JP6972951B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本開示は、リレーの溶着に関する。 The present disclosure relates to welding of relays.
特許文献１は、燃料電池システムの終了時に、コンデンサに蓄えられた電力を消費した後、コンデンサの電位が閾値以下となった場合に、リレー回路の溶着を検出することを開示している。このリレー回路は、燃料電池用昇圧モジュールと二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりできるように配置されている。
上記先行技術の溶着検出は、終了時に、常に正常に実行できるとは限らない。このため、制限抵抗が設けられたマイナス側リレーが溶着している可能性がある状態で、次回の起動を実施する場合もあり得る。 The welding detection of the above-mentioned prior art cannot always be normally executed at the end. Therefore, the next start-up may be performed in a state where the negative relay provided with the limiting resistor may be welded.
マイナス側リレーが溶着している場合、制限抵抗が機能しないので、次回の起動の際に、対となるプラス側リレーも溶着してしまう虞がある。本開示は、上記を踏まえ、前回終了時にマイナス側リレーが溶着していないことを確認できなかった場合、たとえマイナス側リレーが溶着していても、次の起動時にプラス側リレーが溶着しないようにすることを解決課題とする。 If the negative relay is welded, the limiting resistor does not work, so there is a risk that the paired positive relay will also be welded at the next startup. In this disclosure, based on the above, if it cannot be confirmed that the negative relay is not welded at the end of the previous time, even if the negative relay is welded, the positive relay will not be welded at the next startup. The solution is to do.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［形態１］
本開示の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、二次電池と、前記二次電池の電圧を昇圧する二次電池用昇圧モジュールと、前記二次電池と前記二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりする二次電池用リレー回路と、燃料電池と、前記燃料電池の電圧を昇圧する燃料電池用昇圧モジュールと、前記燃料電池用昇圧モジュールと前記二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりするＦＣリレー回路と、前記燃料電池用昇圧モジュールと前記ＦＣリレー回路とを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差である第１電圧値を測定する第１電圧センサと、前記ＦＣリレー回路と前記二次電池用昇圧モジュールとを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差である第２電圧値を測定する第２電圧センサと、前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサから測定値を取得し、前記燃料電池用昇圧モジュールと、前記二次電池用昇圧モジュールと、前記二次電池用リレー回路と、前記ＦＣリレー回路とを制御する制御装置と、を備える。前記ＦＣリレー回路は、ＦＣプラス側リレーと、前記ＦＣプラス側リレーと対をなすＦＣマイナス側リレーと、前記ＦＣマイナス側リレーと並列に接続されているＦＣプリチャージリレーと前記ＦＣマイナス側リレーと並列に接続され且つ前記ＦＣプリチャージリレーと直列に接続される制限抵抗とを備える。前記制御装置は、当該燃料電池システムの前回の終了時に前記ＦＣマイナス側リレーが溶着していないことを確認できなかった場合、当該燃料電池システムの起動時に前記第１電圧値が基準電圧値よりも高いとき、前記燃料電池用昇圧モジュールを用いて前記第１電圧値を前記基準電圧値よりも高い接続電圧に昇圧することと、前記二次電池用リレー回路を接続してから前記二次電池用昇圧モジュールを用いて前記第２電圧値を前記接続電圧に昇圧することとを実行した後、前記ＦＣプラス側リレーを接続する。
［形態２］
本開示の一形態は、二次電池と；前記二次電池の電圧を昇圧する二次電池用昇圧モジュールと；前記二次電池と前記二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりする二次電池用リレー回路と；燃料電池と；前記燃料電池の電圧を昇圧する燃料電池用昇圧モジュールと；前記燃料電池用昇圧モジュールと前記二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりするＦＣリレー回路と；前記燃料電池用昇圧モジュールと前記ＦＣリレー回路とを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差である第１電圧値を測定する第１電圧センサと；前記ＦＣリレー回路と前記二次電池用昇圧モジュールとを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差である第２電圧値を測定する第２電圧センサと；前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサから測定値を取得し、前記燃料電池用昇圧モジュールと、前記二次電池用昇圧モジュールと、前記二次電池用リレー回路と、前記ＦＣリレー回路とを制御する制御装置と；を備える燃料電池システムであって；前記ＦＣリレー回路は、ＦＣプラス側リレーと、前記ＦＣプラス側リレーと対をなすＦＣマイナス側リレーと、前記ＦＣマイナス側リレーと並列に接続されているＦＣプリチャージリレーと前記ＦＣマイナス側リレーと並列に接続され且つ前記ＦＣプリチャージリレーと直列に接続される制限抵抗とを備え；前記制御装置は、当該燃料電池システムの前回の終了時に前記ＦＣマイナス側リレーが溶着していないことを確認できなかった場合、当該燃料電池システムの起動時に前記第２電圧値が基準電圧値よりも高いとき、前記燃料電池用昇圧モジュールを用いて前記第１電圧値を前記基準電圧値よりも高い接続電圧に昇圧することと、前記二次電池用リレー回路を接続してから前記二次電池用昇圧モジュールを用いて前記第２電圧値を前記接続電圧に昇圧することとを実行した後、前記ＦＣプラス側リレーを接続する燃料電池システムである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms or application examples.
[Form 1]
According to one embodiment of the present disclosure, a fuel cell system is provided. This fuel cell system electrically connects or disconnects the secondary battery, the booster module for the secondary battery that boosts the voltage of the secondary battery, and the secondary battery and the booster module for the secondary battery. A relay circuit for a secondary battery, a fuel cell, a booster module for a fuel cell that boosts the voltage of the fuel cell, and a booster module for the fuel cell and the booster module for the secondary battery are electrically connected. A first voltage sensor that measures the first voltage value, which is the potential difference between the FC relay circuit that shuts off or shuts off, the positive side wiring that connects the fuel cell booster module and the FC relay circuit, and the negative side wiring. , The second voltage sensor that measures the second voltage value, which is the potential difference between the positive side wiring connecting the FC relay circuit and the booster module for the secondary battery, and the negative side wiring, the first voltage sensor, and the above. A control device that acquires measured values from the second voltage sensor and controls the fuel cell booster module, the secondary battery booster module, the secondary battery relay circuit, and the FC relay circuit. Be prepared. The FC relay circuit includes an FC plus side relay, an FC minus side relay paired with the FC plus side relay, an FC precharge relay connected in parallel with the FC minus side relay, and the FC minus side relay. It has a limiting resistor connected in parallel and connected in series with the FC precharge relay. If the control device cannot confirm that the FC minus side relay is not welded at the previous end of the fuel cell system, the first voltage value is higher than the reference voltage value at the start of the fuel cell system. When it is high, the first voltage value is boosted to a connection voltage higher than the reference voltage value by using the fuel cell booster module, and the secondary battery relay circuit is connected to the secondary battery. After performing boosting the second voltage value to the connection voltage using the booster module, the FC plus side relay is connected.
[Form 2]
One embodiment of the present disclosure is a secondary battery; a booster module for a secondary battery that boosts the voltage of the secondary battery; and an electrical connection or disconnection between the secondary battery and the booster module for the secondary battery. A relay circuit for a secondary battery; a fuel cell; a booster module for a fuel cell that boosts the voltage of the fuel cell; and a booster module for the fuel cell and a booster module for the secondary battery are electrically connected. FC relay circuit that shuts off or shuts off; a first voltage sensor that measures the first voltage value, which is the potential difference between the positive side wiring connecting the fuel cell booster module and the FC relay circuit, and the negative side wiring. And; a second voltage sensor that measures the second voltage value, which is the potential difference between the positive side wiring connecting the FC relay circuit and the booster module for the secondary battery, and the negative side wiring; the first voltage sensor and A control device that acquires measured values from the second voltage sensor and controls the fuel cell booster module, the secondary battery booster module, the secondary battery relay circuit, and the FC relay circuit; The FC relay circuit comprises an FC plus side relay, an FC minus side relay paired with the FC plus side relay, and an FC pre-connected in parallel with the FC minus side relay. It comprises a charging relay and a limiting resistor connected in parallel with the FC negative side relay and connected in series with the FC precharge relay; the control device is the FC negative side relay at the previous termination of the fuel cell system. When it cannot be confirmed that the voltage is not welded, and when the second voltage value is higher than the reference voltage value at the time of starting the fuel cell system, the first voltage value is set by using the booster module for the fuel cell. Boosting to a connection voltage higher than the reference voltage value, and boosting the second voltage value to the connection voltage using the secondary battery booster module after connecting the secondary battery relay circuit. Is a fuel cell system to connect the FC plus side relay after executing.
この形態によれば、前回終了時にＦＣマイナス側リレーが溶着していないことを確認できなかった場合、たとえＦＣマイナス側リレーが溶着していても、次の起動時にＦＣプラス側リレーが溶着することはない。なぜなら、ＦＣマイナス側リレーが溶着している状態でＦＣプラス側リレーを接続しても、ＦＣリレー回路の両側の電圧値が同じであるため、ＦＣプラス側リレーに電流が流れないからである。 According to this form, if it cannot be confirmed that the FC minus side relay is not welded at the end of the previous time, even if the FC minus side relay is welded, the FC plus side relay is welded at the next start-up. There is no. This is because even if the FC plus side relay is connected while the FC minus side relay is welded, no current flows through the FC plus side relay because the voltage values on both sides of the FC relay circuit are the same.
実施形態１を説明する。図１は、燃料電池システム１００を示す。燃料電池システム１００は、燃料電池自動車に搭載される。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、ＦＤＣ２０と、ＦＣリレー回路ＦＣＲと、ＰＣＵ３０と、エアコンプレッサＭＧ１と、駆動モータＭＧ２と、二次電池５０と、二次電池用リレー回路ＳＭＲと、制御装置８０と、を備える。ＰＣＵは、パワーコントロールユニットの略称である。
The first embodiment will be described. FIG. 1 shows a
燃料電池スタック１０は、複数の単セルを積層して形成される。燃料電池用電圧センサ１２は、燃料電池スタック１０の出力端子に設けられ、燃料電池スタック１０が出力する電圧を測定する。燃料電池用電圧センサ１２は、電圧値ＶＦＣを示す信号を、制御装置８０に入力する。
The
エアコンプレッサＭＧ１は、燃料電池スタック１０に圧縮空気を供給する。駆動モータＭＧ２は、三相交流電力を回転動力に変換し、燃料電池自動車の車輪を回転させる。
The air compressor MG1 supplies compressed air to the
ＰＣＵ３０は、ＩＰＭ４０と、第２電圧センサ４９と、第２コンデンサＣ２と、二次電池用昇圧ＩＰＭ７０と、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６と、を備える。ＩＰＭは、インテリジェントパワーモジュールの略称である。
The PCU 30 includes an
ＩＰＭ４０は、二次電池５０及び燃料電池スタック１０側から供給された直流の電力を、三相交流の電力に変換するインバータとしての機能を有する。ＩＰＭ４０は、変換した電力を、駆動モータＭＧ２と、エアコンプレッサＭＧ１に備えられたモータとに供給する。
The IPM 40 has a function as an inverter that converts DC power supplied from the
第２コンデンサＣ２は、二次側配線２０ｂ及び二次側配線７０ｂの接続点と、ＩＰＭ４０との間に配置されている。第２電圧センサ４９は、第２コンデンサＣ２に並列に接続されている。第２電圧センサ４９は、電圧値ＶＨ（第２電圧値）を示す信号を、制御装置８０に入力する。電圧値ＶＨは、ＦＣリレー回路ＦＣＲと二次電池用昇圧ＩＰＭ７０とを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差を示す。
The second capacitor C2 is arranged between the connection points of the
二次電池用昇圧ＩＰＭ７０の一次側配線７０ａには、二次電池用リレー回路ＳＭＲを介して二次電池５０が接続されている。二次電池５０は、本実施形態においてはリチウムイオン二次電池である。
The
二次側配線７０ｂは、ＦＣリレー回路ＦＣＲとＩＰＭ４０とを結ぶ配線に接続されている。このため、二次電池５０から二次電池用昇圧ＩＰＭ７０までの回路群は、燃料電池スタック１０からＦＣリレー回路ＦＣＲまでの回路群に対して並列に接続される。
The
二次電池用リレー回路ＳＭＲは、二次電池プラス側リレーＳＭＲＢと、二次電池マイナス側リレーＳＭＲＧと、プリチャージリレーＳＭＲＰと、制限抵抗Ｒとを有する。これら３つのリレーは、何れもノーマリーオープンタイプのリレーである。リレーは、リレー接点ともいう。 The secondary battery relay circuit SMR includes a secondary battery positive side relay SMRB, a secondary battery negative side relay SMRG, a precharge relay SMRP, and a limiting resistor R. All three relays are normally open type relays. The relay is also called a relay contact.
プリチャージリレーＳＭＲＰは、二次電池マイナス側リレーＳＭＲＧと並列に接続されている。制限抵抗Ｒは、プリチャージリレーＳＭＲＰと直列に接続されている。 The precharge relay SMRP is connected in parallel with the secondary battery negative side relay SMRG. The limiting resistor R is connected in series with the precharge relay SMRP.
二次電池用リレー回路ＳＭＲは、二次電池５０と二次電池用昇圧ＩＰＭ７０の一次側配線７０ａとの間に配置される。二次電池用リレー回路ＳＭＲは、二次電池５０とＰＣＵ３０との間を電気的に接続したり遮断したりする。具体的には、二次電池用リレー回路ＳＭＲは、二次電池５０と二次電池用昇圧ＩＰＭ７０との間を電気的に接続したり遮断したりする。
The secondary battery relay circuit SMR is arranged between the
二次電池用昇圧ＩＰＭ７０は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、コイルＬ１と、コンデンサＣＡ，ＣＢと、を備える。二次電池用昇圧ＩＰＭ７０は、二次電池５０の電力を昇圧する。二次電池用昇圧ＩＰＭ７０は、昇圧された電力をＩＰＭ４０に供給する。コンデンサＣＡ，ＣＢは、一次側配線７０ａの側と二次側配線７０ｂの側とのそれぞれに設けられている。
The step-up IPM70 for a secondary battery includes switching elements S1 and S2, diodes D1 and D2, a coil L1, and capacitors CA and CB. The
二次電池用昇圧ＩＰＭ７０は、二次側配線７０ｂに供給された電力を降圧して、降圧された電力を二次電池５０に供給することも可能な双方向のＤＣ／ＤＣコンバータとしての機能を有する。
The step-up
二次電池５０の出力端子には、二次電池５０が出力する電圧を測定する二次電池用電圧センサ５２が設けられている。二次電池用電圧センサ５２は、電圧値ＶＢを示す信号を、制御装置８０に入力する。
The output terminal of the
ＦＤＣ２０は、燃料電池スタック１０とＩＰＭ４０との間に配置されている。ＦＣリレー回路ＦＣＲは、ＦＤＣ２０とＩＰＭ４０との間に配置されている。一次側配線２０ａは、ＦＣリレー回路ＦＣＲを介して、ＦＤＣ２０と燃料電池スタック１０とを接続する。二次側配線２０ｂは、ＦＤＣ２０とＩＰＭ４０とを接続する。一次側とは、電力が供給される側、すなわち入力側である。二次側とは、電力を供給する側、すなわち出力側である。
The
ＦＣリレー回路ＦＣＲは、ＦＤＣ２０とＰＣＵ３０とを電気的に接続したり遮断したりする。ＦＣリレー回路ＦＣＲによる接続は、ＦＤＣ２０を、ＩＰＭ４０と二次電池用昇圧ＩＰＭ７０とに同時に接続する。ＦＣリレー回路ＦＣＲによる遮断は、ＦＤＣ２０を、ＩＰＭ４０と二次電池用昇圧ＩＰＭ７０とから同時に遮断する。
The FC relay circuit FCR electrically connects or disconnects the
ＦＣリレー回路ＦＣＲは、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢと、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧと、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰと、制限抵抗Ｒとを有する。これら３つのリレーは、何れもノーマリーオープンタイプのリレーである。 The FC relay circuit FCR has an FC plus side relay FCRB, an FC minus side relay FCRG, an FC precharge relay FCRP, and a limiting resistor R. All three relays are normally open type relays.
ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰは、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧと並列に接続されている。制限抵抗Ｒは、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰと直列に接続されている。 The FC precharge relay FCRP is connected in parallel with the FC minus side relay FCRG. The limiting resistor R is connected in series with the FC precharge relay FCRP.
ＦＤＣ２０は、燃料電池スタック１０による発電電圧を昇圧する。ＦＤＣ２０は、昇圧した電力をＩＰＭ４０に供給する。ＦＤＣ２０は、昇圧用コイルＬａと、第１コンデンサＣ１と、ダイオードＤａと、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉと、低圧側電圧センサ２８と、第１電圧センサ２９とを備える。コイルは、リアクトルとも呼ばれる。
The
燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉは、昇圧用コイルＬａと、スイッチング素子Ｓａと、ダイオードＤａと、逆流防止用ダイオードＤＸと、電流センサ２２とを備える。
The booster IPM20i for a fuel cell includes a booster coil La, a switching element Sa, a diode Da, a backflow prevention diode DX, and a
スイッチング素子Ｓａは、昇圧用コイルＬａと逆流防止用ダイオードＤＸとの間の点２０ｃと燃料電池スタック１０のマイナス側とを接続する。スイッチング素子Ｓａは、点２０ｃと、上記マイナス側との導通状態を切り替える。
The switching element Sa connects a
ダイオードＤａは、スイッチング素子Ｓａに対して並列に接続される。逆流防止用ダイオードＤＸは、逆流を防止する。逆流とは、ＦＤＣ２０の二次側配線２０ｂ側から一次側配線２０ａ側に電流が流れることである。
The diode Da is connected in parallel with the switching element Sa. The backflow prevention diode DX prevents backflow. The backflow means that a current flows from the
電流センサ２２は、昇圧用コイルＬａに流れる電流を測定する。電流センサ２２は、電流値ＩＬを示す信号を、制御装置８０に入力する。
The
低圧側電圧センサ２８は、昇圧用コイルＬａと燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉとの間に配置される。低圧側電圧センサ２８は、電圧値ＦＶＬを示す信号を、制御装置８０に入力する。
The low voltage
第１コンデンサＣ１は、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉと、ＦＣリレー回路ＦＣＲとの間に配置される。 The first capacitor C1 is arranged between the boost IPM20i for a fuel cell and the FC relay circuit FCR.
第１電圧センサ２９は、第１コンデンサＣ１と燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉとの間に接続されている。第１電圧センサ２９は、電圧値ＦＶＨ（第１電圧値）を示す信号を、制御装置８０に入力する。電圧値ＦＶＨは、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉとＦＣリレー回路ＦＣＲとを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差を示す。
The
二次電池用リレー回路ＳＭＲと二次電池用昇圧ＩＰＭ７０とを結ぶ配線６５には、二次電池５０から給電を受ける種々の負荷が接続されている。これら負荷は、高電圧補機９０と、低電圧補機９５とに分類される。
Various loads that receive power from the
高電圧補機９０は、駆動電圧が高い負荷である。高電圧補機９０には、配線６５に接続された昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１によって電圧を３００Ｖ程度に上げた電力が供給される。本実施形態における高電圧補機９０は、水素ポンプ９０ａ、冷却水ポンプ９０ｂ、水加熱ヒータ（図示せず）を含む。高電圧補機９０は、空調用コンプレッサ９０ｃを含んでもよい。
The high voltage
低電圧補機９５は、駆動電圧が低い負荷である。低電圧補機９５には、配線６５に接続された降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６によって電圧を１２Ｖ程度に下げた電力が供給される。
The low voltage
本実施形態における制御装置８０は、複数のＥＣＵによって構成される。制御装置８０は、燃料電池自動車に設けられたパワースイッチの出力信号等を取得して、ＦＤＣ２０、ＦＣリレー回路ＦＣＲ、ＩＰＭ４０、二次電池用リレー回路ＳＭＲ、および二次電池用昇圧ＩＰＭ７０等を制御する。
The
図２は、リレー接続処理を示すフローチャートである。リレー接続処理は、燃料電池システム１００の起動時に、制御装置８０によって実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing a relay connection process. The relay connection process is executed by the
まず、前トリップの終了時に、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着していないことを確認したかを判定する（Ｓ２１０）。溶着していないことを確認した場合（Ｓ２１０，ＹＥＳ）、二次電池用リレー回路ＳＭＲと、ＦＣリレー回路ＦＣＲとの同時接続処理を実行して（Ｓ２２０）、リレー接続処理を終える。 First, at the end of the previous trip, it is determined whether or not it is confirmed that the FC minus side relay FCRG is not welded (S210). When it is confirmed that welding is not performed (S210, YES), the simultaneous connection process of the secondary battery relay circuit SMR and the FC relay circuit FCR is executed (S220), and the relay connection process is completed.
ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着していないことを確認していない場合（Ｓ２１０，ＮＯ）、電圧値ＦＶＨ≦ＦＣＲ接続可能電圧かを判定する（Ｓ２３０）。なお、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着していないことを確認していない場合には、ＩＰＭ４０の一時的な異常などによって、溶着検出処理が実行できなかった場合と、溶着検出処理を実行した結果、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着していることを確認した場合を含む。 When it is not confirmed that the FC minus side relay FCRG is not welded (S210, NO), it is determined whether the voltage value FVH ≦ the FCR connectable voltage (S230). If it is not confirmed that the FC minus side relay FCRG is not welded, the welding detection process could not be executed due to a temporary abnormality of the IPM40, and the result of executing the welding detection process is as a result. This includes the case where it is confirmed that the FC minus side relay FCRG is welded.
ＦＣＲ接続可能電圧は、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢ及びＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧの耐電圧以下に設定される。電圧値ＦＶＨ≦ＦＣＲ接続可能電圧である場合（Ｓ２３０，ＹＥＳ）、ＦＣＲ接続処理を実行し（Ｓ２４０）、その後、ＳＭＲ接続処理を実行して（Ｓ２５０）、リレー接続処理を終える。 The FCR connectable voltage is set to be equal to or lower than the withstand voltage of the FC plus side relay FCRB and the FC minus side relay FCRG. When the voltage value FVH ≤ FCR connectable voltage (S230, YES), the FCR connection process is executed (S240), then the SMR connection process is executed (S250), and the relay connection process is completed.
図３は、Ｓ２４０，Ｓ２５０が実行される場合のタイミングチャートである。時刻Ｔａ１においてＳ２４０が開始されることによって、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが接続される。その後、時刻Ｔａ２において、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが接続される。この結果、制限抵抗Ｒに電流が流れて、第１コンデンサＣ１の電圧を示す電圧値ＦＶＨは、ゼロに収束する。その後、時刻Ｔａ３において、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが接続される。その後、時刻Ｔａ４において、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰが開放される。この一連の動作が、ＦＣＲ接続処理（Ｓ２４０）である。 FIG. 3 is a timing chart when S240 and S250 are executed. When S240 is started at time Ta1, the FC plus side relay FCRB is connected. Then, at time Ta2, the FC precharge relay FCRP is connected. As a result, a current flows through the limiting resistor R, and the voltage value FVH indicating the voltage of the first capacitor C1 converges to zero. After that, at time Ta3, the FC minus side relay FCRG is connected. After that, at time Ta4, the FC precharge relay FCRP is opened. This series of operations is the FCR connection process (S240).
なお、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着している場合、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを接続してもしなくても、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢに流れる電流に影響は無い。但し、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着していない場合もあるため、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの接続を実施する。 When the FC minus side relay FCRG is welded, the current flowing through the FC plus side relay FCRB is not affected regardless of whether the FC precharge relay FCRP is connected or not. However, since the FC minus side relay FCRG may not be welded, the FC precharge relay FCRP is connected.
その後、時刻Ｔａ５において、二次電池プラス側リレーＳＭＲＢが接続される。その後、時刻Ｔａ６において、プリチャージリレーＳＭＲＰが接続される。その後、時刻Ｔａ７において、二次電池マイナス側リレーＳＭＲＧが接続される。この結果、ＦＣリレー回路ＦＣＲに加え、二次電池用リレー回路ＳＭＲのプラス側、マイナス側ともに接続されて、電圧値ＦＶＨ及び第２コンデンサＣ２の電圧を示す電圧値ＶＨは、二次電池５０の電圧によって上昇を開始する。その後、時刻Ｔａ８において、プリチャージリレーＳＭＲＰが開放される。この一連の動作が、ＳＭＲ接続処理（Ｓ２５０）である。
Then, at time Ta5, the secondary battery plus side relay SMRB is connected. Then, at time Ta6, the precharge relay SMRP is connected. Then, at time Ta7, the secondary battery negative side relay SMRG is connected. As a result, in addition to the FC relay circuit FCR, both the positive side and the negative side of the secondary battery relay circuit SMR are connected, and the voltage value VH indicating the voltage value FVH and the voltage of the second capacitor C2 is the
時刻Ｔａ８において、二次電池用昇圧ＩＰＭ７０による昇圧が開始される。この結果、電圧値ＦＶＨ及び電圧値ＶＨは、二次電池５０の電圧よりも高い値へと上昇を開始する。
At time Ta8, the boosting by the boosting IPM70 for the secondary battery is started. As a result, the voltage value FVH and the voltage value VH start to rise to a value higher than the voltage of the
図４は、比較例について説明するための図である。比較例においては、実施形態とは逆に、ＳＭＲ接続処理を先に実施してから、ＦＣＲ接続処理を実施する。ＳＭＲ接続処理を実施してからＦＣＲ接続処理を実施すると、電圧値ＦＶＨは、電圧値ＶＢと等しくなるので、ＦＣリレー回路ＦＣＲに電流が流れる。このため、ＦＣリレー回路ＦＣＲが溶着する虞がある。 FIG. 4 is a diagram for explaining a comparative example. In the comparative example, contrary to the embodiment, the SMR connection process is performed first, and then the FCR connection process is performed. When the FCR connection process is performed after the SMR connection process is performed, the voltage value FVH becomes equal to the voltage value VB, so that a current flows through the FC relay circuit FCR. Therefore, the FC relay circuit FCR may be welded.
図５は、実施形態について説明するための図である。実施形態においては、先述したように、先にＦＣＲ接続処理を実施する。このため、ＦＣＲ接続処理の段階で、電圧値ＶＨは、電圧値ＶＢから影響を受けない。このため、ＦＣＲ接続処理の段階で、電圧値ＶＨはゼロであれば、ＦＣリレー回路ＦＣＲには電流が流れない。従って、ＦＣリレー回路ＦＣＲの溶着は抑制される。 FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment. In the embodiment, as described above, the FCR connection process is performed first. Therefore, the voltage value VH is not affected by the voltage value VB at the stage of the FCR connection process. Therefore, if the voltage value VH is zero at the stage of FCR connection processing, no current flows through the FC relay circuit FCR. Therefore, welding of the FC relay circuit FCR is suppressed.
一方で、電圧値ＦＶＨ＞ＦＣＲ接続可能電圧である場合（Ｓ２３０，ＮＯ）、電圧調整処理を実施する（Ｓ３００）。 On the other hand, when the voltage value FVH> FCR connectable voltage (S230, NO), the voltage adjustment process is performed (S300).
ここで、電圧値ＦＶＨ＞ＦＣＲ接続可能電圧である場合について比較例を説明する。この比較例では、電圧調整処理を実施しない。 Here, a comparative example will be described in the case where the voltage value FVH> FCR connectable voltage. In this comparative example, the voltage adjustment process is not performed.
図６は、比較例として、電圧値ＦＶＨ＞ＦＣＲ接続可能電圧である場合に、二次電池用リレー回路ＳＭＲを先に接続するときの様子を示す。このときは、図４で説明した現象と同様な現象によって、溶着が発生する虞がある。 As a comparative example, FIG. 6 shows a state when the relay circuit SMR for a secondary battery is connected first when the voltage value FVH> FCR connectable voltage. At this time, welding may occur due to a phenomenon similar to the phenomenon described with reference to FIG.
図７は、比較例として、電圧値ＦＶＨ＞ＦＣＲ接続可能電圧である場合に、ＦＣリレー回路ＦＣＲを先に接続するときの様子を示す。このときは、電圧値ＦＶＨが電圧値ＶＨに比べて高いため、ＦＣリレー回路ＦＣＲに電流が流れ、溶着が発生する虞がある。 As a comparative example, FIG. 7 shows a state when the FC relay circuit FCR is connected first when the voltage value FVH> FCR connectable voltage. At this time, since the voltage value FVH is higher than the voltage value VH, a current may flow through the FC relay circuit FCR and welding may occur.
以下、図８〜図１０を用いて、実施形態としての電圧調整処理を説明する。図８は、電圧調整処理を示すフローチャートである。図９は、電圧調整処理が実施される場合のタイミングチャートである。図１０は、電圧値の変化を模式的に示す。 Hereinafter, the voltage adjustment process as an embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. 8 is a flowchart showing the voltage adjustment process. FIG. 9 is a timing chart when the voltage adjustment process is performed. FIG. 10 schematically shows the change in the voltage value.
まず、ＳＭＲ接続処理を実行する（Ｓ３１０）。図９及び図１０に示すように、ＳＭＲ接続処理によって、電圧値ＶＨが、電圧値ＶＢまで上昇する。 First, the SMR connection process is executed (S310). As shown in FIGS. 9 and 10, the voltage value VH rises to the voltage value VB by the SMR connection process.
次に、二次電池用昇圧ＩＰＭ７０を駆動し（Ｓ３２０）、電圧値ＶＨの電圧指令値を、接続電圧ＶＣに設定する（Ｓ３３０）。接続電圧ＶＣは、（電圧値ＶＦＣ＋αＶ）及び（電圧値ＶＢ＋αＶ）の何れよりも高い値に設定される。αＶは、二次電池用昇圧ＩＰＭ７０の最低昇圧電圧ｍａｘ値よりも高く、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉの最低昇圧電圧ｍａｘ値よりも高い。 Next, the boosted IPM70 for the secondary battery is driven (S320), and the voltage command value of the voltage value VH is set to the connection voltage VC (S330). The connection voltage VC is set to a value higher than any of (voltage value VFC + αV) and (voltage value VB + αV). αV is higher than the minimum boosted voltage max value of the boosted IPM70 for the secondary battery and higher than the minimum boosted voltage max value of the boosted IPM20i for the fuel cell.
一方で、燃料電池スタック１０の発電電圧を上昇させるためのＦＣ起動処理を実行し（Ｓ３３５）、更に、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉを駆動して（Ｓ３４０）、電圧値ＦＶＨの電圧指令値を、接続電圧ＶＣに設定する（Ｓ３５０）。Ｓ３４０では、燃料電池昇圧用ＩＰＭ２０ｉを特殊駆動させる。具体的には、電圧値ＦＶＨ制御方式で駆動する。なお、通常は、電圧値ＦＶＬ制御方式で駆動する。
On the other hand, FC start processing for increasing the generated voltage of the
なお、もともとの電圧値ＦＶＨが或る程度、高い場合、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉの駆動によって、もともとの電圧値ＦＶＨから接続電圧ＶＣに昇圧できるので、Ｓ３３５をスキップしてもよい。 If the original voltage value FVH is high to some extent, the original voltage value FVH can be boosted to the connection voltage VC by driving the fuel cell booster IPM20i, so S335 may be skipped.
図９においては、時刻Ｔｂ４から開始された昇圧の結果、時刻Ｔｂ５において、電圧値ＦＶＨ及び電圧値ＶＨ共に、接続電圧ＶＣに達する。その後、ＦＣＲ接続処理を実行して（Ｓ３６０）、電圧調整処理を終える。その後、燃料電池用昇圧ＩＰＭ２０ｉ及び二次電池用昇圧ＩＰＭ７０は、通常駆動に移行する。
In FIG. 9, as a result of the boosting started from the time Tb4, both the voltage value FVH and the voltage value VH reach the connection voltage VC at the time Tb5. After that, the FCR connection process is executed (S360), and the voltage adjustment process is completed. After that, the
Ｓ３６０としてのＦＣＲ接続処理を実行しても、ＦＣリレー回路ＦＣＲに電流は流れない。なぜなら、電圧値ＦＶＨ及び電圧値ＶＨは、これまでの説明から明らかなように、また図１０に示すように、接続電圧ＶＣで一致しているからである。 Even if the FCR connection process as S360 is executed, no current flows through the FC relay circuit FCR. This is because the voltage value FVH and the voltage value VH match in the connection voltage VC as is clear from the explanation so far and as shown in FIG.
このため、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧが溶着している場合に、ＦＣＲ接続処理として、時刻Ｔｂ６でＦＣプラス側リレーＦＣＲＢを接続しても、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着する虞はない。 Therefore, when the FC minus side relay FCRG is welded, even if the FC plus side relay FCRB is connected at time Tb6 as the FCR connection process, there is no possibility that the FC plus side relay FCRB is welded.
本開示は、本明細書の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。 The present disclosure is not limited to the embodiments of the present specification, and can be realized by various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. Can be replaced or combined as appropriate to achieve part or all. If the technical feature is not described as essential in this specification, it may be deleted as appropriate.
１０…燃料電池スタック
１２…燃料電池用電圧センサ
２０…ＦＤＣ（燃料電池用昇圧コンバータ）
２０ａ…一次側配線
２０ｂ…二次側配線
２０ｃ…点
２０ｉ…燃料電池用昇圧ＩＰＭ
２２…電流センサ
２８…低圧側電圧センサ
２９…第１電圧センサ
３０…ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
４９…第２電圧センサ
５０…二次電池
５２…二次電池用電圧センサ
６５…配線
７０…二次電池用昇圧ＩＰＭ
７０ａ…一次側配線
７０ｂ…二次側配線
８０…制御装置
９０…高電圧補機
９０ａ…水素ポンプ
９０ｂ…冷却水ポンプ
９０ｃ…空調用コンプレッサ
９１…昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
９５…低電圧補機
９６…降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００…燃料電池システム
Ｃ１…第１コンデンサ
Ｃ２…第２コンデンサ
ＣＡ…コンデンサ
ＣＢ…コンデンサ
Ｄ１…ダイオード
Ｄ２…ダイオード
ＤＸ…逆流防止用ダイオード
Ｄａ…ダイオード
ＦＣＲ…ＦＣリレー回路
ＦＣＲＢ…ＦＣプラス側リレー
ＦＣＲＧ…ＦＣマイナス側リレー
ＦＣＲＰ…ＦＣプリチャージリレー
Ｌ１…コイル
Ｌａ…昇圧用コイル
ＭＧ１…エアコンプレッサ
ＭＧ２…駆動モータ
Ｒ…制限抵抗
Ｓ１…スイッチング素子
ＳＭＲ…二次電池用リレー回路
ＳＭＲＢ…二次電池プラス側リレー
ＳＭＲＧ…二次電池マイナス側リレー
ＳＭＲＰ…プリチャージリレー
Ｓａ…スイッチング素子
10 ...
20a ...
22 ...
49 ...
70a ...
Claims (1)
前記二次電池の電圧を昇圧する二次電池用昇圧モジュールと、
前記二次電池と前記二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりする二次電池用リレー回路と、
燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を昇圧する燃料電池用昇圧モジュールと、
前記燃料電池用昇圧モジュールと前記二次電池用昇圧モジュールとを電気的に接続したり遮断したりするＦＣリレー回路と、
前記燃料電池用昇圧モジュールと前記ＦＣリレー回路とを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差である第１電圧値を測定する第１電圧センサと、
前記ＦＣリレー回路と前記二次電池用昇圧モジュールとを結ぶプラス側の配線と、マイナス側配線との電位差である第２電圧値を測定する第２電圧センサと、
前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサから測定値を取得し、前記燃料電池用昇圧モジュールと、前記二次電池用昇圧モジュールと、前記二次電池用リレー回路と、前記ＦＣリレー回路とを制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記ＦＣリレー回路は、ＦＣプラス側リレーと、前記ＦＣプラス側リレーと対をなすＦＣマイナス側リレーと、前記ＦＣマイナス側リレーと並列に接続されているＦＣプリチャージリレーと前記ＦＣマイナス側リレーと並列に接続され且つ前記ＦＣプリチャージリレーと直列に接続される制限抵抗とを備え、
前記制御装置は、当該燃料電池システムの前回の終了時に前記ＦＣマイナス側リレーが溶着していないことを確認できなかった場合、当該燃料電池システムの起動時に前記第１電圧値が基準電圧値よりも高いとき、前記燃料電池用昇圧モジュールを用いて前記第１電圧値を前記基準電圧値よりも高い接続電圧に昇圧することと、前記二次電池用リレー回路を接続してから前記二次電池用昇圧モジュールを用いて前記第２電圧値を前記接続電圧に昇圧することとを実行した後、前記ＦＣプラス側リレーを接続する
燃料電池システム。 With a secondary battery,
A booster module for a secondary battery that boosts the voltage of the secondary battery,
A relay circuit for a secondary battery that electrically connects or disconnects the secondary battery and the booster module for the secondary battery, and
With a fuel cell
The fuel cell booster module that boosts the fuel cell voltage,
An FC relay circuit that electrically connects or disconnects the fuel cell booster module and the secondary battery booster module.
A first voltage sensor that measures the first voltage value, which is the potential difference between the positive side wiring connecting the fuel cell booster module and the FC relay circuit, and the negative side wiring.
A second voltage sensor that measures the second voltage value, which is the potential difference between the positive side wiring connecting the FC relay circuit and the secondary battery booster module, and the negative side wiring.
The measured values are acquired from the first voltage sensor and the second voltage sensor, and the fuel cell booster module, the secondary battery booster module, the secondary battery relay circuit, and the FC relay circuit are combined. The control device to control and
It is a fuel cell system equipped with
The FC relay circuit includes an FC plus side relay, an FC minus side relay paired with the FC plus side relay, an FC precharge relay connected in parallel with the FC minus side relay, and the FC minus side relay. It has a limiting resistor connected in parallel and connected in series with the FC precharge relay.
If the control device cannot confirm that the FC minus side relay is not welded at the time of the previous termination of the fuel cell system, the first voltage value is higher than the reference voltage value at the start of the fuel cell system. When it is high, the first voltage value is boosted to a connection voltage higher than the reference voltage value by using the fuel cell booster module, and the secondary battery relay circuit is connected to the secondary battery. A fuel cell system for connecting the FC plus side relay after performing boosting the second voltage value to the connection voltage using a booster module.
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