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JP2016015230A - Switch failure detection method for fuel cell system - Google Patents

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JP2016015230A JP2014136308A JP2014136308A JP2016015230A JP 2016015230 A JP2016015230 A JP 2016015230A JP 2014136308 A JP2014136308 A JP 2014136308A JP 2014136308 A JP2014136308 A JP 2014136308A JP 2016015230 A JP2016015230 A JP 2016015230A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress impairment of a solid polymer electrolyte membrane incident to close failure detection of a switch (contactor).SOLUTION: A switch failure detection method of a fuel cell includes a fuel cell for generating power by action of the fuel of an anode and the oxidizer of a cathode via a membrane, a load used by the output from the fuel cell, a switch having one end side connected to the fuel cell side and the other end side connected to the load side, and switching interruption and supply of power from the fuel cell to the load by opening and closing the contacts, and a voltage converter having primary connected to the load side of the switch, and the secondary connected to a power storage device, and capable of lowering the voltage on the primary down to a predetermined voltage capable of detecting the close failure of the switch. In the process of reducing the output from the fuel cell, the voltage converter lowers the voltage pn the primary down to the predetermined voltage, and performs close failure detection of the contacts in the switch.

Description

本発明は、燃料電池システムの開閉器故障検知方法に関する。   The present invention relates to a switch failure detection method for a fuel cell system.

燃料電池自動車等に搭載される燃料電池システムの燃料電池には、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータで挟持して形成されたセルを複数積層して構成されたスタックからなるものがある。
このものは、各セルのアノードに、燃料供給路を介して燃料ガスとしての水素ガスを供給し、カソードに、酸化剤供給路を介して酸化剤ガスとしての酸素を含む空気を供給して発電を行っている。
In a fuel cell of a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle, a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane is sandwiched between an anode and a cathode from both sides, and the outside is sandwiched between a pair of separators. Some of them are made up of a stack composed of a plurality of stacked cells.
In this device, hydrogen gas as a fuel gas is supplied to the anode of each cell via a fuel supply path, and air containing oxygen as an oxidant gas is supplied to the cathode via an oxidant supply path. It is carried out.

このように構成された燃料電池においては、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電する。この種の燃料電池では、発電停止過程などのガス量が少ない状態で燃料電池の出力電圧が高い状態が継続すると、固体高分子電解質膜が劣化する虞があることが知られている。   In the fuel cell configured as described above, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode move to the cathode through the solid polymer electrolyte membrane, and generate an electric power by causing an electrochemical reaction with oxygen at the cathode. In this type of fuel cell, it is known that the solid polymer electrolyte membrane may be deteriorated if the state in which the output voltage of the fuel cell is high while the amount of gas is small, such as in the power generation stop process.

また、この種の燃料電池システムを車両に適用する場合、燃料電池と並列に補助電源である蓄電装置(エネルギストレージ)を搭載してモータを駆動する構成が提案されている。これは、駆動力に応じて燃料電池システムを可変運転する際に、燃料電池システムの応答性をカバーするためと、起動時等に燃料電池システムのエアポンプ等の補機負荷に電力を供給するためと、車両減速時のモータ回生エネルギで蓄電装置を充電し、そのエネルギを加速時等のアシストとに利用することにより燃料電池車両の効率を向上させるため等である。   In addition, when this type of fuel cell system is applied to a vehicle, a configuration has been proposed in which a power storage device (energy storage) as an auxiliary power source is mounted in parallel with the fuel cell to drive a motor. This is to cover the responsiveness of the fuel cell system when the fuel cell system is variably operated according to the driving force, and to supply power to an auxiliary load such as an air pump of the fuel cell system at the time of start-up. In order to improve the efficiency of the fuel cell vehicle, the power storage device is charged with the motor regenerative energy at the time of deceleration of the vehicle, and the energy is used for assisting at the time of acceleration or the like.

ところで、車両推進用のモータ等、燃料電池に比較的に大きな負荷が接続される場合、燃料電池と、この燃料電池から電気が供給される負荷との間に設けられ、燃料電池に対して負荷を接続又は遮断する開閉器(コンタクタ)について、その可動接点と固定接点とが溶着する、いわゆる閉故障を起こす虞がある。このコンタクタの閉故障を、開状態にしたコンタクタの両端(燃料電池側端、負荷側端)間の電圧(または電流)の差に基づいて検知する技術が開示されている(例えば、特許文献1、および特許文献2参照)。   By the way, when a relatively large load is connected to the fuel cell, such as a vehicle propulsion motor, the load is provided between the fuel cell and a load to which electricity is supplied from the fuel cell. There is a risk of causing a so-called closing failure in which the movable contact and the fixed contact are welded to the switch (contactor) that connects or disconnects the contacts. There is disclosed a technique for detecting a close failure of this contactor based on a difference in voltage (or current) between both ends (fuel cell side end, load side end) of the contactor in an open state (for example, Patent Document 1). And Patent Document 2).

特開平2−51868号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-51868 特開2007−305372号公報JP 2007-305372 A

上記従来技術によればコンタクタの閉故障を、開状態にしたコンタクタの両端間に生じる電位差によって検知するが、この電位差を、燃料電池の出力電圧を維持することにより発生させている。固体高分子電解質膜の損傷を抑制するため、燃料電池の出力電圧(つまり、コンタクタの燃料電池側端の電圧)が低い状態であっても、コンタクタの閉故障検知を可能な燃料電池システムのコンタクタ故障検知方法が望まれている。   According to the above prior art, a contactor closing failure is detected by a potential difference generated between both ends of an opened contactor. This potential difference is generated by maintaining the output voltage of the fuel cell. In order to suppress damage to the solid polymer electrolyte membrane, the contactor of the fuel cell system that can detect the closed failure of the contactor even when the output voltage of the fuel cell (that is, the voltage at the end of the contactor on the fuel cell side) is low A failure detection method is desired.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、開閉器(コンタクタ)の閉故障検知に伴う固体高分子電解質膜の損傷を抑制することが可能な燃料電池システムの開閉器故障検知方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a switch failure detection method for a fuel cell system capable of suppressing damage to a solid polymer electrolyte membrane accompanying detection of a close failure of a switch (contactor). The purpose is that.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1の発明に係る燃料電池システムの開閉器故障検知方法は、膜を介したアノードの燃料およびカソードの酸化剤の反応によって発電する燃料電池(例えば、実施の形態での燃料電池スタック11)と、前記燃料電池の出力によって使用される負荷と、一端側が前記燃料電池側に接続され他端側が前記負荷側に接続されて前記燃料電池から前記負荷に対する電力の遮断と供給とを、接点の開閉によって切換える開閉器(例えば、実施の形態でのコンタクタ30)と、一次側に前記開閉器の前記負荷側が接続され、二次側に蓄電装置が接続され、前記一次側の電圧を前記燃料電池の前記膜の劣化を抑制可能な所定の電圧にまで降圧可能な電圧変換装置(例えば、実施の形態での電圧調整器40)と、を備え、前記燃料電池の出力を低減する過程において、前記電圧変換装置が前記一次側の電圧を前記所定の電圧にまで降圧させて前記開閉器の前記接点の閉故障検知を実施することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a switch failure detection method for a fuel cell system according to a first invention of the present invention is based on a reaction between anode fuel and cathode oxidant through a membrane. A fuel cell (for example, the fuel cell stack 11 in the embodiment), a load used by the output of the fuel cell, one end side is connected to the fuel cell side, and the other end side is connected to the load side. A switch (for example, a contactor 30 in the embodiment) that switches between cutoff and supply of electric power from the fuel cell to the load by opening and closing a contact, and the load side of the switch is connected to the primary side, and the secondary side Is connected to a power storage device, and a voltage conversion device that can step down the voltage on the primary side to a predetermined voltage that can suppress deterioration of the membrane of the fuel cell (for example, voltage adjustment in an embodiment) 40), and in the process of reducing the output of the fuel cell, the voltage conversion device steps down the primary voltage to the predetermined voltage to detect the closing failure of the contact of the switch It is characterized by doing.

さらに、本発明の第2の発明に係る燃料電池システムの開閉器故障検知方法では、前記所定の電圧とは、前記燃料電池の出力を低減する過程において、低下する前記燃料電池の出力電圧に応じて降圧される電圧であることを特徴とする。   Furthermore, in the switch failure detection method for a fuel cell system according to the second aspect of the present invention, the predetermined voltage corresponds to the output voltage of the fuel cell that decreases in the process of reducing the output of the fuel cell. The voltage is stepped down.

さらに、本発明の第3の発明に係る燃料電池システムの開閉器故障検知方法では、前記燃料電池の出力を低減する過程には、前記燃料電池内の前記酸化剤の低減処理過程が含まれることを特徴とする。   Furthermore, in the switch failure detection method for a fuel cell system according to the third aspect of the present invention, the process of reducing the output of the fuel cell includes a process of reducing the oxidant in the fuel cell. It is characterized by.

本発明の第1の発明に係る燃料電池システムの開閉器故障検知方法によれば、開閉器(コンタクタ)の閉故障検知に伴う固体高分子電解質膜の損傷を抑制することができる。   According to the switch failure detection method for a fuel cell system according to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress damage to the solid polymer electrolyte membrane that accompanies the detection of a close failure of a contactor.

本発明の第2の発明に係る燃料電池システムの開閉器故障検知方法によれば、開閉器(コンタクタ)の閉故障検知に伴うコンタクタ両端の電圧を、閉故障検知に適切な値にして制御することができる。   According to the switch failure detection method for a fuel cell system according to the second aspect of the present invention, the voltage at both ends of the contactor accompanying the detection of the close failure of the switch (contactor) is controlled to a value appropriate for the detection of the close failure. be able to.

本発明の第3の発明に係る燃料電池システムの開閉器故障検知方法によれば、開閉器(コンタクタ)の閉故障検知を、燃料電池からの走行電力の供給を行わない燃料電池内の酸化剤の低減処理過程と同時に実施すること可能である。したがって、閉故障検知を行うことによって燃料電池からの電力供給が遮断されることによる走行への影響を低減することができる。   According to the switch failure detection method for a fuel cell system according to the third aspect of the present invention, the close failure detection of the switch (contactor) is detected, and the oxidant in the fuel cell that does not supply the running power from the fuel cell. It is possible to carry out simultaneously with the reduction processing process. Therefore, it is possible to reduce the influence on traveling due to the interruption of the power supply from the fuel cell by detecting the closed failure.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御装置の制御動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of control operation of the control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御装置の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of control operation of a control device concerning an embodiment of the present invention.

[実施形態]
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの制御方法について添付図面を参照しながら説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, a control method of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム10の構成の一例を示す構成図である。本実施形態による燃料電池システム10は、例えば、走行駆動用のモータMおよびモータMを制御するパワードライブユニットPDUを備える車両1に電源として搭載されている。
なお、車両1は、例えばイグニッションスイッチなどのように、運転者による入力操作に応じて車両1の起動を指示する起動信号または停止を指示する停止信号を出力するスイッチ2を備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 according to the present embodiment is mounted as a power source in a vehicle 1 including, for example, a motor M for driving and a power drive unit PDU that controls the motor M.
The vehicle 1 includes a switch 2 that outputs a start signal for instructing the start of the vehicle 1 or a stop signal for instructing a stop in accordance with an input operation by the driver, such as an ignition switch.

燃料電池システム10は、図1に示すように、燃料電池スタック11と、エアポンプ13と、コンタクタ30と、ダイオード35と、電流センサ37と、電圧センサ38と、電圧センサ39と、電圧調整器(FCVCU)40と、制御装置41と、蓄電装置50と、補機60とを備えている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 11, an air pump 13, a contactor 30, a diode 35, a current sensor 37, a voltage sensor 38, a voltage sensor 39, and a voltage regulator ( FCVCU) 40, a control device 41, a power storage device 50, and an auxiliary device 60.

燃料電池スタック11は、複数の燃料電池セルが積層された積層体(図示略)と、この積層体を積層方向の両側から挟み込む一対のエンドプレート(図示略)と、を備えている。
燃料電池セルは、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と、この膜電極接合体を接合方向の両側から挟み込む一対のセパレータと、を備えている。
膜電極接合体は、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極(アノード)と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極(カソード)と、アノードおよびカソードによって厚さ方向の両側から挟み込まれた陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜と、を備えている。
The fuel cell stack 11 includes a stacked body (not shown) in which a plurality of fuel cells are stacked, and a pair of end plates (not shown) that sandwich the stacked body from both sides in the stacking direction.
The fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) and a pair of separators that sandwich the membrane electrode assembly from both sides in the joining direction.
The membrane electrode assembly includes a fuel electrode (anode) composed of an anode catalyst and a gas diffusion layer, an oxygen electrode (cathode) composed of a cathode catalyst and a gas diffusion layer, and a positive electrode sandwiched from both sides in the thickness direction by the anode and the cathode. And a solid polymer electrolyte membrane made of an ion exchange membrane or the like.

燃料電池スタック11のアノードには、燃料として水素を含む燃料ガス(反応ガス)が水素タンク21から供給され、カソードには、酸化剤として酸素を含む酸化剤ガス(反応ガス)である空気がエアポンプ13から供給される。
アノードに供給された水素は、アノード触媒上で触媒反応によりイオン化され、水素イオンは、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動する。水素イオンの移動に伴って発生する電子は直流電流として外部回路(電圧調整器40など)に取り出し可能である。
アノードからカソードのカソード触媒上へと移動した水素イオンは、カソードに供給された酸素と、カソード触媒上の電子と反応して、水を生成する。
A fuel gas (reaction gas) containing hydrogen as a fuel is supplied from the hydrogen tank 21 to the anode of the fuel cell stack 11, and air, which is an oxidant gas (reaction gas) containing oxygen as an oxidant, is air pumped to the cathode. 13 is supplied.
The hydrogen supplied to the anode is ionized by a catalytic reaction on the anode catalyst, and the hydrogen ions move to the cathode through a moderately humidified solid polymer electrolyte membrane. Electrons generated with the movement of hydrogen ions can be taken out to an external circuit (such as the voltage regulator 40) as a direct current.
The hydrogen ions that have moved from the anode onto the cathode catalyst of the cathode react with oxygen supplied to the cathode and electrons on the cathode catalyst to produce water.

なお、燃料電池スタック11の複数の燃料電池セルには、例えばDHE(Dynamic Hydrogen Electrode)などの参照電極(図示略)が接続されていてもよい。
参照電極は、例えば、水素を参照電位(0V)として、参照電位に対するアノードの電位(アノード電位)を測定して、測定結果の信号を制御装置41に出力可能である。
参照電極は、例えば、複数の燃料電池セルの全てに設けられていてもよいし、複数の燃料電池セルのうちの所定の燃料電池セルにのみ設けられていてもよい。
A reference electrode (not shown) such as DHE (Dynamic Hydrogen Electrode) may be connected to the plurality of fuel cells of the fuel cell stack 11.
For example, the reference electrode can measure the potential of the anode (anode potential) with respect to the reference potential with hydrogen as the reference potential (0 V), and can output a measurement result signal to the control device 41.
For example, the reference electrode may be provided in all of the plurality of fuel cells, or may be provided only in a predetermined fuel cell among the plurality of fuel cells.

エアポンプ13は、制御装置41により駆動制御されるモータなどを備え、このモータの駆動力によってインテイク(不図示)を介して外部から空気を取り込んで圧縮し、圧縮後の空気を燃料電池スタック11に供給する。   The air pump 13 includes a motor that is driven and controlled by the control device 41, and takes in air from the outside via an intake (not shown) by the driving force of the motor and compresses the compressed air into the fuel cell stack 11. Supply.

コンタクタ30は、正極側コンタクタ31と、負極側コンタクタ32と、プリチャージ抵抗33と、プリチャージコンタクタ34とを備える。
正極側コンタクタ31は、燃料電池スタック11の出力端子のうち、正極側の出力端子と電気負荷(例えば、パワードライブユニットPDUなど)とを接続又は遮断する。なお、以下の説明において、この電気負荷を単に負荷とも記載する。この正極側コンタクタ31が閉状態(オン状態)の場合、正極側の出力端子と負荷とが接続される。また、正極側コンタクタ31が開状態(オフ状態)の場合、正極側の出力端子と負荷とが遮断される。制御装置41は、正極側コンタクタ31に開指令信号および閉指令信号を出力する。正極側コンタクタ31は、制御装置41の開指令に基づいて、開状態になる。また、正極側コンタクタ31は、制御装置41の閉指令に基づいて、閉状態になる。
The contactor 30 includes a positive electrode side contactor 31, a negative electrode side contactor 32, a precharge resistor 33, and a precharge contactor 34.
The positive contactor 31 connects or disconnects the positive output terminal of the fuel cell stack 11 and an electrical load (for example, a power drive unit PDU). In the following description, this electric load is also simply referred to as a load. When the positive contactor 31 is in a closed state (on state), the positive output terminal and the load are connected. In addition, when the positive contactor 31 is in an open state (off state), the positive output terminal and the load are disconnected. The control device 41 outputs an open command signal and a close command signal to the positive contactor 31. The positive contactor 31 enters an open state based on an open command from the control device 41. Further, the positive electrode side contactor 31 enters a closed state based on a closing command from the control device 41.

負極側コンタクタ32は、燃料電池スタック11の出力端子のうち、負極側の出力端子と負荷とを接続又は遮断する。この負極側コンタクタ32が閉状態(オン状態)の場合、負極側の出力端子と負荷とが接続される。また、負極側コンタクタ32が開状態(オフ状態)の場合、負極側の出力端子と負荷とが遮断される。制御装置41は、負極側コンタクタ32に開指令信号および閉指令信号を出力する。負極側コンタクタ32は、制御装置41の開指令に基づいて、開状態になる。また、負極側コンタクタ32は、制御装置41の閉指令に基づいて、閉状態になる。   The negative electrode side contactor 32 connects or disconnects the negative electrode side output terminal and the load among the output terminals of the fuel cell stack 11. When the negative contactor 32 is in a closed state (on state), the negative output terminal is connected to the load. When the negative contactor 32 is in an open state (off state), the negative output terminal and the load are disconnected. The control device 41 outputs an open command signal and a close command signal to the negative contactor 32. The negative contactor 32 enters an open state based on an open command from the control device 41. Further, the negative electrode side contactor 32 is brought into a closed state based on a closing command from the control device 41.

ここで、正極側コンタクタ31が開状態(オフ状態)である場合に、正極側コンタクタ31の両端子間に電位差が生じている場合がある。この場合に、正極側コンタクタ31を閉状態(オン状態)にすると、この電位差によって正極側コンタクタ31の接点に電流(図1における電流IMC)が流れる。また、正極側コンタクタ31を開状態から閉状態に変化させると、接点において跳躍現象(バウンシング)が発生して、一時的に接点が開く場合がある。この正極側コンタクタ31に電流が流れている状態でバウンシングが発生すると、接点にアーク放電が発生して接点が溶着することがある。この接点の溶着が発生すると、制御装置41が正極側コンタクタ31に開指令を出力しても、正極側コンタクタ31が開状態にならない。このように、制御装置41が正極側コンタクタ31に開指令を出力しても、正極側コンタクタ31が開状態にならない状態を、正極側コンタクタ31の閉故障と称する。   Here, when the positive electrode side contactor 31 is in an open state (off state), a potential difference may be generated between both terminals of the positive electrode side contactor 31. In this case, when the positive electrode side contactor 31 is closed (ON state), a current (current IMC in FIG. 1) flows to the contact point of the positive electrode side contactor 31 due to this potential difference. Further, when the positive contactor 31 is changed from the open state to the closed state, a jump phenomenon (bouncing) may occur at the contact point, and the contact point may be temporarily opened. If bouncing occurs while current flows through the positive contactor 31, arc discharge may occur at the contact and the contact may be welded. When this contact welding occurs, even if the control device 41 outputs an open command to the positive contactor 31, the positive contactor 31 does not enter the open state. Thus, even if the control device 41 outputs an open command to the positive contactor 31, a state in which the positive contactor 31 does not enter the open state is referred to as a closed failure of the positive contactor 31.

プリチャージ抵抗33は、両端子のうち、第1端子が正極側コンタクタ31の燃料電池スタック側端子と接続され、第2端子がプリチャージコンタクタ34の第1端子と接続される。
プリチャージコンタクタ34は、両端子のうち、第1端子がプリチャージ抵抗33と接続され、第2端子が正極側コンタクタの負荷側端子と接続される。制御装置41は、プリチャージコンタクタ34に開指令信号および閉指令信号を出力する。プリチャージコンタクタ34は、制御装置41の開指令に基づいて、開状態になる。また、プリチャージコンタクタ34は、制御装置41の閉指令に基づいて、閉状態になる。
The precharge resistor 33 has a first terminal connected to the fuel cell stack side terminal of the positive contactor 31 and a second terminal connected to the first terminal of the precharge contactor 34.
Among the two terminals, the precharge contactor 34 has a first terminal connected to the precharge resistor 33 and a second terminal connected to the load side terminal of the positive contactor. The control device 41 outputs an open command signal and a close command signal to the precharge contactor 34. The precharge contactor 34 enters an open state based on an open command from the control device 41. Further, the precharge contactor 34 enters a closed state based on a closing command from the control device 41.

このプリチャージコンタクタ34は、正極側コンタクタ31が開状態である場合に、正極側コンタクタ31の両端子間に生じる電位差を低減する。具体的には、制御装置41は、正極側コンタクタ31が開状態である場合に、プリチャージコンタクタ34を閉状態にする。このとき、正極側コンタクタ31の両端子間に生じている電位差によって、プリチャージコンタクタ34に電流(図1における電流IPC)が流れる。ここで、電流IPCは、プリチャージ抵抗33を介してプリチャージコンタクタ34に流れる。このプリチャージ抵抗33は、電流IPCの電流値を制限する。ここで、プリチャージ抵抗33の抵抗値は、プリチャージコンタクタ34の接点にバウンシングが発生した場合であっても、接点が溶着しない程度に電流IPCを制限できるように、十分に大きい値が選定されている。正極側コンタクタ31が開状態である場合に、プリチャージコンタクタ34を閉状態にすることにより、正極側コンタクタ31の両端子間の電位差が低減される。この正極側コンタクタ31の両端子間の電位差が低減された状態で正極側コンタクタ31を閉状態にすることにより、正極側コンタクタ31の溶着を抑止し、閉故障発生の程度を低減する。   The precharge contactor 34 reduces a potential difference generated between both terminals of the positive contactor 31 when the positive contactor 31 is in an open state. Specifically, the control device 41 closes the precharge contactor 34 when the positive electrode side contactor 31 is in the open state. At this time, a current (current IPC in FIG. 1) flows through the precharge contactor 34 due to a potential difference generated between both terminals of the positive contactor 31. Here, the current IPC flows to the precharge contactor 34 via the precharge resistor 33. The precharge resistor 33 limits the current value of the current IPC. Here, the resistance value of the precharge resistor 33 is selected to be sufficiently large so that the current IPC can be limited to such an extent that the contact does not weld even when bouncing occurs at the contact of the precharge contactor 34. ing. When the positive contactor 31 is open, the potential difference between both terminals of the positive contactor 31 is reduced by closing the precharge contactor 34. By closing the positive electrode side contactor 31 in a state where the potential difference between both terminals of the positive electrode side contactor 31 is reduced, welding of the positive electrode side contactor 31 is suppressed, and the degree of occurrence of a closed failure is reduced.

ダイオード35は、燃料電池スタック11の正極側の出力回路に備えられており、燃料電池スタック11の正極側に対する電流の逆流入を抑止する。   The diode 35 is provided in the output circuit on the positive electrode side of the fuel cell stack 11 and suppresses reverse flow of current to the positive electrode side of the fuel cell stack 11.

電流センサ37は、燃料電池スタック11から電気負荷(例えば、パワードライブユニットPDUなど)へ供給される電流IFCを検出して、検出結果の信号を制御装置41に出力する。   The current sensor 37 detects a current IFC supplied from the fuel cell stack 11 to an electric load (for example, a power drive unit PDU), and outputs a detection result signal to the control device 41.

電圧センサ38は、燃料電池スタック11の正極および負極間の電圧(つまり、複数の燃料電池セルの電圧の総和である総電圧)VFCを検出して、検出結果の信号を制御装置41に出力する。   The voltage sensor 38 detects the voltage between the positive electrode and the negative electrode of the fuel cell stack 11 (that is, the total voltage that is the sum of the voltages of the plurality of fuel cells) VFC, and outputs a detection result signal to the control device 41. .

電圧センサ39は、電気負荷(例えば、パワードライブユニットPDUなど)正極および負極間の電圧VPDUを検出して、検出結果の信号を制御装置41に出力する。   The voltage sensor 39 detects a voltage VPDU between the positive electrode and the negative electrode of an electric load (for example, a power drive unit PDU), and outputs a detection result signal to the control device 41.

蓄電装置50は、バッテリやキャパシタなどを備えており、燃料電池スタック11から出力される電力、および走行駆動用のモータMによって回生発電される電力を蓄電する。また、蓄電装置50は、燃料電池スタック11の始動時や、車両1の加速時などにおいて、蓄電した電力をエアポンプ13や走行駆動用のモータMに供給する。   The power storage device 50 includes a battery, a capacitor, and the like, and stores the power output from the fuel cell stack 11 and the power regenerated by the travel driving motor M. Further, the power storage device 50 supplies the stored power to the air pump 13 and the motor M for driving when the fuel cell stack 11 is started or the vehicle 1 is accelerated.

補機60は、エアコンディショナーのコンプレッサーや、12V電源を生成するダウンバーターなどを備え、燃料電池スタック11、および蓄電装置50から供給される電力によって動作する。   The auxiliary machine 60 includes a compressor of an air conditioner, a downverter that generates a 12V power supply, and the like, and operates with electric power supplied from the fuel cell stack 11 and the power storage device 50.

電圧調整器(FCVCU)40は、コンタクタ30を介した燃料電池スタック11の正極および負極と、電気負荷との間に配置され、制御装置41の制御によって、燃料電池スタック11から出力される電圧および電流を調整する。この電圧調整器40は、蓄電装置50の出力電圧(図1における電圧VBAT)が、燃料電池スタック11の出力電圧(電圧VFC)よりも高い場合には、電圧VBATを、電圧VFCにまで降圧して、電気負荷(例えば、パワードライブユニットPDUなど)に電力を供給する。
なお、電圧調整器40は、蓄電装置50の出力電圧(電圧VBAT)が、燃料電池スタック11の出力電圧(電圧VFC)よりも低い場合には、電圧VBATを、電圧VFCにまで昇圧して、電気負荷(例えば、パワードライブユニットPDUなど)に電力を供給する構成であってもよい。
The voltage regulator (FCVCU) 40 is disposed between the positive and negative electrodes of the fuel cell stack 11 via the contactor 30 and the electric load, and the voltage output from the fuel cell stack 11 is controlled by the control device 41. Adjust the current. The voltage regulator 40 steps down the voltage VBAT to the voltage VFC when the output voltage of the power storage device 50 (voltage VBAT in FIG. 1) is higher than the output voltage (voltage VFC) of the fuel cell stack 11. Then, electric power is supplied to an electric load (for example, a power drive unit PDU).
When the output voltage (voltage VBAT) of the power storage device 50 is lower than the output voltage (voltage VFC) of the fuel cell stack 11, the voltage regulator 40 increases the voltage VBAT to the voltage VFC, The configuration may be such that electric power is supplied to an electrical load (for example, a power drive unit PDU).

制御装置41は、スイッチ2から出力される信号と、電流センサ37、電圧センサ38、電圧センサ39および不図示のセンサ等から出力される検出結果の信号に基づいて、燃料電池システム10の動作を制御する。   The control device 41 controls the operation of the fuel cell system 10 based on signals output from the switch 2 and detection result signals output from the current sensor 37, the voltage sensor 38, the voltage sensor 39, and a sensor (not shown). Control.

なお、燃料電池システム10は、例えば、車両1に搭載された走行駆動用のモータMおよび蓄電装置50などの電気機器に加えて、制御装置41の制御によって燃料電池スタック11に対する接続および遮断が切り替え可能かつ負荷電流が変更可能とされた電気負荷(例えば、ディスチャージ抵抗や電子負荷など)を備えていてもよい。この場合、制御装置41は、燃料電池スタック11の発電時の放電(ディスチャージ)として、電気負荷への放電を制御可能である。   The fuel cell system 10 is switched between connection and disconnection with respect to the fuel cell stack 11 under the control of the control device 41 in addition to the electric device such as the driving motor M and the power storage device 50 mounted on the vehicle 1. An electric load (for example, a discharge resistor or an electronic load) that can be changed and the load current can be changed may be provided. In this case, the control device 41 can control the discharge to the electric load as the discharge (discharge) at the time of power generation of the fuel cell stack 11.

[燃料電池システムの制御装置によるコンタクタの閉故障検知動作]
ここまで、本実施形態による燃料電池システム10の構成について説明した。次に、この燃料電池システム10の制御装置41による制御動作(つまり、燃料電池システム10の制御方法)について、図2および図3を参照して説明する。
図2は、本発明の実施形態に係る制御装置41の制御動作の一例を示すフローチャートである。図3は、制御装置41の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。以下、この図2に示す各ステップと、図3に示す時刻t10から時刻t14までの各時刻とを対応付けながら説明する。以下、この時刻t10から時刻t14までを、燃料電池スタック11の出力低減過程と称する。また、この時刻t10から時刻t14の間のうち、時刻t12から時刻t14までを、故障検知モードと称する。
[Contactor failure detection operation by the fuel cell system controller]
So far, the configuration of the fuel cell system 10 according to the present embodiment has been described. Next, a control operation (that is, a control method of the fuel cell system 10) by the control device 41 of the fuel cell system 10 will be described with reference to FIG. 2 and FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the control operation of the control device 41 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a timing chart showing an example of the control operation of the control device 41. Hereinafter, description will be made while associating each step shown in FIG. 2 with each time from time t10 to time t14 shown in FIG. Hereinafter, this time t10 to time t14 is referred to as an output reduction process of the fuel cell stack 11. Further, from the time t10 to the time t14, the time t12 to the time t14 is referred to as a failure detection mode.

時刻t10において、制御装置41は、スイッチ2に対する運転者の入力操作などによって燃料電池システム10の停止を指示する停止信号を検出すると、燃料電池システム10の発電停止処理を開始する。この発電停止処理が開始される時刻t10において、制御装置41は、燃料電池スタック11の出力電圧(電圧VFC)を電圧V4にして、燃料電池システム10を制御している。一例として、この電圧V4は、蓄電装置50の出力電圧(電圧VBAT)よりも高い電圧である。この発電停止処理において、制御装置41は、ガスの供給を停止し、燃料電池スタック11の出力電圧(電圧VFC)を低下させる。この燃料電池システム10は、燃料電池スタック11への酸化剤ガスの流入、および燃料電池スタック11からの流出を遮断する、不図示の封止弁を備えている。制御装置41は、発電停止処理において、この封止弁を封止する。これにより、燃料電池スタック11は、新たな酸化剤ガスが供給されない状態になる。制御装置41は、この封止弁を封止してのち、燃料電池スタック11から電流を取り出すことで、封止された燃料電池スタック11内の酸素を消費し濃度を低減させる。すなわち、制御装置41は、燃料電池スタック11の出力低減過程において、燃料電池スタック11内の酸化剤ガスの濃度を低減させる(酸化剤の低減処理)。   At time t10, the control device 41 starts a power generation stop process of the fuel cell system 10 when detecting a stop signal instructing the stop of the fuel cell system 10 by an input operation of the driver to the switch 2 or the like. At time t10 when the power generation stop process is started, the control device 41 controls the fuel cell system 10 by setting the output voltage (voltage VFC) of the fuel cell stack 11 to the voltage V4. As an example, the voltage V4 is higher than the output voltage (voltage VBAT) of the power storage device 50. In this power generation stop process, the control device 41 stops the gas supply and decreases the output voltage (voltage VFC) of the fuel cell stack 11. The fuel cell system 10 includes a sealing valve (not shown) that blocks inflow of oxidant gas into the fuel cell stack 11 and outflow from the fuel cell stack 11. The control device 41 seals this sealing valve in the power generation stop process. As a result, the fuel cell stack 11 is not supplied with new oxidant gas. After sealing this sealing valve, the control device 41 extracts current from the fuel cell stack 11, thereby consuming oxygen in the sealed fuel cell stack 11 and reducing the concentration. That is, the control device 41 reduces the concentration of the oxidant gas in the fuel cell stack 11 in the process of reducing the output of the fuel cell stack 11 (oxidant reduction process).

制御装置41は、この発電停止処理の間、すなわち、時刻t10から時刻t14までの間において、燃料電池スタック11の出力電圧(電圧VFC)を低下させる。具体的には、制御装置41は、時刻t10において電圧VFCを電圧V4に、時刻t12において電圧VFCを電圧V3に、時刻t13において電圧VFCを電圧V2に、時刻t14において電圧VFCを電圧V1に低下させる。なお、この一例では、この時刻t10から時刻t12までの間の時刻t11において、電圧VFCが電圧VBATと一致する。電圧VBATは、時刻t10から時刻t14の間において、一定に維持される。すなわち、時刻t11から時刻t14の間においては、電圧VFCが電圧VBATよりも低い。この時刻t11から時刻t14の間において、制御装置41は、電圧VFCの低下にあわせて、電圧調整器40の1次側電圧を低下させる制御を行う。   The control device 41 reduces the output voltage (voltage VFC) of the fuel cell stack 11 during this power generation stop process, that is, from time t10 to time t14. Specifically, the control device 41 reduces the voltage VFC to the voltage V4 at time t10, the voltage VFC to the voltage V3 at time t12, the voltage VFC to the voltage V2 at time t13, and the voltage VFC to the voltage V1 at time t14. Let In this example, at time t11 between time t10 and time t12, voltage VFC matches voltage VBAT. The voltage VBAT is kept constant from time t10 to time t14. That is, between time t11 and time t14, voltage VFC is lower than voltage VBAT. Between time t11 and time t14, the control device 41 performs control to decrease the primary voltage of the voltage regulator 40 in accordance with the decrease in the voltage VFC.

このとき、制御装置41は、電圧調整器40の1次側電圧を、電圧VFCに一致させるようにして制御する。すなわち、時刻t10から時刻t12の間において、電圧調整器40の1次側電圧は、電圧VFCと同じ電圧になる。この電圧調整器40の1次側電圧は、電圧センサ39によって電圧VPDUとして検出される。つまり、時刻t10から時刻t12の間において、電圧VFCと電圧VPDUとが一致する。
なお、故障検知モードが開始される時刻t12までに、プリチャージコンタクタ34は開状態にされており、正極側コンタクタ31および負極側コンタクタ32はいずれも閉状態にされている。
At this time, the control device 41 controls the primary voltage of the voltage regulator 40 so as to match the voltage VFC. That is, between the time t10 and the time t12, the primary side voltage of the voltage regulator 40 becomes the same voltage as the voltage VFC. The primary side voltage of the voltage regulator 40 is detected as a voltage VPDU by the voltage sensor 39. That is, the voltage VFC and the voltage VPDU coincide between time t10 and time t12.
By the time t12 when the failure detection mode is started, the precharge contactor 34 is in an open state, and both the positive electrode side contactor 31 and the negative electrode side contactor 32 are in a closed state.

次に、制御装置41は、時刻t12において、故障検知モードを開始する。なお、制御装置41は、燃料電池スタック11内の酸化剤の低減処理過程において、この故障検知モードを実施する。すなわち、制御装置41は、時刻t12から時刻t14において、燃料電池スタック11内の酸化剤の低減処理過程と、コンタクタの閉故障検知を行う故障検知処理過程とを同時に実施する。この故障検知モードにおける制御装置41の制御の具体例について説明する。制御装置41は、時刻t12において、正極側コンタクタ31を開状態にする(ステップS10)。このとき、制御装置41は、電圧調整器40の1次側電圧を、電圧VFCに対して所定の電圧Vdだけ低い電圧に制御する。ここで所定の電圧とは、電圧センサ38および電圧センサ39の電圧検出精度、電流IFCによる電圧降下の大きさなどに基づいて定められる電圧である。具体的には、この所定の電圧Vdは、電圧センサ38が検出する電圧VFCと、電圧センサ39が検出する電圧VPDUとの間に、コンタクタ30が開状態であるか閉状態であるかを判別できる程度の差が生じるようにして、実験などに基づいて予め定められる。この所定の電圧Vdとは、例えば、10[V]である。なお、以下では、時刻t12から時刻t14の間において、この制御装置41が行う電圧調整器40の1次側電圧の制御については、この時刻t12における制御と同様であるため、その説明を省略する。
このとき、正極側コンタクタ31が閉故障していない場合には、電圧VFCと、電圧VPDUとの間に、上述した所定の電圧Vdだけ電位差が生じる。また、正極側コンタクタ31が閉故障している場合には、電圧VFCと、電圧VPDUとの間の電位差がほとんど生じない。
Next, the control device 41 starts the failure detection mode at time t12. The control device 41 performs this failure detection mode in the process of reducing the oxidant in the fuel cell stack 11. That is, from time t12 to time t14, the control device 41 simultaneously performs the oxidant reduction process in the fuel cell stack 11 and the failure detection process for detecting the contactor closed failure. A specific example of the control of the control device 41 in the failure detection mode will be described. The control device 41 opens the positive contactor 31 at time t12 (step S10). At this time, the control device 41 controls the primary side voltage of the voltage regulator 40 to a voltage lower than the voltage VFC by a predetermined voltage Vd. Here, the predetermined voltage is a voltage determined based on the voltage detection accuracy of the voltage sensor 38 and the voltage sensor 39, the magnitude of the voltage drop due to the current IFC, and the like. Specifically, the predetermined voltage Vd determines whether the contactor 30 is open or closed between the voltage VFC detected by the voltage sensor 38 and the voltage VPDU detected by the voltage sensor 39. It is determined in advance based on an experiment or the like so as to produce a difference as much as possible. The predetermined voltage Vd is, for example, 10 [V]. In the following, since the control of the primary voltage of the voltage regulator 40 performed by the control device 41 between time t12 and time t14 is the same as the control at time t12, the description thereof is omitted. .
At this time, if the positive contactor 31 is not closed, a potential difference is generated between the voltage VFC and the voltage VPDU by the predetermined voltage Vd. In addition, when the positive contactor 31 is closed, a potential difference between the voltage VFC and the voltage VPDU hardly occurs.

次に、制御装置41は、電圧センサ38が検出する電圧VFCと、電圧センサ39が検出する電圧VPDUとをそれぞれ取得する。また、制御装置41は、取得した電圧VFCと、電圧VPDUとを比較する(ステップS20)。ここで、制御装置41は、電圧VFCと電圧VPDUとの差が、所定のしきい値Vthよりも大きいと判定した場合(ステップS20;YES)には、処理をステップS30に進め、正極側コンタクタ31が閉故障していないと判定する。一方、制御装置41は、電圧VFCと電圧VPDUとの差が、所定のしきい値Vth以下であると判定した場合(ステップS20;NO)には、処理をステップS40に進め、正極側コンタクタ31が閉故障していると判定する。ここで、所定のしきい値Vthとは、上述した電圧VFCと電圧VPDUとの間の所定の電圧Vdに基づいて定められる値である。例えば、所定のしきい値Vthは、所定の電圧Vdの半分の値にして定められる。この場合、所定の電圧Vdが10[V]であれば、所定のしきい値Vthは5[V]にして定められる。   Next, the control device 41 acquires the voltage VFC detected by the voltage sensor 38 and the voltage VPDU detected by the voltage sensor 39, respectively. The control device 41 compares the acquired voltage VFC with the voltage VPDU (step S20). Here, when it is determined that the difference between the voltage VFC and the voltage VPDU is larger than the predetermined threshold value Vth (step S20; YES), the control device 41 proceeds with the process to step S30, and the positive contactor It is determined that 31 is not closed. On the other hand, when it is determined that the difference between the voltage VFC and the voltage VPDU is equal to or less than the predetermined threshold value Vth (step S20; NO), the control device 41 proceeds with the process to step S40, and the positive contactor 31 Is determined to have a closed failure. Here, the predetermined threshold value Vth is a value determined based on the predetermined voltage Vd between the voltage VFC and the voltage VPDU described above. For example, the predetermined threshold value Vth is determined to be a half value of the predetermined voltage Vd. In this case, if the predetermined voltage Vd is 10 [V], the predetermined threshold Vth is set to 5 [V].

次に、制御装置41は、時刻t13において、負極側コンタクタ32を開状態にするとともに、プリチャージコンタクタ34を閉状態にする(ステップS50)。このとき、負極側コンタクタ32が閉故障していない場合には、電圧VFCと、電圧VPDUとの間に、上述した所定の電圧Vdだけ電位差が生じる。また、負極側コンタクタ32が閉故障している場合には、電圧VFCと、電圧VPDUとの間の電位差がほとんど生じない。   Next, at time t13, the control device 41 opens the negative electrode side contactor 32 and closes the precharge contactor 34 (step S50). At this time, if the negative contactor 32 is not closed, a potential difference is generated between the voltage VFC and the voltage VPDU by the predetermined voltage Vd. Further, when the negative electrode side contactor 32 is closed, a potential difference between the voltage VFC and the voltage VPDU hardly occurs.

なお、ここで、プリチャージコンタクタ34を閉状態にするのは、電圧センサ38が検出する電圧VFCの基準電位と、電圧センサ39が検出する電圧VPDUの基準電位とを一致させるためである。ここで、電圧VFCおよび電圧VPDUの基準電位とは、この一例の場合には、燃料電池スタック11の正極側出力端子の電位である。また、正極側コンタクタ31を閉状態にすることによっても、電圧センサ38が検出する電圧VFCの基準電位と、電圧センサ39が検出する電圧VPDUの基準電位とを一致させることができる。この場合には、正極側コンタクタ31を開状態から閉状態にすることにより閉故障が生じる可能性があるため、正極側コンタクタ31の閉故障の検知を再度行う。   Here, the precharge contactor 34 is closed in order to make the reference potential of the voltage VFC detected by the voltage sensor 38 coincide with the reference potential of the voltage VPDU detected by the voltage sensor 39. Here, the reference potentials of the voltage VFC and the voltage VPDU are the potentials of the positive output terminals of the fuel cell stack 11 in this example. Also, by closing the positive contactor 31, the reference potential of the voltage VFC detected by the voltage sensor 38 and the reference potential of the voltage VPDU detected by the voltage sensor 39 can be matched. In this case, since there is a possibility that a close failure may occur by changing the positive contactor 31 from the open state to the closed state, the detection of the close failure of the positive contactor 31 is performed again.

次に、制御装置41は、電圧センサ38が検出する電圧VFCと、電圧センサ39が検出する電圧VPDUとをそれぞれ取得する。また、制御装置41は、取得した電圧VFCと、電圧VPDUとを比較する(ステップS60)。ここで、制御装置41は、電圧VFCと電圧VPDUとの差が、所定のしきい値Vthよりも大きいと判定した場合(ステップS60;YES)には、処理をステップS70に進め、負極側コンタクタ32が閉故障していないと判定する。一方、制御装置41は、電圧VFCと電圧VPDUとの差が、所定のしきい値Vth以下であると判定した場合(ステップS60;NO)には、処理をステップS80に進め、負極側コンタクタ32が閉故障していると判定する。   Next, the control device 41 acquires the voltage VFC detected by the voltage sensor 38 and the voltage VPDU detected by the voltage sensor 39, respectively. Further, the control device 41 compares the acquired voltage VFC with the voltage VPDU (step S60). Here, when the control device 41 determines that the difference between the voltage VFC and the voltage VPDU is larger than the predetermined threshold value Vth (step S60; YES), the process proceeds to step S70, and the negative side contactor It is determined that 32 is not closed. On the other hand, when the control device 41 determines that the difference between the voltage VFC and the voltage VPDU is equal to or smaller than the predetermined threshold value Vth (step S60; NO), the control device 41 proceeds to step S80, and the negative contactor 32 Is determined to have a closed failure.

次に、制御装置41は、時刻t14において、プリチャージコンタクタ34を開状態にして(ステップS90)、故障検知モードを終了する。   Next, at time t14, the control device 41 opens the precharge contactor 34 (step S90) and ends the failure detection mode.

以上説明したように、制御装置41は、コンタクタ30を開状態にした場合に、コンタクタ30の両端に電位差が生じるか否かを判定することによって、コンタクタ30の閉故障を検知する。このとき、本実施形態の電圧調整器40は、2次側電圧(電圧VBAT)が1次側電圧(電圧VPDU)よりも高い場合であっても、2次側電圧を1次側電圧にまで降圧することができる。したがって、本実施形態の制御装置41は、電圧VBATが電圧VFCよりも高い場合であっても、2次側の電圧VBATを、1次側の電圧VFC以下に降圧することにより、燃料電池スタック11からコンタクタ30に電流IFCを流すことができる。これにより、本実施形態の制御装置41は、電圧VBATが電圧VFCよりも高い場合であっても、コンタクタ30の閉故障を検知することができる。   As described above, the control device 41 detects a closed failure of the contactor 30 by determining whether or not a potential difference is generated between both ends of the contactor 30 when the contactor 30 is opened. At this time, even if the voltage regulator 40 of this embodiment is a case where the secondary side voltage (voltage VBAT) is higher than the primary side voltage (voltage VPDU), the secondary side voltage is reduced to the primary side voltage. Can step down. Therefore, even when the voltage VBAT is higher than the voltage VFC, the control device 41 of the present embodiment steps down the secondary side voltage VBAT to the primary side voltage VFC or less to thereby reduce the fuel cell stack 11. Current IFC can be supplied to the contactor 30. Thereby, the control device 41 of the present embodiment can detect a closed failure of the contactor 30 even when the voltage VBAT is higher than the voltage VFC.

ここで、対比として、従来の技術による電圧調整器について説明する。この従来の技術による電圧調整器は、2次側電圧が1次側電圧よりも高い場合において、2次側電圧を1次側電圧にまで降圧することができない。つまり、従来の技術では、電圧調整器の1次側電圧(例えば、電圧VPDU)は、2次側電圧(例えば、電圧VBAT)以下にすることができない。このため、燃料電池スタック11の出力電圧(電圧VFC)が蓄電装置50の電圧VBATよりも高い状態にしなければ、コンタクタ30の閉故障検知ができなかった。つまり、従来の技術では、発電停止処理によって燃料電池スタック11の出力電圧が徐々に低下する過程のうち、燃料電池スタック11の出力電圧が高い期間においてコンタクタ30の閉故障検知を行う。このため、従来のコンタクタ故障検知方法によると、発電停止処理中に燃料電池スタック11の出力電圧が高い状態が、故障検知モードの所要時間ぶん長くなるため、固体高分子電解質膜が劣化する虞があった。   Here, as a comparison, a conventional voltage regulator will be described. The voltage regulator according to this conventional technique cannot step down the secondary side voltage to the primary side voltage when the secondary side voltage is higher than the primary side voltage. That is, in the conventional technique, the primary voltage (for example, voltage VPDU) of the voltage regulator cannot be made equal to or lower than the secondary voltage (for example, voltage VBAT). For this reason, unless the output voltage (voltage VFC) of the fuel cell stack 11 is higher than the voltage VBAT of the power storage device 50, the closed failure of the contactor 30 cannot be detected. In other words, in the conventional technique, the closed failure detection of the contactor 30 is performed during a period in which the output voltage of the fuel cell stack 11 is high during the process in which the output voltage of the fuel cell stack 11 gradually decreases due to the power generation stop process. For this reason, according to the conventional contactor failure detection method, the state in which the output voltage of the fuel cell stack 11 is high during the power generation stop process is prolonged for the time required for the failure detection mode, and therefore the solid polymer electrolyte membrane may be deteriorated. there were.

一方、本実施形態による燃料電池システム10のコンタクタ故障検知方法によれば、発電停止処理によって燃料電池スタック11の出力電圧が徐々に低下する過程のうち、燃料電池スタック11の出力電圧が低い期間において、コンタクタ30の閉故障検知を行う。このため、発電停止処理中に燃料電池スタック11の出力電圧が高い状態を、従来の方法に比べて短縮することができる。したがって、本実施形態による燃料電池システム10のコンタクタ故障検知方法によれば、コンタクタの閉故障検知に伴う固体高分子電解質膜の損傷を抑制することができる。   On the other hand, according to the contactor failure detection method of the fuel cell system 10 according to the present embodiment, in the process in which the output voltage of the fuel cell stack 11 gradually decreases due to the power generation stop process, the output voltage of the fuel cell stack 11 is low. Then, the closed failure of the contactor 30 is detected. For this reason, the state where the output voltage of the fuel cell stack 11 is high during the power generation stop process can be shortened as compared with the conventional method. Therefore, according to the contactor failure detection method of the fuel cell system 10 according to the present embodiment, it is possible to suppress damage to the solid polymer electrolyte membrane accompanying the detection of the contactor closed failure.

なお、上述において、故障検知モードは、燃料電池システム10の発電停止過程において行われるとして説明したが、これに限らない。故障検知モードは、燃料電池システム10の出力電力を低減する過程において行われればよい。例えば、故障検知モードは、燃料電池システム10の停止後(ソーク中)や、蓄電装置の電力による走行モード中(EV走行モード中)、アイドリングストップ中において行われてもよい。   In the above description, the failure detection mode is described as being performed in the power generation stop process of the fuel cell system 10, but the present invention is not limited to this. The failure detection mode may be performed in the process of reducing the output power of the fuel cell system 10. For example, the failure detection mode may be performed after the fuel cell system 10 is stopped (during soak), during a travel mode using electric power of the power storage device (during EV travel mode), or during idling stop.

以上、説明した本実施形態は、本発明を実施するうえでの一例を示すものであり、本発明が前記した実施形態に限定して解釈されるものではないことは言うまでもない。   The present embodiment described above shows an example in carrying out the present invention, and it goes without saying that the present invention is not construed as being limited to the above-described embodiment.

10 燃料電池システム
11 燃料電池スタック(燃料電池)
13 エアポンプ
30 コンタクタ(開閉器)
37 電流センサ
38 電圧センサ
39 電圧センサ
40 電圧調整器(電圧変換装置)
41 制御装置
50 蓄電装置
60 補機
10 Fuel Cell System 11 Fuel Cell Stack (Fuel Cell)
13 Air pump 30 Contactor (switch)
37 Current sensor 38 Voltage sensor 39 Voltage sensor 40 Voltage regulator (voltage converter)
41 Control Device 50 Power Storage Device 60 Auxiliary Machine

Claims (3)

膜を介したアノードの燃料およびカソードの酸化剤の反応によって発電する燃料電池と、
前記燃料電池の出力によって使用される負荷と、一端側が前記燃料電池側に接続され他端側が前記負荷側に接続されて前記燃料電池から前記負荷に対する電力の遮断と供給とを、接点の開閉によって切換える開閉器と、
一次側に前記開閉器の前記負荷側が接続され、二次側に蓄電装置が接続され、前記一次側の電圧を前記燃料電池の前記膜の劣化を抑制可能な所定の電圧にまで降圧可能な電圧変換装置と、
を備え、
前記燃料電池の出力を低減する過程において、前記電圧変換装置が前記一次側の電圧を前記所定の電圧にまで降圧させて前記開閉器の前記接点の閉故障検知を実施する
ことを特徴とする燃料電池システムの開閉器故障検知方法。
A fuel cell that generates electricity by reaction of anode fuel and cathode oxidant through a membrane;
The load used by the output of the fuel cell, and one end side is connected to the fuel cell side and the other end side is connected to the load side to cut off and supply power from the fuel cell to the load by opening and closing the contacts. A switch to switch,
A voltage capable of stepping down the voltage on the primary side to a predetermined voltage capable of suppressing deterioration of the membrane of the fuel cell, with the load side of the switch connected to the primary side and a power storage device connected to the secondary side A conversion device;
With
In the process of reducing the output of the fuel cell, the voltage conversion device lowers the primary side voltage to the predetermined voltage to detect the closing failure of the contact of the switch. Battery system switch failure detection method.
前記所定の電圧とは、前記燃料電池の出力を低減する過程において、低下する前記燃料電池の出力電圧に応じて降圧される電圧である
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの開閉器故障検知方法。
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the predetermined voltage is a voltage that is stepped down in accordance with a decrease in the output voltage of the fuel cell in a process of reducing the output of the fuel cell. Switch failure detection method.
前記燃料電池の出力を低減する過程には、前記燃料電池内の前記酸化剤の低減処理過程が含まれる
ことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の燃料電池システムの開閉器故障検知方法。
The fuel cell system according to claim 1, wherein the process of reducing the output of the fuel cell includes a process of reducing the oxidant in the fuel cell. Switch failure detection method.
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