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技術 リレーの接点の溶着検査方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 佐藤進鳥海啓一松尾一謹
出願日 2017年8月9日 (2年8ヶ月経過) 出願番号 2017-153960
公開日 2019年2月28日 (1年2ヶ月経過) 公開番号 2019-033014
状態 未査定
技術分野 車両の電気的な推進・制動 開閉回路装置 継電器回路
主要キーワード 低電圧配線 システムオフ 昇圧側 高電圧配線 昇圧駆動 チョッパ方式 降圧用 電力供給経路
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

リレー接点溶着検査における省エネルギーを実現する。

解決手段

リレーの接点の溶着を検査する溶着検査方法は、一対のリレーの接点をいずれも接続した状態で燃料電池昇圧コンバータリレー回路側の電圧と、バッテリコンバータのリレー回路側の電圧とを、バッテリコンバータを用いて、燃料電池昇圧コンバータのリレー回路側の電圧とバッテリコンバータのリレー回路側の電圧のうちの高い方の電圧よりも溶着検査に必要な電圧だけ高い第1電圧とする工程と、リレー回路の両側の電圧が第1電圧となった後、一対のリレーのうちの一方のリレーの接点を閉じたまま他方のリレーの接点を開放する工程と、他方のリレーの接点を開放した後、バッテリコンバータのリレー回路側の電圧の目標値である電圧指令値を低下させてバッテリコンバータのリレー回路側の電圧を低下させる工程と、を備える。

概要

背景

特許文献1には、FCコンバータバッテリコンバータの間にリレーを備える燃料電池システム電力供給経路が記載されている。この燃料電池システムでは、起動時に、リレーの接点のFCコンバータ側の電位と、リレーの接点のバッテリコンバータ側の電位とをほぼ等しくしてからリレーを接続することで、リレーの接点の接続時のアーク電流によるリレーの接点の溶着を抑制している。特許文献2には、リレーの接点の溶着を検査する方法が記載されている。この方法は、システムオフ時にシステムメインリレーオフして二次電池切り離し、その後、グランド側マイナス側)のリレーのみをオフにし、バッテリコンバータの昇圧側平滑コンデンサ電力モータ等で消費して電圧下げたときに、FCコンバータの平滑コンデンサの電圧が昇圧側平滑コンデンサの電圧に追従して下がれば、グランド側のリレーの接点が溶着していると判断し、追従しなければ、グランド側のリレーの接点が溶着していないと判断する。

概要

リレーの接点の溶着検査における省エネルギーを実現する。リレーの接点の溶着を検査する溶着検査方法は、一対のリレーの接点をいずれも接続した状態で燃料電池昇圧コンバータリレー回路側の電圧と、バッテリコンバータのリレー回路側の電圧とを、バッテリコンバータを用いて、燃料電池昇圧コンバータのリレー回路側の電圧とバッテリコンバータのリレー回路側の電圧のうちの高い方の電圧よりも溶着検査に必要な電圧だけ高い第1電圧とする工程と、リレー回路の両側の電圧が第1電圧となった後、一対のリレーのうちの一方のリレーの接点を閉じたまま他方のリレーの接点を開放する工程と、他方のリレーの接点を開放した後、バッテリコンバータのリレー回路側の電圧の目標値である電圧指令値を低下させてバッテリコンバータのリレー回路側の電圧を低下させる工程と、を備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

一対のリレーを含むリレー回路を挟んだ一方に燃料電池昇圧コンバータを介して燃料電池を有し、他方にバッテリコンバータを介して二次電池を有する電力回路のリレー回路に含まれる前記一対のリレーの接点溶着検査する溶着検査方法であって、(i)前記一対のリレーの接点をいずれも接続した状態で前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧と、前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧とを、前記バッテリコンバータを用いて、前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧と前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧のうちの高い方の電圧よりも溶着検査に必要な電圧だけ高い第1電圧とする工程と、(ii)前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧と、前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧が前記第1電圧となった後、前記一対のリレーのうちの一方のリレーの接点を閉じたまま他方のリレーの接点を開放する工程と、(iii)前記他方のリレーの接点を開放した後、前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧の目標値である電圧指令値を低下させて前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧を低下させる工程と、を備え、(iv)前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧が前記前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧の低下に追従して低下したときには、前記他方のリレーの接点が溶着していると判断し、前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧が前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧の低下によらず低下しないときには、前記他方のリレーの接点が溶着していないと判断する、溶着検査方法。

技術分野

0001

本発明は、リレー接点溶着検査方法に関し、特に、燃料電池二次電池とを電源とする燃料電池システム電力回路に用いられるリレーの接点の溶着を検査する方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、FCコンバータバッテリコンバータの間にリレーを備える燃料電池システムの電力供給経路が記載されている。この燃料電池システムでは、起動時に、リレーの接点のFCコンバータ側の電位と、リレーの接点のバッテリコンバータ側の電位とをほぼ等しくしてからリレーを接続することで、リレーの接点の接続時のアーク電流によるリレーの接点の溶着を抑制している。特許文献2には、リレーの接点の溶着を検査する方法が記載されている。この方法は、システムオフ時にシステムメインリレーオフして二次電池を切り離し、その後、グランド側マイナス側)のリレーのみをオフにし、バッテリコンバータの昇圧側平滑コンデンサ電力モータ等で消費して電圧下げたときに、FCコンバータの平滑コンデンサの電圧が昇圧側平滑コンデンサの電圧に追従して下がれば、グランド側のリレーの接点が溶着していると判断し、追従しなければ、グランド側のリレーの接点が溶着していないと判断する。

先行技術

0003

国際公開第2010/143260号パンプレット
特開2017−098061号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1では、リレーの接点の溶着を抑制しているが、リレーの接点が溶着したか否かの検査については、十分に検討がされていない。また、特許文献2では、昇圧側平滑コンデンサに充電されていた電力をモータ等で消費しまうため、省エネルギーを図ることが難しいという課題がある。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

0006

(1)本発明の一形態によれば、一対のリレーを含むリレー回路を挟んだ一方に燃料電池昇圧コンバータを介して燃料電池を有し、他方にバッテリコンバータを介して二次電池を有する電力回路のリレー回路に含まれる前記一対のリレーの接点の溶着を検査する溶着検査方法が提供される。この検査方法は、(i)前記一対のリレーの接点をいずれも接続した状態で前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧と、前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧とを、前記バッテリコンバータを用いて、前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧と前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧のうちの高い方の電圧よりも溶着検査に必要な電圧だけ高い第1電圧とする工程と、(ii)前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧と、前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧が前記第1電圧となった後、前記一対のリレーのうちの一方のリレーの接点を閉じたまま他方のリレーの接点を開放する工程と、(iii)前記他方のリレーの接点を開放した後、前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧の目標値である電圧指令値を低下させて前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧を低下させる工程と、を備え、(iv)前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧が前記前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧の低下に追従して低下したときには、前記他方のリレーの接点が溶着していると判断し、前記燃料電池昇圧コンバータの前記リレー回路側の電圧が前記バッテリコンバータの前記リレー回路側の電圧の低下によらず低下しないときには、前記他方のリレーの接点が溶着していないと判断する。
この形態によれば、二次電池を接続したままバッテリコンバータのリレー回路側の電圧指令値を低下させて電圧を低下させるので、バッテリコンバータのリレー回路側に蓄積された電力を二次電池で回収できる。また、二次電池の電力を用いて、燃料電池昇圧コンバータのリレー回路側の電圧と、バッテリコンバータのリレー回路側の電圧とを、第1電圧まで上げることができる。

0007

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、リレーの溶着検査方法の他燃料電池システム等の種々の形態で実現することができる。

図面の簡単な説明

0008

燃料電池システムの電力回路の概略構成を示す説明図である。
マイナス側のリレーの溶着検査のフローチャートである。
ラス側のリレーの溶着検査のフローチャートである。
リレーの溶着検査における各リレーの開閉と平滑コンデンサの電位の遷移を示すタイミングチャートである。

実施例

0009

図1は、燃料電池システム10の電力回路の概略構成を示す説明図である。この燃料電池システム10は、車両等の移動体に搭載される。図1に示すように、燃料電池(FC)100搭載車両では、燃料電池100が発電した電力で、駆動モータ310を駆動して走行する。燃料電池100からの高電圧配線110(後述)に流れる電流を小さくするため、燃料電池100には、燃料電池100の出力電圧を昇圧する第1コンバータ120が設けられ、第1コンバータ120によって昇圧された高電圧が、インバータ300を介して、駆動モータ310に印加される構成とされている。また、始動時や暖機運転時のように燃料電池100の発電が不十分な場合に備えて、燃料電池車両には高圧の二次電池200が設けられており、この二次電池200の出力には、二次電池200の出力電圧を昇圧する第2コンバータ220が設けられている。第2コンバータ220は、双方向の電圧変換を行うことができる。二次電池200は、燃料電池100と異なり運転を停止するということができないため、その出力と第2コンバータ220との間にはシステムメインリレー回路250が設けられている。

0010

第2コンバータ220の出力は、駆動モータ310を駆動するインバータ300に接続されると共に、リレー回路150を介して、第1コンバータ120と接続または遮断されるように構成されている。従って、リレー回路150により、第2コンバータ220の出力が第1コンバータ120の出力と接続されていない状態でも、第2コンバータ220の電力により、インバータ300を介して駆動モータ310を駆動することができる。他方、リレー回路150を接続した状態では、燃料電池100により発電された電力の余剰分を、第2コンバータ220を介して、二次電池200の充電に用いることができる。インバータ300や、第1コンバータ120、第2コンバータ220の制御およびリレー回路150、システムメインリレー回路250の接続および遮断は、制御部400により制御される。制御部400は、スタートスイッチ410が操作されると起動され、燃料電池車両の運転中、これらの回路を制御する。

0011

燃料電池100,第1コンバータ120,第2コンバータ220の構成およびリレー回路150,システムメインリレー回路250その他各部との配線の詳細について説明する。リレー回路150を介して接続される第1コンバータ120と第2コンバータ220との高電圧配線のうち、プラスの側を高電位側配線110b、マイナス側を低電位側配線110gと呼ぶ。燃料電池100は、燃料ガス酸化剤ガスとを反応させて直流の電力を発生させる発電装置である。燃料電池100は、第1コンバータ120と接続されている。

0012

第1コンバータ120(図1では、「FDC」と略す。)は、「燃料電池昇圧コンバータ」とも呼び、燃料電池100の電圧を昇圧して高電圧配線110に送る非絶縁型チョッパ方式のコンバータである。第1コンバータ120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、昇圧用の第1平滑コンデンサC1を備える。スイッチング素子SW1は、例えば、IGBTなどの半導体素子で形成されている。第1平滑コンデンサC1には、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHを検知する第1電圧センサ125が設けられている。燃料電池100の出力電圧は、第1コンバータ120によって昇圧され、高電圧配線110に送られる。

0013

リレー回路150は、高電位側配線110bに設けられたリレーFCRBと、低電位側配線110gに設けられたリレーFCRGと、第1プリチャージ回路130と、を備える。第1プリチャージ回路130は、リレーFCRBと並列に低電位側配線110gに接続され、抵抗器R1と、抵抗器R1と直列に接続されたリレーFCRPを備える。すなわち、この第1プリチャージ回路130は、抵抗器R1を含むバイパス通電経路として構成されている。リレーFCRGの両端の電圧差が大きい状態で、リレーFCRGがオフ(開放、オープンまたは開)からオンクローズまたは閉)に切り換えられると、リレーFCRGの接点にアーク電流が流れ、リレーFCRGが溶着するおそれがある。アーク電流を減らそうとリレーFCRGと直列に抵抗やリアクトルを設けると、燃料電池100からインバータ300、駆動モータ310に供給できる電流が小さくなる。そこで、抵抗器R1と、抵抗器R1と直列に接続されたリレーFCRPを備える第1プリチャージ回路130をリレーFCRGと並列に設け、リレーFCRBをオンにした後、リレーFCRGをオフからオンに切り換える前に、リレーFCRPをオンして、リレーFCRGを流れる電流を制限して、その後にリレーFCRGをオンする。リレーFCRPをオンするときには、抵抗器R1によりオン時のアーク電流が抑制されるので、リレーFCRPの接点が溶着する可能性は低い。なお、このように、リレーFCRGのオンへの切換に先だって予めリレーFCRPをオンすることを「プリチャージ」と呼ぶ。リレーFCRBがオンにされた後は、リレーFCRPは、オフにされる。なお、第1プリチャージ回路130は、抵抗器R1の代わりにリアクトル(コイル)を備えてもよい。

0014

インバータ300は、高電圧配線110のリレーFCRB,FCRGよりも第2コンバータ220側に接続されている。インバータ300は、燃料電池100から供給された直流の電力を、例えば3相交流の電力に変換し、駆動モータ310に供給する。駆動モータ310は、移動体の車輪(図示せず)を駆動するモータである。高電圧配線110のリレーFCRB,FCRGよりも第2コンバータ220側には、高電圧補機320が接続されている。ここで、高電圧補機320には、燃料電池100にエアを供給するエアコンプレッサ(図示せず)が含まれる。なお、本実施形態では、エアコンプレッサが直流駆動されるとして、高電圧配線110に、高電圧補機320を接続しているが、エアコンプレッサが交流駆動される場合には、高電圧配線110と高電圧補機320(エアコンプレッサ)との間に、インバータを備えても良い。

0015

二次電池200は、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などで構成されている。二次電池200は、システムメインリレー回路250と低電圧配線210を介して、第2コンバータ220に接続されている。

0016

第2コンバータ220(図1〜4では「BDC」と略す。)は、「バッテリコンバータ」とも呼び、低電圧配線210(二次電池200)の電圧を昇圧して高電圧配線110に送る機能と、高電圧配線110の電圧を降圧して、低電圧配線210(二次電池200)に送る機能と、を有する。すなわち、第2コンバータ220は、双方向の電圧変換を行うことができる。第2コンバータ220は、非絶縁型チョッパ方式のコンバータであり、リアクトルL2と、ダイオードD2,D3と、降圧用のスイッチング素子SW2と昇圧用のスイッチング素子SW3と、昇圧用の第2平滑コンデンサC2と、降圧用の第3平滑コンデンサC3と、を備える。第2平滑コンデンサC2には、第2平滑コンデンサC2の電圧VHを検知する第2電圧センサ225が設けられている。

0017

低電圧配線210のうち、プラス側を「高電位側配線210b」、マイナス側を「低電位側配線210g」と呼ぶ。低電圧配線210には、低電圧補機330が接続されている。ここで、低電圧補機330には、例えば、燃料電池100に燃料ガスを供給するときに用いられるインジェクター燃料系の各種バルブを動作させるモータ、燃料電池100を冷却する冷媒を供給するポンプのモータ(図示せず)が含まれる。

0018

システムメインリレー回路250は、高電位側配線110bに設けられたリレーSMRBと、低電位側配線110gに向けられたリレーSMRGと、第2プリチャージ回路230を備える。第2プリチャージ回路230は、リレーSMRBと並列に低電位側配線210gに接続され、抵抗器R2と、抵抗器R2と直列に接続されたリレーSMRPを備える。すなわち、この第2プリチャージ回路230は、抵抗器R2を含むバイパス通電経路として構成されている。第2プリチャージ回路230の機能は、第1プリチャージ回路130の機能と同じである。第2プリチャージ回路230は、抵抗器R2の代わりにリアクトル(コイル)を備えてもよい。

0019

制御部400は、燃料電池システム10の構成部品の制御を行う。例えば、制御部400は、第1電圧センサ125を用いて第1平滑コンデンサC1の電圧FVHを取得し、第2電圧センサ225を用いて第2平滑コンデンサC2の電圧VHを取得し、第2コンバータ220や第1プリチャージ回路130の動作を制御する。なお、制御部400は、起動動作専用の専用品であってもよく、他の制御部(ECU、図示せず)の機能の一部に含まれていても良い。制御部400には、スタートスイッチ410が接続されている。スタートスイッチ410は、燃料電池システム10を起動または停止するためのスイッチである。

0020

図1は、スタートスイッチ410がオフの時の状態を示し、スイッチング素子SW1〜SW3及びリレーFCRB、FCRG、FCRP、SMRB、SMRG、SMRPはオフ(開放、オープンまたは開)である。

0021

スタートスイッチ410がオンに切り換えられると、制御部400は、リレーSMRBをオンに切り換え、その後、リレーSMRPをオンに切り換える。リレーSMRB、SMRPの両側の電圧がほぼ等しくなると、制御部400は、リレーSMRGをオンに切り換え、その後、リレーSMRPをオフに切り換える。次いで、制御部400は、リレーFCRBをオンに切り換え、第2コンバータ220でリレーFCRB側の電圧を上昇させる。リレーFCRB側の電圧が、第1コンバータ120のリレーFCRB側の電位とほぼ等しくなると、リレーFCRPをオンに切り換える。リレーFCRPがオンされるときには、リレーFCRPを挟んだ両側の電圧がほぼ等しいこと、及び、抵抗器R1により電流が制限されることから、リレーFCRPの接点にリレーFCRPの接点を溶着させるような大電流が流れない。その後、一定時間経過後、リレーFCRGをオンに切り換え、その後、リレーFCRPをオフに切り換える。リレーFCRGをオンに切り換える時には、リレーFCRPを挟んだ両側の電圧がより等しくなっており、リレーFCRGの接点にリレーFCRGの接点を溶着させるような大電流が流れない。なお、スイッチング素子SW1〜SW3は、スタートスイッチ410がオンになった後の昇圧動作、あるいは、降圧動作のときに、そのオンとオフが制御される。

0022

図2は、マイナス側のリレーの接点の溶着検査のフローチャートである。図3は、プラス側のリレーの接点の溶着検査のフローチャートである。図4は、リレーの接点の溶着検査における各リレーの開閉と平滑コンデンサの電位の遷移を示すタイミングチャートである。以下、フローチャートとタイミングチャートを併用して説明する。

0023

燃料電池システム10の運転中は、リレーFCRB、FCRG、SMRB、SMRGは、オンであり、リレーFCRP、SMRPはオフである。制御部400は、燃料電池システム10を搭載した車両の走行状態、燃料電池100の発電状態、二次電池200の蓄電状態等により、第1コンバータ120のスイッチング素子SW1や、第2コンバータ220のスイッチング素子SW2、SW3を適宜制御している。

0024

制御部400は、ステップS100で、スタートスイッチ410がオフにされたことを検知すると、スイッチング素子SW1〜SW3の制御を一旦停止し、ステップS110に移行する。図4では、時刻t0でスタートスイッチ410がオフにされたとしている。燃料電池100には、燃料ガスと酸化剤ガスの供給は停止されるが、燃料電池100の内部に残留する燃料ガスと酸化剤ガスにより、電圧を発生させることが可能である。

0025

ステップS110では、制御部400は、二次電池200の電力を用い、第2コンバータ220(図2〜4では、「BDC」と略す。)を昇圧駆動し、て、第2コンバータ220のリレーFCRB側の電圧VHを、スタートスイッチ410がオフにされた時の電圧VHi、FVHiの高い方の電圧よりも溶着検査時に必要な電圧ΔVだけ高い電圧V1への昇圧を開始する。このときリレーFCRB、FCRGがオンのため、第1コンバータ120のリレーFCRB側の電圧FVHも電圧V1まで昇圧される。電圧ΔVだけ高い電圧V1へ昇圧する理由は、第1センサ125、第2センサ225に誤差があること、及び後述するステップS140での電圧低下制御での電圧指令値を設定できる電圧領域を予め設けておくためである。図4では、時刻t1でこのステップS110が開始されている。第1コンバータ120のリレーFCRB側の電圧FVHは第1平滑コンデンサC1の電圧に等しく、第2コンバータ220のリレーFCRB側の電圧VHは、第2平滑コンデンサC2の電圧に等しいため、以下、「第1平滑コンデンサC1の電圧FVH」、「第2平滑コンデンサC2の電圧VH」と呼ぶ。

0026

ステップS120では、制御部400は、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHと第2平滑コンデンサC2の電圧VHとが電圧V1とほぼ等しくなるまで昇圧されたかを判断する。制御部400は、ステップS120で、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHと第2平滑コンデンサC2の電圧VHとが電圧V1とほぼ等しくなったと判断したときは、ステップS130に移行する。図4では、時刻t2で第1平滑コンデンサC1の電圧FVHと第2平滑コンデンサC2の電圧VHとが電圧V1とほぼ等しくなり、ステップS120からステップS130に移行する条件が満たされている。

0027

ステップS130では、制御部400は、リレーFCRBとリレーFCRGのうちの検査対象であるリレーFCRGをオフにする。なお、リレーFCRPはオフである。図4では、時刻t3でリレーFCRGがオフにされている。

0028

ステップS140では、制御部400は、第2コンバータ220のリレーFCRB側の目標電圧である電圧指令値を下げる。この電圧指令値は、例えば、第1電圧V1から溶着検査時に必要な電圧ΔVを引いた電圧V2である。この電圧V2は、二次電池200の電圧よりも高いので、第2コンバータ220は、降圧動作を行うことができる。第2平滑コンデンサC2の電圧VHは下がり、第2平滑コンデンサC2に充電されていた電力は、第2コンバータ220を介して二次電池200供給され、回収される。

0029

ステップS150では、制御部400は、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっているか否かを判断する。例えば、制御部400は、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHから第2平滑コンデンサC2の電圧VHを引いた電圧が、判定電圧Vth未満の場合には、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっていると判断し、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHから第2平滑コンデンサC2の電圧VHを引いた電圧が、判定電圧Vth以上の場合には、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従していないと判断する。第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっている場合には、ステップS160に移行し、追従していない場合には、ステップS170に移行する。図4では、時刻t4でこのステップS150の判断が行われる。

0030

ステップS160では、制御部400は、リレーFCRGまたはリレーFCRPの少なくとも一方が溶着していると判断する。燃料電池システム10の通常運転時からリレーFCRPはオフにされており、ステップS130でリレーFCRGがオフにされている。したがって、第1平滑コンデンサC1は、第2コンバータ220から切り離されていることになる。しかし、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がる場合には、リレーFCRPとリレーFCRGの少なくとも一方の接点が結果として切り離されていない、すなわち、リレーFCRGとリレーFCRPの少なくとも一方のリレーの接点が溶着により導通しており、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従しているものと考えられる。

0031

ステップS170では、制御部400は、リレーFCRPとリレーFCRGの接点のいずれもが溶着していないと判断し、リレーFCRBの接点の溶着を検査する溶着判断処理2(図3)に移行する。

0032

図2に示す処理では、リレーFCRG(リレーFCRP)の接点の溶着を検査したが、図3に示す処理では、リレーFCRBの接点の溶着を検査する。なお、リレーFCRPとリレーFCRGの少なくとも一方の接点の溶着が検知された場合には、図3に示す処理は行われなくてもよい。また、本実施形態では、先にリレーFCRGリレーの接点の溶着を検査したが、逆に、先にリレーFCRBのリレーの接点の溶着を検査してもよい。

0033

ステップS200では、制御部400は、第2コンバータ220(図3、4では、「BDC」と略す。)を昇圧駆動して、第2平滑コンデンサC2の電圧VHを、電圧V1に昇圧する。なお、リレーFCRG、FCRPに溶着が生じていなければ、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHは、下がっていないので、ほぼ電圧V1のままである。図4では、時刻t5でこのステップS200が開始されている。

0034

ステップS210では、制御部400は、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHと第2平滑コンデンサC2の電圧VHとが電圧V1とほぼ等しくなったかを判断する。第1平滑コンデンサC1の電圧FVHは、上述したように電圧V1とほぼ等しいので、制御部400は、ステップS210では、第2平滑コンデンサC2の電圧VHが電圧V1とほぼ等しくなったときには、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHと第2平滑コンデンサC2の電圧VHとが電圧V1とほぼ等しくなったと判断でき、ステップS230に移行する。図4では、時刻t6で第1平滑コンデンサC1の電圧FVHと第2平滑コンデンサC2の電圧VHとが電圧V1とほぼ等しくなり、ステップS210でステップS220に移行する条件が満たされている。

0035

ステップS220では、制御部400は、リレーFCRPをオンする。このとき、リレーFCRPの両端の電圧はいずれもほぼ電圧V1で等しく抵抗器R1によりオン時の電流が抑制されるので、リレーFCRPの接点が溶着する可能性は低い。図4では、時刻t6でステップS220が実行される。

0036

ステップS230では、制御部400は、検査対象であるリレーFCRBをオフにする。図4では、時刻t7でリレーFCRBがオフにされている。なお、リレーFCRGは、図2のステップS130でオフにされている。

0037

ステップS240では、制御部400は、第2コンバータ220のリレーFCRB側の電圧目標値である電圧指令値を下げる。これにより、第2コンバータ220は降圧動作をし、第2平滑コンデンサC2の電圧VHは下がり、第2平滑コンデンサC2に充電されていた電力は、第2コンバータ220を介して二次電池200供給され、回収される。

0038

ステップS250では、制御部400は、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっているか否かを判断する。例えば、制御部400は、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHから第2平滑コンデンサC2の電圧VHを引いた電圧が、判定電圧Vth未満の場合には、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっていると判断し、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHから第2平滑コンデンサC2の電圧VHを引いた電圧が、判定電圧Vth以上の場合には、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従していないと判断する。第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっている場合には、ステップS260に移行し、追従していない場合には、ステップS270に移行する。図4では、時刻t8でこのステップS150の判断が行われる。

0039

ステップS260では、制御部400は、リレーFCRBの接点が溶着していると判断する。この処理では、ステップS230リレーFCRBはオフにされている。したがって、第1平滑コンデンサC1は、第2コンバータ220から切り離されていることになる。しかし、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がる場合には、リレーFCRBが結果として切り離されていない、すなわち、リレーFCRBの接点が溶着により導通しており、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従しているものと考えられる。

0040

ステップS270では、制御部400は、リレーFCRBの接点が溶着していないと判断する。なお、図2のステップS170の判断と合わせれば、制御部400は、リレーFCRB、FCTG、FCRPのいずれの接点も溶着していないと判断する。

0041

以上、本実施形態によれば、リレーSMRB、SMRGがオンであり、二次電池200の電力を用いて第1平滑コンデンサC1、第2平滑コンデンサC2の電圧を、スタートスイッチ410がオフにされた時の電圧VHi、FVHiの高い方の電圧よりも溶着検査時に必要な電圧ΔVだけ高い電圧V1に昇圧し、その後、検査対象のリレーをオフし、第2平滑コンデンサC2の電圧を下げる。このとき、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下に追従して下がっているかにより、検査対象のリレーの接点に溶着が生じているか否かを検査できる。

0042

また、本実施形態によれば、二次電池200が切り離さなれていないので、第1平滑コンデンサC1の電力は、二次電池200に回収され、駆動モータ310等により消費されないので、検査による電力の損失を抑制できる。

0043

また、本実施形態によれば、二次電池200を切り離さないので、一方のリレーの溶着検査を行った後、再びVHを昇圧して他方のリレーの溶着検査を行うことができる。

0044

図3図4において、ステップS240、S250を行うときには、リレーFCRPがオン、FCRGがオフであるが、制御部400は、ステップS230の後、リレーFCRGをオンとし、リレーFCRPをオフとしてもよい。リレーFCRBの接点に溶着が有る場合、電流は、第1プリチャージ回路130(抵抗器R1)を流れずにリレーFCRGを流れるため、第1平滑コンデンサC1の電圧FVHが、第2平滑コンデンサC2の電圧VHの低下により速く追従する。

0045

本実施形態では、第1プリチャージ回路130、第2プリチャージ回路230は、それぞれ低電位側のリレーFCRG、SMRGと並列に設けられていたが、それぞれ高電位側のリレーFCRB、SMRBと並列に設けられる構成であってもよい。

0046

本発明は、上述の実施形態や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、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせ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。

0047

10…燃料電池システム
100…燃料電池
110…高電圧配線
110b…高電位側配線
110g…低電位側配線
120…第1コンバータ(燃料電池昇圧コンバータ)
125…第1電圧センサ
130…第1プリチャージ回路
150…リレー回路
200…二次電池
210…低電圧配線
210b…高電位側配線
210g…低電位側配線
220…第2コンバータ(バッテリコンバータ)
225…第2電圧センサ
230…第2プリチャージ回路
250…システムメインリレー回路
300…インバータ
310…駆動モータ
320…高電圧補機(HV補機)
330…低電圧補機(LV補機)
400…制御部
410…スタートスイッチ
C1…第1平滑コンデンサ
C2…第2平滑コンデンサ
C3…第3平滑コンデンサ
D1…ダイオード
D2…ダイオード
D3…ダイオード
FCRB…リレー
FCRG…リレー
FCRP…リレー
L1…リアクトル
L2…リアクトル
R1…抵抗器
R2…抵抗器
SMRB…リレー
SMRG…リレー
SMRP…リレー
SW1…スイッチング素子
SW2…スイッチング素子
SW3…スイッチング素子

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