JP6856502B2 - Power supply system and control method of power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、放電抵抗器を備える電源システム及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply system including a discharge resistor and a control method thereof.
特許文献1は、燃料電池の起動時間が長い場合に生じうるオフセットについても、コンバータの電流センサの原点学習を実施してゼロ点調整することによってこれをなくすことができるようにした燃料電池システムを提供することを目的としている([0006]、要約)。当該目的を達成するため、特許文献1(要約)の燃料電池システムは、セルスタック3と、セルスタック3の出力電圧を昇圧するコンバータ150と、コンバータ150に設けられたスイッチング素子SW1と、セルスタック3からコンバータ150に送られる電流を測定する電流センサCSとを備える。スイッチング素子SW1が停止中であり且つコンバータ150の出力電圧VHがコンバータ150への入力電圧VLよりも大きい場合に、電流センサCS(図2)の原点学習を実施する学習処理手段が設けられる。
上記のように、特許文献1では、1つの電流センサCS(図2)の原点学習が開示されている。しかしながら、特許文献1では、複数の電流センサ(電流値取得手段)を用いる構成及びそのための制御については検討されていない。
As described above,
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、複数の電流値取得手段を好適に用いることが可能な電源システム及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and an object of the present invention is to provide a power supply system capable of preferably using a plurality of current value acquisition means and a control method thereof.
本発明に係る電源システムは、
電源と、
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第1電流を取得する第1電流取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第2電流を取得する第2電流取得手段と
を備えるものであって、
前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
前記診断部は、前記第1電流と前記第2電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにして前記放電抵抗器による放電を開始させ、放電開始前と放電開始後の前記第1電流の変化に基づいて故障部位を推定する
ことを特徴とする。
The power supply system according to the present invention
Power supply and
The load to which power is supplied from the power source and
A discharge resistor connected in parallel with the load to the power supply between the power supply and the load.
A switch connected in series with the discharge resistor,
A first current acquisition means for acquiring a first current in the negative electrode line on the power supply side of the discharge resistor, and
It is provided with a second current acquisition means for acquiring a second current in the negative electrode line on the load side of the discharge resistor.
The power supply system further comprises a diagnostic unit for diagnosing a failure in the power supply system.
When the diagnostic unit determines that the first current and the second current are different, the switch is turned on to start the discharge by the discharge resistor, and the first before the start of the discharge and after the start of the discharge. It is characterized by estimating the faulty part based on the change in current.
本発明によれば、放電抵抗器よりも電源側の負極ラインにおける第1電流と、放電抵抗器よりも負荷側の負極ラインにおける第2電流とが異なると判定したときに、放電抵抗器による放電を開始させる。そして、放電開始前と放電開始後の第1電流の変化に基づいて故障部位を推定する。従って、簡易な手法で故障部位を推定することが可能となる。 According to the present invention, when it is determined that the first current in the negative electrode line on the power supply side of the discharge resistor and the second current in the negative electrode line on the load side of the discharge resistor are different, the discharge by the discharge resistor is performed. To start. Then, the failure portion is estimated based on the change in the first current before and after the start of discharge. Therefore, it is possible to estimate the faulty part by a simple method.
放電開始前と放電開始後の前記第1電流が変化した場合、前記診断部は、前記第1電流取得手段及び前記第2電流取得手段の少なくとも一方が故障していると推定してもよい。これにより、簡易な方法で第1電流取得手段又は第2電流取得手段の故障を検出することが可能となる。また、第1電流取得手段又は第2電流取得手段が故障すると、第1電流及び第2電流を用いる制御(例えば、ゼロ点学習、出力補正等)が適切に行われなくなる。本発明によれば、第1電流取得手段又は第2電流取得手段の故障を検出可能であるため、第1電流及び第2電流を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。 When the first current changes before and after the start of discharge, the diagnostic unit may presume that at least one of the first current acquisition means and the second current acquisition means has failed. This makes it possible to detect a failure of the first current acquisition means or the second current acquisition means by a simple method. Further, if the first current acquisition means or the second current acquisition means fails, control using the first current and the second current (for example, zero point learning, output correction, etc.) cannot be properly performed. According to the present invention, since it is possible to detect a failure of the first current acquisition means or the second current acquisition means, it is possible to easily detect a situation in which control using the first current and the second current is not properly performed. It will be possible.
放電開始前と放電開始後の前記第1電流が同じ値の場合、前記診断部は、前記スイッチが閉固着していると推定してもよい。これにより、簡易な方法でスイッチの閉固着を検出することが可能となる。また、放電抵抗器と直列に配置されたスイッチが閉固着すると、第1電流取得手段及び第2電流取得手段は、本来あるべきではない誤った値としての第1電流及び第2電流を検出することとなる。その場合、第1電流及び第2電流を用いる制御(例えば、ゼロ点学習、出力補正等)が適切に行われなくなる。本発明によれば、スイッチの閉固着を検出可能であるため、第1電流及び第2電流を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。さらに、第1電流と第2電流とが異なると判定したときに行う放電の開始前と開始後の第1電流が変化したか又は同じかに応じて原因箇所を特定する場合、フェールセーフ対応を適切に取ることが可能となる。 When the first current before the start of discharge and after the start of discharge have the same value, the diagnostic unit may presume that the switch is closed and fixed. This makes it possible to detect the closing and sticking of the switch by a simple method. Further, when the switch arranged in series with the discharge resistor is closed and fixed, the first current acquisition means and the second current acquisition means detect the first current and the second current as erroneous values that should not be originally present. It will be. In that case, control using the first current and the second current (for example, zero point learning, output correction, etc.) is not properly performed. According to the present invention, since it is possible to detect the closing and sticking of the switch, it is possible to easily detect a situation in which control using the first current and the second current is not properly performed. Furthermore, when identifying the cause location according to whether the first current before and after the start of discharge, which is performed when it is determined that the first current and the second current are different, has changed or is the same, fail-safe measures are provided. It will be possible to take it properly.
前記電源は、例えば燃料電池とすることができる。前記電源システムは、前記第1電流取得手段又は前記第2電流取得手段のゼロ点を学習するゼロ点学習制御を実行するゼロ点学習手段を備えてもよい。前記ゼロ点学習手段は、前記スイッチに開指令が行われていること、及び前記燃料電池の出力電圧が第1電圧閾値以下又は未変動であることを、前記ゼロ点学習制御の実行条件として設定してもよい。これにより、ゼロ点学習に好適な条件を満たす場合に第1電流取得手段又は第2電流取得手段のゼロ点学習を行うことが可能となる。 The power source can be, for example, a fuel cell. The power supply system may include zero point learning means for executing zero point learning control for learning the zero point of the first current acquisition means or the second current acquisition means. The zero point learning means sets as the execution conditions of the zero point learning control that an open command is given to the switch and that the output voltage of the fuel cell is equal to or less than the first voltage threshold value or does not fluctuate. You may. As a result, the zero point learning of the first current acquisition means or the second current acquisition means can be performed when the conditions suitable for the zero point learning are satisfied.
前記電源システムは、前記第1電流取得手段及び前記第2電流取得手段の一方の取得値に基づいて他方の取得値を補正する取得値補正制御を実行する取得値補正手段を備えてもよい。前記取得値補正手段は、前記燃料電池の出力電圧が第2電圧閾値以上であることを、前記取得値補正制御の実行条件として設定してもよい。これにより、取得値の補正に好適な条件を満たす場合に第1電流取得手段又は第2電流取得手段の取得値補正を行うことが可能となる。 The power supply system may include acquisition value correction means for executing acquisition value correction control for correcting the acquisition value of the other based on the acquisition value of one of the first current acquisition means and the second current acquisition means. The acquired value correction means may set that the output voltage of the fuel cell is equal to or higher than the second voltage threshold value as an execution condition of the acquired value correction control. As a result, it is possible to correct the acquired value of the first current acquisition means or the second current acquisition means when the conditions suitable for the correction of the acquired value are satisfied.
本発明に係る電源システムの制御方法は、
電源と、
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第1電流を取得する第1電流取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第2電流を取得する第2電流取得手段と、
前記電源システム内の故障を診断する診断部と
を備える電源システムの制御方法であって、
前記診断部は、前記第1電流と前記第2電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにして前記放電抵抗器による放電を開始させ、放電開始前と放電開始後の前記第1電流の変化に基づいて故障部位を推定する
ことを特徴とする。
The control method of the power supply system according to the present invention is
Power supply and
The load to which power is supplied from the power source and
A discharge resistor connected in parallel with the load to the power supply between the power supply and the load.
A switch connected in series with the discharge resistor,
A first current acquisition means for acquiring a first current in the negative electrode line on the power supply side of the discharge resistor, and
A second current acquisition means for acquiring a second current in the negative electrode line on the load side of the discharge resistor, and
It is a control method of a power supply system including a diagnostic unit for diagnosing a failure in the power supply system.
When the diagnostic unit determines that the first current and the second current are different, the switch is turned on to start the discharge by the discharge resistor, and the first before the start of the discharge and after the start of the discharge. It is characterized by estimating the faulty part based on the change in current.
本発明に係る電源システムは、
電源と、
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の第1通電状態量を取得する第1通電状態量取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の第2通電状態量を取得する第2通電状態量取得手段と
を備えるものであって、
前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
前記診断部は、前記第1通電状態量と前記第2通電状態量とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにして前記放電抵抗器による放電を開始させ、放電開始前と放電開始後の前記第1通電状態量又は前記第2通電状態量の変化に基づいて故障部位を推定する
ことを特徴とする。
The power supply system according to the present invention
Power supply and
The load to which power is supplied from the power source and
A discharge resistor connected in parallel with the load to the power supply between the power supply and the load.
A switch connected in series with the discharge resistor,
A first energized state amount acquisition means for acquiring a first energized state amount on the power supply side of the discharge resistor, and
It is provided with a second energized state amount acquisition means for acquiring the second energized state amount on the load side of the discharge resistor.
The power supply system further comprises a diagnostic unit for diagnosing a failure in the power supply system.
When the diagnostic unit determines that the first energized state amount and the second energized state amount are different, the switch is turned on to start the discharge by the discharge resistor, and before the start of the discharge and after the start of the discharge. The faulty part is estimated based on the change of the first energized state amount or the second energized state amount of the above.
本発明によれば、放電抵抗器よりも電源側の第1通電状態量と、放電抵抗器よりも負荷側の第2通電状態量とが異なると判定したときに、放電抵抗器による放電を開始させる。そして、放電開始前と放電開始後の第1通電状態量又は第2通電状態量の変化に基づいて故障部位を推定する。従って、簡易な手法で故障部位を推定することが可能となる。 According to the present invention, when it is determined that the first energized state amount on the power supply side of the discharge resistor and the second energized state amount on the load side of the discharge resistor are different, the discharge by the discharge resistor is started. Let me. Then, the failure portion is estimated based on the change in the first energized state amount or the second energized state amount before and after the start of discharge. Therefore, it is possible to estimate the faulty part by a simple method.
なお、異なるか否かを判定するための第1通電状態量又は第2通電状態量と、放電開始前と放電開始後の変化を見る第1通電状態量又は第2通電状態量とは、同じ種類(電流、電圧、電力等)又は異なる種類のいずれであってもよい。 The first energized state amount or the second energized state amount for determining whether or not they are different, and the first energized state amount or the second energized state amount for observing the change before and after the start of discharge are the same. It may be of any type (current, voltage, power, etc.) or a different type.
本発明によれば、複数の電流値取得手段を好適に用いることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to preferably use a plurality of current value acquisition means.
A.一実施形態
<A−1.構成>
[A−1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る電源システム12(以下「システム12」という。)を搭載した燃料電池車両10(以下「FC車両10」又は「車両10」という。)の概略全体構成図である。FC車両10は、電源システム12に加え、走行モータ14(以下「モータ14」という。)と、インバータ16とを有する。
A. One Embodiment <A-1. Configuration>
[A-1-1. overall structure]
FIG. 1 shows a schematic overall configuration of a fuel cell vehicle 10 (hereinafter referred to as “
電源システム12は、燃料電池ユニット20(以下「FCユニット20」という。)と、バッテリユニット22と、統合電子制御装置24(以下「統合ECU24」という。)とを有する。
The
[A−1−2.駆動系]
本実施形態のモータ14は、3相交流ブラシレス式である。モータ14は、FCユニット20及びバッテリユニット22から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション30を通じて車輪32を回転させる。また、モータ14は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]をバッテリユニット22等に出力する。
[A-1-2. Drive system]
The
インバータ16は、3相フルブリッジ型の構成を有し、直流−交流変換を行う。より具体的には、インバータ16は、直流を3相の交流に変換してモータ14に供給する一方、回生動作に伴う交流−直流変換後の直流をバッテリユニット22のバッテリコンバータ302を通じてバッテリ300等に供給する。なお、モータ14とインバータ16を併せて負荷40という。
The
[A−1−3.FCユニット20]
(A−1−3−1.FCユニット20の概要)
図2は、本実施形態のFCユニット20の概略全体構成図である。図1及び図2に示すように、FCユニット20は、燃料電池スタック50(以下「FCスタック50」、「燃料電池50」又は「FC50」という。)と、FC監視ユニット52と、FCコンバータ54と、FCスタック50の周辺部品(図示せず)とを有する。
[A-1--3. FC unit 20]
(A-1-3-1. Outline of FC unit 20)
FIG. 2 is a schematic overall configuration diagram of the
(A−1−3−2.FCスタック50)
FCスタック50は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セルを積層した構造を有する。前記周辺部品には、FCスタック50のアノードに対して水素(燃料ガス)を給排するアノード系(図示せず)と、FCスタック50のカソードに対して酸素を含む空気(酸化剤ガス)を給排するカソード系(図示せず)とが含まれる。
(A-1--3-2. FC stack 50)
The
(A−1−3−3.FC監視ユニット52)
(A−1−3−3−1.FC監視ユニット52の概要)
FC監視ユニット52(以下「監視ユニット52」ともいう。)は、FCスタック50の出力を監視する。図2に示すように、監視ユニット52は、FC電圧センサ70と、第1FC電流センサ72と、第2FC電流センサ74と、ディスチャージャ76と、FC監視電子制御装置78(以下「FC監視ECU78」又は「監視ECU78」ともいう。)を有する。図2には示していないが、正極ライン90及び負極ライン92にコンタクタを設けてもよい。
(A-1--3-3. FC monitoring unit 52)
(A-1--3-3-1. Outline of FC monitoring unit 52)
The FC monitoring unit 52 (hereinafter, also referred to as “monitoring
FC電圧センサ70は、FCスタック50からの出力電圧(以下、「FC電圧Vfc」という。)を検出する。FC電圧センサ70は、ディスチャージャ76(又は後述する交点106)よりもFC50側の正極ライン90及び負極ライン92に接続される。
The
第1FC電流センサ72は、FCスタック50からの出力電流Ifc1(以下、「第1FC電流Ifc1」という。)を検出する。第1FC電流センサ72は、正極ライン90のうちディスチャージャ76(又は後述する交点106)よりもFC50側に設けられる。第2FC電流センサ74は、FCスタック50への入力電流Ifc2(以下、「第2FC電流Ifc2」という。)を検出する。第2FC電流センサ74は、負極ライン92のうちディスチャージャ76(又は後述する交点108)よりもFC50側に設けられる。
The first FC
第1FC電流センサ72及び第2FC電流センサ74は、検出素子としてホール素子(図示せず)を有する。例えば、第1FC電流センサ72は、正極ライン90を流れる電流(第1FC電流Ifc1)の磁界を検出し、電圧に変換する。同様に、第2FC電流センサ74は、負極ライン92を流れる電流(第2FC電流Ifc2)の磁界を検出し、電圧に変換する。そして、検出した電圧に対応する電流を、第1FC電流Ifc1及び第2FC電流Ifc2として出力する。本実施形態の第2FC電流センサ74は、後述する第2VCU電流センサ166よりも検出精度が高い。
The first FC
第1FC電流Ifc1及び第2FC電流Ifc2は、FCスタック50の出力を管理するために用いられる。例えば、FCスタック50において発電時に生成される水の量を推定するために用いられる。FCスタック50は発電時に生成される水により電解質膜を湿潤させることで、出力性能及び耐久性を確保する。FCスタック50が過乾燥又は過加湿になることを防ぐために、FCスタック50に供給する反応ガス量も適切に管理する必要がある。そのため、生成水の量の管理が重要となる。また、本実施形態では、第2FC電流Ifc2は、後述する第2VCU電流Ivcu2のゼロ点補正及び出力マップ補正にも用いられる。
The first FC current Ifc1 and the second FC current Ifc2 are used to manage the output of the
ディスチャージャ76は、FC50の停止時等においてFC50又はFCコンバータ54に残留する電力を消費する。ディスチャージャ76は、放電抵抗器100と、スイッチング素子102とを有する。放電抵抗器100及びスイッチング素子102は、正極ライン90及び負極ライン92を結ぶバイパスライン104上に設けられる。スイッチング素子102は、監視ECU78からの指令(駆動信号)によりオンオフする。以下では、正極ライン90とバイパスライン104の交点を交点106といい、負極ライン92とバイパスライン104の交点を交点108という。
The
(A−1−3−3−2.FC監視ECU78)
FC監視ECU78は、FC50の入出力を監視又は制御するコンピュータである。図2に示すように、監視ECU78は、入出力部120、演算部122及び記憶部124を有する。
(A-1--3-2. FC monitoring ECU 78)
The
入出力部120は、監視ECU78以外の機器(各センサ70、72、74、後述するFCコンバータ電子制御装置168等)との入出力を行う(図2では信号線が省略されていることに留意されたい。)。入出力部120は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないA/D変換回路を備える。
The input /
演算部122は、例えば、中央処理装置(CPU)を含む。演算部122は、各センサ70、72、74、FCコンバータ電子制御装置168等からの信号に基づいて演算を行う。そして、演算部122は、演算結果に基づき、ディスチャージャ76等に対する信号を生成する。
The
図2に示すように、演算部122は、ディスチャージ制御部130と、故障診断部132とを有する。ディスチャージ制御部130及び故障診断部132は、記憶部124に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。前記プログラムは、図示しない通信装置を介して外部機器から供給されてもよい。前記プログラムの一部をハードウェア(回路部品)で構成することもできる。後述するように、故障診断部132は、FCコンバータ54のFCコンバータ電子制御装置168に設けてもよい。
As shown in FIG. 2, the
ディスチャージ制御部130は、FC50が停止した際等にディスチャージャ76を用いてディスチャージを行うディスチャージ制御を実行する。故障診断部132は、FCユニット20における故障を診断する故障診断制御を実行する。故障診断制御の詳細は、図3及び図4を参照して後述する。
The
記憶部124は、演算部122が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部124は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ(以下「RAM」という。)を備える。RAMとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部124は、RAMに加え、リード・オンリー・メモリ(以下「ROM」という。)及び/又はソリッド・ステート・ドライブ(以下「SSD」という。)を有してもよい。
The
(A−1−3−4.FCコンバータ54)
(A−1−3−4−1.FCコンバータ54の概要)
FCコンバータ54は、FC50の出力電圧(FC電圧Vfc)を昇圧して又は直結状態でインバータ16又はバッテリユニット22に供給する昇圧チョッパ型の電圧変換装置(DC/DCコンバータ)である。FCコンバータ54は、FC50とインバータ16との間に配置される。換言すると、FCコンバータ54は、一方がFC50のある1次側1Sf(図1)に接続され、他方がバッテリユニット22と負荷40との接続点である2次側2Sに接続されている。以下では、FCコンバータ54を、コンバータ54、昇圧コンバータ54又はFC−VCU54ともいう。FC−VCU54は、FC50用電圧制御ユニットの意味である。
(A-1--3-4. FC converter 54)
(A-1--4-1-1. Outline of FC converter 54)
The
図2に示すように、FC−VCU54は、インダクタ150と、スイッチング素子152と、ダイオード154と、平滑コンデンサ156、158と、第1VCU電圧センサ160と、第2VCU電圧センサ162と、第1VCU電流センサ164と、第2VCU電流センサ166と、FCコンバータ電子制御装置168(以下「FCコンバータECU168」又は「コンバータECU168」という。)とを備える。FC−VCU54は、統合ECU24からの指令に基づいてスイッチング素子152をスイッチング(デューティ制御)することでFC電圧Vfcを昇圧する。
As shown in FIG. 2, the FC-
インダクタ150及びダイオード154は、正極ライン170上に設けられる。スイッチング素子152は、正極ライン170及び負極ライン172を結ぶバイパスライン174上に設けられる。以下では、正極ライン170とバイパスライン174の交点を交点176といい、負極ライン172とバイパスライン174の交点を交点178という。インダクタ150は、交点176よりもFC50側に配置され、ダイオード154は、交点176よりもモータ14側に配置される。
The
第1VCU電圧センサ160は、FCスタック50からFCコンバータ54への入力電圧(以下、「第1VCU電圧Vvcu1」又は「VCU入力電圧Vvcu1」という。)を検出する。第1VCU電圧センサ160は、インダクタ150及びスイッチング素子152よりもFC50側で正極ライン170及び負極ライン172に接続される。第2VCU電圧センサ162は、FCコンバータ54の出力電圧(以下、「第2VCU電圧Vvcu2」又は「コンバータ出力電圧Vvcu2」という。)を検出する。第2VCU電圧センサ162は、インダクタ150及びスイッチング素子152よりも負荷40側で正極ライン170及び負極ライン172に接続される。
The first
第1VCU電流センサ164は、正極ライン170上(特にインダクタ150と交点176の間)に配置されて、正極ライン170の電流Ivcu1(以下、「第1VCU電流Ivcu1」という。)を検出する。第2VCU電流センサ166は、負極ライン172上(特に平滑コンデンサ156と交点178の間)に配置されて、負極ライン172の電流Ivcu2(以下、「第2VCU電流Ivcu2」という。)を検出する。
The first VCU
第1VCU電流センサ164及び第2VCU電流センサ166は、検出素子としてホール素子(図示せず)を有する。例えば、第1VCU電流センサ164は、正極ライン170を流れる電流(第1VCU電流Ivcu1)の磁界を検出し、電圧に変換する。同様に、第2VCU電流センサ166は、負極ライン172を流れる電流(第2VCU電流Ivcu2)の磁界を検出し、電圧に変換する。そして、検出した電圧に対応する電流を、第1VCU電流Ivcu1及び第2VCU電流Ivcu2として出力する。本実施形態の第2VCU電流センサ166は、第2FC電流センサ74よりも検出精度が低い。
The first VCU
(A−1−3−4−2.FCコンバータECU168)
FCコンバータECU168は、FC50の出力電圧Vfcの変換(ここでは昇圧)を制御するコンピュータである。図2に示すように、コンバータECU168は、入出力部180、演算部182及び記憶部184を有する。
(A-1--3-4-2. FC converter ECU 168)
The
入出力部180は、コンバータECU168以外の機器(各センサ160、162、164、166、FC監視ECU78等)との入出力を行う(図2では信号線が省略されていることに留意されたい。)。入出力部180は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないA/D変換回路を備える。
It should be noted that the input /
演算部182は、例えば、CPUを含む。演算部182は、各センサ160、162、164、166、FC監視ECU78等からの信号に基づいて演算を行う。そして、演算部182は、演算結果に基づき、スイッチング素子152等に対する信号を生成する。
The
図2に示すように、演算部182は、ゼロ点補正部190と、出力マップ補正部192とを有する。両補正部190、192は、記憶部184に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。前記プログラムは、図示しない通信装置を介して外部機器から供給されてもよい。前記プログラムの一部をハードウェア(回路部品)で構成することもできる。後述するように、ゼロ点補正部190及び出力マップ補正部192は、FC監視ユニット52のFC監視ECU78に設けてもよい。
As shown in FIG. 2, the
ゼロ点補正部190は、第2VCU電流センサ166のゼロ点学習を行うゼロ点学習制御を実行する。ゼロ点学習制御の詳細は、図5を参照して後述する。出力マップ補正部192は、第2VCU電流センサ166のホール素子が出力した電圧Vi2と、この電圧に対応する電流(第2VCU電流Ivcu2)との関係を規定したマップ200(以下「出力マップ200」又は「Vi2−Ifc2マップ200」ともいう。)を補正する出力マップ補正制御を実行する。出力マップ補正制御の詳細は、図6を参照して後述する。
The zero
記憶部184は、演算部182が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部184は、例えば、RAM、ROM及び/又はSSDを有する。
The
[A−1−4.バッテリユニット22]
図1に示すように、バッテリユニット22は、高電圧バッテリ300(以下「バッテリ300」ともいう、)と、バッテリコンバータ302とを有する。バッテリ300は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池等を利用することができる。バッテリ300の代わりに、キャパシタ等の蓄電装置を用いてもよい。
[A-1-4. Battery unit 22]
As shown in FIG. 1, the
バッテリコンバータ302は、昇圧チョッパ型の電圧変換装置(DC/DCコンバータ)である。すなわち、バッテリコンバータ302は、バッテリ300の出力電圧(バッテリ電圧Vbat)を昇圧して又は直結状態でインバータ16に供給する。また、バッテリコンバータ302は、モータ14の回生電圧(以下「回生電圧Vreg」という。)又はFC電圧Vfcを直結状態でバッテリ300に供給することが可能である。
The
[A−1−5.統合ECU24]
統合ECU24は、通信線310(図1)を介して、モータ14、インバータ16、FC50、FC監視ユニット52、FCコンバータ54、バッテリ300、バッテリコンバータ302を制御する。当該制御に際しては、統合ECU24は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムを実行する。また、統合ECU24は、電圧センサ70、160、162、電流センサ72、74、164、166等の各種センサの検出値を用いる。
[A-1-5. Integrated ECU 24]
The
ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ110及びモータ回転数センサ112(図1)が含まれる。開度センサ110は、アクセルペダル114の開度θp(以下「アクセルペダル開度θp」ともいう。)[度]を検出する。モータ回転数センサ112は、モータ14の回転数(以下「モータ回転数Nmot」又は「回転数Nmot」という。)[rpm]を検出する。統合ECU24は、回転数Nmotを用いてFC車両10の車速V[km/h]を検出する。さらに、統合ECU24には、メインスイッチ116(以下「メインSW116」という。)が接続される。メインSW116は、FC50及びバッテリ300からモータ14への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。
In addition to the above sensors, the various sensors here include an
統合ECU24は、FCスタック50の状態、バッテリ300の状態及びモータ14の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力(負荷要求)に基づいて、FC車両10全体として電源システム12に要求される負荷Psys(以下「システム負荷Psys」という。)を決定する。そして、統合ECU24は、FCスタック50が負担すべき負荷と、バッテリ300が負担すべき負荷と、回生電源(モータ14)が負担すべき負荷の配分(分担)を調停しながら決定する。さらに、統合ECU24は、モータ14、インバータ16、FC50、FC監視ユニット52、FCコンバータ54、バッテリ300及びバッテリコンバータ302に指令を送出する。
The
<A−2.本実施形態の制御>
次に、本実施形態の制御について説明する。上記のように、本実施形態では、電源システム12に関する制御として、ディスチャージ制御、故障診断制御、ゼロ点学習制御及び出力マップ補正制御を実行する。ディスチャージ制御は、FC監視ECU78のディスチャージ制御部130が実行し、故障診断制御は、FC監視ECU78の故障診断部132(診断部)が実行する。ゼロ点学習制御は、FCコンバータECU168のゼロ点補正部190が実行し、出力マップ補正制御は、出力マップ補正部192が実行する。
<A-2. Control of this embodiment>
Next, the control of this embodiment will be described. As described above, in the present embodiment, discharge control, failure diagnosis control, zero point learning control, and output map correction control are executed as controls related to the
[A−2−1.ディスチャージ制御]
ディスチャージ制御部130は、統合ECU24からFC50の停止要求があった際、ディスチャージャ76をオンにして、FC50内の残留ガスによる発電電力を消費する。これにより、FC50の劣化を抑制することが可能となる。また、本実施形態では、ディスチャージャ76をFC50とFCコンバータ54の間に配置する。そのため、FCコンバータ54の性能要求を緩和することが可能となる。
[A-2-1. Discharge control]
When the integrated
[A−2−2.故障診断制御]
図3は、本実施形態における故障診断制御のフローチャートである。図4は、本実施形態における故障診断制御を実行している際の各種の信号及び値を示すタイムチャートである。具体的には、図4は、ディスチャージャ76に対するディスチャージ指令Cdと、第2FC電流センサ74(第1電流センサ)が検出した第2FC電流Ifc2(第1電流)と、第2VCU電流センサ166(第2電流センサ)が検出した第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とを示す。本実施形態では、FC監視ECU78が故障診断制御を実行するが、後述するように、FCコンバータECU168が故障診断制御を実行してもよい。
[A-2-2. Failure diagnosis control]
FIG. 3 is a flowchart of failure diagnosis control in this embodiment. FIG. 4 is a time chart showing various signals and values when the failure diagnosis control in the present embodiment is executed. Specifically, FIG. 4 shows a discharge command Cd for the
また、図4では、全体に亘ってFCユニット20に異常が発生している状態が示されていることに留意されたい。さらに、図4において、時点t12以降の実線で示す第2FC電流Ifc2は、ディスチャージャ76がオン故障している(スイッチング素子102が閉固着している)際の波形である。さらにまた、時点t12以降の破線で示す第2FC電流Ifc2は、第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166が故障している際の波形である。
Further, it should be noted that FIG. 4 shows a state in which an abnormality has occurred in the
時点t11以降の第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2は、ディスチャージャ76がオン故障している際又は第2FC電流センサ74若しくは第2VCU電流センサ166が故障している際の波形である。なお、図4では、時点t11以降も第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2が一定であるが、第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166が故障している場合、第2FC電流Ifc2又は第2VCU電流Ivcu2が減少する場合等も考えられる。
The second FC current Ifc2 and the second VCU current Ivcu2 after the time point t11 are waveforms when the
故障診断制御は、FC50の発電中、所定間隔で実行する。或いは、その他のタイミングで故障診断制御を行ってもよい。図3のステップS11において、監視ECU78は、第2FC電流センサ74が検出した第2FC電流Ifc2と、第2VCU電流センサ166が検出した第2VCU電流Ivcu2とを取得する。ステップS12において、監視ECU78は、第2FC電流Ifc2と第2VCU電流Ivcu2の差ΔI(以下「電流差ΔI」ともいう。)の絶対値|ΔI|が第1電流差閾値THΔI以上であるか否かを判定する。第1電流差閾値THΔI(以下「閾値THΔI」ともいう。)は、電流差ΔIが異常値であるか否かを判定するための閾値である。
The failure diagnosis control is executed at predetermined intervals during the power generation of the FC50. Alternatively, failure diagnosis control may be performed at other timings. In step S11 of FIG. 3, the monitoring
電流差ΔIの絶対値が閾値THΔI以上である場合(S12:TRUE)、電流差ΔIは異常値を示している。その場合、ステップS13に進む。電流差ΔIの絶対値が閾値THΔI以上でない場合(S12:FALSE)、電流差ΔIは正常値を示している。その場合、今回の故障診断制御を終了し、所定時間経過後にステップS11に戻る。 When the absolute value of the current difference ΔI is equal to or greater than the threshold value THΔI (S12: TRUE), the current difference ΔI indicates an abnormal value. In that case, the process proceeds to step S13. When the absolute value of the current difference ΔI is not equal to or greater than the threshold value THΔI (S12: FALSE), the current difference ΔI indicates a normal value. In that case, the failure diagnosis control this time is ended, and the process returns to step S11 after a predetermined time has elapsed.
ステップS13において、監視ECU78は、ステップS11で取得した第2FC電流Ifc2を基準電流Irefとして設定する。基準電流Irefは、後述するステップS16で用いる。
In step S13, the monitoring
ステップS14において、監視ECU78は、ディスチャージャ76にオン指令(ディスチャージ指令Cd)を送信する(図4の時点t12)。具体的には、監視ECU78は、ディスチャージャ76のスイッチング素子102に駆動信号Sを送信する。これにより、スイッチング素子102がオンとなる。
In step S14, the monitoring
そのため、FC50からの電流の一部は、ディスチャージャ76を介して第2FC電流センサ74に到達する。ディスチャージャ76がオン故障していない場合には、ディスチャージャ76がオンしたことでFC電流Ifcが増加する。従って、ディスチャージャ76がオン故障していない場合には、図4の時点t12に示すように、第2FC電流センサ74が検出する第2FC電流Ifc2は増加する。
Therefore, a part of the current from the
図3のステップS15において、監視ECU78は、第2FC電流センサ74から新たな第2FC電流Ifc2を取得する。
In step S15 of FIG. 3, the monitoring
ステップS16において、監視ECU78は、第2FC電流Ifc2と基準電流Irefの差ΔIfc2(以下「第2電流差ΔIfc2」ともいう。)が第2電流差閾値THΔi2以下であるか否かを判定する。第2電流差閾値THΔi2(以下「閾値THΔi2」ともいう。)は、第2電流差ΔIfc2が異常値を示す原因を判定するための閾値である。
In step S16, the monitoring
すなわち、第2電流差ΔIfc2が閾値THΔi2以下である場合(S16:TRUE)、ステップS17において、監視ECU78は、ディスチャージャ76がオン故障している(又はスイッチング素子102が閉固着している)と判定する。スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられても分流による電流変化を捉えることができない場合、スイッチング素子102が正常に作動していないと推定することができるためである。
That is, when the second current difference ΔIfc2 is equal to or less than the threshold value THΔi2 (S16: TRUE), the monitoring
第2電流差ΔIfc2が閾値THΔi2以下でない場合(S16:FALSE)、ステップS18において、監視ECU78は、第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166が異常であると判定する。スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられたことにより分流による電流変化を捉えることが可能な場合、スイッチング素子102が正常に作動していると判定できる。そのため、第2FC電流Ifc2と第2VCU電流Ivcu2との電流差ΔI(相違)は第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166によるものと推定することができるためである。
When the second current difference ΔIfc2 is not equal to or less than the threshold value THΔi2 (S16: FALSE), in step S18, the monitoring
ステップS17又はS18の後、ステップS19において、監視ECU78は、エラー処理を行う。例えば、監視ECU78は、異常の内容を示す警告メッセージを表示部(図示しない)に表示させる。また、監視ECU78は、異常の内容を示す故障コードを記憶部124に記憶してもよい。
After step S17 or S18, in step S19, the monitoring
[A−2−3.ゼロ点学習制御]
図5は、本実施形態におけるゼロ点学習制御のフローチャートである。上記のように、ゼロ点学習制御は、相対的に検出精度の低い第2VCU電流センサ166のゼロ点を、相対的に検出精度の高い第2FC電流センサ74のゼロ点を用いて学習する処理である。ゼロ点学習制御は、例えば、FC50が起動を始めた直後に実行される。その他のタイミングでゼロ点学習処理を行ってもよい。本実施形態では、FCコンバータECU168がゼロ点学習制御を実行するが、後述するように、FC監視ECU78がゼロ点学習制御を実行してもよい。
[A-2-3. Zero point learning control]
FIG. 5 is a flowchart of zero point learning control in this embodiment. As described above, the zero point learning control is a process of learning the zero point of the second VCU
図5のステップS31において、コンバータECU168は、ディスチャージャ76がオフであるか否かを判定する。例えば、コンバータECU168のゼロ点補正部190は、FC監視ECU78が、ディスチャージャ76に対してオン信号(駆動信号S)を出力していないか否かにより、ディスチャージャ76がオフであるか否かを判定する。ディスチャージャ76がオフである場合(S31:TRUE)、ステップS32に進む。ディスチャージャ76がオフでない場合(S31:FALSE)、第2VCU電流センサ166のゼロ点補正は行わない。そこで、今回のゼロ点学習制御を終了し、所定時間経過後にステップS31に戻る。
In step S31 of FIG. 5, the
ステップS32において、コンバータECU168は、第1VCU電圧センサ160からVCU入力電圧Vvcu1を監視ECU78から取得する。ステップS33において、コンバータECU168は、VCU入力電圧Vvcu1が第1電圧閾値THv1以下であるか否かを判定する。第1電圧閾値THv1は、VCU入力電圧Vvcu1が比較的低い状態であることを確認するための閾値である。VCU入力電圧Vvcu1が第1電圧閾値THv1以下である場合(S33:TRUE)、ステップS34に進む。VCU入力電圧Vvcu1が第1電圧閾値THv1以下でない場合(S33:FALSE)、今回のゼロ点学習制御を終了する。そして、新たなゼロ点学習制御を実行する条件が成立したときにステップS31に戻る。
In step S32, the
なお、VCU入力電圧Vvcu1が第1電圧閾値THv1以下であるか否かの判定に加えて又はこれに代えて、単位時間当たりのVCU入力電圧Vvcu1の変化量が変化量閾値以下であるか否かを判定してもよい。これにより、VCU入力電圧Vvcu1が安定した状態でゼロ点補正を行うことが可能となる。 In addition to or instead of determining whether the VCU input voltage Vvcu1 is equal to or less than the first voltage threshold value THv1, whether or not the amount of change in the VCU input voltage Vvcu1 per unit time is equal to or less than the change amount threshold value. May be determined. This makes it possible to perform zero point correction in a state where the VCU input voltage Vvcu1 is stable.
ステップS34において、コンバータECU168は、第2FC電流センサ74が検出した第2FC電流Ifc2を取得する。ステップS35において、コンバータECU168は、第2FC電流Ifc2がゼロ(又は原点)であるか否かを判定する。第2FC電流Ifc2がゼロである場合(S35:TRUE)、ステップS36に進む。第2FC電流Ifc2がゼロでない場合(S36:FALSE)、今回のゼロ点学習制御を終了する。そして、新たなゼロ点学習制御を実行する条件が成立したときにステップS31に戻る。
In step S34, the
ステップS36において、コンバータECU168は、第2VCU電流センサ166のゼロ点を、第2FC電流センサ74のゼロ点に合わせて補正(又はリセット)する。
In step S36, the
[A−2−4.出力マップ補正制御]
図6は、本実施形態における出力マップ補正制御のフローチャートである。図7は、本実施形態におけるFCスタック50の電流−電圧特性を示す図である。上記のように、出力マップ補正制御(以下「マップ補正制御」ともいう。)は、コンバータECU168の記憶部184に記憶されている出力マップ200を補正する。マップ補正制御は、例えば、FC50の発電中、所定間隔で実行される。或いは、その他のタイミングでマップ補正制御を実行してもよい。本実施形態では、FCコンバータECU168が出力マップ補正制御を実行するが、後述するように、FC監視ECU78が出力マップ補正制御を実行してもよい。
[A-2-4. Output map correction control]
FIG. 6 is a flowchart of the output map correction control in the present embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the current-voltage characteristics of the
ステップS51において、コンバータECU168は、第1VCU電圧センサ160からVCU入力電圧Vvcu1を取得する。ステップS52において、コンバータECU168は、VCU入力電圧Vvcu1が第2電圧閾値THv2以上であるか否かを判定する。第2電圧閾値THv2は、ディスチャージャ76がオン固着していないことを確認するための閾値である。
In step S51, the
すなわち、図7に示すように、本実施形態のFCスタック50は、FC電流Ifcが増加するとFC電圧Vfcが減少する特性を有する。ディスチャージャ76がオン固着している場合、FC電流Ifcは大きく増加し、FC電圧Vfcは減少する。このため、FC電圧Vfcに対応するVCU入力電圧Vvcu1が高いことを確認することで、ディスチャージャ76がオン固着していないことを確認することが可能である。VCU入力電圧Vvcu1の代わりに、FC電圧センサ70が検出したFC電圧Vfcを用いてもよい。
That is, as shown in FIG. 7, the
VCU入力電圧Vvcu1が第2電圧閾値THv2以上である場合(S52:TRUE)、ディスチャージャ76にオン固着は発生していない。その場合、ステップS53に進む。VCU入力電圧Vvcu1が第2電圧閾値THv2以上でない場合(S52:FALSE)、ディスチャージャ76にオン固着は発生しているか否かの判定が困難である。その場合、今回のマップ補正制御を終了し、所定時間経過後にステップS51に戻る。
When the VCU input voltage Vvcu1 is equal to or higher than the second voltage threshold value THv2 (S52: TRUE), the
ステップS53において、コンバータECU168は、第2FC電流センサ74が検出した第2FC電流Ifc2を監視ECU78から取得する。ステップS54において、コンバータECU168は、第2VCU電流センサ166のホール素子が検出した電圧Vi2を取得する。上記のように、第2VCU電流センサ166は、ホール素子を含み、出力マップ200では、ホール素子の電圧値(すなわち電圧Vi2)と第2VCU電流Ivcu2との関係が規定されている。
In step S53, the
ステップS55において、コンバータECU168は、第2VCU電流センサ166用のVi2−Ivcu2マップを更新する。すなわち、マップ200における電圧Vi2に対応する第2VCU電流Ivcu2として、第2FC電流Ifc2の値に書き換える。
In step S55, the
上記のように、第2VCU電流センサ166よりも、第2FC電流センサ74の方が高精度である。このため、上記のようなマップ200の書換えを行うことで、コンバータECU168が使用する第2VCU電流Ivcu2は、高精度となる。
As described above, the second FC
<A−3.本実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態によれば、放電抵抗器100よりもFCスタック50(電源)側の負極ライン92における第2FC電流Ifc2(第1電流)と、放電抵抗器100よりも負荷40側の負極ライン172における第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに(図3のS12:TRUE)、放電抵抗器100による放電を開始させるべく、スイッチング素子102をオンにするための指令を発する(図3のS14、図4のt12)。そして、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する(図3のS16〜S18)。従って、簡易な手法で故障部位を推定することが可能となる。
<A-3. Effect of this embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the second FC current Ifc2 (first current) in the
本実施形態において、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とで第2FC電流Ifc2(第1電流)が変化した場合(図3のS16:FALSE)、故障診断部132は、第2FC電流センサ74(第1電流取得手段)及び第2VCU電流センサ166(第2電流取得手段)の少なくとも一方が故障していると推定する(S18)。
In the present embodiment, when the second FC current Ifc2 (first current) changes before and after the command for turning on the
これにより、簡易な方法で第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166の故障を検出することが可能となる。また、第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166が故障すると、第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2を用いる制御(例えば、ゼロ点学習制御、出力マップ補正制御等)が適切に行われなくなる。本実施形態によれば、第2FC電流センサ74又は第2VCU電流センサ166の故障を検出可能であるため、第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。
This makes it possible to detect a failure of the second FC
本実施形態において、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とで第2FC電流Ifc2(第1電流)が同じ値の場合(図3のS16:TRUE)、故障診断部132は、ディスチャージャ76がオン故障(スイッチング素子102(スイッチ)が閉固着)していると推定する(S17)。
In the present embodiment, when the second FC current Ifc2 (first current) has the same value before and after the command for turning on the
これにより、簡易な方法でスイッチング素子102の閉固着を検出することが可能となる。また、放電抵抗器100と直列に配置されたスイッチング素子102が閉固着すると、第2FC電流センサ74及び第2VCU電流センサ166は、本来あるべきではない誤った値としての第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2を検出することとなる。その場合、第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2を用いる制御(例えば、ゼロ点学習制御、出力マップ補正制御等)が適切に行われなくなる。本実施形態によれば、スイッチング素子102の閉固着を検出可能であるため、第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流Ivcu2を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。さらに、第2FC電流Ifc2と第2VCU電流Ivcu2とが異なると判定したとき、スイッチング素子102をオンにするための指令を発し、当該指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2が変化したか又は同じかに応じて原因箇所を特定する場合、フェールセーフ対応を適切に取ることが可能となる。
This makes it possible to detect the closing and sticking of the
本実施形態において、電源システム12は、第2VCU電流センサ166(第2電流取得手段)のゼロ点を学習するゼロ点学習制御を実行するゼロ点補正部190(ゼロ点学習手段)を備える(図2)。ゼロ点補正部190は、スイッチング素子102(スイッチ)に開指令が行われていること(図5のS31:TRUE)、及びFC50の出力電圧Vfcに相当するVCU入力電圧Vvcu1が第1電圧閾値THv1以下であること(S33:TRUE)を、ゼロ点学習制御の実行条件として設定する。これにより、ゼロ点学習に好適な条件を満たす場合に第2VCU電流センサ166のゼロ点学習を行うことが可能となる。
In the present embodiment, the
本実施形態において、電源システム12は、第2FC電流センサ74(第1電流取得手段)の第2FC電流Ifc2(取得値)に基づいて第2VCU電流センサ166(第2電流取得手段)の第2VCU電流Ivcu2(取得値)を補正する出力マップ補正制御(取得値補正制御)を実行する出力マップ補正部192(取得値補正手段)を備える(図2)。出力マップ補正部192は、FC50の出力電圧Vfcに相当するVCU入力電圧Vvcu1が第2電圧閾値THv2以上であること(図6のS52:TRUE)を、出力マップ補正制御の実行条件として設定する。これにより、出力マップ200の補正に好適な条件を満たす場合に第2VCU電流センサ166の取得値補正を行うことが可能となる。
In the present embodiment, the
B.変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
B. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various configurations can be adopted based on the contents described in the present specification. For example, the following configuration can be adopted.
<B−1.搭載対象>
上記実施形態では、電源システム12をFC車両10に搭載した(図1)。しかしながら、例えば、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、電源システム12を船舶や航空機等の移動物体に用いることもできる。或いは、電源システム12を、ロボット、製造装置、家庭用電力システム又は家電製品に適用してもよい。
<B-1. Installation target>
In the above embodiment, the
<B−2.電源システム12の構成>
上記実施形態では、FCコンバータ54を昇圧コンバータとした(図2)。しかしながら、例えば、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、FCコンバータ54は、FC電圧Vfcを昇圧及び降圧可能な昇降圧コンバータ、又はFC電圧Vfcを降圧可能な降圧コンバータとすることも可能である。
<B-2. Configuration of
In the above embodiment, the
上記実施形態の電源システム12は、FCユニット20とバッテリユニット22の両方を有していた(図1)。しかしながら、例えば、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、バッテリユニット22を省略することも可能である。
The
上記実施形態では、モータ14を交流式とした(図1)。しかしながら、例えば、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータ14は、直流式とすることも可能である。この場合、インバータ16を省略することが可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、モータ14をFC車両10の走行用又は駆動用とした(図1)。しかしながら、例えば、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータ14を車載機器(例えば、電動パワーステアリング、エアコンプレッサ、エアコンディショナ)用に用いてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、故障診断の対象として、第2FC電流Ifc2及び第2VCU電流センサ166を設定した(図3及び図4)。しかしながら、例えば、放電抵抗器100よりもFC50(電源)側の負極ラインにおける第1電流と、放電抵抗器100よりも負荷40側の負極ラインにおける第2電流とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第1電流の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、バッテリユニット22及びFCコンバータ54を設けない構成において、FC監視ユニット52とインバータ16の間の負極ラインに電流センサ(インバータ電流センサ)を設けた場合、第2FC電流センサ74とインバータ電流センサを故障診断の対象とすることができる。
In the above embodiment, the second FC current Ifc2 and the second VCU
上記実施形態では、FCユニット20の制御主体として、監視ECU78とコンバータECU168を設けた(図2)。しかしながら、例えば、両者を組み合わせて1つのECUとすることも可能である。或いは、監視ECU78とコンバータECU168の機能を統合ECU24に組み込むことも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態の電流センサ72、72、164、166は、ホール素子を有するものとしたが、その他の方式の電流センサとしてもよい。
Although the
<B−3.電源システム12の制御>
[B−3−1.全般]
上記実施形態では、故障診断制御(図3)と、ゼロ点学習制御(図5)と、出力マップ補正制御(図6)とを実行した。しかしながら、例えば、それぞれの制御に着目すれば、電源システム12では、いずれか1つ又は2つの制御を行うことも可能である。
<B-3. Control of
[B-3-1. General]
In the above embodiment, failure diagnosis control (FIG. 3), zero point learning control (FIG. 5), and output map correction control (FIG. 6) are executed. However, for example, focusing on each control, the
上記実施形態では、FCユニット20において、故障診断制御(図3)と、ゼロ点学習制御(図5)と、出力マップ補正制御(図6)とを実行した。しかしながら、例えば、放電抵抗器100よりも電源側の負極ラインにおける第1電流と、放電抵抗器100よりも負荷40側の負極ラインにおける第2電流とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第1電流の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、故障診断制御、ゼロ点学習制御又は出力マップ補正制御を、バッテリユニット22で行うことも可能である。
In the above embodiment, the
[B−3−2.故障診断制御(図3)]
上記実施形態では、故障診断部132を監視ECU78に設けた。換言すると、監視ECU78が故障診断制御を実行した。しかしながら、例えば、故障診断制御と、ゼロ点学習制御と、出力マップ補正制御とを1つのECUが実行する観点からすれば、コンバータECU168が故障診断制御を実行してもよい。その場合、監視ECU78側の制御対象(第2FC電流センサ74、ディスチャージャ76等)の検出値や状態は、コンバータECU168から監視ECU78に問い合わせることとなる。
[B-3-2. Failure diagnosis control (Fig. 3)]
In the above embodiment, the
上記実施形態の故障診断制御では、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)の電流差ΔIの絶対値が第1電流差閾値THΔI以上になったとき、異常が発生していると判定した(図3のS12)。しかしながら、例えば、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)とが異なると判定したときに、スイッチング素子102をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第2FC電流Ifc2の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、単位時間当たりの第2FC電流Ifc2の変化量と、単位時間当たりの第2VCU電流Ivcu2の変化量との変化速度差が、速度差閾値以上であるときに、異常が発生していると判定することも可能である。
In the failure diagnosis control of the above embodiment, when the absolute value of the current difference ΔI between the second FC current Ifc2 (first current) and the second VCU current Ivcu2 (second current) becomes equal to or greater than the first current difference threshold THΔI, an abnormality occurs. It was determined that the current occurred (S12 in FIG. 3). However, for example, when it is determined that the second FC current Ifc2 (first current) and the second VCU current Ivcu2 (second current) are different, before and after the command for turning on the
上記実施形態の故障診断制御では、第2FC電流Ifc2(第1電流)と第2VCU電流Ivcu2(第2電流)の比較により異常発生の有無を判定した(図3のS12)。しかしながら、例えば、ディスチャージャ76又は放電抵抗器100よりもFC50(電源)側の第1通電状態量と、ディスチャージャ76又は放電抵抗器100よりも負荷40側の第2通電状態量との比較に基づいて、FCユニット20又は電源システム12の異常を判定する観点からすれば、これに限らない。
In the failure diagnosis control of the above embodiment, the presence or absence of an abnormality is determined by comparing the second FC current Ifc2 (first current) and the second VCU current Ivcu2 (second current) (S12 in FIG. 3). However, for example, in comparison between the first energized state amount on the FC50 (power supply) side of the
例えば、FC電圧センサ70(図2)が検出したFC電圧Vfcと、第1VCU電圧センサ160が検出した第1VCU電圧Vvcu1との比較に基づいて、FCユニット20又は電源システム12の異常を判定することも可能である。或いは、第2FC電流Ifc2とFC電圧Vfcの積(電力)と、第2VCU電流Ivcu2と第1VCU電圧Vvcu1の積(電力)との比較に基づいて、FCユニット20又は電源システム12の異常を判定することも可能である。
For example, the abnormality of the
上記実施形態の故障診断制御では、図3のステップS12が「真」(TRUE)の場合、ディスチャージャ76をオンにして、第2FC電流Ifc2の変化により故障部位を絞り込んだ(図3のS16〜S18)。しかしながら、例えば、ディスチャージャ76をオンにしたことに伴う、第1通電状態量(ディスチャージャ76又は放電抵抗器100よりもFC50(電源)側の通電状態量)の変化又は第2通電状態量(ディスチャージャ76又は放電抵抗器100よりも負荷40側の通電状態量)の変化に基づいて、故障部位を絞り込む観点からすれば、これに限らない。
In the failure diagnosis control of the above embodiment, when step S12 in FIG. 3 is “true” (TRUE), the
例えば、FC電圧センサ70が検出したFC電圧Vfc(第1通電状態量)の変化又は第1FC電流センサ72が検出した第1FC電流Ifc1(第1通電状態量)の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。FC50は、出力電圧に応じて出力電流が変化し、出力電流に応じて出力電圧が変化する(図7)。そのため、ディスチャージャ76がオンになることで、FCユニット20全体の抵抗が変化すると、FC電圧Vfc又は第1FC電流Ifc1が変化する。そこで、FC電圧Vfc又は第1FC電流Ifc1の変化の有無を確認することで、ディスチャージャ76のオン故障(閉固着)の有無が確認可能となる。
For example, based on the change in the FC voltage Vfc (first energized state amount) detected by the
或いは、第2VCU電流センサ166が検出した第2VCU電流Ivcu2(第2通電状態量)の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。或いは、第1VCU電圧センサ160が検出した第1VCU電圧Vvcu1(第2通電状態量)の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。或いは、第2FC電流Ifc2と第1VCU電圧Vvcu1の積(電力)(第2通電状態量)の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。
Alternatively, it is also possible to narrow down the faulty part based on the change in the second VCU current Ivcu2 (second energized state amount) detected by the second VCU
[B−3−3.ゼロ点学習制御(図5)]
上記実施形態のゼロ点学習制御では、第2FC電流センサ74の検出値である第2FC電流Ifc2のゼロ点を、第2VCU電流センサ166のゼロ点として設定した(図5)。しかしながら、例えば、第2FC電流センサ74よりも第2VCU電流センサ166の方が検出精度が高い場合、第2VCU電流センサ166のゼロ点を、第2FC電流センサ74のゼロ点として用いることも可能である。
[B-3-3. Zero point learning control (Fig. 5)]
In the zero point learning control of the above embodiment, the zero point of the second FC current Ifc2, which is the detection value of the second FC
[B−3−4.出力マップ補正制御(図6)]
上記実施形態の出力マップ補正制御では、第2FC電流センサ74の検出値である第2FC電流Ifc2を、第2VCU電流センサ166の出力マップ200の補正に用いた(図6)。しかしながら、例えば、第2FC電流センサ74よりも第2VCU電流センサ166の方が検出精度が高い場合、第2VCU電流センサ166の検出値である第2VCU電流Ivcu2を、第2FC電流センサ74の出力マップの補正に用いることも可能である。
[B-3-4. Output map correction control (Fig. 6)]
In the output map correction control of the above embodiment, the second FC current Ifc2, which is a detected value of the second FC
12…電源システム
40…負荷
50…FCスタック(電源)
74…第2FC電流センサ(第1電流取得手段)
92…放電抵抗器よりも電源側の負極ライン
100…放電抵抗器
102…スイッチング素子(スイッチ)
132…故障診断部(診断部)
166…第2VCU電流センサ(第2電流取得手段)
172…放電抵抗器よりも負荷側の負極ライン
190…ゼロ点補正部(ゼロ点学習手段)
192…出力マップ補正部(取得値補正手段)
Ifc2…第2FC電流(第1電流)
Ivcu2…第2VCU電流(第2電流)
THv1…第1電圧閾値
THv2…第2電圧閾値
Vfc…FCの出力電圧
12 ...
74 ... Second FC current sensor (first current acquisition means)
92 ...
132 ... Failure diagnosis department (diagnosis department)
166 ... Second VCU current sensor (second current acquisition means)
172 ...
192 ... Output map correction unit (acquisition value correction means)
Ifc2 ... 2nd FC current (1st current)
Ivcu2 ... 2nd VCU current (2nd current)
THv1 ... 1st voltage threshold THv2 ... 2nd voltage threshold Vfc ... FC output voltage
Claims (5)
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第1電流を取得する第1電流取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第2電流を取得する第2電流取得手段と
を備える電源システムであって、
前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
前記診断部は、前記第1電流と前記第2電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにするための指令を発し、前記指令が発せられる前と後とで前記第1電流が同じ値の場合、前記スイッチが閉固着していると推定し、前記指令が発せられる前と後とで前記第1電流が変化した場合、前記第1電流取得手段及び前記第2電流取得手段の少なくとも一方が故障していると推定する
ことを特徴とする電源システム。 Power supply and
The load to which power is supplied from the power source and
A discharge resistor connected in parallel with the load to the power supply between the power supply and the load.
A switch connected in series with the discharge resistor,
A first current acquisition means for acquiring a first current in the negative electrode line on the power supply side of the discharge resistor, and
A power supply system including a second current acquisition means for acquiring a second current in the negative electrode line on the load side of the discharge resistor.
The power supply system further comprises a diagnostic unit for diagnosing a failure in the power supply system.
When the diagnostic unit determines that the first current and the second current are different, it issues a command to turn on the switch, and the first current is generated before and after the command is issued. If the values are the same, it is presumed that the switch is closed and fixed, and if the first current changes before and after the command is issued, the first current acquisition means and the second current acquisition means A power supply system characterized in that at least one is presumed to be out of order.
前記電源は燃料電池であり、
前記電源システムは、前記第1電流取得手段又は前記第2電流取得手段のゼロ点を学習するゼロ点学習制御を実行するゼロ点学習手段を備え、
前記ゼロ点学習手段は、前記スイッチに開指令が行われていること、及び前記燃料電池の出力電圧が第1電圧閾値以下又は未変動であることを、前記ゼロ点学習制御の実行条件として設定する
ことを特徴とする電源システム。 In the power supply system according to claim 1,
The power source is a fuel cell
The power supply system includes zero point learning means for executing zero point learning control for learning the zero point of the first current acquisition means or the second current acquisition means.
The zero point learning means sets as the execution conditions of the zero point learning control that an open command is given to the switch and that the output voltage of the fuel cell is equal to or less than the first voltage threshold value or does not fluctuate. A power supply system characterized by
前記電源は燃料電池であり、
前記電源システムは、前記第1電流取得手段及び前記第2電流取得手段の一方の取得値に基づいて他方の取得値を補正する取得値補正制御を実行する取得値補正手段を備え、
前記取得値補正手段は、前記燃料電池の出力電圧が第2電圧閾値以上であることを、前記取得値補正制御の実行条件として設定する
ことを特徴とする電源システム。 In the power supply system according to claim 1,
The power source is a fuel cell
The power supply system includes acquisition value correction means for executing acquisition value correction control for correcting the acquisition value of the other based on the acquisition value of one of the first current acquisition means and the second current acquisition means.
The power supply system characterized in that the acquired value correction means sets that the output voltage of the fuel cell is equal to or higher than the second voltage threshold value as an execution condition of the acquired value correction control.
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第1電流を取得する第1電流取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第2電流を取得する第2電流取得手段と、
電源システム内の故障を診断する診断部と
を備える電源システムの制御方法であって、
前記診断部は、前記第1電流と前記第2電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにするための指令を発し、前記指令が発せられる前と後とで前記第1電流が同じ値の場合、前記スイッチが閉固着していると推定し、前記指令が発せられる前と後とで前記第1電流が変化した場合、前記第1電流取得手段及び前記第2電流取得手段の少なくとも一方が故障していると推定する
ことを特徴とする電源システムの制御方法。 Power supply and
The load to which power is supplied from the power source and
A discharge resistor connected in parallel with the load to the power supply between the power supply and the load.
A switch connected in series with the discharge resistor,
A first current acquisition means for acquiring a first current in the negative electrode line on the power supply side of the discharge resistor, and
A second current acquisition means for acquiring a second current in the negative electrode line on the load side of the discharge resistor, and
It is a control method of a power supply system equipped with a diagnostic unit for diagnosing a failure in the power supply system.
When the diagnostic unit determines that the first current and the second current are different, it issues a command to turn on the switch, and the first current is generated before and after the command is issued. If the values are the same, it is presumed that the switch is closed and fixed, and if the first current changes before and after the command is issued, the first current acquisition means and the second current acquisition means A method of controlling a power system, characterized in that at least one is presumed to be out of order.
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の第1通電状態量を取得する第1通電状態量取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の第2通電状態量を取得する第2通電状態量取得手段と
を備える電源システムであって、
前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
前記診断部は、前記第1通電状態量と前記第2通電状態量とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにするための指令を発し、前記指令が発せられる前と後とで前記第1通電状態量が同じ値の場合、前記スイッチが閉固着していると推定し、前記指令が発せられる前と後とで前記第1通電状態量が変化した場合、前記第1通電状態量取得手段及び前記第2通電状態量取得手段の少なくとも一方が故障していると推定する
ことを特徴とする電源システム。 Power supply and
The load to which power is supplied from the power source and
A discharge resistor connected in parallel with the load to the power supply between the power supply and the load.
A switch connected in series with the discharge resistor,
A first energized state amount acquisition means for acquiring a first energized state amount on the power supply side of the discharge resistor, and
A power supply system including a second energized state amount acquisition means for acquiring a second energized state amount on the load side of the discharge resistor.
The power supply system further comprises a diagnostic unit for diagnosing a failure in the power supply system.
When the diagnostic unit determines that the first energized state amount and the second energized state amount are different, it issues a command for turning on the switch, and the command is issued before and after the command is issued. When the first energized state amount is the same value, it is estimated that the switch is closed and fixed, and when the first energized state amount changes before and after the command is issued, the first energized state amount A power supply system characterized in that at least one of the acquisition means and the second energization state quantity acquisition means is presumed to be out of order.
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