JP2018032554A - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018032554A JP2018032554A JP2016164843A JP2016164843A JP2018032554A JP 2018032554 A JP2018032554 A JP 2018032554A JP 2016164843 A JP2016164843 A JP 2016164843A JP 2016164843 A JP2016164843 A JP 2016164843A JP 2018032554 A JP2018032554 A JP 2018032554A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- relay
- capacitor
- fuel cell
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】溶着検出において誤判定を抑制する燃料電池システムを提供すること。【解決手段】本発明に係る燃料電池システムは、二次電池109と、出力制御部105と、バッテリリレー部108と、燃料電池102と、制御装置101とを備える。そして、制御装置101は、燃料電池102が発電を行っていない場合に、コンデンサ105cの電圧V2を二次電池109の最大電圧より高い電圧に上昇させ、バッテリリレー部108が備えるリレーの内、いずれか一のリレーを接続し、その他のリレーを遮断し、さらに前記コンデンサを所定の速度で放電させることにより、リレー端子の溶着を検出する。このときの放電速度は、バッテリプリチャージリレーが接続していた場合に二次電池109によりコンデンサ105cが充電される充電速度よりも遅い。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which suppresses erroneous determination in welding detection. A fuel cell system according to the present invention includes a secondary battery 109, an output control unit 105, a battery relay unit 108, a fuel cell 102, and a control device 101. Then, the control device 101 raises the voltage V2 of the capacitor 105c to a voltage higher than the maximum voltage of the secondary battery 109 when the fuel cell 102 is not generating power, and one of the relays included in the battery relay unit 108 Welding of relay terminals is detected by connecting one of the relays, disconnecting the other relays, and discharging the capacitor at a predetermined rate. The discharging speed at this time is slower than the charging speed at which the capacitor 105c is charged by the secondary battery 109 when the battery precharge relay is connected. [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
近年、燃料ガスと酸化ガスを混合することによって発電する燃料電池を用いたシステムが開発されている。特許文献1には、燃料電池スタックと昇圧コンバータとの間にリレーを設けた燃料電池システムが開示されている。このようなシステムは、リレーがオフからオンになる際に、アーク放電によってリレー端子が溶着する可能性がある。そのため、燃料電池システムはリレー端子の溶着を検出する手段を備える。 In recent years, systems using fuel cells that generate electricity by mixing fuel gas and oxidizing gas have been developed. Patent Document 1 discloses a fuel cell system in which a relay is provided between a fuel cell stack and a boost converter. In such a system, when the relay is turned on from off, the relay terminal may be welded by arc discharge. Therefore, the fuel cell system includes means for detecting welding of the relay terminal.
リレー端子の溶着を検出する手段としては、昇圧コンバータに接続されたコンデンサをディスチャージすることにより、リレーの端子間に発生する電圧の変化を検出する方法が考えられる。しかしながら、バッテリと接続するメインリレーと並列接続されたプリチャージ用のリレーを有するシステムにおいては、プリチャージリレーが溶着していた場合に、ディスチャージされたコンデンサに対するチャージ速度が遅くなる。そのため、このようなシステムでは、プリチャージリレーが溶着しているにもかかわらず、溶着していないものと誤判定をする虞がある。 As a means for detecting the welding of the relay terminal, a method of detecting a change in voltage generated between the terminals of the relay by discharging a capacitor connected to the boost converter can be considered. However, in a system having a precharge relay connected in parallel with a main relay connected to a battery, when the precharge relay is welded, the charge rate for the discharged capacitor is slow. For this reason, in such a system, there is a risk of erroneous determination that the precharge relay is not welded even though the precharge relay is welded.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、溶着検出において誤判定を抑制する燃料電池システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that suppresses erroneous determination in welding detection.
本発明に係る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第1の昇圧回路と、前記第1の昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積するコンデンサと、を有する出力制御部と、前記二次電池の高電位端子と前記出力制御部の高電位端子とを接続又は遮断する第1のメインリレー、前記二次電池の低電位端子と前記出力制御部の低電位端子とを接続又は遮断する第2のメインリレー、及び、前記第2のメインリレーに並列接続され抵抗を有するバッテリプリチャージリレー、を備えるバッテリリレー部と、燃料電池と、前記出力制御部に接続され、前記燃料電池の電圧を昇圧する第2の昇圧回路を有するFC昇圧部と、前記コンデンサの電圧を測定することにより、前記バッテリリレー部が溶着していることを検出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記燃料電池が発電を行っていない場合に、前記バッテリリレー部が備えるリレーの内、いずれか一のリレーを接続し、その他のリレーを遮断し、さらに前記コンデンサを所定の速度で放電させたとき、前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧に略等しくなる場合は、前記遮断したリレーの内いずれかのリレーが溶着していると判定し、前記コンデンサの電圧が所定の電圧に低下する場合は、前記遮断したリレーはいずれも溶着していないと判定し、前記所定の放電速度は、前記バッテリプリチャージリレーが接続していた場合に前記二次電池により前記コンデンサが充電される充電速度よりも遅いものである。 A fuel cell system according to the present invention includes a secondary battery, a first booster circuit that boosts the voltage of the secondary battery, and a capacitor that accumulates electric charge according to the voltage boosted by the first booster circuit. A first main relay that connects or disconnects the high potential terminal of the secondary battery and the high potential terminal of the output control unit, and the low potential terminal of the secondary battery and the output control unit. A battery relay unit comprising: a second main relay that connects or disconnects the low-potential terminal; and a battery precharge relay that is connected in parallel to the second main relay and has a resistance; a fuel cell; and the output control The FC boost unit having a second booster circuit that boosts the voltage of the fuel cell and the voltage of the capacitor are measured to detect that the battery relay unit is welded. And when the fuel cell is not generating power, the control device connects any one of the relays provided in the battery relay unit and shuts off the other relays. Further, when the capacitor is discharged at a predetermined speed and the voltage of the capacitor becomes substantially equal to the voltage of the secondary battery, it is determined that any one of the interrupted relays is welded. When the voltage of the capacitor drops to a predetermined voltage, it is determined that none of the interrupted relays are welded, and the predetermined discharge rate is determined when the battery precharge relay is connected. It is slower than the charging speed at which the capacitor is charged by the secondary battery.
このように、コンデンサの放電速度を所定の速度にすることにより、制限抵抗が接続されたバッテリプリチャージリレーが溶着していた場合において、コンデンサの電圧が二次電池の電圧よりも低下することを抑制することができる。そのため、メインリレーが溶着していた場合と同様に溶着検出を行うことができる。 In this way, by setting the discharge speed of the capacitor to a predetermined speed, when the battery precharge relay to which the limiting resistor is connected is welded, the voltage of the capacitor is lower than the voltage of the secondary battery. Can be suppressed. Therefore, welding detection can be performed similarly to the case where the main relay is welded.
本発明により、溶着検出において誤判定を抑制する燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell system that suppresses erroneous determination in welding detection.
<実施の形態>
まず、本発明に係る実施の形態について説明する。図1は、実施の形態に係る燃料電池システムの回路図である。燃料電池システム100は、制御部101、FCスタック102、FC昇圧コンバータ103、FCリレー104、出力制御部105、駆動モータ106、コンプレッサモータ107、システムメインリレー108、二次電池109、を備える。FCスタック102が発電した電圧は、FC昇圧コンバータ103によって昇圧され、FCリレー104を介して出力制御部105へ伝えられる。二次電池109の電圧は、システムメインリレー108を介して出力制御部105へ伝えられる。出力制御部105は、駆動モータ106及びコンプレッサモータ107を駆動する。
<Embodiment>
First, an embodiment according to the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit diagram of a fuel cell system according to an embodiment. The
次に各部の詳細について説明する。制御部101は、各部に接続しており、動作制御を行う。また、制御部101は、電圧計200〜204に接続し、電圧V0〜V4をモニタしている。同様に、制御部101は、電流計301、302に接続し、電流A1、A2をモニタしている。さらに、制御部101は、リレー端子の溶着検出を行う。
Next, the detail of each part is demonstrated. The control unit 101 is connected to each unit and performs operation control. The control unit 101 is connected to
FCスタック102は、燃料ガスと、酸化ガスとを混合することによって電力を発生させる燃料電池である。燃料ガスは、例えば水素である。酸化ガスは、例えば空気である。FCスタック102は、燃料ガス及び酸化ガスを供給されると発電を行い、燃料ガス及び酸化ガスの供給が停止すると発電を停止する。FCスタックの両端子には電圧計200が接続されており、FCスタック102の電圧V0をモニタしている。
The FC stack 102 is a fuel cell that generates electric power by mixing fuel gas and oxidizing gas. The fuel gas is, for example, hydrogen. The oxidizing gas is, for example, air. The FC stack 102 generates power when supplied with fuel gas and oxidizing gas, and stops generating power when the supply of fuel gas and oxidizing gas is stopped. A
FC昇圧コンバータ103は、FCスタック102が発電した電力の電圧を昇圧する。FC昇圧コンバータ103は、コンデンサ103aを含む昇圧回路を備える。コンデンサ103aは、昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積する。また、FC昇圧コンバータ103は、電流計301、及び、電圧計201を備える。電流計301は昇圧回路のスイッチングトランジスタに流れる電流A1をモニタしている。また、電圧計201は、コンデンサ103aの両端子間に接続され、コンデンサ103aの電圧V1をモニタしている。
The FC boost converter 103 boosts the voltage of the power generated by the FC stack 102. The FC boost converter 103 includes a booster circuit including a
FCリレー104は、FC昇圧コンバータ103と出力制御部105とを接続又は遮断するリレー回路を備える。FCリレー104は、プラス側の配線にリレーFCRBを備える。また、FCリレー104は、マイナス側の配線にリレーFCRPと、リレーFCRPに並列接続されたリレーFCRGとを備える。リレーFCRPは、プリチャージ用のリレーであり、制限抵抗104aが直列接続されている。
The FC relay 104 includes a relay circuit that connects or disconnects the FC boost converter 103 and the
出力制御部105は、FCリレー104又はシステムメインリレー108の直流を交流に変換して駆動モータ106及びコンプレッサモータ107を駆動する。出力制御部105は、コンデンサ105a、昇圧回路105b、コンデンサ105c、インバータ105d、電圧計202、及び、電圧計203を備える。コンデンサ105aは、システムメインリレー108を介して二次電池109から供給される電圧を蓄積する。電圧計203はコンデンサ105aの電圧V3をモニタしている。昇圧回路105bは、コンデンサ105cの電圧を昇圧させる。コンデンサ105cはFCリレー104又は昇圧回路105bを介して供給される電圧を蓄積し、インバータ105dへ電圧を供給する。電圧計202は、コンデンサ105cの電圧V2をモニタしている。インバータ105dは、コンデンサ105cから供給される直流を交流に変換する。また、インバータ105dは、駆動モータ106及びコンプレッサモータ107に接続されている。
The
駆動モータ106及びコンプレッサモータ107は、交流3相モータである。駆動モータ106は、燃料電池システム100を駆動するためのモータである。また、コンプレッサモータ107は、燃料電池にガスを供給するためのエアコンプレッサ用のモータである。駆動モータ106及びコンプレッサモータ107を駆動することによって、コンデンサ105cに蓄積された電圧は放電される。本実施の形態においては、制御部101は駆動モータ106を制御することにより、コンデンサ105cの放電スピードを制御することができる。このとき、コンデンサ105cの電圧値V2は、電圧計202により逐次モニタされている。
The drive motor 106 and the
システムメインリレー108は、二次電池109と出力制御部105とを接続又は遮断するリレー回路を備える。システムメインリレー108は、プラス側の配線にリレーSMRB及び電流計302を備える。また、システムメインリレー108は、マイナス側の配線にリレーSMRPと、リレーSMRPに並列接続されたリレーSMRGとを備える。リレーSMRPは、プリチャージ用のバッテリプリチャージリレーであり、制限抵抗108aが直列接続されている。また、電流計302は電流A2をモニタしている。
The system main relay 108 includes a relay circuit that connects or disconnects the
二次電池109は、充放電可能な二次電池である。二次電池は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池である。二次電池109は、システムメインリレー108に接続されている。また、二次電池109の両端子間には電圧計204が接続されている。電圧計204は、二次電池の電圧V4をモニタしている。
The
ここまで本実施の形態に係る燃料電池システム100の回路図を説明した。燃料電池システム100において、FCリレー104及びシステムメインリレー108は、例えば600ボルト前後の高い電圧を接続又は遮断する。したがって、例えばシステムメインリレー108が備える各リレーによって遮断された回路を接続する場合、リレーの端子間においてアーク放電が発生し、これによって端子が高温となり、リレー端子が溶着してしまう虞がある。リレー端子が溶着してしまうと溶着したリレー端子の遮断ができなくなり、システムに不具合が生じてしまう。そこで、燃料電池システム100は、リレー端子が溶着していないことを検出する処理を行う。あるいは、燃料電池システム100は、リレー端子が溶着している場合、どの端子が溶着しているのかを検出する処理を行う。
The circuit diagram of the
次に、本実施の形態に係る燃料電池システム100における溶着検出の処理について説明する。尚、以下の説明はシステムメインリレー108が備える各リレー端子について行う溶着検出である。FCリレー104が備える各リレー端子についても溶着検出を行うが、ここでは省略する。
Next, welding detection processing in the
図2は、本実施の形態に係る燃料電池システム100における溶着検出のフローチャートである。本実施の形態に係る燃料電池システム100では、システムを停止する際に溶着検出を行う。
FIG. 2 is a flowchart of welding detection in
まず、制御部101は、システム停止指令を受ける(ステップS10)。制御部101は、システム停止指令を受けると、溶着検出を開始する。尚、このとき燃料電池システム100システムを停止する前であり、FCリレー104の備えるリレーの内、リレーFCRB及びリレーFCRGが接続されている状態である。また、システムメインリレーの備えるリレーの内、リレーSMRB及びリレーSMRGが接続されている状態である。
First, the control unit 101 receives a system stop command (step S10). When receiving a system stop command, the control unit 101 starts welding detection. In addition, before stopping the
制御部101は、V2電圧指令をチェック電圧Vchに設定する(ステップS11)。すなわち、コンデンサ105cの電圧V2を溶着検出するために必要なチェック電圧Vchに設定する。ここで、二次電池109の電圧を電圧VBとする。このとき、溶着検出するために必要なチェック電圧Vchは、電圧VBよりも高くなるように設定される。
The control unit 101 sets the V2 voltage command to the check voltage Vch (step S11). That is, the voltage V2 of the capacitor 105c is set to the check voltage Vch necessary for detecting welding. Here, the voltage of the
次に、出力制御部105が備える昇圧回路105bが、コンデンサ105cの電圧V2を昇圧させる。そして、制御部101は、電圧計202の電圧V2が、チェック電圧Vchに略等しくなるか否かを判定する(ステップS12)。電圧計202の電圧V2が、Vchに等しくない場合(ステップS12:No)、制御部101は、昇圧回路105bの動作を維持させる。そして、電圧計202の電圧V2が、チェック電圧Vchに略等しくなった場合(ステップS12:Yes)、制御部101は、昇圧回路105bの動作を停止させる(ステップS13)。
Next, the booster circuit 105b included in the
次に、制御部101は、リレーSMRGを遮断する(ステップS14)。これにより、コンデンサ105cと、二次電池109とはマイナス側のリレーが遮断される。
Next, control unit 101 disconnects relay SMRG (step S14). As a result, the negative relay between the capacitor 105c and the
次に、制御部101は、溶着検出のためのディスチャージを行う(ステップS15)。具体的には、制御部101は、駆動モータ106を駆動させてコンデンサ105cに蓄えられた電力を消費する。駆動モータ106により電力が消費されると、コンデンサ105cの電圧は低下する。尚、ここで行う溶着検出のためのディスチャージは、後述する溶着検出を行うために、以下の2つの条件を満足させるものとする。 Next, the control unit 101 performs discharge for detection of welding (step S15). Specifically, the control unit 101 drives the drive motor 106 and consumes the electric power stored in the capacitor 105c. When power is consumed by the drive motor 106, the voltage of the capacitor 105c decreases. The discharge for welding detection performed here satisfies the following two conditions in order to perform welding detection described later.
すなわち、条件1として、コンデンサ105cの電圧V2が二次電池109の電圧VBよりも低くなるように設定する。尚、本実施の形態に係る燃料電池システムにおいては、ディスチャージ後の電圧V2が略0Vになるように設定されている。ただし、ディスチャージ後の電圧V2は条件1を満たしていればよく、0Vである必要はない。
That is, as the condition 1, the voltage V2 of the capacitor 105c is set to be lower than the voltage VB of the
さらに、条件2として、ディスチャージの速度を以下のように設定する。すなわち、バッテリプリチャージリレーSMRPが接続されていた場合に、二次電池109がコンデンサ105cの電圧を上昇させる速度を昇圧速度Vupとする。また、駆動モータ106がコンデンサ105cをディスチャージする際に電圧を降下させる速度を降圧速度Vdnとする。このときに、昇圧速度Vup>降圧速度Vdnとなるようにする。
Further, as condition 2, the discharge speed is set as follows. That is, when the battery precharge relay SMRP is connected, the speed at which the
このように設定することで、バッテリプリチャージリレーSMRPが溶着していた場合に、コンデンサ105cが過度に電圧降下することを抑制することができる。 By setting in this way, when the battery precharge relay SMRP is welded, it is possible to suppress the voltage drop of the capacitor 105c excessively.
次に、制御部101は、電圧計202の電圧V2が0Vと略等しいか否かを判定する(ステップS16)。電圧V2が0Vと略等しい場合(ステップS16:Yes)、コンデンサ105cの電圧V2は他のブロックの影響を受けていないことになる。すなわち、システムメインリレー108の備えるリレーの内、遮断しているリレーSMRP及びリレーSMRGは溶着していないと判定される。 Next, the control unit 101 determines whether or not the voltage V2 of the voltmeter 202 is substantially equal to 0V (step S16). When the voltage V2 is substantially equal to 0V (step S16: Yes), the voltage V2 of the capacitor 105c is not affected by other blocks. That is, it is determined that the relay SMRP and relay SMRG that are shut off among the relays included in the system main relay 108 are not welded.
一方、電圧V2が0Vと略等しいと判定されない場合(ステップS16:No)、コンデンサ105cの電圧V2は他のブロックから影響を受けて変化していることになる。 On the other hand, when it is not determined that the voltage V2 is substantially equal to 0 V (step S16: No), the voltage V2 of the capacitor 105c is affected and changed by another block.
そこで次に、制御部101は、電圧V2が二次電池109の電圧VBと略等しいか否かを判定する(ステップS21)。 Therefore, next, the control unit 101 determines whether or not the voltage V2 is substantially equal to the voltage VB of the secondary battery 109 (step S21).
電圧V2が二次電池109の電圧VBと略等しい場合(ステップS21:Yes)、制御部101は、リレーSMRP又はリレーSMRGが溶着していると判定する(ステップS22)。すなわち、システムメインリレー108の備えるリレーの内、遮断しているリレーSMRP又はリレーSMRGが溶着している場合、コンデンサ105cと、二次電池109とは接続されていることになる。そのため、二次電池109の電圧VBがコンデンサ105cに流れてくる。その結果、電圧V2は電圧VBと略等しくなる。
When voltage V2 is substantially equal to voltage VB of secondary battery 109 (step S21: Yes), control unit 101 determines that relay SMRP or relay SMRG is welded (step S22). That is, among the relays included in the system main relay 108, when the interrupted relay SMRP or relay SMRG is welded, the capacitor 105c and the
ここで、溶着しているのがリレーSMRPだった場合について考える。リレーSMRPが溶着している場合、リレーSMRPに接続されている制限抵抗108aの影響により、リレーSMRPを介してコンデンサ105cに流れる電流が制限される。そのため、コンデンサ105cの電圧V2は、制限抵抗108aに応じた時定数により昇圧される。ここで、前述したように、チャージ速度である昇圧速度Vupよりも、ディスチャージの速度である降圧速度Vdnは遅いため、メインリレーSMRGが溶着していた場合に比べて遅延は発生するものの、コンデンサ105cの電圧V2は、二次電池109の電圧VBに等しくなる。
Here, consider the case where it is the relay SMRP that is welded. When the relay SMRP is welded, the current flowing through the capacitor 105c via the relay SMRP is limited due to the influence of the limiting
一方、ステップS21において、電圧V2が二次電池109の電圧VBと等しくない場合(ステップS21:No)、制御部101は、溶着以外のエラーが発生していると判定する(ステップS25)。
On the other hand, when the voltage V2 is not equal to the voltage VB of the
ステップS16において、遮断しているリレーSMRP及びリレーSMRGは溶着していないと判定された場合(ステップS16:Yes)、制御部101は、リレーSMRBを遮断する(ステップS17)。続いて、制御部101は、リレーSMRPを接続する(ステップS18)。そして、制御部101は、プラス側のリレーSMRBの溶着検出を行う。 In Step S16, when it is determined that the relay SMRP and the relay SMRG that are cut off are not welded (Step S16: Yes), the control unit 101 cuts off the relay SMRB (Step S17). Subsequently, the control unit 101 connects the relay SMRP (step S18). Then, the control unit 101 detects welding of the plus side relay SMRB.
制御部101は、電圧V2が0Vと略等しいか否かを判定する(ステップS19)。電圧V2が0Vと略等しい場合(ステップS19:Yes)、コンデンサ105cの電圧V2は他のブロックの影響を受けていないことになる。すなわち、リレーSMRBは溶着していないと判定される。尚、ここでリレーSMRPも溶着していないと判定できるが、すでにステップS16において確認済みである。 The control unit 101 determines whether or not the voltage V2 is substantially equal to 0V (step S19). When the voltage V2 is substantially equal to 0V (step S19: Yes), the voltage V2 of the capacitor 105c is not affected by other blocks. That is, it is determined that relay SMRB is not welded. Although it can be determined here that the relay SMRP is not welded, it has already been confirmed in step S16.
ステップS19において、リレーSMRBが溶着していないと判定された結果、システムメインリレー108の備える全てのリレーは溶着していないことになる。この場合(ステップS19:Yes)は、溶着検出の処理を終了し、コンデンサ105cの最終ディスチャージを行う(ステップS20)。最終ディスチャージは、コンデンサ105cの電圧がゼロに近くなるまで行う。そして燃料電池システム100はシステムを停止させる。
In step S19, as a result of determining that the relay SMRB is not welded, all the relays included in the system main relay 108 are not welded. In this case (step S19: Yes), the welding detection process is terminated, and the capacitor 105c is finally discharged (step S20). The final discharge is performed until the voltage of the capacitor 105c approaches zero. Then, the
一方、電圧V2が0Vと略等しいと判定されない場合(ステップS19:No)、コンデンサ103aの電圧V2は他のブロックから影響を受けて変化していることになる。
On the other hand, when it is not determined that the voltage V2 is substantially equal to 0 V (step S19: No), the voltage V2 of the
そこで次に、制御部101は、電圧V2が二次電池109の電圧VBと略等しいか否かを判定する(ステップS23)。 Therefore, next, the control unit 101 determines whether or not the voltage V2 is substantially equal to the voltage VB of the secondary battery 109 (step S23).
電圧V2が二次電池109の電圧VBと略等しい場合(ステップS23:Yes)、制御部101は、リレーSMRBが溶着していると判定する(ステップS24)。すなわち、リレーSMRBが溶着している場合、コンデンサ105cと、二次電池109とは接続されていることになる。そのため、二次電池109の電圧VBがコンデンサ105cに流れてくる。その結果、電圧V2は電圧VBと略等しくなる。
When voltage V2 is substantially equal to voltage VB of secondary battery 109 (step S23: Yes), control unit 101 determines that relay SMRB is welded (step S24). That is, when relay SMRB is welded, capacitor 105c and
一方、ステップS23において、電圧V2が二次電池109の電圧VBと等しくない場合(ステップS23:No)、制御部101は、溶着以外のエラーが発生していると判定する(ステップS25)。
On the other hand, when the voltage V2 is not equal to the voltage VB of the
以上、本実施の形態に係る燃料電池システムにおける溶着検出のフローチャートを説明した。尚、ここではマイナス側の溶着検出を行い、続いてプラス側の溶着検出を行ったが、先にプラス側の溶着検出を行ってもよい。 In the foregoing, the flowchart of the welding detection in the fuel cell system according to the present embodiment has been described. Here, the minus side welding is detected and then the plus side welding is detected. However, the plus side welding may be detected first.
次に、図3及び図4を参照しながら、溶着検出の際の主要な信号の変化について説明する。図3は、本実施の形態に係る燃料電池システムにおける溶着検出のタイムチャートである。図3は、システムメインリレー108におけるマイナス側のリレーについて溶着検出を行う場合の具体例である。図3において、リレーSMRB、リレーSMRP、リレーSMRGの遮断又は接続の状況を示している。ここで、図3に示すOnが接続状態であり、Offが遮断状態である。また、図3において、ディスチャージ指令DCの状況を示している。ここで、図3に示すOnはディスチャージ指令DCがオンの状態であり、Offはディスチャージ指令DCがオフの状態である。 Next, changes in main signals at the time of detection of welding will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a time chart for detection of welding in the fuel cell system according to the present embodiment. FIG. 3 is a specific example in the case where welding detection is performed on the negative relay in the system main relay 108. FIG. 3 shows the state of disconnection or connection of relay SMRB, relay SMRP, and relay SMRG. Here, On shown in FIG. 3 is a connected state, and Off is a cut-off state. FIG. 3 shows the state of the discharge command DC. Here, On is a state in which the discharge command DC is on, and Off is a state in which the discharge command DC is off.
また、図3において、各リレーの状態及びディスチャージ指令の信号に併せて、コンデンサ105cの電圧V2の変化を示している。ここで、破線Vok1は、マイナス側の溶着検出を行った結果、溶着していないと判定される場合の電圧V1の変化である。また、2点鎖線Vng1は、マイナス側の溶着検出を行った結果、溶着している判定される場合の電圧V2の変化である。 Further, FIG. 3 shows the change of the voltage V2 of the capacitor 105c in accordance with the state of each relay and the signal of the discharge command. Here, the broken line Vok1 is a change in the voltage V1 when it is determined that the welding is not performed as a result of performing the welding detection on the minus side. A two-dot chain line Vng1 is a change in the voltage V2 when it is determined that welding is performed as a result of performing welding detection on the minus side.
以下に、時間ごとの各信号について説明する。図2に示したように、システム停止指令(図2:ステップS10)を受けると、制御装置101は、昇圧コンバータ105bを起動させ、コンデンサ103aの電圧V1及びコンデンサ105cの電圧V2をチェック電圧Vchに設定する。図3において、時刻t0から昇圧コンバータ105bが起動し、時刻t1になる前に電圧V1はチェック電圧Vchに昇圧される。
Below, each signal for every time is demonstrated. As shown in FIG. 2, upon receiving the system stop command (FIG. 2: step S10), the control device 101 activates the boost converter 105b, and sets the voltage V1 of the
次に、時刻t1において、リレーSMRGが遮断され(図2:ステップS14)、続いて、時刻t2において、ディスチャージ指令DCがオンになる(図2:ステップS15)。 Next, at time t1, relay SMRG is cut off (FIG. 2: step S14), and subsequently, at time t2, discharge command DC is turned on (FIG. 2: step S15).
ここで、電圧V2が、破線Vok1の状態だった場合は、システムメインリレー108の備えるマイナス側のリレーSMRP及びリレーSMRGは、いずれも溶着していない(図2:ステップS16:Yes)。一方、2点鎖線Vng1によって示されるように、システムメインリレー108の備えるマイナス側のリレーSMRP又はリレーSMRGのいずれかが溶着していた場合(図2:ステップS16:No)は、電圧V2が0V近くまで低下する。 Here, when the voltage V2 is in the state of the broken line Vok1, neither the negative-side relay SMRP nor the relay SMRG included in the system main relay 108 is welded (FIG. 2: Step S16: Yes). On the other hand, as indicated by the two-dot chain line Vng1, when either the negative relay SMRP or the relay SMRG included in the system main relay 108 is welded (FIG. 2: Step S16: No), the voltage V2 is 0V. It drops to near.
次に、図4を参照しながら、システムメインリレー108におけるプラス側のリレーSMRBについて溶着検出を行う場合の具体例を説明する。図4は、本実施の形態に係る燃料電池システムにおける溶着検出のタイムチャートである。 Next, with reference to FIG. 4, a specific example in the case where welding detection is performed on the plus side relay SMRB in the system main relay 108 will be described. FIG. 4 is a time chart for detection of welding in the fuel cell system according to the present embodiment.
システムメインリレー108におけるマイナス側のリレーに溶着が検出されなかった場合(図2:ステップS16:Yes)、図4に示すように、時刻t3において、リレーSMRBを遮断する(図2:ステップS17)。続いて、時刻t4において、リレーSMRGを接続する(図2:ステップS18)。 When welding is not detected in the negative relay in system main relay 108 (FIG. 2: step S16: Yes), relay SMRB is cut off at time t3 as shown in FIG. 4 (FIG. 2: step S17). . Subsequently, at time t4, relay SMRG is connected (FIG. 2: step S18).
ここで、電圧V2が、破線Vok2の状態だった場合、リレーSMRBは溶着していない(図2:ステップS19:Yes)。一方、2点鎖線Vng2が示すように、リレーSMRBが溶着していた場合(図2:ステップS19:No)は、電圧V2は二次電池109の電圧VBに略等しくなる。
Here, when voltage V2 is in the state of broken line Vok2, relay SMRB is not welded (FIG. 2: Step S19: Yes). On the other hand, as indicated by the two-dot chain line Vng2, when the relay SMRB is welded (FIG. 2: Step S19: No), the voltage V2 is substantially equal to the voltage VB of the
FCリレー104の備える各リレーについての溶着検出が終了すると、制御部101は、ディスチャージ指令DCをオンにして、最終ディスチャージを行う(図2:ステップS20)。具体的には、時刻t5においてリレーFCRPを遮断し、続いて時刻t6から時刻t7の間にディスチャージを行う。 When the welding detection for each relay included in the FC relay 104 is completed, the control unit 101 turns on the discharge command DC and performs the final discharge (FIG. 2: step S20). Specifically, the relay FCRP is cut off at time t5, and then discharge is performed between time t6 and time t7.
以上のように、コンデンサ105cの降圧速度Vdnを二次電池109からチャージされる降圧速度Vupより遅く設定することにより、制限抵抗108aが接続されたバッテリプリチャージリレーSMRPが溶着していた場合において、コンデンサ105cの電圧V2が二次電池109の電圧VBよりも低下することを抑制することができる。そのため、メインリレーが溶着していた場合と同様に溶着検出を行うことができる。そのため、燃料電池システム100は、溶着検出において誤判定を抑制することができる。
As described above, by setting the step-down speed Vdn of the capacitor 105c slower than the step-down speed Vup charged from the
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、ここで説明した内容に加えて、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the present invention in addition to the contents described here.
100 燃料電池システム
101 制御部
102 FCスタック
103 FC昇圧コンバータ
104 FCリレー
105 出力制御部
106 駆動モータ
107 コンプレッサモータ
108 システムメインリレー
109 二次電池
200、201、202、203、204 電圧計
301、302 電流計
103a、105a、105c コンデンサ
104a、108a 制限抵抗
105d インバータ
FCRB、FCRG、FCRP リレー
SMRB、SMRG、SMRP リレー
Vch チェック電圧
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記二次電池の電圧を昇圧する第1の昇圧回路と、前記第1の昇圧回路により昇圧された電圧に応じた電荷を蓄積するコンデンサと、を有する出力制御部と、
前記二次電池の高電位端子と前記出力制御部の高電位端子とを接続又は遮断する第1のメインリレー、前記二次電池の低電位端子と前記出力制御部の低電位端子とを接続又は遮断する第2のメインリレー、及び、前記第2のメインリレーに並列接続され抵抗を有するバッテリプリチャージリレー、を備えるバッテリリレー部と、
燃料電池と、
前記出力制御部に接続され、前記燃料電池の電圧を昇圧する第2の昇圧回路を有するFC昇圧部と、
前記コンデンサの電圧を測定することにより、前記バッテリリレー部が溶着していることを検出する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記燃料電池が発電を行っていない場合に、前記バッテリリレー部が備えるリレーの内、いずれか一のリレーを接続し、その他のリレーを遮断し、さらに前記コンデンサを所定の速度で放電させたとき、
前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧に略等しくなる場合は、前記遮断したリレーの内いずれかのリレーが溶着していると判定し、
前記コンデンサの電圧が所定の電圧に低下する場合は、前記遮断したリレーはいずれも溶着していないと判定し、
前記所定の放電速度は、前記バッテリプリチャージリレーが接続していた場合に前記二次電池により前記コンデンサが充電される充電速度よりも遅い、
燃料電池システム。 A secondary battery,
An output control unit comprising: a first booster circuit that boosts the voltage of the secondary battery; and a capacitor that accumulates electric charge according to the voltage boosted by the first booster circuit;
A first main relay for connecting or disconnecting the high potential terminal of the secondary battery and the high potential terminal of the output control unit, or connecting the low potential terminal of the secondary battery and the low potential terminal of the output control unit; A battery relay unit comprising: a second main relay to be cut off; and a battery precharge relay connected in parallel to the second main relay and having a resistance;
A fuel cell;
An FC booster connected to the output controller and having a second booster that boosts the voltage of the fuel cell;
A control device for detecting that the battery relay unit is welded by measuring the voltage of the capacitor;
With
The controller is
When the fuel cell is not generating electricity, when any one of the relays provided in the battery relay unit is connected, the other relays are shut off, and the capacitor is discharged at a predetermined speed ,
When the voltage of the capacitor is substantially equal to the voltage of the secondary battery, it is determined that any one of the interrupted relays is welded,
When the voltage of the capacitor drops to a predetermined voltage, it is determined that none of the interrupted relays are welded,
The predetermined discharge rate is slower than a charge rate at which the capacitor is charged by the secondary battery when the battery precharge relay is connected,
Fuel cell system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016164843A JP6686794B2 (en) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016164843A JP6686794B2 (en) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | Fuel cell system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018032554A true JP2018032554A (en) | 2018-03-01 |
| JP6686794B2 JP6686794B2 (en) | 2020-04-22 |
Family
ID=61303090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016164843A Expired - Fee Related JP6686794B2 (en) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | Fuel cell system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6686794B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024024309A (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-22 | 株式会社豊田自動織機 | Electric compressor for vehicles |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008278560A (en) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Toyota Motor Corp | Power supply controller, control method thereof, and computer readable recording medium recording program for making computer perform control method of power supply |
| WO2010143260A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
| JP2016100983A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | 三菱自動車工業株式会社 | Contact failure determination method and contact failure determination device |
-
2016
- 2016-08-25 JP JP2016164843A patent/JP6686794B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008278560A (en) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Toyota Motor Corp | Power supply controller, control method thereof, and computer readable recording medium recording program for making computer perform control method of power supply |
| WO2010143260A1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
| JP2016100983A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | 三菱自動車工業株式会社 | Contact failure determination method and contact failure determination device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024024309A (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-22 | 株式会社豊田自動織機 | Electric compressor for vehicles |
| JP7803228B2 (en) | 2022-08-09 | 2026-01-21 | 株式会社豊田自動織機 | Electric compressor for vehicles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6686794B2 (en) | 2020-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8513953B2 (en) | Power supply device and method for making decision as to contactor weld of power supply device | |
| US9929674B2 (en) | Power supply system for vehicle | |
| US10427547B2 (en) | Quick charging device | |
| CN103119822B (en) | Power storage system and control method for power storage system | |
| CN102574470B (en) | Charging system for a vehicle and electric vehicle incorporating the charging system for the vehicle | |
| US9190831B2 (en) | Power supply system, vehicle incorporating the same and method for controlling power supply system | |
| US8890488B2 (en) | Power supply apparatus and method of controlling the same | |
| US10189367B2 (en) | Electric vehicle quick charge control apparatus | |
| JP2019056626A (en) | Ground fault detection device | |
| JP2015019575A (en) | Electric power supply device using electric vehicle | |
| JPWO2014061137A1 (en) | Power management system and power management method | |
| JP2013205257A (en) | Power supply device, and vehicle and power storage device equipped with power supply device | |
| JP2013225996A (en) | Abnormality diagnosis device for power supply control system | |
| JP2012147538A (en) | Vehicle power supply device | |
| JP2009254212A (en) | Electric vehicle | |
| CN102738852A (en) | Auxiliary battery charging apparatus | |
| JP5780107B2 (en) | Power storage system and method for detecting current sensor abnormality | |
| US11372044B2 (en) | System and method for detecting fault of quick charge relay | |
| JP6686794B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP6677129B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2013141352A (en) | Electrical power system, vehicle equipped with electrical power system, and control method of electrical power system | |
| CN110198059B (en) | Method for charging an energy store | |
| JP2013070547A (en) | Power conversion device | |
| JP2018042425A (en) | Fuel cell system | |
| JP6504408B2 (en) | Insulation resistance measurement method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190118 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191210 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200109 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200303 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200316 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6686794 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |