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JP2021052575A - Electric power system - Google Patents

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JP2021052575A
JP2021052575A JP2020135608A JP2020135608A JP2021052575A JP 2021052575 A JP2021052575 A JP 2021052575A JP 2020135608 A JP2020135608 A JP 2020135608A JP 2020135608 A JP2020135608 A JP 2020135608A JP 2021052575 A JP2021052575 A JP 2021052575A
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JP
Japan
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secondary battery
fuel cell
cooling device
electric power
lead wire
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JP2020135608A
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Japanese (ja)
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朋宏 小川
Tomohiro Ogawa
朋宏 小川
健司 馬屋原
Kenji Mayahara
健司 馬屋原
翔太 岡田
Shota Okada
翔太 岡田
哲斉 尾崎
Tetsunari Ozaki
哲斉 尾崎
山田 貴史
Takashi Yamada
貴史 山田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

To provide a technique which can operate a cooling device even if a system for driving a secondary cell and a motor fails.SOLUTION: An electric power system is mounted in a fuel cell vehicle with a cooling storage. The electric power system includes: a drive system; a fuel cell system which has a fuel cell which can supply electric power to a drive motor and a cooling device for the cooling storage; a secondary cell which can supply electric power to the drive motor and the cooling device; a relay for the secondary cell which is provided in a first DC conductive wire for connecting the drive motor and the secondary cell and opens/closes an electric contact between the drive motor and the secondary cell; and a control section which detects failures in the fuel cell system, the drive system, and the secondary cell and controls the relay for the secondary cell according to detection results of the failures. The control section closes the relay for the secondary cell and supplies electric power from the secondary cell to the cooling device when detecting the failure of the fuel cell system, and supplies electric power from the fuel cell system to the cooling device when detecting at least one of the secondary cell and the drive system.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、電力システムに関する。 The present disclosure relates to an electric power system.

冷蔵庫や冷凍庫等の冷却庫を駆動させるための冷却装置を搭載した燃料電池車両が知られている。冷却装置の電力源としては、例えば、車両の電力源であるバッテリ等の二次電池が用いられる。特許文献1には、一時駐車した場合であっても、冷却装置へ電力を供給できるよう、冷却装置と二次電池との間に設けられた、リレーを制御する技術が記載されている。 Fuel cell vehicles equipped with a cooling device for driving a cooler such as a refrigerator or a freezer are known. As the power source of the cooling device, for example, a secondary battery such as a battery which is a power source of the vehicle is used. Patent Document 1 describes a technique for controlling a relay provided between a cooling device and a secondary battery so that electric power can be supplied to the cooling device even when the vehicle is temporarily parked.

特開2015−31410号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-31410

二次電池やモータを駆動するシステムが故障した場合、冷却装置に電力供給が行われないおそれがある。そのため、二次電池や二次電池を駆動するシステムが故障しても、冷却装置を稼働できる技術が望まれていた。 If the system that drives the secondary battery or motor fails, the cooling device may not be powered. Therefore, there has been a demand for a technique capable of operating the cooling device even if the secondary battery or the system for driving the secondary battery fails.

本開示は、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。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized in the following forms.

本開示の一形態によれば、冷却庫を備える燃料電池車両に搭載される電力システムが提供される。この電力システムは、駆動力を発生する駆動モータを有する駆動システムと、前記駆動モータと前記冷却庫用の冷却装置とに電力を供給可能な燃料電池を有する燃料電池システムと、前記駆動モータと前記冷却装置とに電力を供給可能な二次電池と、前記駆動モータと前記二次電池とを接続する第1直流導線に設けられ、前記駆動モータと前記二次電池との電気的接点を開閉する二次電池用リレーと、前記燃料電池システムと前記駆動システムと前記二次電池との故障を検知し、前記故障の検知結果に応じて前記二次電池用リレーの開閉を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記燃料電池システムの故障を検知した場合、前記二次電池用リレーを閉じて、前記二次電池から前記冷却装置へ電力を供給し、前記二次電池と前記駆動システムとの少なくとも一方の故障を検知した場合、前記燃料電池システムから前記冷却装置へ電力を供給する。この形態の電力システムによれば、燃料電池システムの故障を検知した場合、二次電池用リレーを閉じて、二次電池から冷却装置へ電力を供給し、二次電池と駆動システムとの少なくとも一方の故障を検知した場合、燃料電池システムから冷却装置へ電力を供給するため、確実に冷却装置を稼働できる。 According to one embodiment of the present disclosure, there is provided an electric power system mounted on a fuel cell vehicle provided with a cooler. This electric power system includes a drive system having a drive motor that generates a driving force, a fuel battery system having a fuel battery capable of supplying electric power to the drive motor and a cooling device for a cooler, and the drive motor and the above. A secondary battery capable of supplying power to the cooling device and a first DC lead wire connecting the drive motor and the secondary battery are provided to open and close the electrical contact between the drive motor and the secondary battery. A secondary battery relay, a control unit that detects a failure of the fuel cell system, the drive system, and the secondary battery, and controls opening and closing of the secondary battery relay according to the detection result of the failure. To be equipped. When the control unit detects a failure of the fuel cell system, the control unit closes the relay for the secondary battery, supplies electric power from the secondary battery to the cooling device, and causes the secondary battery and the drive system to be connected to each other. When at least one of the failures is detected, electric power is supplied from the fuel cell system to the cooling device. According to this form of power system, when a failure of the fuel cell system is detected, the relay for the secondary battery is closed, power is supplied from the secondary battery to the cooling device, and at least one of the secondary battery and the drive system is used. When a failure is detected, power is supplied from the fuel cell system to the cooling device, so that the cooling device can be operated reliably.

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電力システムを備える燃料電池車両、電力システムの制御方法等の態様で実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in various forms, for example, a fuel cell vehicle provided with an electric power system, a control method of the electric power system, and the like.

電力システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the electric power system. 電力源設定処理の手順の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of a power source setting process. 第2実施形態における電力源設定処理の手順の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the power source setting process in 2nd Embodiment. 利用可能時間の表示の一例である。This is an example of displaying the available time.

A.第1実施形態:
図1は、本実施形態における電力システム100の構成を示す概略図である。電力システム100は、冷却庫102を備える車両101に搭載されている。電力システム100は、二次電池10と、二次電池用リレー40と、駆動システム20と、燃料電池システム70と、制御部80と、を備える。電力システム100は、二次電池10から、車両101の駆動力を発生する駆動モータ21と、冷却庫102用の冷却装置30と、に電力を供給する。なお、本実施形態の車両101は燃料電池車両であり、駆動モータ21および冷却装置30は、後述するように、二次電池10の出力電力とともに、燃料電池71の出力電力も用いて駆動される。
A. First Embodiment:
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the electric power system 100 in the present embodiment. The electric power system 100 is mounted on a vehicle 101 including a cooling cabinet 102. The electric power system 100 includes a secondary battery 10, a relay 40 for the secondary battery, a drive system 20, a fuel cell system 70, and a control unit 80. The electric power system 100 supplies electric power from the secondary battery 10 to the drive motor 21 that generates the driving force of the vehicle 101 and the cooling device 30 for the cooling cabinet 102. The vehicle 101 of the present embodiment is a fuel cell vehicle, and the drive motor 21 and the cooling device 30 are driven by using the output power of the fuel cell 71 as well as the output power of the secondary battery 10, as will be described later. ..

二次電池10は、例えば、リチウムイオン電池が用いられる。二次電池10は、第1直流導線L1に接続されている。第1直流導線L1は、二次電池10のプラス側端子に接続されている第1高圧側導線L1aと、マイナス側端子に接続されている第1低圧側導線L1bと、を含む。第1低圧側導線L1bは、グランドに接続される。二次電池10は、第1直流導線L1を通じて、駆動モータ21および冷却装置30に電力を供給できる。 As the secondary battery 10, for example, a lithium ion battery is used. The secondary battery 10 is connected to the first DC lead wire L1. The first DC lead wire L1 includes a first high voltage side lead wire L1a connected to the positive side terminal of the secondary battery 10 and a first low voltage side lead wire L1b connected to the negative side terminal. The first low voltage side lead wire L1b is connected to the ground. The secondary battery 10 can supply electric power to the drive motor 21 and the cooling device 30 through the first DC lead wire L1.

駆動モータ21は、図示しないギヤを介して車両101の駆動輪DWに連結されており、当該駆動輪DWを回転させる駆動力を発生する。駆動モータ21は、例えば、三相交流モータによって構成される。電力システム100は、駆動モータ21と第1直流導線L1との接続を媒介するインバータ22を備える。インバータ22は、DC/ACインバータであり、第1直流導線L1を流れる直流を三相交流に変換して駆動モータ21に出力する。また、インバータ22は、駆動モータ21で発生した回生電力を直流に変換して第1直流導線L1に出力する。この回生電力は、二次電池10に蓄えられる。 The drive motor 21 is connected to the drive wheels DW of the vehicle 101 via a gear (not shown), and generates a driving force for rotating the drive wheels DW. The drive motor 21 is composed of, for example, a three-phase AC motor. The power system 100 includes an inverter 22 that mediates the connection between the drive motor 21 and the first DC lead wire L1. The inverter 22 is a DC / AC inverter, and converts the direct current flowing through the first direct current lead wire L1 into three-phase alternating current and outputs it to the drive motor 21. Further, the inverter 22 converts the regenerative power generated by the drive motor 21 into direct current and outputs it to the first direct current lead wire L1. This regenerative power is stored in the secondary battery 10.

冷却装置30は、第2直流導線L2を介して、第1直流導線L1に接続されている。第2直流導線L2は、後述する二次電池用リレー40と駆動モータ21との間において第1直流導線L1に接続されている。第2直流導線L2は、第1直流導線L1の第1高圧側導線L1aに接続される第2高圧側導線L2aと、第1低圧側導線L1bに接続される第2低圧側導線L2bと、を含む。本実施形態では、第2直流導線L2は、二次電池用リレー40と二次電池用平滑コンデンサ52との間において第1直流導線L1に接続されている。 The cooling device 30 is connected to the first DC conductor L1 via the second DC conductor L2. The second DC lead wire L2 is connected to the first DC lead wire L1 between the secondary battery relay 40 and the drive motor 21, which will be described later. The second DC lead wire L2 includes a second high voltage side lead wire L2a connected to the first high voltage side lead wire L1a of the first DC lead wire L1 and a second low voltage side lead wire L2b connected to the first low voltage side lead wire L1b. Including. In the present embodiment, the second DC lead wire L2 is connected to the first DC lead wire L1 between the relay 40 for the secondary battery and the smoothing capacitor 52 for the secondary battery.

冷却装置30は、第2直流導線L2に接続される電源部31と、電源部31から電力の供給を受けて駆動される駆動部32と、を有する。冷却装置30は、100V以上の高電圧で駆動される。冷却装置30は、駆動部32が有するコンプレッサ等の駆動により、車両101の冷却庫102内の温度を、予め定めた温度以下、例えば氷点下に制御する。本実施形態において、「冷却庫」とは冷蔵庫と冷凍庫とを含む概念である。 The cooling device 30 includes a power supply unit 31 connected to the second DC lead wire L2 and a drive unit 32 driven by receiving electric power from the power supply unit 31. The cooling device 30 is driven by a high voltage of 100 V or more. The cooling device 30 controls the temperature inside the cooling cabinet 102 of the vehicle 101 to a predetermined temperature or lower, for example, below freezing point, by driving a compressor or the like included in the driving unit 32. In the present embodiment, the "cooler" is a concept including a refrigerator and a freezer.

冷却装置30の電源部31は、ダイオード33と、内部リレー35と、補機用平滑コンデンサ36と、補機用インバータ37と、を備える。ダイオード33と内部リレー35とは、第2高圧側導線L2aに設けられている。ダイオード33は、冷却装置30側から二次電池10側への電流の逆流を防止する。 The power supply unit 31 of the cooling device 30 includes a diode 33, an internal relay 35, an auxiliary smoothing capacitor 36, and an auxiliary inverter 37. The diode 33 and the internal relay 35 are provided on the second high voltage side lead wire L2a. The diode 33 prevents the backflow of current from the cooling device 30 side to the secondary battery 10 side.

内部リレー35は、第2高圧側導線L2aに取り付けられており、開閉動作により、第2高圧側導線L2aの接続および切断を行う。内部リレー35は、第1内部リレースイッチ35aと、第2内部リレースイッチ35bと、抵抗素子35cと、第2高圧側導線L2aに並列に接続されている補機並列導線L2pとを含む。第1内部リレースイッチ35aは、第2高圧側導線L2aに設けられている。第2内部リレースイッチ35bは、抵抗素子35cとともに、補機並列導線L2pに設けられている。抵抗素子35cは、第2内部リレースイッチ35bの後段に設けられている。 The internal relay 35 is attached to the second high-voltage side lead wire L2a, and connects and disconnects the second high-voltage side lead wire L2a by an opening / closing operation. The internal relay 35 includes a first internal relay switch 35a, a second internal relay switch 35b, a resistance element 35c, and an auxiliary parallel lead wire L2p connected in parallel to the second high voltage side lead wire L2a. The first internal relay switch 35a is provided on the second high voltage side lead wire L2a. The second internal relay switch 35b is provided on the auxiliary machine parallel lead wire L2p together with the resistance element 35c. The resistance element 35c is provided after the second internal relay switch 35b.

補機用平滑コンデンサ36は、補機並列導線L2pと第2低圧側導線L2bとに接続されている。補機用平滑コンデンサ36は、電源部31内での急激な電圧の変動を緩和する。補機用インバータ37は、内部リレー35の後段において、第2高圧側導線L2aと第2低圧側導線L2bとに接続されている。補機用インバータ37は、直流を交流に変換して駆動部32に出力する。 The auxiliary machine smoothing capacitor 36 is connected to the auxiliary machine parallel lead wire L2p and the second low voltage side lead wire L2b. The auxiliary smoothing capacitor 36 alleviates abrupt voltage fluctuations in the power supply unit 31. The auxiliary machine inverter 37 is connected to the second high voltage side lead wire L2a and the second low voltage side lead wire L2b in the subsequent stage of the internal relay 35. The auxiliary machine inverter 37 converts direct current into alternating current and outputs it to the drive unit 32.

電力システム100は、上記の二次電池10およびインバータ22に加え、第1直流導線L1に接続されている構成要素として、二次電池用リレー40と、二次電池側コンバータ51と、二次電池用平滑コンデンサ52と、モータ側平滑コンデンサ53と、を備える。本実施形態では、二次電池側コンバータ51と、二次電池用平滑コンデンサ52と、モータ側平滑コンデンサ53とで構成されるシステムのことを昇圧システム50ともいう。また、駆動モータ21と、インバータ22と、昇圧システム50と、で構成されるシステムのことを、駆動システム20ともいう。 In addition to the above-mentioned secondary battery 10 and inverter 22, the power system 100 has a secondary battery relay 40, a secondary battery side converter 51, and a secondary battery as components connected to the first DC lead wire L1. A smoothing capacitor 52 for use and a smoothing capacitor 53 on the motor side are provided. In the present embodiment, the system including the secondary battery side converter 51, the secondary battery smoothing capacitor 52, and the motor side smoothing capacitor 53 is also referred to as a boosting system 50. Further, a system including a drive motor 21, an inverter 22, and a boosting system 50 is also referred to as a drive system 20.

二次電池用リレー40は、駆動モータ21と二次電池10とを接続する第1直流導線L1、より具体的には、駆動モータ21と昇圧システム50との間の第1直流導線L1に設けられており、二次電池10と駆動モータ21および冷却装置30との電気的接点を開閉する。二次電池用リレー40は、それぞれが個別に開閉するスイッチング素子である3つのリレースイッチ41,42,43と、リレー抵抗素子44と、第1低圧側導線L1bに並列接続されている並列導線L1pと、を有する。第1リレースイッチ41は、第1高圧側導線L1aに設けられている。第2リレースイッチ42は、並列導線L1pに設けられている。第3リレースイッチ43は、第1低圧側導線L1bに設けられている。リレー抵抗素子44は、第2リレースイッチ42とともに並列導線L1pに設けられている。リレー抵抗素子44は、二次電池10側から見たときの第2リレースイッチ42の後段に設けられている。 The secondary battery relay 40 is provided on the first DC lead wire L1 that connects the drive motor 21 and the secondary battery 10, and more specifically, on the first DC lead wire L1 between the drive motor 21 and the boosting system 50. The electric contact between the secondary battery 10 and the drive motor 21 and the cooling device 30 is opened and closed. The secondary battery relay 40 includes three relay switches 41, 42, 43, which are switching elements that open and close individually, a relay resistance element 44, and a parallel lead wire L1p connected in parallel to the first low-voltage side lead wire L1b. And have. The first relay switch 41 is provided on the first high voltage side lead wire L1a. The second relay switch 42 is provided on the parallel lead wire L1p. The third relay switch 43 is provided on the first low voltage side lead wire L1b. The relay resistance element 44 is provided on the parallel lead wire L1p together with the second relay switch 42. The relay resistance element 44 is provided after the second relay switch 42 when viewed from the secondary battery 10 side.

二次電池側コンバータ51は、二次電池用リレー40とインバータ22との間に設けられている。二次電池側コンバータ51は、昇圧型のDC/DCコンバータであり、二次電池10の充・放電を制御する。二次電池側コンバータ51は、二次電池10から出力される電圧を昇圧してインバータ22側に出力する。また、二次電池側コンバータ51は、駆動モータ21において生じ、インバータ22によって直流に変換された回生電力や、燃料電池71で発電された電力を二次電池10に蓄電する。 The secondary battery side converter 51 is provided between the secondary battery relay 40 and the inverter 22. The secondary battery side converter 51 is a step-up DC / DC converter, and controls charging / discharging of the secondary battery 10. The secondary battery side converter 51 boosts the voltage output from the secondary battery 10 and outputs it to the inverter 22 side. Further, the secondary battery side converter 51 stores the regenerative power generated in the drive motor 21 and converted to direct current by the inverter 22 and the power generated by the fuel cell 71 in the secondary battery 10.

二次電池用平滑コンデンサ52は、二次電池用リレー40と二次電池側コンバータ51との間において、第1高圧側導線L1aと第1低圧側導線L1bとに接続されている。二次電池用平滑コンデンサ52は、二次電池10と二次電池側コンバータ51の間の区間における電圧の急激な変動を緩和する。 The smoothing capacitor 52 for a secondary battery is connected to the first high-voltage side lead wire L1a and the first low-voltage side lead wire L1b between the secondary battery relay 40 and the secondary battery side converter 51. The smoothing capacitor 52 for a secondary battery alleviates abrupt fluctuations in voltage in the section between the secondary battery 10 and the converter 51 on the secondary battery side.

モータ側平滑コンデンサ53は、二次電池側コンバータ51とインバータ22との間において、第1高圧側導線L1aと第1低圧側導線L1bとに接続されている。モータ側平滑コンデンサ53は、二次電池側コンバータ51とインバータ22との間の区間における電圧の急激な変動を緩和する。なお、モータ側平滑コンデンサ53は省略されてもよい。 The motor-side smoothing capacitor 53 is connected to the first high-voltage side lead wire L1a and the first low-voltage side lead wire L1b between the secondary battery-side converter 51 and the inverter 22. The motor-side smoothing capacitor 53 alleviates abrupt fluctuations in voltage in the section between the secondary battery-side converter 51 and the inverter 22. The motor-side smoothing capacitor 53 may be omitted.

電力システム100は、さらに、第2直流導線L2に設けられ、二次電池10と冷却装置30との電気的接点を開閉する冷却装置用リレー60を備える。冷却装置用リレー60は、第2高圧側導線L2aに設けられている高圧側リレースイッチ61と、第2低圧側導線L2bに設けられている低圧側リレースイッチ62と、を含む。 The electric power system 100 further includes a cooling device relay 60 provided on the second DC lead wire L2 to open and close the electrical contact between the secondary battery 10 and the cooling device 30. The cooling device relay 60 includes a high-voltage side relay switch 61 provided on the second high-voltage side lead wire L2a and a low-voltage side relay switch 62 provided on the second low-voltage side lead wire L2b.

燃料電池システム70は、上述したように、二次電池10とともに電力源として機能する燃料電池71を備えており、燃料電池71の出力電力を制御するための燃料電池側コンバータ75を備えている。燃料電池71は、車両101に搭載されている図示しない反応ガス供給部からの反応ガスの供給を受けて発電する電力生成装置である。本実施形態では、燃料電池71は、固体高分子形燃料電池である。なお、燃料電池71としては固体高分子形燃料電池に限らず、例えば、固体酸化物形燃料電池など、種々のタイプの燃料電池を採用することができる。 As described above, the fuel cell system 70 includes a fuel cell 71 that functions as a power source together with the secondary battery 10, and includes a fuel cell side converter 75 for controlling the output power of the fuel cell 71. The fuel cell 71 is a power generation device that generates electricity by receiving the supply of reaction gas from a reaction gas supply unit (not shown) mounted on the vehicle 101. In the present embodiment, the fuel cell 71 is a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell 71 is not limited to the polymer electrolyte fuel cell, and various types of fuel cells such as a solid oxide fuel cell can be adopted.

燃料電池71は、モータ側平滑コンデンサ53とインバータ22との間において、第3直流導線L3を介して、第1直流導線L1に接続されている。第3直流導線L3は、第1高圧側導線L1aに接続される第3高圧側導線L3aと、第1低圧側導線L1bに接続される第3低圧側導線L3bと、を含む。 The fuel cell 71 is connected to the first DC conductor L1 via the third DC conductor L3 between the motor-side smoothing capacitor 53 and the inverter 22. The third DC lead wire L3 includes a third high voltage side lead wire L3a connected to the first high voltage side lead wire L1a and a third low voltage side lead wire L3b connected to the first low voltage side lead wire L1b.

燃料電池側コンバータ75は、第3直流導線L3に設けられている。燃料電池側コンバータ75は、昇圧型のDC/DCコンバータであり、燃料電池71の出力電圧を昇圧する。燃料電池71の出力電流は、燃料電池側コンバータ75によって制御される。 The fuel cell side converter 75 is provided on the third DC lead wire L3. The fuel cell side converter 75 is a step-up DC / DC converter that boosts the output voltage of the fuel cell 71. The output current of the fuel cell 71 is controlled by the fuel cell side converter 75.

電力システム100では、二次電池側コンバータ51と燃料電池側コンバータ75との協働により、二次電池10と燃料電池71の少なくとも一方の出力電力が、駆動モータ21に供給される。なお、前述した反応ガス供給部に含まれるエアコンプレッサなど、燃料電池71の運転のために用いられる発電用補機類(図示せず)も、駆動モータ21と同様に、二次電池10の出力電力と燃料電池71の出力電力の少なくとも一方を用いて駆動される。 In the power system 100, the output power of at least one of the secondary battery 10 and the fuel cell 71 is supplied to the drive motor 21 by the cooperation of the secondary battery side converter 51 and the fuel cell side converter 75. The power generation auxiliary equipment (not shown) used for operating the fuel cell 71, such as the air compressor included in the reaction gas supply unit described above, also has the output of the secondary battery 10 as in the drive motor 21. It is driven using at least one of the electric power and the output electric power of the fuel cell 71.

電力システム100は、さらに、電力システム100を制御する制御部80を備える。制御部80は、少なくとも1つのプロセッサと主記憶装置とを備えるECU(Electronic Control Unit)によって構成される。制御部80は、プロセッサが主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令を実行することによって、以下に説明するような電力システム100の制御のための種々の機能を発揮する。なお、制御部80の機能の少なくとも一部は、ハードウェア回路によって構成されてもよい。 The electric power system 100 further includes a control unit 80 that controls the electric power system 100. The control unit 80 is composed of an ECU (Electronic Control Unit) including at least one processor and a main storage device. The control unit 80 exerts various functions for controlling the power system 100 as described below by executing a program or instruction read by the processor on the main storage device. At least a part of the functions of the control unit 80 may be configured by a hardware circuit.

制御部80は、二次電池用リレー40の開閉動作を制御する。また、制御部80は、駆動システム20と、二次電池10と、燃料電池システム70との故障を検知する。制御部80は、後述する電力源設定処理において、故障の検知結果に応じて、二次電池用リレー40の開閉動作を制御することによって、冷却装置30への電力源の設定を行う。 The control unit 80 controls the opening / closing operation of the secondary battery relay 40. Further, the control unit 80 detects a failure of the drive system 20, the secondary battery 10, and the fuel cell system 70. In the power source setting process described later, the control unit 80 sets the power source to the cooling device 30 by controlling the opening / closing operation of the secondary battery relay 40 according to the failure detection result.

制御部80は、冷却装置30の駆動を管理する。また、制御部80は、運転者の運転操作や自動制御によって内部的に生じた出力要求に応じて、駆動モータ21の駆動を制御する。具体的には、制御部80は、二次電池側コンバータ51によってインバータ22に入力される電圧を制御し、燃料電池側コンバータ75によって燃料電池71の出力電流を制御する。また、制御部80は、インバータ22によって、駆動モータ21に供給される三相交流の周波数および電圧を制御し、駆動モータ21の回転数および出力トルクを制御する。その他に、制御部80は、図示しない反応ガス供給部による燃料電池71に対する反応ガスの供給を制御することによって、燃料電池71の発電状態を制御する。 The control unit 80 manages the drive of the cooling device 30. Further, the control unit 80 controls the drive of the drive motor 21 in response to an output request internally generated by the driver's driving operation or automatic control. Specifically, the control unit 80 controls the voltage input to the inverter 22 by the secondary battery side converter 51, and controls the output current of the fuel cell 71 by the fuel cell side converter 75. Further, the control unit 80 controls the frequency and voltage of the three-phase alternating current supplied to the drive motor 21 by the inverter 22, and controls the rotation speed and the output torque of the drive motor 21. In addition, the control unit 80 controls the power generation state of the fuel cell 71 by controlling the supply of the reaction gas to the fuel cell 71 by the reaction gas supply unit (not shown).

図2は、電力源設定処理の手順の一例を表すフローチャートである。電力源設定処理は、冷却装置30の電力源を設定する処理である。この処理は、電力システム100の稼働中に繰り返し行われる処理である。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of the procedure of the power source setting process. The power source setting process is a process of setting the power source of the cooling device 30. This process is a process that is repeated during the operation of the power system 100.

まず、制御部80は、ステップS100において、燃料電池システム70の故障を検知したか否か判断する。制御部80は、例えば、燃料電池71の電圧が予め定めた第1下限電圧を下回った場合に、燃料電池システム70が故障していると検知する。燃料電池システム70の故障が検知された場合、制御部80は、ステップS130の処理に進み、冷却装置30の電力源を二次電池10に設定して、電力源設定処理を終了する。より具体的には、制御部80は、二次電池用リレー40を閉じて接続した状態にして、二次電池10から冷却装置30へ電力が供給されるように制御する。一方、燃料電池システム70の故障が検知されなかった場合、制御部80はステップS110の処理に進む。 First, the control unit 80 determines in step S100 whether or not a failure of the fuel cell system 70 has been detected. The control unit 80 detects that the fuel cell system 70 has failed, for example, when the voltage of the fuel cell 71 falls below a predetermined first lower limit voltage. When a failure of the fuel cell system 70 is detected, the control unit 80 proceeds to the process of step S130, sets the power source of the cooling device 30 to the secondary battery 10, and ends the power source setting process. More specifically, the control unit 80 controls the secondary battery relay 40 to be closed and connected so that power is supplied from the secondary battery 10 to the cooling device 30. On the other hand, if the failure of the fuel cell system 70 is not detected, the control unit 80 proceeds to the process of step S110.

制御部80は、ステップS110において、駆動システム20の故障を検知したか否か判断する。制御部80は、例えば、インバータ22に予め定められた閾値以上の電流が流れた場合、つまり、インバータ22に過電流が流れた場合に、駆動システム20が故障していると検知する。駆動システム20の故障が検知された場合、制御部80は、ステップS135の処理に進み、冷却装置30の電力源を燃料電池71に設定して、電力源設定処理を終了する。より具体的には、制御部80は、二次電池用リレー40を開いて切断した状態、つまり二次電池10からの電力供給を遮断した状態にして、燃料電池システム70から冷却装置30へ電力が供給されるように制御する。一方、駆動システム20の故障が検知されなかった場合、制御部80はステップS120の処理に進む。 The control unit 80 determines in step S110 whether or not a failure of the drive system 20 has been detected. The control unit 80 detects that the drive system 20 has failed, for example, when a current equal to or higher than a predetermined threshold value flows through the inverter 22, that is, when an overcurrent flows through the inverter 22. When a failure of the drive system 20 is detected, the control unit 80 proceeds to the process of step S135, sets the power source of the cooling device 30 to the fuel cell 71, and ends the power source setting process. More specifically, the control unit 80 powers the fuel cell system 70 to the cooling device 30 in a state in which the secondary battery relay 40 is opened and disconnected, that is, a state in which the power supply from the secondary battery 10 is cut off. Is controlled to be supplied. On the other hand, if the failure of the drive system 20 is not detected, the control unit 80 proceeds to the process of step S120.

制御部80は、ステップS120において、二次電池10の故障を検知したか否か判断する。制御部80は、例えば、二次電池10の電圧が予め定めた第2下限電圧を下回った場合に、二次電池10が故障していると検知する。二次電池10の故障が検知された場合、制御部80は、ステップS135の処理に進み、冷却装置30の電力源を燃料電池71に設定して、電力源設定処理を終了する。一方、二次電池10の故障が検知されなかった場合、電力源を変更せずに制御部80は電力源設定処理を終了する。 The control unit 80 determines in step S120 whether or not a failure of the secondary battery 10 has been detected. The control unit 80 detects that the secondary battery 10 has failed, for example, when the voltage of the secondary battery 10 falls below a predetermined second lower limit voltage. When a failure of the secondary battery 10 is detected, the control unit 80 proceeds to the process of step S135, sets the power source of the cooling device 30 to the fuel cell 71, and ends the power source setting process. On the other hand, when the failure of the secondary battery 10 is not detected, the control unit 80 ends the power source setting process without changing the power source.

なお、ステップS100とステップS110とステップS120とは、この順に限らず、任意の順に行ってもよい。また、ステップS110とステップS120とは、並行して行ってもよい。つまり、制御部80は、駆動システム20と二次電池10との内少なくとも一方の故障が検知されたか否かを判断し、故障が検知された場合にはステップS135に進み、故障が検知されなかった場合には電力源を変更せずに電力源設定処理を終了する。 The steps S100, S110, and S120 are not limited to this order, and may be performed in any order. Further, step S110 and step S120 may be performed in parallel. That is, the control unit 80 determines whether or not a failure of at least one of the drive system 20 and the secondary battery 10 has been detected, and if a failure is detected, proceeds to step S135, and no failure is detected. If so, the power source setting process is terminated without changing the power source.

以上で説明した本実施形態の電力システム100によれば、制御部80は、燃料電池システム70の故障を検知した場合、二次電池用リレー40を閉じて、二次電池10から冷却装置30へ電力を供給し、二次電池10と駆動システム20との少なくとも一方の故障を検知した場合、燃料電池システム70から冷却装置30へ電力を供給するため、確実に冷却装置30を稼働できる。そのため、電力システム100の一部が故障した場合であっても、冷却装置30を稼働できるため、冷却庫102内の温度が意図せず上昇することを防止でき、冷却庫102内の温度管理を行うことができる。 According to the power system 100 of the present embodiment described above, when the control unit 80 detects a failure of the fuel cell system 70, the control unit 80 closes the secondary battery relay 40 and moves from the secondary battery 10 to the cooling device 30. When power is supplied and at least one of the failure of the secondary battery 10 and the drive system 20 is detected, the fuel cell system 70 supplies power to the cooling device 30, so that the cooling device 30 can be reliably operated. Therefore, even if a part of the electric power system 100 fails, the cooling device 30 can be operated, so that the temperature inside the cooling cabinet 102 can be prevented from rising unintentionally, and the temperature inside the cooling cabinet 102 can be controlled. It can be carried out.

B.第2実施形態:
図3は、第2実施形態における電力源設定処理の手順の一例を表すフローチャートである。このフローチャートは、ステップS120の後にステップS125を備える点が第1実施形態と異なり、他の工程は第1実施形態と同じである。第2実施形態における燃料電池システムの構成は、第1実施形態における燃料電池システムの構成と同一であるため、燃料電池システムの構成の説明は省略する。
B. Second embodiment:
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the procedure of the power source setting process in the second embodiment. This flowchart is different from the first embodiment in that step S125 is provided after step S120, and other steps are the same as those in the first embodiment. Since the configuration of the fuel cell system in the second embodiment is the same as the configuration of the fuel cell system in the first embodiment, the description of the configuration of the fuel cell system will be omitted.

第2実施形態では、ステップS120において二次電池10が故障している場合、制御部80は、ステップS125の処理に進み、燃料電池システム70が起動しているか否か判断する。燃料電池システム70が起動している場合、制御部80は、ステップS135の処理に進む。一方、燃料電池システム70が起動していない場合、制御部80は、ステップS137の処理に進む。 In the second embodiment, when the secondary battery 10 fails in step S120, the control unit 80 proceeds to the process of step S125 and determines whether or not the fuel cell system 70 is activated. When the fuel cell system 70 is activated, the control unit 80 proceeds to the process of step S135. On the other hand, when the fuel cell system 70 is not started, the control unit 80 proceeds to the process of step S137.

制御部80は、ステップS137において、電力の供給を停止して、電力源設定処理を終了する。より具体的には、制御部80は、二次電池用リレー40を開いて切断した状態、つまり二次電池10からの電力供給を遮断した状態にして、燃料電池システム70からも冷却装置30へ電力が供給されないように制御する。 In step S137, the control unit 80 stops the power supply and ends the power source setting process. More specifically, the control unit 80 is in a state where the secondary battery relay 40 is opened and disconnected, that is, a state in which the power supply from the secondary battery 10 is cut off, and the fuel cell system 70 is also transferred to the cooling device 30. Control so that power is not supplied.

以上で説明した本実施形態の電力システム100によれば、制御部80は、二次電池10が故障しており、かつ、燃料電池システム70が起動していない場合、電力の供給を停止する。そのため、例えば、燃料電池システム70の起動において二次電池10を電力源としている場合に、冷却装置30に電力を供給するために、故障している二次電池10を使用して燃料電池システム70を起動することを回避できる。 According to the electric power system 100 of the present embodiment described above, the control unit 80 stops the supply of electric power when the secondary battery 10 is out of order and the fuel cell system 70 is not started. Therefore, for example, when the secondary battery 10 is used as the power source when starting the fuel cell system 70, the fuel cell system 70 uses the failed secondary battery 10 in order to supply electric power to the cooling device 30. Can be avoided.

C.他の実施形態
(C1)上記実施形態において、制御部80は、駆動システム20が故障している場合、二次電池用リレー40を開いて切断した状態、つまり二次電池10からの電力供給を遮断した状態にして、動力源を燃料電池71に設定している(図2のステップS135参照)。この代わりに、制御部80は、駆動システム20が故障している場合、二次電池用リレー40を閉じて接続した状態、つまり二次電池10から冷却装置30へ電力が供給される状態にして、動力源を燃料電池71および二次電池10に設定してもよい。
C. Other Embodiment (C1) In the above embodiment, when the drive system 20 is out of order, the control unit 80 opens and disconnects the secondary battery relay 40, that is, supplies power from the secondary battery 10. The power source is set to the fuel cell 71 in the shut-off state (see step S135 in FIG. 2). Instead, when the drive system 20 is out of order, the control unit 80 closes and connects the secondary battery relay 40, that is, the secondary battery 10 supplies power to the cooling device 30. , The power source may be set to the fuel cell 71 and the secondary battery 10.

(C2)上記実施形態において、制御部80は、電力源設定処理の終了後に、冷却装置30や、車両101に搭載され、二次電池10または燃料電池71の電力を消費して駆動する空調システムや電源装置(AC100V電源)等の補機の利用組み合わせに応じた、利用可能時間を表示してもよい。 (C2) In the above embodiment, the control unit 80 is mounted on the cooling device 30 or the vehicle 101 and is driven by consuming the electric power of the secondary battery 10 or the fuel cell 71 after the power source setting process is completed. The available time may be displayed according to the combination of use of auxiliary equipment such as a power supply device (AC100V power supply) and the like.

図4は、利用可能時間の表示の一例である。図4は、例えば、車両101に搭載されたディスプレイ(図示せず)に表示される。図4において、「ON」は、補機の使用継続を意味する。「OFF」は、補機の使用停止を意味する。車両101の搭乗者は、この表示を見て、どの補機の使用継続を優先するか判断することができる。 FIG. 4 is an example of displaying the available time. FIG. 4 is displayed on, for example, a display (not shown) mounted on the vehicle 101. In FIG. 4, “ON” means to continue using the auxiliary machine. “OFF” means to stop using the auxiliary machine. The passenger of the vehicle 101 can determine which auxiliary machine is prioritized to continue using by looking at this display.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。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中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、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。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention are for solving the above-mentioned problems or for achieving a part or all of the above-mentioned effects. In addition, it is possible to replace or combine them as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

10…二次電池、20…駆動システム、21…駆動モータ、22…インバータ、30…冷却装置、31…電源部、32…駆動部、33…ダイオード、35…内部リレー、35a…第1内部リレースイッチ、35b…第2内部リレースイッチ、35c…抵抗素子、36…補機用平滑コンデンサ、37…補機用インバータ、40…二次電池用リレー、41…第1リレースイッチ、42…第2リレースイッチ、43…第3リレースイッチ、44…リレー抵抗素子、50…昇圧システム、51…二次電池側コンバータ、52…二次電池用平滑コンデンサ、53…モータ側平滑コンデンサ、60…冷却装置用リレー、61…高圧側リレースイッチ、62…低圧側リレースイッチ、70…燃料電池システム、71…燃料電池、75…燃料電池側コンバータ、80…制御部、100…電力システム、101…車両、102…冷却庫、DW…駆動輪、L1…第1直流導線、L1a…第1高圧側導線、L1b…第1低圧側導線、L1p…並列導線、L2…第2直流導線、L2a…第2高圧側導線、L2b…第2低圧側導線、L2p…補機並列導線、L3…第3直流導線、L3a…第3高圧側導線、L3b…第3低圧側導線 10 ... Secondary battery, 20 ... Drive system, 21 ... Drive motor, 22 ... Inverter, 30 ... Cooling device, 31 ... Power supply unit, 32 ... Drive unit, 33 ... Diode, 35 ... Internal relay, 35a ... First internal relay Switch, 35b ... 2nd internal relay switch, 35c ... Resistance element, 36 ... Auxiliary smoothing capacitor, 37 ... Auxiliary inverter, 40 ... Secondary battery relay, 41 ... 1st relay switch, 42 ... 2nd relay Switch, 43 ... 3rd relay switch, 44 ... Relay resistance element, 50 ... Boost system, 51 ... Secondary battery side converter, 52 ... Secondary battery smoothing capacitor, 53 ... Motor side smoothing capacitor, 60 ... Cooling device relay , 61 ... high voltage side relay switch, 62 ... low voltage side relay switch, 70 ... fuel cell system, 71 ... fuel cell, 75 ... fuel cell side converter, 80 ... control unit, 100 ... power system, 101 ... vehicle, 102 ... cooling Storage, DW ... Drive wheel, L1 ... 1st DC lead wire, L1a ... 1st high voltage side lead wire, L1b ... 1st low voltage side lead wire, L1p ... Parallel lead wire, L2 ... 2nd DC lead wire, L2a ... 2nd high voltage side lead wire, L2b ... 2nd low voltage side lead wire, L2p ... Auxiliary parallel lead wire, L3 ... 3rd DC lead wire, L3a ... 3rd high voltage side lead wire, L3b ... 3rd low voltage side lead wire

Claims (1)

冷却庫を備える燃料電池車両に搭載される電力システムであって、
駆動力を発生する駆動モータを有する駆動システムと、
前記駆動モータと前記冷却庫用の冷却装置とに電力を供給可能な燃料電池を有する燃料電池システムと、
前記駆動モータと前記冷却装置とに電力を供給可能な二次電池と、
前記駆動モータと前記二次電池とを接続する第1直流導線に設けられ、前記駆動モータと前記二次電池との電気的接点を開閉する二次電池用リレーと、
前記燃料電池システムと前記駆動システムと前記二次電池との故障を検知し、前記故障の検知結果に応じて前記二次電池用リレーの開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池システムの故障を検知した場合、前記二次電池用リレーを閉じて、前記二次電池から前記冷却装置へ電力を供給し、
前記二次電池と前記駆動システムとの少なくとも一方の故障を検知した場合、前記燃料電池システムから前記冷却装置へ電力を供給する、電力システム。
An electric power system installed in a fuel cell vehicle equipped with a cooler.
A drive system with a drive motor that generates driving force,
A fuel cell system having a fuel cell capable of supplying electric power to the drive motor and the cooling device for the cooler.
A secondary battery capable of supplying electric power to the drive motor and the cooling device,
A secondary battery relay provided on the first DC lead wire connecting the drive motor and the secondary battery to open and close the electrical contact between the drive motor and the secondary battery.
It is provided with a control unit that detects a failure of the fuel cell system, the drive system, and the secondary battery, and controls opening and closing of the secondary battery relay according to the detection result of the failure.
The control unit
When a failure of the fuel cell system is detected, the relay for the secondary battery is closed, and power is supplied from the secondary battery to the cooling device.
An electric power system that supplies electric power from the fuel cell system to the cooling device when at least one failure of the secondary battery and the drive system is detected.
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