶領域に、F_OUTCONE=1を書き込む。
(ステップST70)
次いで、ECU120は、F_OUTCONE=1であるか、つまり、給電用コンタクタ119の接続が完了しているか否かを判定する。
F_OUTCONE=1である場合、ステップST64に移行する。
(ステップST71)
F_OUTCONE=0である場合、つまり、給電用コンタクタ119の接続が完了していない場合、ECU120は、外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を出力することなく、処理を終了する。
(ステップST72)
さらに、ステップST61において、外部給電が要求されていないと判定した場合、ECU120は、外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を出力することなく、処理を終了する。
次に、図9を参照して、図8に示した処理フローのタイミングチャートについて説明する。図9は、図8に示した処理フローのタイミングチャートを示す図である。
(タイミングT301)
例えば、イグニッションキーがイグニッションONの位置に位置されている状態で、パワースイッチが押下され、嵌合信号が外部給電側制御装置201からECU120に入力されたとする。これにより、ECU120は、外部給電が要求されたと判定する。
(タイミングT302)
そして、ECU120は、プリチャージコンタクタ113Pとバッテリコンタクタ113Lを接続するコマンドをそれぞれに出力する。このとき、バッテリコンタクタ113Hは接続させない。これにより、プリチャージコンタクタ113Pとバッテリコンタクタ113Lとが接続され、高圧バッテリ110からの電力が、プリチャージコンタクタ113Pとプリチャージ抵抗器113Rからなる電源側抵抗回路と、バッテリコンタクタ113Lとを流れる。つまり、電源回路500内の平滑コンデンサ135に高圧バッテリ110からの電力(あるいは、燃料電池101による発電電力を含むものであってもよい)が充電される。この制御を、以下、第1プリチャージ制御という。
(タイミングT303)
次いで、ECU120は、例えば、電圧計125が計測した電圧値に基づき、プリチャージが完了したか否かを判定する。プリチャージが完了したと判定した場合、ECU120は、プリチャージコンタクタ113Pの接続を遮断(切断)するコマンドを出力するとともに、バッテリコンタクタ113Hを接続するコマンドを出力する。これにより、プリチャージコンタクタ113Pの接続が遮断され、バッテリコンタクタ113Hが接続される。よって、バッテリコンタクタ113H、113Lが接続され、高圧バッテリ110からの電力が電源回路500に供給される。そして、ECU120は、ダウンバータ127に起動を指示するコマンドを出力する、これにより、ダウンバータ127は、高圧バッテリ110からの電力に基づき起動する。また、ECU120は、燃料電池101を発電させる。
(タイミングT304)
そして、ECU120は、プリチャージコンタクタ119Pと給電用コンタクタ119Hを接続するコマンドをそれぞれに出力する。このとき、給電用コンタクタ119Hは接続させない。これにより、プリチャージコンタクタ119Pと給電用コンタクタ119Lとが接続され、高圧バッテリ110からの電力が、プリチャージコンタクタ119Pとプリチャージ抵抗器119Rからなる外部給電側抵抗回路と、給電用コンタクタ119Lとを流れる。つまり、外部給電回路600内の平滑コンデンサ206に高圧バッテリ110からの電力(あるいは、燃料電池101による発電電力を含むものであってもよい)が充電される。この制御を、以下、第2プリチャージ制御という。
(タイミングT305)
次いで、ECU120は、例えば、インバータ装置200の電圧計205が計測したインバータ入力電圧に基づき、プリチャージが完了したか否かを判定する。プリチャージが完了したと判定した場合、ECU120は、プリチャージコンタクタ119Pの接続を遮断(切断)するコマンドを出力するとともに、給電用コンタクタ119Hを接続するコマンドを出力する。これにより、プリチャージコンタクタ113Pの接続が遮断され、給電用コンタクタ119Hが接続される。よって、バッテリコンタクタ113H、113Lが接続され、高圧バッテリ110からの電力が外部給電回路600に供給される。これにより、インバータ装置200に電力が供給され、起動する。
ここで、例えば、ECU120が、外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を外部給電側制御装置201に出力した場合、外部給電側制御装置201が、DC/ACインバータ202,203,204に外部負荷300への給電を開始し、外部負荷300へ電力が供給される。
上述の通り、本実施形態に係る電力供給システム1によると、バッテリコンタクタ113Lとプリチャージコンタクタ113Pによるプリチャージを実施して、バッテリコンタクタ113H,113Lを接続した後、ダウンバータ127を起動する。
これにより、例えば、12Vバッテリ126の電力が外部給電回路600や外部給電側制御装置201に持ち出される構成であっても、外部給電回路600が接続されるよりも前に、ダウンバータ127が起動することにより、ECU120や外部給電側制御装置201を動作させるための電力を確保することができる。
従って、燃料ガスが尽きるまで燃料電池101は発電をし続けることができるため、外部負荷300に対して、長時間、継続的に電力を供給することができる。
また、本実施形態に係る電力供給システム1は、ダウンバータ127が起動した後、給電用コンタクタ119Lとプリチャージコンタクタ119Pによるプリチャージを実施して、給電用コンタクタ119H,119Lを接続する。その後、ECU120は、外部負荷300への給電を許可することを示すインバータ出力許可信号をインバータ装置200の外部給電側制御装置201に出力する。
これにより、外部負荷300の供給開始時に、燃料電池自動車100からインバータ装置200に12Vの電力が出力してしまい、ECU120が起動するために必要な電力が確保されないという事態が回避される。
従って、外部負荷300の供給を開始しようとするときに、燃料電池101が発電できず、さらに、外部負荷300にも電力が供給されないという事態が回避される。よって、利用者の信頼性を損なうことを防止し、安定した信頼性のある電力供給を実現することができる。
さらに、本実施形態に係る電力供給システム1は、外部給電回路600内の給電用コンタクタ119を燃料電池自動車100に搭載するようにした。これにより、給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pに対する制御を燃料電池自動車100内において行えるため、信頼性の高い制御を実現することができる。具体的に説明すると、この給電用コンタクタ119をインバータ装置200に設けた場合、ECU120と外部給電側制御装置201との通信異常が発生した場合、ECU120が給電用コンタクタ119の開閉を制御できないおそれがある。よって、本実施形態のように、給電用コンタクタ119を燃料電池自動車100に設けることにより、ECU120が、給電用コンタクタ119を確実に制御することができる。
また、本実施形態に係る電力供給システム1は、燃料電池自動車100とインバータ装置200とが電気的に接続され、嵌合信号が外部給電側制御装置201からECU120に入力している場合であっても、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態でなければ、給電用コンタクタ119H,119Lを接続したり、インバータ装置200の外部給電側制御装置201に対して外部負荷300への給電を許可するコマンド(インバータ出力許可信号)を出力しないようにした。すなわち、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態でなければ、燃料電池自動車100からインバータ装置200や外部負荷300に対して電力を供給しないようにした。
これにより、燃料電池101の発電電力を外部負荷300に対して、長時間、継続的に供給することができる。すなわち、外部負荷300の供給開始時に、燃料電池自動車100からインバータ装置200に電力が出力してしまい、燃料電池101を発電するために必要な電力が確保されないという事態が回避される。これにより、外部負荷300の供給を開始しようとするときに、燃料電池101が発電できずに、外部負荷300に安定した電力が供給されないという事態が回避される。よって、利用者の信頼性を損なうことを防止し、安定した信頼性のある電力供給を実現することができる。
また、上述の通り、ECU120は、燃料電池101の発電状態(FC発電状態)が、少なくともエアポンプ104への電力供給(最低動作電圧)ができる状態でなければ、給電用コンタクタ119を接続しないようにした。これにより、燃料電池101による起動が完了するまでは、外部負荷300への給電を確実に遮断することができる。よって、仮に、インバータ装置200の外部給電側制御装置201から出力を許可するインバータ出力許可信号の要求があり、ECU120が誤ってインバータ出力許可信号を出力してしまい、インバータ装置200がDC/ACインバータ202,203,204から外部負荷300への出力を開始するように動作した場合であっても、燃料電池101による起動が完了するまでは、外部負荷300への給電を確実に遮断することができる。
また、上述の通り、外部給電回路600内の給電用コンタクタ119を燃料電池自動車100に搭載するようにした。これにより、給電用コンタクタ119に対する制御を燃料電池自動車100内において行えるため、信頼性の高い制御を実現することができる。具体的に説明すると、この給電用コンタクタ119をインバータ装置200に設けた場合、ECU120と外部給電側制御装置201との通信異常が発生した場合、ECU120が給電用コンタクタ119の開閉を制御できないおそれがある。よって、本実施形態のように、給電用コンタクタ119を燃料電池自動車100に設けることにより、ECU120が、給電用コンタクタ119を確実に制御することができる。
また、上述の通り、ECU120は、給電用コンタクタ119を接続した後に、インバータ装置200から外部負荷300への給電を許可するインバータ出力許可信号を出力するようにした。これにより、給電用コンタクタ119の接続時に溶着が起こることを防止することができる。
また、上述の通り、ECU120は、嵌合信号が入力された場合、給電用コンタクタ119を接続する前に、インターロック状態であるか否かを判定する。これにより、燃料電池自動車100が走行中にインバータ装置200に給電されることを防止することができる。また、外部負荷300に給電中に、燃料電池自動車100が走行することが防止され、インバータ装置200や外部負荷300を引き摺りながら燃料電池自動車100が走行する事態を回避することができる。
また、ECU120は、燃料電池101に対して発電開始を指示する際に、高圧バッテリ110に充電されている蓄電電力の残容量(SOC)が予め決められた閾値未満であるか否かを判定するものであってもよい。蓄電電力の残容量(SOC)が予め決められた閾値未満であった場合、ECU120は、燃料電池101に対して発電開始を指示する。一方、蓄電電力の残容量(SOC)が予め決められた閾値以上であった場合、燃料電池101に対して発電開始を指示しない。
これにより、高圧バッテリ110に十分な電力が充電されている場合、この電力を利用して外部負荷300に電力供給を実現することができるため、必要時以外は燃料電池101による発電を実行しないですむため、効率的である。よって、エアポンプ104の回転に伴う騒音が抑制され、商品性を向上させることができる。なお、閾値は少なくとも燃料電池の起動に要する電力量を考慮して設定する。
[第2実施形態]
また、本発明は、図3に示した構成に限られず、図10に示すような構成であってもよい。図10は、本実施形態に係る電力供給システム2における制御系の一例について説明する。
図10に示す通り、電力供給システム2は、制御装置400と、電源回路500と、外部給電回路602とを備える。つまり、制御装置400と電源回路500は、第1実施形態と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
外部給電回路602は、インバータ装置200に設けられており、給電用コンタクタ119がインバータ装置200に搭載されている点が、第1実施形態と異なる。
この場合、給電用コンタクタ119は、外部給電側制御装置201によって制御される。つまり、外部給電側制御装置201は、ECU120から出力される給電用コンタクタ119H,119Lおよびプリチャージコンタクタ119Pの接続あるいは遮断を示すコマンドに基づき、これらの接続あるいは遮断を制御する。
このように、給電用コンタクタ119を、燃料電池自動車100の外部であるインバータ装置200に搭載するものであってもよい。
なお、本発明の一実施形態において、電源回路は、EV、HEVFCEV用の電気回路を含む概念である。また、外部負荷300は、コンセントで接続される電気機器、V2H、V2G、あるいは、他の電気自動車等であってもよい。また、外部負荷への給電を要求する給電要求は、本実施形態のように、イグニッションONの位置にイグニッションンキーを位置させてECU120を起動した状態でパワースイッチを押下する操作に限られない。例えば、ユーザがインバータ装置200のコネクタ部251を燃料電池自動車100の給電口152に差し込み電気的に接続する操作等であってもよく、このように接続された状態において、外部負荷300がインバータ装置200を接続する操作であってもよく、さらに、外部負荷300の起動する操作であってもよい。
1 電力供給システム
100 燃料電池自動車
200 インバータ装置
300 外部負荷
101 燃料電池
102 駆動モータ
104 エアポンプ
108 ラジエータ
109 補機類
110 高圧バッテリ
111 水素タンク
111R,111L 軸方向端面
112 PDU(Power Drive Unit)
113 バッテリコンタクタ
114a〜114f 高圧ケーブル
115 ジャンクションボックス
116 DC/DCコンバータ
117a,117b 高圧ケーブル
118a,118b 高圧ケーブル
119 給電用コンタクタ
120 ECU(Electrical Control Unit)
125 電圧計
126 12Vバッテリ
127 ダウンバータ
135 平滑コンデンサ
151 トランクルーム
152 給電口
153 底部
154 インバータ設置スペース
201 外部給電側制御装置
202〜204 DC/ACインバータ
205 電圧計
206 平滑コンデンサ
251 コネクタ部
253 接続ケーブル
258 交流電力出力部
1201 発電手段
1202 判定手段
1203 許可手段
2010 実行手段

Claims (5)

  1. 電力を供給する燃料電池と、
    前記燃料電池から供給される電力により駆動する車両と、
    前記燃料電池から供給される電力の一部を充電する補機用蓄電装置と、
    前記燃料電池から供給される電力の電圧値を変換して前記補機用蓄電装置に供給する補機用蓄電装置充電手段と、
    前記補機用蓄電装置から供給される電力に基づき前記車両を制御する車両側制御装置と、
    前記燃料電池から供給される電力を外部負荷に供給する外部給電回路と、
    前記補機用蓄電装置から供給される電力に基づき前記外部給電回路を制御する外部給電側制御装置と、を備え、
    前記車両側制御装置は、
    前記車両に設けられた第1入力手段がユーザにより操作された場合に前記補機用蓄電装置充電手段を起動させ、前記補機用蓄電装置充電手段が起動した後、前記燃料電池からの電力を前記外部負荷に供給するよう外部給電回路を制御することを特徴とする電力供給システム。
  2. 前記車両側制御装置は、
    前記車両に設けられた第2入力手段ユーザにより操作された場合に前記車両を起動させ、前記車両に設けられた第1入力手段がユーザにより操作された場合に前記補機用蓄電装置充電手段を起動させ、前記補機用蓄電装置充電手段が起動した後、前記燃料電池からの電力を前記外部負荷に供給するよう外部給電回路を制御することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
  3. 前記車両側制御装置は、
    前記燃料電池の発電状態が少なくともエアポンプへの電力供給ができない状態である場合には前記燃料電池からの電力を前記外部負荷に供給しないよう外部給電回路を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。
  4. 前記車両側制御装置は、
    前記補機用蓄電装置充電手段が起動した後、前記燃料電池を含む電源回路と前記外部給電回路とを接続することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の電力供給システム。
  5. 前記車両側制御装置と通信可能に設けられる前記外部給電側制御装置と、
    前記燃料電池を含む電源回路と前記外部給電回路とを接続する外部給電側接触器と
    を備えるインバータ装置をさらに備えることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の電力供給システム。
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