JP7484741B2

JP7484741B2 - 燃料電池システム及びリレーによる遮断確認方法

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Publication number: JP7484741B2
Application number: JP2021007000A
Authority: JP
Inventors: 良輔大矢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2041-01-20
Also published as: JP2022111525A; CN114851864A

Description

本開示は、燃料電池システム及びリレーによる遮断確認方法に関する。

昇圧回路の低圧側に配置されたバッテリと、昇圧回路とバッテリとの接続をＯＮ／ＯＦＦするリレーと、リレーと昇圧回路の間においてバッテリと並列に接続されているコンデンサと、コンデンサの電圧を測定するコンデンサ電圧センサと、バッテリの出力電圧を測定する電圧センサと、を備え、バッテリに異常が生じたときに、リレーを遮断してバッテリの充放電を行わずに駆動する動力出力装置が存在する。特許文献１の技術においては、この動力出力装置において、リレーを遮断する際に溶着が発生しているか否かを判定する。特許文献１の技術においては、まず、電圧センサにより検出された電池電圧に、所定電圧を加算してコンデンサの目標電圧ＶＬを設定する。所定時間が経過するのを待ち、コンデンサ電圧センサからのコンデンサ電圧ＶＬを、電池電圧と比較し、電池電圧がコンデンサ電圧ＶＬに一致しているとみなされない場合には、リレーの溶着が生じていないと判断される。

特開２００８－２７９９７８号公報

本開示の発明者は、ＦＣ昇圧コンバータを備えるＦＣシステムにおいて、バッテリをＦＣ昇圧コンバータの高電圧側に配置し、高圧後の電圧を補機に供給することで、電流の消費を抑える方法を検討した。この場合、バッテリがＦＣ昇圧コンバータの高電圧側に配置されるため、バッテリに異常が発生した際に、上記の方法を用いてリレーの溶着の有無を判断することができない。そのため、バッテリが高電圧側に位置するＦＣシステムにおける、リレーによる遮断確認が求められた。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（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、燃料電池と、前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記燃料電池の出力電圧を取得する第１電圧センサと、前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される二次電池と、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができるリレーと、前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧を取得することができる第２電圧センサと、前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行い、前記遮断制御の後、前記第１電圧センサによって取得された第１電圧と前記第２電圧センサによって取得された第２電圧との差が、予め定められた値よりも大きい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う。
この形態の燃料電池システムによれば、二次電池が昇圧コンバータの高圧側に接続されている燃料電池システムにおいて、二次電池に異常が発生した場合の二次電池の接続の遮断の異常を検出できる。その結果、二次電池の異常に起因する燃料電池システムの損傷を防止できる。
（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧の差が、予め定められた値よりも小さい場合、前記燃料電池に発電を行わせ、前記燃料電池システムを動作させてもよい。
この形態の燃料電池システムによれば、二次電池に異常が発生した場合であっても、燃料電池システムから外部への電力の供給を継続できる。
（３）本開示の他の形態によれば、燃料電池システムにおいて二次電池に異常が発生した場合のリレーによる遮断の確認方法が提供される。前記燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記燃料電池の出力電圧を取得する第１電圧センサと、前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される前記二次電池と、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができる前記リレーと、前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧を取得することができる第２電圧センサと、前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、を備え、前記方法は、（ａ）前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行う工程と、（ｂ）前記遮断制御の後、前記第１電圧センサによって取得された第１電圧と、前記第２電圧センサによって取得された第２電圧との差が、予め定められた値よりも大きい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う工程と、を備える。
（４）本開示の他の形態によれば、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、燃料電池と、前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記燃料電池の出力電流を取得する電流センサと、前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される二次電池と、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができるリレーと、前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、前記昇圧コンバータまたは前記二次電池から前記補機に電力を供給する回路に接続されているコンデンサと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行い、前記遮断制御の後であって、前記コンデンサに蓄えられた電荷が消費された後、前記電流センサによって取得された電流が、予め定められた値より小さい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う。
この形態の燃料電池システムによれば、二次電池が昇圧コンバータの高電圧側に接続されている燃料電池システムにおいて、二次電池に異常が発生した場合の二次電池の接続の遮断の異常を検出できる。その結果、二次電池の異常に起因する燃料電池システムの損傷を防止できる。
（５）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記電流センサが取得した電流が、予め定められた値より大きい場合、前記燃料電池に発電させ、前記燃料電池システムを動作させてもよい。
この形態の燃料電池システムによれば、二次電池に異常が発生した場合であっても、燃料電池システムから外部への電力の供給を継続できる。
（６）本開示の他の形態によれば、燃料電池システムにおいて二次電池に異常が発生した場合のリレーによる遮断の確認方法が提供される。前記燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記燃料電池の出力電流を取得する電流センサと、前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される前記二次電池と、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができる前記リレーと、前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、前記昇圧コンバータまたは前記二次電池から前記補機に電力を供給する回路に接続されているコンデンサと、を備え、前記方法は、（ａ）前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行う工程と、（ｂ）前記遮断制御の後であって、前記コンデンサに蓄えられた電荷が消費された後、前記電流センサによって取得された電流が、予め定められた値より小さい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う工程と、を備える。

燃料電池システムの概略構成図。第１実施形態の遮断の確認方法の工程の一例を示す図。第２実施形態の遮断の確認方法の工程の一例を示す図。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．第１実施形態の構成：
図１は、燃料電池システム１０の概略構成図である。燃料電池システム１０は、図示しない車両に搭載される。燃料電池システム１０は、燃料電池１１と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１３と、エアコンプレッサ１４と、トラクションモータ１５と、二次電池１６と、第１リレー１７と、降圧コンバータ１８と、補機類１９と、第１電圧センサ２０と、ＦＶＨ電圧センサ２１と、ＶＨ電圧センサ２２と、第２リレー２３と、コンデンサ２４と、電流センサ２５と、第３電圧センサ２６と、温度センサ２７と、制御部３０と、を備える。

燃料電池システム１０は、さらに、導線ＥＷ１と、導線ＥＷ２と、導線ＥＷ３と、導線ＥＷ４を備える。導線ＥＷ１は、燃料電池１１と、昇圧コンバータ１２を電気的に接続している。導線ＥＷ２は、昇圧コンバータ１２とインバータ１３を電気的に接続している。導線ＥＷ２は、昇圧コンバータ１２から後述する「補機」に電力を供給する回路である。導線ＥＷ３は、昇圧コンバータ１２と二次電池１６を、インバータ１３に対して並列に接続している。導線ＥＷ３は、二次電池１６から「補機」に電力を供給する回路である。導線ＥＷ４は、昇圧コンバータ１２と降圧コンバータ１８を、インバータ１３に対して並列に接続している。

燃料電池１１は、直流の電力を発生させる発電装置である。燃料電池１１は、外部から供給を受けた燃料ガスと酸化ガスを電気化学反応させることによって、電力を発生させる。燃料電池１１で発生した電力は、導線ＥＷ１と導線ＥＷ２を介して、インバータ１３に出力される。燃料電池１１は、発電の単位モジュールである複数の燃料電池セルを積層したスタック構造を有している。

昇圧コンバータ１２は、燃料電池１１から入力された電圧を目標電圧まで昇圧して出力する。本実施形態において、昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ダイオードＤ１と、スイッチング素子ＳＷ１と、コンバータコンデンサＣ１と、を備えている。リアクトルＬ１は、磁気エネルギーを蓄積することができる。リアクトルＬ１は、その一端が燃料電池１１の出力端に接続され、他端がスイッチング素子ＳＷ１のコレクタに接続されている。ダイオードＤ１は、電流を、燃料電池１１側からインバータ１３側の一方方向に流す整流作用を有する電子素子である。スイッチング素子ＳＷ１は、リアクトルＬ１に流れる電流を制御する。コンバータコンデンサＣ１は、スイッチング素子ＳＷ１の出力電圧から、交流成分を減らして平滑化する。コンバータコンデンサＣ１は、電荷を蓄えることができる。コンバータコンデンサＣ１は、導線ＥＷ２に接続されている。

インバータ１３は、燃料電池１１および二次電池１６から直流で供給される電力を、交流の電力に変換する。インバータ１３は、交流導線を介してエアコンプレッサ１４とトラクションモータ１５と電気的に接続し、交流電力をエアコンプレッサ１４とトラクションモータ１５に供給する。

エアコンプレッサ１４は、インバータ１３から交流電力の供給を受け、燃料電池１１に酸化ガスを供給する。エアコンプレッサ１４を「補機」とも呼ぶ。トラクションモータ１５は、インバータ１３から交流電力の供給を受け、車両の車輪を駆動する。エアコンプレサとトラクションモータ１５は、昇圧コンバータ１２の高電圧側の電圧で動作する。

二次電池１６は、燃料電池１１とともに燃料電池１１の電力源として機能する。二次電池１６は、燃料電池１１で発電した電力を充電する。また、二次電池１６は、充電した電力を、エアコンプレッサ１４やトラクションモータ１５や、補機類１９へ出力する。二次電池１６は、昇圧コンバータ１２の高電圧側に接続されている。第１リレー１７は、昇圧コンバータ１２の高電圧側への、二次電池１６の接続を遮断することができる。第１リレー１７は、導線ＥＷ３に設けられている。

降圧コンバータ１８は、導線ＥＷ４から供給された電圧を降圧し、補機類１９に供給する。降圧コンバータ１８は、昇圧コンバータ１２と並列に接続されている。補機類１９は、燃料電池１１及び二次電池１６から電力の供給を受けることにより動作する。補機類１９は、例えば、水素ポンプや、ＦＣ冷却水ポンプや、エアコンである。

第１電圧センサ２０は、燃料電池１１の出力電圧を取得する。第１電圧センサ２０は、取得した出力電圧の測定値を示す信号を、制御部３０に出力する。第１電圧センサ２０によって取得された電圧を、「第１電圧」とよぶ。第１電圧センサ２０は、導線ＥＷ１に接続されている。ＦＶＨ電圧センサ２１は、昇圧コンバータ１２の高電圧側の電圧を取得する。ＦＶＨ電圧センサ２１は、取得した出力電圧の測定値を示す信号を、制御部３０に出力する。ＶＨ電圧センサ２２は、昇圧コンバータ１２の高電圧側の電圧を取得することができる。ＶＨ電圧センサ２２は、コンデンサ２４の放電の確認を行うために使用することが可能である。本実施形態において、ＦＶＨ電圧センサ２１を、「第２電圧センサ」とも呼ぶ。第２電圧センサによって取得された電圧を、「第２電圧」とよぶ。第２リレー２３は、ＦＶＨ電圧センサ２１とＶＨ電圧センサ２２の間の接続を遮断することができる。本実施形態において、第２リレー２３は、ＦＶＨ電圧センサ２１とＶＨ電圧センサ２２の間を接続している。コンデンサ２４は、昇圧コンバータ１２の電荷を充放電することができる。コンデンサ２４は、導線ＥＷ２に接続されている。

電流センサ２５は、燃料電池１１の出力電流を取得する。電流センサ２５は、取得した出力電流の測定値を示す信号を、制御部３０に出力する。電流センサ２５は、昇圧コンバータ１２のリアクトルＬ１の付近に設置されている。第３電圧センサ２６は、二次電池１６の出力電圧を取得する。温度センサ２７は、二次電池１６の温度を取得する。

制御部３０は、燃料電池システム１０を制御する。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭタイマなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。制御部３０は、燃料電池システム１０の運転状態に係る各種情報を取得し、取得した情報に基づいて、エアコンプレッサ１４や、トラクションモータ１５や、補機類１９に駆動信号を出力する。本実施形態において、制御部３０は、二次電池１６に異常が発生した場合、昇圧コンバータ１２の高圧側への二次電池１６の接続を、第１リレー１７に遮断させる遮断制御を行う。そして、その遮断制御の後、第１電圧によって取得された電圧と第２電圧によって取得された電圧との差が予め定められた値以下である場合に、第１リレー１７による遮断に異常がある旨の出力を行う。

Ａ２．二次電池１６に異常が発生した場合の第１リレー１７による遮断の確認方法：
図２は、第１実施形態の遮断の確認方法の工程の一例を示す図である。図２の処理は、主に制御部３０が実行する。ステップＳ１００において、制御部３０によって、二次電池１６に異常が発生していると判断される。二次電池１６に異常が発生している場合とは、例えば制御部３０における二次電池１６の目標電圧と、第３電圧センサ２６によって取得された電圧とが、予め定められた数値以上ずれていた場合や、温度センサ２７によって取得された二次電池１６の温度が異常に上昇した場合等をいう。ステップＳ１００の判断は、燃料電池システム１０が起動された際や、車両の走行中に行われる。

ステップＳ２００では、燃料電池１１による発電が開始される。ステップＳ２００における燃料電池１１の発電は、二次電池１６から電力を供給されたエアコンプレッサ１４から酸化ガスを供給されることにより、行われる。ステップＳ１００の異常は、ステップＳ２００の処理が実行可能な程度の異常である。なお、すでに燃料電池１１による発電が行われている場合には、発電が継続される。ステップＳ３００において、燃料電池１１による発電の電圧が、発電確認電圧よりも大きいかの判定がなされる。発電確認電圧とは、燃料電池１１のみによって車両を走行させるために必要な電圧のことをいう。燃料電池１１による発電の電圧が、発電確認電圧よりも大きい場合、処理は、ステップＳ４００に移行する。燃料電池１１による発電の電圧が、発電確認電圧以下である場合、発電確認電圧よりも大きくなるまで、ステップＳ３００の判定が繰り返される。

ステップＳ４００では、燃料電池１１の発電と、昇圧コンバータ１２や、エアコンプレッサ１４や補機類１９等の運転が停止される。ステップＳ２００からステップＳ４００までの工程は、燃料電池１１の発電のみで車両を走行させることができることの確認である。ステップＳ３００でＹｅｓ判定となることにより、後述するステップＳ７００において第１リレー１７による遮断が正常であると判断された場合に、燃料電池１１の発電のみで走行を行うことができると判断される。ステップＳ５００では、制御部３０から第１リレー１７に対して、第１リレー１７の接続を遮断させる遮断命令が送信される。

ステップＳ６００では、制御部３０によってエアコンプレッサ１４が起動され、燃料電池１１に酸化ガスが供給される。これにより、燃料電池１１による発電が再開される。なお、昇圧コンバータ１２の動作は停止されている。このとき、昇圧コンバータ１２の低圧側と高圧側は、ほぼ抵抗０で接続されている。ただし、ダイオードＤ１によって、高圧側から低圧側に向かって電流が流れることはない。ステップＳ７００では、第１電圧センサ２０によって取得された第１電圧と、第２電圧センサによって取得された第２電圧の差が、予め定められた値よりも大きいか否かの判定が行われる。予め定められた値は、コンデンサ２４に最大の電荷量が蓄積されているときのコンデンサ２４の端子間の電圧と、コンバータコンデンサＣ１に最大の電荷量が蓄積されているときの、コンバータコンデンサＣ１の端子間の電圧を合わせた数値である。ステップＳ５００において第１リレー１７による遮断処理が正常に行われている場合、二次電池１６による電力の供給が行われない。このため、第１電圧と、第２電圧の値の差は、予め定められた値よりも小さくなる。この場合、制御部３０によって第１リレー１７による遮断に異常がない旨の出力がディスプレイに対し行われ、ステップＳ８００に移行する。なお、本実施形態では、第１電圧と第２電圧の差が、予め定められた値と同じである場合、ステップＳ８００に移行する。

一方、第１リレー１７による遮断処理が正常に行われていない場合、二次電池１６による電力の供給が継続されることになる。この場合、第１電圧と第２電圧の差が、予め定められた値よりも大きくなる。第１電圧と第２電圧の差が、定められた値よりも大きくなる場合、第１リレー１７による遮断処理が正常に行われていないと判断できる。ステップＳ７００でＹｅｓ判定となった場合、制御部３０によって第１リレー１７による遮断に異常がある旨の出力がディスプレイに対し行われ、ステップＳ８１０に移行する。

ステップＳ８００では、燃料電池１１の発電によって、燃料電池システム１０が動作される。これにより、二次電池１６に異常が発生している場合であっても、燃料電池システム１０から外部への電力の供給を継続でき、ある程度の地点まで車両を走行させることができる。その後、処理は終了する。一方、ステップＳ８１０では、制御部３０によって走行が不可である旨の出力が行われ、燃料電池システム１０が停止される。その後、処理は終了する。

以上のように、ステップＳ７００の処理によって、第１リレー１７による遮断処理が正常に行われているかの判定を行うことができる。つまり、二次電池１６が昇圧コンバータ１２の高電圧側に接続されている燃料電池システム１０において、二次電池１６に異常が発生した場合の二次電池１６の接続の遮断の異常を検出できる。異常を検出した場合、走行を停止し、燃料電池システム１０を停止することによって、二次電池１６の異常に起因する燃料電池システム１０の損傷を防止できる。

Ｂ．第２実施形態：
図３は、第２実施形態の遮断の確認方法の工程の一例を示す図である。第２実施形態は、第１実施形態と、制御部３０による第１リレー１７の遮断の確認方法が異なる。第２実施形態において、第１リレー１７の遮断制御の後、電流センサ２５によって取得された電流が、予め定められた値よりも小さい場合に、第１リレー１７による遮断に異常がある旨の出力を行う。燃料電池システム１０の構成や、他の工程は第１実施形態と同じであるので、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

ステップＳ７００Ｂでは、一定時間経過後、電流センサ２５によって取得された電流が、予め定められた値よりも大きいか否かの判定が行われる。ステップＳ７００Ｂにおける一定時間とは、コンデンサ２４とコンバータコンデンサＣ１に蓄えられた電荷がエアコンプレッサ１４によって消費されるために十分な時間をいう。一定時間は、コンデンサ２４とコンバータコンデンサＣ１の容量と、燃料電池１１の電圧と、エアコンプレッサ１４の消費電力によって決定される。

ステップＳ５００において第１リレー１７による遮断処理が正常に行われている場合、二次電池１６による電力の供給が行われない。そのため、燃料電池１１の発電のみでエアコンプレッサ１４の運転が行われる。上述のように、昇圧コンバータ１２の動作が停止されているため、エアコンプレッサ１４が要求する電力を供給するために、燃料電池１１の出力電流が増加する。出力電流が、予め定められた値よりも大きい場合、二次電池１６からの電圧が供給されていないと判断され、ステップＳ８００に移行する。予め定められた値は、電流センサ２５の誤差値とする。

一方、第１リレー１７による遮断処理が正常に行われていない場合、二次電池１６による電力の供給が継続されることになる。この場合、第２電圧センサによって取得された第２電圧が、第１電圧センサ２０によって取得された第１電圧よりも高くなるため、燃料電池１１の出力電流が、増加しない。すなわち、燃料電池１１の出力電流が予め定められた値よりも小さい場合、第１リレー１７による遮断処理が正常に行われていないと判断できる。出力電流が、予め定められた値よりも小さい場合、ステップＳ８１０に移行する。なお、第２実施形態において、燃料電池１１の出力電流が予め定められた値と同じである場合、ステップＳ８１０に移行する。

以上のように、ステップＳ７００Ｂの処理によって、第１リレー１７による遮断処理が正常に行われているかの判定を行うことができる。つまり、二次電池１６が昇圧コンバータ１２の高電圧側に接続されている燃料電池システム１０において、二次電池１６に異常が発生した場合の二次電池１６の接続の遮断の異常を検出できる。異常を検出した場合、走行を停止し、燃料電池システム１０を停止することによって、二次電池１６の異常に起因する燃料電池システム１０の損傷を防止できる。

Ｃ．他の実施形態：
Ｃ１）上記第１実施形態では、電流センサ２５を備えていた。なお、第１実施形態において、電流センサを備えていなくてもよい。

Ｃ２）上記第１実施形態では、第１電圧と第２電圧の差が、予め定められた値と同じである場合、ステップＳ８００に移行する。なお、第１電圧と第２電圧の差が、予め定められた値と同じである場合、ステップＳ８１０に移行してもよい。

Ｃ３）上記第２実施形態では、燃料電池１１の出力電流が予め定められた値と同じである場合、ステップＳ８１０に移行する。なお、燃料電池１１の出力電流が予め定められた値と同じである場合、ステップＳ８００に移行してもよい。

Ｃ４）上記実施形態では、インバータ１３と、トラクションモータ１５と、補機類１９と、第２リレー２３とを備えていた。なお、これらの構成を備えていなくてもよい。

Ｃ５）上記実施形態では、ＦＶＨ電圧センサ２１を、「第２電圧センサ」ともよび、ＦＶＨ電圧センサ２１の電圧を第２電圧としていた。なお、ＦＶＨ電圧センサ２１以外の、昇圧コンバータ１２の高電圧側の電圧を取得することができる電圧センサを「第２電圧センサ」としてもよい。例えばＶＨ電圧センサ２２を「第２電圧センサ」とし、ＶＨ電圧センサ２２の電圧を第２電圧としてもよく、導線ＥＷ４に設けられた降圧コンバータ１８の入力電圧を取得する電圧センサを「第２電圧センサ」とし、取得された電圧を第２電圧としてもよい。

Ｃ６）上記実施形態では、燃料電池システムは車両に搭載されていた。車両の一例として燃料電池自動車（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）を想定するが、電気自動車などにも適用可能である。また、車両のみならず各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置型電源、さらには携帯型の燃料電池システムにも適用可能である。

Ｃ７）上記実施形態では、制御部３０における二次電池１６の目標電圧と、第３電圧センサ２６によって取得された電圧とが、予め定められた数値以上ずれていた場合や、温度センサ２７によって取得された二次電池１６の温度が異常に上昇した場合が、二次電池１６に異常が発生した場合であった。なお、第３電圧センサ２６と温度センサ２７の両方に基づいて、異常を検出してもよい。すなわち、第３電圧センサと温度センサの少なくとも一方を備え、前記少なくとも一方のセンサが取得した値に基づいて、異常を検知する異常検知部を備えていてもよい。

Ｃ８）上記実施形態では、燃料電池システム１０はコンデンサ２４と、コンバータコンデンサＣ１を備えていた。なお、例えば燃料電池システムはコンデンサ２４のみを備えていてもよく、コンバータコンデンサＣ１のみを備えていてもよい。また、コンデンサ２４とコンバータコンデンサＣ１の他に、昇圧コンバータ１２または二次電池１６から補機に電力を供給する回路に接続されているコンデンサを備えていてもよい。コンデンサ２４とコンバータコンデンサＣ１を備えず、昇圧コンバータ１２または二次電池１６から補機に電力を供給する回路に接続されているコンデンサを備えていてもよい。

第１実施形態において、回路に接続されているコンデンサの端子間の電圧を、予め定められた値とし、第２実施形態において、回路に接続されているコンデンサに蓄えられた電荷がエアコンプレッサによって消費されるために十分な時間を、一定時間とする。

本開示は、上述の実施形態や実施例、変形例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することができる。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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、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、削除することが可能である。

１０…燃料電池システム、１１…燃料電池、１２…昇圧コンバータ、１３…インバータ、１４…エアコンプレッサ、１５…トラクションモータ、１６…二次電池、１７…第１リレー、１８…降圧コンバータ、１９…補機類、２０…第１電圧センサ、２１…ＦＶＨ電圧センサ、２２…ＶＨ電圧センサ、２３…第２リレー、２４…コンデンサ、２５…電流センサ、２６…第３電圧センサ、２７…温度センサ、３０…制御部、Ｃ１…コンバータコンデンサ、Ｄ１…ダイオード、ＥＷ１、ＥＷ２、ＥＷ３、ＥＷ４…導線、Ｌ１…リアクトル、ＳＷ１…スイッチング素子

Claims

燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記燃料電池の出力電圧を取得する第１電圧センサと、
前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される二次電池と、
前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができるリレーと、
前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧を取得することができる第２電圧センサと、
前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行い、
前記遮断制御の後、前記第１電圧センサによって取得された第１電圧と前記第２電圧センサによって取得された第２電圧との差が、予め定められた値よりも大きい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う、
燃料電池システム。
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第１電圧と前記第２電圧の差が、予め定められた値よりも小さい場合、前記燃料電池に発電を行わせ、前記燃料電池システムを動作させる、
燃料電池システム。
燃料電池システムにおいて二次電池に異常が発生した場合のリレーによる遮断の確認方法であって、
前記燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記燃料電池の出力電圧を取得する第１電圧センサと、
前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される前記二次電池と、
前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができる前記リレーと、
前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧を取得することができる第２電圧センサと、
前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、
を備え、
前記方法は、
（ａ）前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行う工程と、
（ｂ）前記遮断制御の後、前記第１電圧センサによって取得された第１電圧と、前記第２電圧センサによって取得された第２電圧との差が、予め定められた値よりも大きい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う工程と、を備える、
二次電池に異常が発生した場合のリレーによる遮断の確認方法。
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記燃料電池の出力電流を取得する電流センサと、
前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される二次電池と、
前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができるリレーと、
前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、
前記昇圧コンバータまたは前記二次電池から前記補機に電力を供給する回路に接続されているコンデンサと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行い、
前記遮断制御の後であって、前記コンデンサに蓄えられた電荷が消費された後、前記電流センサによって取得された電流が、予め定められた値より小さい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う、
燃料電池システム。
請求項４に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記電流センサが取得した電流が、予め定められた値より大きい場合、前記燃料電池に発電させ、前記燃料電池システムを動作させる、
燃料電池システム。
燃料電池システムにおいて二次電池に異常が発生した場合のリレーによる遮断の確認方法であって、
前記燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記燃料電池の出力電流を取得する電流センサと、
前記昇圧コンバータの高電圧側に、前記昇圧コンバータと並列に接続される前記二次電池と、
前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を遮断することができる前記リレーと、
前記昇圧コンバータの高電圧側の電圧で動作する補機と、
前記昇圧コンバータまたは前記二次電池から前記補機に電力を供給する回路に接続されているコンデンサと、
を備え、
前記方法は、
（ａ）前記二次電池に異常が発生した場合に、前記昇圧コンバータの動作を停止した状態で、前記昇圧コンバータの高電圧側への前記二次電池の接続を前記リレーに遮断させる遮断制御を行う工程と、
（ｂ）前記遮断制御の後であって、前記コンデンサに蓄えられた電荷が消費された後、前記電流センサによって取得された電流が、予め定められた値より小さい場合に、前記リレーによる遮断に異常がある旨の出力を行う工程と、を備える、
二次電池に異常が発生した場合のリレーによる遮断の確認方法。