(57)【要約】【課題】逆流防止用ダイオードが短絡故障してリレーを遮断する際にリレーの接点が溶着することを防止する。【解決手段】駆動システムは、電動発電機を含む駆動装置と、燃料電池（ＦＣ）と、二次電池と、ダイオードを備えるＦＣ用昇圧コンバータと、ＦＣ用昇圧コンバータと駆動装置との間の配線に接続されるリレーと、二次電池と、配線におけるリレーよりも駆動装置側の部分との間に接続される二次電池用昇圧コンバータと、ＦＣ用電圧センサと、二次電池用電圧センサと、制御部とを備える。制御部は、ダイオードの短絡故障が検出された場合に、二次電池用昇圧コンバータを停止し、二次電池用昇圧コンバータの停止後、ＦＣの電圧が二次電池の電圧よりも高い場合に、リレーを遮断し、二次電池の電圧がＦＣの電圧以上である場合に、ＦＣの電圧を二次電池の電圧に対して相対的に高める電圧制御を実行し、リレーを遮断する。【選択図】図２
2018098874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動システムであって、
電動発電機を含む駆動装置と、
燃料電池と、
二次電池と、
前記燃料電池と前記駆動装置との間に接続される燃料電池用昇圧コンバータであって、前記燃料電池側へ電流が流れることを防止するダイオードを備える燃料電池用昇圧コンバータと、
前記燃料電池用昇圧コンバータと前記駆動装置との間の配線に接続されるリレーと、
前記二次電池と、前記配線における前記リレーよりも前記駆動装置側の部分との間に接続される二次電池用昇圧コンバータと、
前記燃料電池の電圧を測定する燃料電池用電圧センサと、
前記二次電池の電圧を測定する二次電池用電圧センサと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ダイオードの短絡故障が検出された場合に、前記二次電池用昇圧コンバータを停止し、
前記二次電池用昇圧コンバータの停止後、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に、前記リレーを遮断し、
前記二次電池用昇圧コンバータの停止後、前記測定された二次電池の電圧が前記測定された燃料電池の電圧以上である場合に、前記燃料電池の電圧を前記二次電池の電圧に対して相対的に高める電圧制御を実行し、前記リレーを遮断する、駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動システムであって、
前記電圧制御は、前記燃料電池へ供給する反応ガス量を増加することによって前記燃料電池の電圧を高める制御である、駆動システム。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動システムであって、
前記制御部は、
前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に前記リレーを遮断する前に、前記電動発電機を停止させる、駆動システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の駆動システムであって、
前記制御部は、
前記電圧制御を実行後に、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に、前記電動発電機を停止させ、前記リレーを遮断し、
前記電圧制御を実行後に、前記測定された二次電池の電圧が前記測定された燃料電池の電圧以上の状態が予め定められた時間、継続した場合に、前記電動発電機を停止させることなく、前記リレーを遮断する、駆動システム。
【請求項５】
請求項１に記載の駆動システムであって、
前記二次電池から給電を受ける電気機器を備え、
前記電圧制御は、前記電気機器の消費電力を上昇させる制御である、駆動システム。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動システムであって、
前記制御部は、
前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に前記リレーを遮断する前に、前記電動発電機を停止させる、駆動システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の駆動システムであって、
前記制御部は、
前記電圧制御を実行後に、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に、前記電動発電機を停止させ、前記電気機器の稼働を継続しながら前記リレーを遮断し、
前記電圧制御を実行後に、前記測定された二次電池の電圧が前記測定された燃料電池の電圧以上の状態が予め定められた時間、継続した場合に、前記電動発電機を停止させることなく、前記電気機器の稼働を継続しながら前記リレーを遮断する、駆動システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の駆動システムを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動システムおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動システムは、例えば、特許文献１に記載されているように、燃料電池と、燃料電池用昇圧コンバータと、バッテリと、バッテリ用昇圧コンバータと、を備え、燃料電池用昇圧コンバータによって昇圧された電力と、バッテリ用昇圧コンバータによって昇圧された電力と、によって駆動モータを駆動する。燃料電池用昇圧コンバータは、燃料電池へ電流が逆流することを防止するための逆流防止用ダイオードを備える。特許文献１に記載された駆動システムでは、逆流防止用ダイオードが短絡故障したときに、逆流防止用ダイオードに直列に接続されているリレーを遮断することによって、故障時の燃料電池への電流の逆流を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８３７０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−００３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された駆動システムでは、上記リレーを小型化すると、リレーを遮断する際に、電流が流れている状態での遮断となってリレーの接点が溶着する虞が増大した。そのため、駆動システムにおいて、逆流防止用ダイオードが短絡故障してリレーを遮断する際にリレーの接点が溶着することを防止する技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部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、駆動システムが提供される。この駆動システムは、電動発電機を含む駆動装置と；燃料電池と；二次電池と；前記燃料電池と前記駆動装置との間に接続される燃料電池用昇圧コンバータであって、前記燃料電池側へ電流が流れることを防止するダイオードを備える燃料電池用昇圧コンバータと；前記燃料電池用昇圧コンバータと前記駆動装置との間の配線に接続されるリレーと；前記二次電池と、前記配線における前記リレーよりも前記駆動装置側の部分との間に接続される二次電池用昇圧コンバータと；前記燃料電池の電圧を測定する燃料電池用電圧センサと；前記二次電池の電圧を測定する二次電池用電圧センサと；制御部と；を備える。前記制御部は、前記ダイオードの短絡故障が検出された場合に、前記二次電池用昇圧コンバータを停止し；前記二次電池用昇圧コンバータの停止後、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に、前記リレーを遮断し；前記二次電池用昇圧コンバータの停止後、前記測定された二次電池の電圧が前記測定された燃料電池の電圧以上である場合に、前記燃料電池の電圧を前記二次電池の電圧に対して相対的に高める電圧制御を実行し、前記リレーを遮断する。
【０００７】
この形態の駆動システムによれば、燃料電池用昇圧コンバータに備えられるダイオードの短絡故障が検出されたときに、燃料電池の電圧が二次電池の電圧よりも高い場合、二次電池用昇圧コンバータ側から燃料電池用昇圧コンバータを経て燃料電池へ電流が逆流する虞が低い。また、二次電池の電圧が燃料電池の電圧以上である場合には、燃料電池の電圧が二次電池の電圧に対して相対的に高められることから、上記の燃料電池へ電流が逆流する虞を低下させることができる。このため、この形態の駆動システムによれば、ダイオードが短絡故障してリレーを遮断する際に、リレーの接点が溶着することを防止できる。
【０００８】
（２）上記形態の駆動システムにおいて、前記電圧制御は、前記燃料電池に反応ガスを供給することによって前記燃料電池の電圧を高める制御であってもよい。この形態の駆動システムによれば、燃料電池の電圧を二次電池の電圧に対して相対的に高める電圧制御を容易に行うことができることから、リレーの溶着の防止が容易である。
【０００９】
（３）上記形態の駆動システムにおいて、前記制御部は、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に前記リレーを遮断する前に、前記電動発電機を停止させてもよい。この形態の駆動システムによれば、無電弧解放を実現することができる。
【００１０】
（４）上記形態の駆動システムにおいて、前記制御部は、前記電圧制御を実行後に、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に、前記電動発電機を停止させ、前記リレーを遮断し、前記電圧制御を実行後に、前記測定された二次電池の電圧が前記測定された燃料電池の電圧以上の状態が予め定められた時間、継続した場合に、前記電動発電機を停止させることなく、前記リレーを遮断してもよい。この形態の駆動システムによれば、２回目の燃料電池電圧と二次電池電圧との間の比較から、電動発電機の駆動／停止を適切に制御することによって、リレーの溶着の防止を確実に行うことができる。
【００１１】
（５）上記形態の駆動システムにおいて、前記二次電池から給電を受ける電気機器を備え、前記電圧制御は、前記電気機器の消費電力を上昇させる制御であってもよい。この形態の駆動システムによれば、燃料電池の電圧を二次電池の電圧に対して相対的に高める電圧制御を容易に行うことができることから、リレーの溶着の防止が容易である。
【００１２】
（６）上記形態の駆動システムにおいて、前記制御部は、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に前記リレーを遮断する前に、前記電動発電機を停止させてもよい。この形態の駆動システムによれば、無電弧解放を実現することができる。
【００１３】
（７）上記形態の駆動システムにおいて、前記制御部は、前記電圧制御を実行後に、前記測定された燃料電池の電圧が前記測定された二次電池の電圧よりも高い場合に、前記電動発電機を停止させ、前記電気機器の稼働を継続しながら前記リレーを遮断し、前記電圧制御を実行後に、前記測定された二次電池の電圧が前記測定された燃料電池の電圧以上の状態が予め定められた時間、継続した場合に、前記電動発電機を停止させることなく、前記電気機器の稼働を継続しながら前記リレーを遮断してもよい。この形態の駆動システムによれば、２回目の燃料電池電圧と二次電池電圧との間の比較から、電動発電機の稼働／停止と電気機器の稼働とを適切に制御することによって、リレーの溶着の防止を確実に行うことができる。
【００１４】
（８）本発明の他の形態によれば、車両が提供される。この車両は、上記形態の駆動システムが備えられる。この形態の車両によれば、駆動システムに備えられるダイオードが短絡故障してリレーを遮断する際に、リレーの接点が溶着することを防止できる。
【００１５】
本発明は、装置（システム）、車両以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、駆動システムを搭載する船舶、飛行機などの車両以外の移動体、駆動システムの制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的な記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における駆動システムの電気系統を示す説明図である。
【図２】制御装置のＣＰＵによって実行される故障時処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施例における故障時処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．駆動システムの構成：
図１は、本発明の第１実施形態における駆動システム１００の電気系統を示す説明図である。駆動システム１００は、例えば、車両に搭載される。駆動システム１００は、燃料電池スタック（ＦＣスタック）１０と、燃料電池用昇圧コンバータ２０と、燃料電池用リレー回路３０と、インバータ４０と、エアコンプレッサＭＧ１と、駆動モータＭＧ２と、バッテリ５０と、バッテリ用リレー回路６０と、バッテリ用昇圧コンバータ７０と、制御装置８０と、を備える。
【００１８】
燃料電池スタック１０は、水素ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電するユニットであり、複数の単セルを積層して形成される。各単セルは、それぞれが単体でも発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極（カソード、アノード）を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体の両外側に配置されるセパレータと、を備える。燃料電池スタック１０は、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「燃料電池」に相当する。
【００１９】
バッテリ５０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などによって構成される。バッテリ５０は、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「二次電池」に相当する。
【００２０】
エアコンプレッサＭＧ１は、燃料電池スタック１０に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス系統に設けられており、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック１０に供給する。エアコンプレッサＭＧ１は、三相コイルを備える同期モータを備える。同期モータは、電動機と発電機とが可逆な電動発電機である。
【００２１】
駆動モータＭＧ２は、三相交流電力を回転動力に変換する電動機であり、駆動システム１００が搭載された車両の車輪（図示せず）を駆動する。駆動モータＭＧ２は、電動機と発電機とが可逆な電動発電機である。
【００２２】
インバータ４０は、バッテリ５０や燃料電池スタック１０側から供給された直流の電力を、三相交流の電力に変換し、駆動モータＭＧ２、エアコンプレッサＭＧ１の同期モータに供給する。駆動モータＭＧ２、エアコンプレッサＭＧ１、およびインバータ４０は、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「駆動装置」に相当する。
【００２３】
燃料電池用昇圧コンバータ２０の一次側配線２０ａには、燃料電池スタック１０が接続されている。燃料電池用昇圧コンバータ２０の二次側配線２０ｂには、燃料電池用リレー回路３０を介してインバータ４０が接続されている。本明細書で、「一次側」とは、電力が供給される側、すなわち入力側である。「二次側」とは、電力を供給する側、すなわち出力側である。
【００２４】
燃料電池用昇圧コンバータ２０は、燃料電池スタック１０の電力を昇圧して、昇圧された電力をインバータ４０に供給する昇圧コンバータであり、コイル（「リアクトル」とも呼ぶ）Ｌａと、スイッチング素子Ｓａと、ダイオードＤａと、逆流防止用ダイオードＤＸと、コンデンサＣａと、を備える。具体的には、燃料電池スタック１０の正極側にリアクトルＬａの一端が接続され、リアクトルＬａの他端側に逆流防止用ダイオードＤＸのアノード端子が接続される。リアクトルＬａと逆流防止用ダイオードＤＸとの間の点２０ｃと燃料電池スタック１０の負極側との間にスイッチング素子Ｓａが接続される。スイッチング素子ＳａにはダイオードＤａが並列に接続される。逆流防止用ダイオードＤＸのカソード端子側と燃料電池スタック１０の負極側との間には、コンデンサＣａが接続される。逆流防止用ダイオードＤＸは、燃料電池用昇圧コンバータ２０の二次側配線２０ｂ側から一次側配線２０ａ側に電流が流れる（逆流する）ことを防止する。逆流防止用ダイオードＤＸが、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「ダイオード」に相当する。
【００２５】
燃料電池用リレー回路３０は、燃料電池用昇圧コンバータ２０の二次側配線２０ｂとインバータ４０との間に介在され、燃料電池用昇圧コンバータ２０とインバータ４０との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。燃料電池用リレー回路３０は、燃料電池用第１メインリレーＦＣＲＢと、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧと、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧと並列に接続されている燃料電池用プリチャージリレーＦＣＲＰと、燃料電池用プリチャージリレーＦＣＲＰと直列に接続されている制限抵抗Ｒと、を有する。制限抵抗Ｒは、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧの溶着を抑制する。燃料電池用リレー回路３０が、［発明の概要］の欄に記載した本発明の一形態における「リレー」に相当する。
【００２６】
バッテリ用昇圧コンバータ７０の一次側配線７０ａには、バッテリ用リレー回路６０を介してバッテリ５０が接続されている。バッテリ用昇圧コンバータ７０の二次側配線７０ｂには、インバータ４０が接続されている。具体的には、二次側配線７０ｂは、燃料電池用リレー回路３０とインバータ４０とを結ぶ配線に接続されている。この結果、バッテリ５０からバッテリ用昇圧コンバータ７０までの回路群は、燃料電池スタック１０から燃料電池用リレー回路３０までの回路群に対して並列に接続される。
【００２７】
バッテリ用リレー回路６０は、バッテリ５０とバッテリ用昇圧コンバータ７０の一次側配線７０ａとの間に介在され、バッテリ５０とバッテリ用昇圧コンバータ７０との間の電気的な接続と遮断とを切り替える。バッテリ用リレー回路６０は、バッテリ用第１メインリレーＳＭＲＢと、バッテリ用第２メインリレーＳＭＲＧと、バッテリ用第２メインリレーＳＭＲＧと並列に接続されているバッテリ用プリチャージリレーＳＭＲＰと、バッテリ用プリチャージリレーＳＭＲＰと直列に接続されている制限抵抗Ｒと、を有する。制限抵抗Ｒは、バッテリ用第２メインリレーＳＭＲＧの溶着を抑制する。
【００２８】
バッテリ用昇圧コンバータ７０は、バッテリ５０の電力を昇圧して、昇圧された電力をインバータ４０に供給する昇圧コンバータであり、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、コイル（「リアクトル」とも呼ぶ）Ｌ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、を備える。バッテリ用昇圧コンバータ７０は、二次側配線７０ｂに供給された電力を降圧して、降圧された電力をバッテリ５０に供給することも可能な双方向のＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されてもよい。コンデンサＣ１，Ｃ２は、一次側配線７０ａの側と二次側配線７０ｂの側との双方に設けられている。
【００２９】
燃料電池スタック１０の出力端子には、燃料電池スタック１０が出力する電圧を測定する燃料電池用電圧センサ１２が設けられている。燃料電池用電圧センサ１２は、電圧の測定値（以下、「燃料電池電圧」と呼ぶ）Ｖｆを示す信号を、制御装置８０に出力する。
【００３０】
燃料電池用昇圧コンバータ２０には、電流センサ２２が設けられている。具体的には、電流センサ２２は、リアクトルＬａと点２０ｃとの間に設けられ、リアクトルＬａに流れる電流を測定する。電流センサ２２は、電流の測定値（以下、「電流値」と呼ぶ）ＩＬを示す信号を、制御装置８０に出力する。
【００３１】
バッテリ５０の出力端子には、バッテリ５０が出力する電圧を測定するバッテリ用電圧センサ５２が設けられている。バッテリ用電圧センサ５２は、電圧の測定値（以下、「バッテリ電圧」と呼ぶ）Ｖｂを示す信号を、制御装置８０に出力する。
【００３２】
バッテリ用リレー回路６０とバッテリ用昇圧コンバータ７０とを結ぶ配線６５には、バッテリ５０から給電を受ける種々の負荷が接続されている。これら負荷は、高圧補機９０と、低圧補機９５とに分類される。これら負荷は、任意の消費電力（上限はある）を要求できる。
【００３３】
高圧補機９０は、駆動電圧が高い負荷であり、配線６５に接続された昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１によって電圧を３００Ｖ程度に上げた電力が供給される。具体的には、高圧補機９０としては、燃料ガスとしての水素を燃料電池スタック１０に循環させるための水素ポンプ９０ａ、燃料電池スタック１０内部に冷却水を循環させるための冷却ポンプ９０ｂ、燃料電池スタック１０内の水が凍結しないように加熱する水加熱ヒーター（図示せず）等を挙げることができる。これらは、駆動システム１００内に含まれる、燃料電池スタック１０に発電を実行させるために用いられる周辺機器であるが、高圧補機９０は、駆動システム１００内に含まれない装置であってもよい。具体的には、例えば、車両が備える空調装置（エアコン）９０ｃを挙げることができる。
【００３４】
低圧補機９５は、駆動電圧が低い負荷であり、配線６５に接続された降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６によって電圧を１２Ｖ程度に下げた電力が供給される。低圧補機９５としては、燃料電池スタック１０に燃料ガスや酸化ガスや冷却水を給排する流路に設けた流量調節バルブや、オフガス排出部等を挙げることができる。
【００３５】
制御装置８０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵと、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭと、各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ等を備える。
【００３６】
制御装置８０は、車両のスタートスイッチ（図示せず）の出力信号や、アクセルペダルポジションセンサ（図示せず）からのアクセル開度信号等を取得して、燃料電池用昇圧コンバータ２０、燃料電池用リレー回路３０、インバータ４０、バッテリ用リレー回路６０、およびバッテリ用昇圧コンバータ７０等を制御する。具体的には、制御装置８０は、燃料電池用昇圧コンバータ２０、燃料電池用リレー回路３０、バッテリ用リレー回路６０、およびバッテリ用昇圧コンバータ７０を制御することによって、燃料電池スタック１０およびバッテリ５０の出力電力を制御し、インバータ４０を制御することによって、エアコンプレッサＭＧ１の同期モータの出力トルク、および駆動モータＭＧ２の出力トルクを制御する。
【００３７】
また、制御装置８０は、燃料電池用昇圧コンバータ２０に備えられる逆流防止用ダイオードＤＸの短絡故障を検出し、短絡故障が検出されたときに、燃料電池用リレー回路３０を遮断状態に制御することによって、燃料電池用昇圧コンバータ２０の出力電力をインバータ４０から切り離す処理を行っている。この処理（以下、「故障時処理」と呼ぶ）について、後に詳述する。
【００３８】
駆動システム１００は、さらに、燃料電池スタック１０に付帯するガス系統（水素ガス系統、空気系統）および冷媒系統を備えている。これらの系統に備えられる構成部品は、制御装置８０によって制御される。
【００３９】
Ａ−２．故障時処理について：
図２は、制御装置８０のＣＰＵによって実行される故障時処理を示すフローチャートである。この故障時処理は、駆動システム１００の稼働時に所定時間毎に繰り返し実行される。処理が開始されると、制御装置８０のＣＰＵは、まず、燃料電池用昇圧コンバータ２０に備えられる電流センサ２２から受信した電流値ＩＬを取得する（ステップＳ１１０）。
【００４０】
次いで、ＣＰＵは、取得した電流値ＩＬに基づいて、燃料電池用昇圧コンバータ２０に備えられる逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０では、具体的には、ＣＰＵは、取得した電流値ＩＬが負の値であるか否かを判定することによって、逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障しているか否かを判定する。逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障すると、燃料電池用昇圧コンバータ２０において、二次側配線２０ｂ側から一次側配線２０ａ側に電流が流れ込むことがあり得る。二次側配線２０ｂ側から一次側配線２０ａ側に電流が流れると、電流センサ２２から受信した電流値ＩＬは負の値となる。したがって、電流値ＩＬが負の値となったときに、逆流防止用ダイオードＤＸは短絡故障していると判定する。
【００４１】
なお、短絡故障の判定は、電流センサ２２から受信した電流値ＩＬに基づいて行うものに限る必要はなく、他の構成によるものであってもよい。例えば、燃料電池用昇圧コンバータ２０の一次側配線２０ａ側で計測される電圧と二次側配線２０ｂ側で計測される電圧とが等しい場合に、逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障したと判定してもよい。
【００４２】
ステップＳ１２０で、逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障していないと判定されたときには、ＣＰＵは、「リターン」に処理を進めて、故障時処理を一旦終了する。
【００４３】
ステップＳ１２０で、逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障していると判定されたときには、ＣＰＵは、バッテリ用昇圧コンバータ７０を停止する（ステップＳ１３０）。逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障したときには、バッテリ用昇圧コンバータ７０によって昇圧された電力が燃料電池用昇圧コンバータ２０に流れ込む虞があることから、まず、バッテリ用昇圧コンバータ７０を停止する。具体的には、バッテリ用昇圧コンバータ７０は、電力の昇圧、降圧ともに停止する。
【００４４】
ステップＳ１３０の実行後、ＣＰＵは、燃料電池用電圧センサ１２から受信した燃料電池電圧Ｖｆと、バッテリ用電圧センサ５２から受信したバッテリ電圧Ｖｂとを取得し、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いか否かを判定する（ステップＳ１４０）。
【００４５】
ステップＳ１４０で、肯定判定、すなわち、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いと判定されたときには（このときバッテリ用昇圧コンバータ７０はステップＳ１３０で停止されたこともあって）、バッテリ用昇圧コンバータ７０の二次側配線７０ｂから出力された電流が燃料電池用昇圧コンバータ２０側に流れ込むことはない。このため、ＣＰＵは、燃料電池用リレー回路３０からインバータ４０に向けて送られる電力を消費する電気機器、具体的には、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止し（ステップＳ１５０）、その後、燃料電池用リレー回路３０を遮断する（ステップＳ１６０）。燃料電池用リレー回路３０の遮断においては、燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧおよび燃料電池用第１メインリレーＦＣＲＢをこの順または逆順に切断する。なお、通常運転時には、燃料電池用プリチャージリレーＦＣＲＰは切断された状態となっており、ステップＳ１６０の実行時には、切断された状態を維持する。ステップＳ１５０〜Ｓ１６０の処理によって、無電流でリレーを切る「無電弧解放」を実現することができる。ステップＳ１６０の実行後、ＣＰＵは、「リターン」に処理を進めて、故障時処理を一旦終了する。
【００４６】
ステップＳ１４０で、否定判定、すなわち、バッテリ電圧Ｖｂが燃料電池電圧Ｖｆ以上であると判定されたときには、ＣＰＵは、燃料電池スタック１０へ供給する反応ガスを予め定められた量だけ増量する処理を行う（ステップＳ１７０）。具体的には、反応ガスとして供給する水素ガスと空気を、それぞれ予め定められた量（単位時間当たりの量）だけ増量する。例えば、燃料電池の出力電圧が開放端電圧（ＯＣＶ）を維持できる程度の量だけ水素ガス量を増量する。すなわち、燃料電池スタック１０へ供給する反応ガスを予め定められた量だけ増量することによって、燃料電池スタック１０の電圧をバッテリ５０の電圧（出力電圧）に対して相対的に高める電圧制御が行われることになる。
【００４７】
ステップＳ１７０の実行後、ＣＰＵは、ステップＳ１４０と同じ処理を行う。すなわち、燃料電池用電圧センサ１２から受信した燃料電池電圧Ｖｆと、バッテリ用電圧センサ５２から受信したバッテリ電圧Ｖｂとを取得し、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１７０の処理によって燃料電池スタック１０の発電電圧が高められ、ステップＳ１８０によって燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いと判定されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ１５０に処理を進める。これによって、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止し（ステップＳ１５０）、その後、燃料電池用リレー回路３０を遮断する（ステップＳ１６０）。
【００４８】
ステップＳ１８０で、否定判定、すなわち、バッテリ電圧Ｖｂが燃料電池電圧Ｖｆ以上であると判定されたときには、ステップＳ１９０に処理を進めて、ステップＳ１７０で反応ガスを増量することを開始してから予め定められた時間（所定時間）だけ経過したか否かを判定する。ここで、所定時間を経過していないと判定されると、ＣＰＵは、ステップＳ１７０に処理を戻して、反応ガスの増量を継続する。一方、所定時間を経過したと判定されたときに、ＣＰＵは、燃料電池用リレー回路３０を遮断する（ステップＳ１９５）。このときには、バッテリ電圧Ｖｂと燃料電池電圧Ｖｆとの電位差分だけの電流は流れた状態で遮断がなされる。上記の所定時間は、この電位差が最小となるに十分な長さに予め設定されている。ステップＳ１９０の実行後、ＣＰＵは、「リターン」に処理を進めて、故障時処理を一旦終了する。
【００４９】
Ａ−３．実施形態の作用・効果：
以上、詳述したように第１実施形態の駆動システム１００では、故障時処理によって、燃料電池用昇圧コンバータ２０に備えられる逆流防止用ダイオードＤＸの短絡故障が検出されたときに、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高い場合、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止して、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。一方、バッテリ電圧Ｖｂが燃料電池電圧Ｖｆ以上である場合には、水素ガスの供給および空気の供給を行うことによって、燃料電池スタック１０の発電電圧を高め、その後、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。このため、駆動システム１００によれば、逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障したときに、バッテリ用昇圧コンバータ７０側から燃料電池用昇圧コンバータ２０を経て燃料電池スタック１０へ電流が逆流することを十分に抑制できる。したがって、第１実施形態の駆動システム１００によれば、逆流防止用ダイオードが短絡故障して燃料電池用リレー回路３０を遮断する際に、リレーの接点（燃料電池用第１メインリレーＦＣＲＢと燃料電池用第２メインリレーＦＣＲＧ）が溶着することを防止できる。
【００５０】
また、駆動システム１００によれば、燃料電池用リレー回路３０が、燃料電池用昇圧コンバータ２０に対して二次側配線２０ｂの側に設けられていることから、燃料電池用リレー回路３０を小型化することができる。燃料電池用リレー回路３０は、昇圧された高い電圧を扱うことで、低い電流を扱うことになるため、燃料電池用リレー回路３０は小型化できるためである。小型化された燃料電池用リレー回路３０では、低い電流でリレーの接点の溶着が起こり易いが、第１実施形態の駆動システム１００によれば、上述した故障時処理によって、燃料電池用リレー回路３０の溶着をより確実に防止できる。
【００５１】
駆動システム１００の故障時処理によれば、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の２回目の比較処理（ステップＳ１８０の処理）を行って、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いと判定されたときには、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止し、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。このため、無電弧解放を高い確率で実現することができ、燃料電池用リレー回路３０の溶着をより確実に防止できる。一方、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の２回目の比較処理において所定時間を経過しても、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高くならないときには、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止させることなく、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。先に説明したように、バッテリ電圧Ｖｂと燃料電池電圧Ｖｆとの電位差は最小となっていることから、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２を停止させなくても、燃料電池用リレー回路３０の溶着を防止できる。
【００５２】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施例における駆動システムは、第１実施例における駆動システム１００と比べて、制御装置８０のＣＰＵによって実行される故障時処理が相違するだけであり、その他の構成は、第１実施例における駆動システム１００の構成と同一である。同一の構成要素については、図１と同一の符合を付して、以下の説明を行う。
【００５３】
図３は、第２実施例における故障時処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、第１実施形態における図２のフローチャートと比較して、ステップＳ１１０〜Ｓ１６０、Ｓ１８０、Ｓ１９０の処理が同一であり、その他のステップは相違する。同一であるステップＳ１１０〜Ｓ１６０、Ｓ１８０、Ｓ１９０の処理については説明を省略する。
【００５４】
図３に示すように、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の１回目の比較処理であるステップＳ１４０で、否定判定、すなわち、バッテリ電圧Ｖｂが燃料電池電圧Ｖｆ以上であると判定されたときには、ＣＰＵは、バッテリ側補機の消費電力を上昇させる処理を行う（ステップＳ２７０）。バッテリ側補機としては、バッテリ５０から給電を受ける高圧補機９０と低圧補機９５とが該当する。バッテリ側補機の消費電力を上昇させることによって、バッテリ５０の内部抵抗によってバッテリ電位を低下させることができる。すなわち、バッテリ側補機の消費電力を上昇させることによって、燃料電池スタック１０の電圧をバッテリ５０の電圧（出力電圧）に対して相対的に高める電圧制御が行われることになる。
【００５５】
ステップＳ２７０の実行後、ＣＰＵは、ステップＳ１８０に処理を進めて、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の２回目の比較処理を行う。ステップＳ２７０の処理によってバッテリ電圧Ｖｂが低下され、ステップＳ１８０によって燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いと判定されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ１５０の処理と同様にエアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止し（ステップＳ２８２）、その後、燃料電池用リレー回路３０を遮断する（ステップＳ２８４）。この遮断の際には、バッテリ側補機の稼働は継続されている。すなわち、ステップＳ２８４では、バッテリ側補機の稼働を継続しながら、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。ＣＰＵは、ステップＳ２８４の処理の実行後、「リターン」に処理を進めて、故障時処理を一旦終了する。
【００５６】
ステップＳ１８０で、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高くないと判定され、ステップＳ１９０で、ステップＳ１７０でバッテリ側補機の消費電力を上昇させることを開始してから予め定められた時間（所定時間）を経過していないと判定されると、ＣＰＵは、ステップＳ２７０に処理を戻して、バッテリ側補機の消費電力の上昇を継続する。
【００５７】
一方、ステップＳ１９０で、所定時間を経過したと判定されたときに、ＣＰＵは、ステップＳ２８４と同じ処理を行う。すなわち、ＣＰＵは、バッテリ側補機の稼働を継続しながら、燃料電池用リレー回路３０を遮断する（ステップＳ２９５）。このときには、バッテリ電圧Ｖｂと燃料電池電圧Ｖｆとの電位差分だけの電流は流れた状態で遮断がなされる。上記の所定時間は、この電位差が最小となるに十分な長さに予め設定されている。また、このときには、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とは停止されていないことから、駆動システム１００の全ての負荷の稼働を継続しながら、燃料電池用リレー回路３０の遮断がなされることになる。ＣＰＵは、ステップＳ２９０の処理の実行後、「リターン」に処理を進めて、故障時処理を一旦終了する。
【００５８】
なお、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の１回目の比較処理で肯定判定され、ステップＳ１６０で燃料電池用リレー回路３０を遮断する際には、バッテリ側補機の稼働は継続していても、停止させてもよい。
【００５９】
以上のように構成された第２実施形態の駆動システムでは、故障時処理によって、燃料電池用昇圧コンバータ２０に備えられる逆流防止用ダイオードＤＸの短絡故障が検出されたときに、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高い場合、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止して、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。一方、バッテリ電圧Ｖｂが燃料電池電圧Ｖｆ以上である場合には、バッテリ側補機の消費電力を上昇させることによって、燃料電池スタック１０の発電電圧を高め、その後、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。このため、この駆動システムによれば、逆流防止用ダイオードＤＸが短絡故障したときに、バッテリ用昇圧コンバータ７０側から燃料電池用昇圧コンバータ２０を経て燃料電池スタック１０へ電流が逆流することを十分に抑制できる。したがって、第２実施形態の駆動システムによれば、逆流防止用ダイオードが短絡故障して燃料電池用リレー回路３０を遮断する際に、リレーの接点が溶着することを防止できる。
【００６０】
さらに、駆動システム１００によれば、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の２回目の比較処理を行って、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高いと判定されたときには、エアコンプレッサＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを停止し、バッテリ側補機の稼働を継続しながら燃料電池用リレー回路３０を遮断する。このため、無電弧解放を高い確率で実現することができ、リレーの溶着の防止をより確実に行うことができる。一方、燃料電池電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの間の２回目の比較処理において所定時間を経過しても、燃料電池電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂより高くならないときには、全ての負荷の稼働を継続しながら、燃料電池用リレー回路３０を遮断する。バッテリ電圧Ｖｂと燃料電池電圧Ｖｆとの電位差は最小となっていることから、負荷を停止させなくても、燃料電池用リレー回路３０の溶着を防止できる。
【００６１】
Ｃ．変形例：
・変形例１：
前記各実施形態および各変形例では、駆動モータＭＧ２およびエアコンプレッサＭＧ１が電動発電機に該当するが、これに換えて、駆動モータＭＧ２およびエアコンプレッサＭＧ１のうちのいずれか一方であってもよい。
【００６２】
・変形例２：
前記第１実施形態では、制御装置８０は、駆動システム１００の電気系統（図１）の構成要素と、駆動システム１００のガス系統および冷媒系統の構成要素との双方を制御する構成であった。これに対して、変形例として、電気系統（図１）の構成要素を制御する制御装置８０（第１の制御装置）と、ガス系統および冷媒系統の構成要素を制御する第２の制御装置とを個別に用意し、第１の制御装置と第２の制御装置との間で通信を行いながら、停止時処理を実行する構成としてもよい。また、制御装置は、電気系統用のもの、ガス系統および冷媒系統用のものといった区分以外にも、電気系統（図１）の構成要素である燃料電池用昇圧コンバータ２０、インバータ４０、バッテリ用昇圧コンバータ７０等の中で複数に区分する構成等、種々の区分けによって、例えば２つ、３つ、４つ等の２以上の数の制御部を用いる構成としてもよい。さらに、制御装置８０の替わりに備えられた別の制御部が、機能の一部として制御装置８０の機能を備えていてもよい。
【００６３】
・変形例３：
第１実施形態では、燃料電池の電圧を二次電池の電圧に対して相対的に高める電圧制御として、燃料電池スタック１０に水素ガスの供給および空気の供給を行うことによって、燃料電池スタック１０の発電電圧を高めていた。第２実施形態では、電圧制御として、バッテリ側補機の消費電力を上昇させることを行っていた。これらに対して変形例として、水素ガスの供給および空気の供給を行うことと、バッテリ側補機の消費電力を上昇させることの双方を実行する構成としてもよい。
【００６４】
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、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…燃料電池スタック
１２…燃料電池用電圧センサ
２０…燃料電池用昇圧コンバータ
２０ａ…一次側配線
２０ｂ…二次側配線
２０ｃ…点
２２…電流センサ
３０…燃料電池用リレー回路
４０…インバータ
５０…バッテリ
５２…バッテリ用電圧センサ
６０…バッテリ用リレー回路
６５…配線
７０…バッテリ用昇圧コンバータ
７０ａ…一次側配線
７０ｂ…二次側配線
８０…制御装置
９０…高圧補機
９０ａ…水素ポンプ
９０ｂ…冷却ポンプ
９０ｃ…空調装置（エアコン）
９１…昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
９５…低圧補機
９６…降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００…駆動システム
Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ
Ｃａ…コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
ＤＸ…逆流防止用ダイオード
Ｄａ…ダイオード
ＦＣＲＢ…燃料電池用第１メインリレー
ＦＣＲＧ…燃料電池用第２メインリレー
ＦＣＲＰ…燃料電池用プリチャージリレー
ＩＬ…電流値
Ｌ１…コイル（リアクトル）
Ｌａ…コイル（リアクトル）
ＭＧ１…エアコンプレッサ
ＭＧ２…駆動モータ
Ｒ…制限抵抗
Ｓ１，Ｓ２…スイッチング素子
ＳＭＲＢ…バッテリ用第１メインリレー
ＳＭＲＧ…バッテリ用第２メインリレー
ＳＭＲＰ…バッテリ用プリチャージリレー
Ｓａ…スイッチング素子
Ｖｂ…バッテリ電圧
Ｖｆ…燃料電池電圧
【図１】
2018098874.tif 000003
【図２】
2018098874.tif 000004
【図３】
2018098874.tif 000005