(57)【要約】【課題】漏電箇所の特定において、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間と、他のエリアとを区別できるようにすること。【解決手段】絶縁抵抗の低下が検出された場合、ＦＣプラス側リレーを開き（Ｓ４４０）、スイッチング素子をＯＦＦにする（Ｓ４４５）。Ｓ４４０及びＳ４４５によって絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ４５０，ＮＯ）、プラス側リレーからダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する（Ｓ４６０）。【選択図】図３
2019040824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックのプラス極に電流が逆流することを防止するダイオードと、
前記燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーと、前記燃料電池スタックのプラス極から前記ダイオードまでの間に配置されたプラス側リレーとを含むリレー回路と、
前記マイナス側リレーを介して前記燃料電池スタックに入力される漏電検出用の信号を出力し、絶縁抵抗の低下を検出する漏電検出部と、
前記プラス側リレーの開閉の制御と、前記マイナス側リレーの開閉の制御と、前記漏電検出部による検出結果の取得とを実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとが閉じている状態において前記絶縁抵抗の低下が検出された場合、前記プラス側リレーを開く遮断処理を実行し、
前記遮断処理によって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する
燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記遮断処理後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記マイナス側リレーを開き、
前記マイナス側リレーを開くことによって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記燃料電池スタックのエリアにおいて漏電が発生していると特定する
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記遮断処理後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記マイナス側リレーを開き、
前記マイナス側リレーを開いた後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリア及び前記燃料電池スタックのエリア以外のエリアにおいて漏電が発生していると特定する
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックのプラス極に電流が逆流することを防止するダイオードと、
前記燃料電池スタックのマイナス極につながる配線から、前記燃料電池スタックのプラス極につながる配線への導通状態を切り替える機能を有し、前記燃料電池スタックと前記ダイオードとの間に配置されたスイッチング素子と、
前記燃料電池スタックのプラス極に対応するプラス側リレーと、前記燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーとを含み、前記燃料電池スタックと前記スイッチング素子との間に配置されたリレー回路と、
前記マイナス側リレーを介して前記燃料電池スタックに入力される漏電検出用の信号を出力し、絶縁抵抗の低下を検出する漏電検出部と、
前記プラス側リレーの開閉の制御と、前記マイナス側リレーの開閉の制御と、前記スイッチング素子の制御と、前記漏電検出部による検出結果を取得する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとが閉じている状態において前記絶縁抵抗の低下が検出された場合、前記プラス側リレーを開くことと、前記マイナス側リレーを開くことと、前記スイッチング素子を遮断状態にすることとを含む遮断処理を実行し、
前記遮断処理によって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとを開いた状態を維持しつつ、前記スイッチング素子を導通状態にする導通制御を実行し、
前記スイッチング素子を導通状態に制御したことによって前記絶縁抵抗が低下した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する
燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記導通制御後、前記絶縁抵抗が正常値であるとき、前記燃料電池スタックのエリアにおいて漏電が発生していると特定する
請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記遮断処理後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリア及び前記燃料電池スタックのエリア以外のエリアにおいて漏電が発生していると特定する
請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
高電圧補機と、
前記高電圧補機を前記燃料電池スタックから電気的に遮断可能な回路とを更に備え、
前記制御装置は、
前記遮断処理を実行する前に、前記回路を制御することによって前記高電圧補機を前記漏電検出部から電気的に遮断し、
前記高電圧補機の遮断によって、前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記高電圧補機のエリアで漏電が発生していると特定する
請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記燃料電池システムが停止状態に移行する際に、前記遮断処理を実行する
請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックのプラス極に電流が逆流することを防止するダイオードと、
前記燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーと、前記燃料電池スタックのプラス極と前記ダイオードとの間に配置されたプラス側リレーとを含むリレー回路と、
を備える燃料電池システムを対象に、漏電が発生しているエリアを特定する方法であって、
前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとが閉じている状態において、前記マイナス側リレーを介して前記燃料電池スタックに漏電検出用の信号を入力し、
前記信号の入力によって絶縁抵抗の低下が検出された場合、前記プラス側リレーを開く遮断処理を実行し、
前記遮断処理によって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する
漏電エリア特定方法。
【請求項１０】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックのプラス極に電流が逆流することを防止するダイオードと、
前記燃料電池スタックのマイナス極につながる配線から、前記燃料電池スタックのプラス極につながる配線への導通状態を切り替える機能を有し、前記燃料電池スタックと前記ダイオードとの間に配置されたスイッチング素子と、
前記燃料電池スタックのプラス極に対応するプラス側リレーと、前記燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーとを含み、前記燃料電池スタックと前記スイッチング素子との間に配置されたリレー回路と、
を備える燃料電池システムを対象に、漏電が発生しているエリアを特定する方法であって、
前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとが閉じている状態において、前記マイナス側リレーを介して前記燃料電池スタックに漏電検出用の信号を入力し、
前記信号の入力によって絶縁抵抗の低下が検出された場合、前記プラス側リレーを開くことと、前記マイナス側リレーを開くことと、前記スイッチング素子を遮断状態にすることとを含む遮断処理を実行し、
前記遮断処理によって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとを開いた状態を維持しつつ、前記スイッチング素子を導通状態に制御する導通制御を実行し、
前記導通制御によって前記絶縁抵抗が低下した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する
漏電エリア特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、漏電の検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ハイブリッド車に搭載された電源と負荷とを含む電気系統における漏電箇所を特定する手法が開示されている。具体的には、電源から負荷に至る電力経路に設置された電力遮断機能を有する電力制御装置を電力遮断状態と電力非遮断状態との間で状態遷移させ、状態遷移の前後に生じる検出部の出力の変化の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下が発生した箇所を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０３６４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池車は、電源と負荷とを含む電気系統を搭載する点において、ハイブリッド車と共通である。燃料電池車の場合、通常、燃料電池スタックのプラス極側に、逆流防止用ダイオードが設けられる。さらに、燃料電池車の場合、通常、燃料電池スタックを負荷に対して電気的に接続したり遮断するリレー回路が設けられる。リレー回路は、燃料電池スタックのプラス極に対応するプラス側リレーと、燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーとを含む。以下、プラス側リレーとマイナス側リレーとをまとめていう場合、両側リレーという。
【０００５】
リレー回路は、燃料電池スタックと逆流防止用ダイオードとの間に配置され得る。この配置を採用した場合、プラス側リレーは、燃料電池スタックのプラス極と、上記ダイオードとの間に配置される。
【０００６】
燃料電池車の場合、さらに、特定箇所を接続するコンデンサが設けられる場合がある。特定箇所の接続とは、燃料電池スタックのプラス側の配線とマイナス側の配線との接続であり、且つ、プラス側の接続箇所がプラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間に位置する接続を意味する。この構成であれば、両側リレーが開いた状態でも、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間に、漏電検出用の信号が届く。
【０００７】
これに対し、上記のコンデンサが設けられていない構成においては、両側リレーが開くと、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間には、漏電検出用の信号が届かなくなる。このため、燃料電池スタックが漏電エリアであるか否かを検査するために両側リレーが開いた場合に、絶縁抵抗が正常値に復帰しても、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間が漏電箇所なのか、燃料電池スタックのエリアが漏電箇所なのかが区別できない。
【０００８】
本開示は、上記を踏まえ、漏電箇所の特定において、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間と、他のエリアとを区別できるようにすることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一形態は、燃料電池スタックと；前記燃料電池スタックのプラス極に電流が逆流することを防止するダイオードと；前記燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーと、前記燃料電池スタックのプラス極から前記ダイオードまでの間に配置されたプラス側リレーとを含むリレー回路と；前記マイナス側リレーを介して前記燃料電池スタックに入力される漏電検出用の信号を出力し、絶縁抵抗の低下を検出する漏電検出部と；前記プラス側リレーの開閉の制御と、前記マイナス側リレーの開閉の制御と、前記漏電検出部による検出結果の取得とを実行する制御装置とを備え；前記制御装置は；前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとが閉じている状態において前記絶縁抵抗の低下が検出された場合、前記プラス側リレーを開く遮断処理を実行し；前記遮断処理によって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する燃料電池システムである。この形態によれば、漏電箇所の特定において、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間と、他のエリアとを区別できる。
【００１０】
上記形態において、前記制御装置は；前記遮断処理後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記マイナス側リレーを開き；前記マイナス側リレーを開くことによって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記燃料電池スタックのエリアにおいて漏電が発生していると特定してもよい。この形態によれば、燃料電池スタックのエリアにおいて漏電が発生している場合、そのことを特定できる。
【００１１】
上記形態において、前記制御装置は；前記遮断処理後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記マイナス側リレーを開き；前記マイナス側リレーを開いた後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリア及び前記燃料電池スタックのエリア以外のエリアにおいて漏電が発生していると特定してもよい。この形態によれば、プラス側リレーからダイオードまでのエリア及び燃料電池スタックのエリア以外のエリアにおいて漏電が発生している場合、そのことを特定できる。
【００１２】
本開示の他の形態は、燃料電池スタックと；前記燃料電池スタックのプラス極に電流が逆流することを防止するダイオードと；前記燃料電池スタックのマイナス極につながる配線から、前記燃料電池スタックのプラス極につながる配線への導通状態を切り替える機能を有し、前記燃料電池スタックと前記ダイオードとの間に配置されたスイッチング素子と；前記燃料電池スタックのプラス極に対応するプラス側リレーと、前記燃料電池スタックのマイナス極に対応するマイナス側リレーとを含み、前記燃料電池スタックと前記スイッチング素子との間に配置されたリレー回路と；前記マイナス側リレーを介して前記燃料電池スタックに入力される漏電検出用の信号を出力し、絶縁抵抗の低下を検出する漏電検出部と；前記プラス側リレーの開閉の制御と、前記マイナス側リレーの開閉の制御と、前記スイッチング素子の制御と、前記漏電検出部による検出結果を取得する制御装置とを備え；前記制御装置は；前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとが閉じている状態において前記絶縁抵抗の低下が検出された場合、前記プラス側リレーを開くことと、前記マイナス側リレーを開くことと、前記スイッチング素子を遮断状態にすることとを含む遮断処理を実行し；前記遮断処理によって前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記プラス側リレーと前記マイナス側リレーとを開いた状態を維持しつつ、前記スイッチング素子を導通状態にする導通制御を実行し；前記スイッチング素子を導通状態に制御したことによって前記絶縁抵抗が低下した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリアにおいて漏電が発生していると特定する燃料電池システムである。この形態によれば、漏電箇所の特定において、プラス側リレーから逆流防止用ダイオードまでの間と、他のエリアとを区別できる。
【００１３】
上記形態において、前記制御装置は、前記導通制御後、前記絶縁抵抗が正常値であるとき、前記燃料電池スタックのエリアにおいて漏電が発生していると特定してもよい。この形態によれば、燃料電池スタックのエリアにおいて漏電が発生している場合、そのことを特定できる。
【００１４】
上記形態において、前記制御装置は、前記遮断処理後、前記絶縁抵抗の低下が継続した場合、前記プラス側リレーから前記ダイオードまでのエリア及び前記燃料電池スタックのエリア以外のエリアにおいて漏電が発生していると特定してもよい。この形態によれば、プラス側リレーからダイオードまでのエリア及び前記燃料電池スタックのエリア以外のエリアにおいて漏電が発生している場合、そのことを特定できる。
【００１５】
上記形態において、高電圧補機と；前記高電圧補機を前記燃料電池スタックから電気的に遮断可能な回路とを更に備え；前記制御装置は；前記遮断処理を実行する前に、前記回路を制御することによって前記高電圧補機を前記漏電検出部から電気的に遮断し；前記高電圧補機の遮断によって、前記絶縁抵抗が正常値に復帰した場合、前記高電圧補機のエリアで漏電が発生していると特定してもよい。この形態によれば、遮断処理を実行する前に、高電圧補機のエリアで漏電が発生していることを特定できる。
【００１６】
上記形態において、前記制御装置は、前記燃料電池システムが停止状態に移行する際に、前記遮断処理を実行してもよい。この形態によれば、燃料電池スタックによる給電を中断しなくてもよくなる。
【００１７】
本開示は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、漏電エリアを特定する方法、この方法を実現するためのプログラム、このプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】燃料電池システムを示す図。
【図２】漏電検出部の構成図。
【図３】漏電エリア特定処理を示すフローチャート。
【図４】漏電検出処理を示すフローチャート。
【図５】漏電エリア特定処理を示すフローチャート。
【図６】他のエリアの検査を示すフローチャート。
【図７】漏電エリア特定処理を示すフローチャート。
【図８】他のエリアの検査を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態１を説明する。図１は、燃料電池システム１００を示す。燃料電池システム１００は、燃料電池車１に搭載される。燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１０と、ＦＤＣ２０と、ＦＣ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、二次電池５０と、二次電池用リレー回路６０と、二次電池用昇圧コンバータ７０と、制御装置８０と、コンデンサＣ３と、漏電検出部２００とを備える。ＦＤＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２０】
燃料電池スタック１０は、複数の単セルを積層して形成され、水素と空気との電気化学反応によって発電する。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、膜電極接合体の両側に配置されるセパレータと、を備える。
【００２１】
燃料電池用電圧センサ１２は、燃料電池スタック１０の出力端子に設けられ、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は、電圧の測定値Ｖｆを示す信号を、制御装置８０に入力する。
【００２２】
エアコンプレッサＭＧ１は、燃料電池スタック１０に圧縮空気を供給するための空気系統に設けられている。駆動モータＭＧ２は、三相交流電力を回転動力に変換し、燃料電池車１の車輪（図示せず）を回転させる。
【００２３】
インバータ４０は、二次電池５０及び燃料電池スタック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する。インバータ４０は、変換した電力を、駆動モータＭＧ２と、エアコンプレッサＭＧ１に備えられたモータとに供給する。コンデンサＣ３は、二次側配線２０ｂ及び二次側配線７０ｂの接続点と、インバータ４０との間に配置されている。
【００２４】
ＦＤＣ２０は、燃料電池スタック１０とインバータ４０との間に配置されている。ＦＣリレー回路３０は、ＦＤＣ２０と燃料電池スタック１０との間に配置されている。一次側配線２０ａは、ＦＣリレー回路３０を介して、ＦＤＣ２０と燃料電池スタック１０とを接続する。二次側配線２０ｂは、ＦＤＣ２０とインバータ４０とを接続する。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。
【００２５】
ＦＣリレー回路３０は、燃料電池スタック１０とＦＤＣ２０とを電気的に接続したり遮断したりする。ＦＣリレー回路３０は、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢと、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧと、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰと、制限抵抗Ｒとを有する。これら３つのリレーは、何れもノーマリーオープンタイプのリレーである。リレーは、リレー接点ともいう。
【００２６】
ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰは、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧと並列に接続されている。制限抵抗Ｒは、ＦＣ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は、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧの溶着を抑制する。
【００２７】
ＦＤＣ２０は、燃料電池スタック１０による発電電圧を昇圧する。ＦＤＣ２０は、昇圧した電力をインバータ４０に供給する。ＦＤＣ２０は、昇圧用コイルＬａと、昇圧用ダイオードＤｂと、コンデンサＣａと、昇圧用ＩＰＭ２０ｉとを備える。ＩＰＭは、インテリジェントパワーモジュールの略である。コイルは、リアクトルとも呼ばれる。
【００２８】
昇圧用ＩＰＭ２０ｉは、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、電流センサ２２とを備える。
【００２９】
昇圧用コイルＬａは、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢと逆流防止用ダイオードＤＸのアノード端子との間に配置される。スイッチング素子Ｓａは、昇圧用コイル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の負極側とを接続する。スイッチング素子Ｓａは、点２０ｃと、上記負極側との導通状態を切り替える。つまり、スイッチング素子Ｓａは、点２０ｃと、上記負極側とを導通させたり遮断したりする。このように導通させることをＯＮ制御ともいい、遮断することをＯＦＦ制御ともいう。
【００３０】
ダイオードＤａは、スイッチング素子Ｓａに対して並列に接続される。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、逆流を防止する。逆流とは、ＦＤＣ２０の二次側配線２０ｂ側から一次側配線２０ａ側に電流が流れることである。
【００３１】
電流センサ２２は、昇圧用コイルＬａと点２０ｃとの間に設けられ、昇圧用コイル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ＩＬを示す信号を、制御装置８０に入力する。
【００３２】
二次電池用昇圧コンバータ７０の一次側配線７０ａには、二次電池用リレー回路６０を介して二次電池５０が接続されている。二次電池５０は、本実施形態においてはリチウムイオン二次電池である。
【００３３】
二次側配線７０ｂは、ＦＣ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。このため、二次電池５０から二次電池用昇圧コンバータ７０までの回路群は、燃料電池スタック１０からＦＣリレー回路３０までの回路群に対して並列に接続される。
【００３４】
二次電池用リレー回路６０は、二次電池用第１リレーＢＭＲＢと、二次電池用第２リレーＢＭＲＧと、二次電池用プリチャージリレーＢＭＲＰと、制限抵抗Ｒとを有する。これら３つのリレーは、何れもノーマリーオープンタイプのリレーである。
【００３５】
二次電池用プリチャージリレーＢＭＲＰは、二次電池用第２リレーＢＭＲＧと並列に接続されている。制限抵抗Ｒは、二次電池用プリチャージリレーＢＭＲＰと直列に接続されている。制限抵抗Ｒは、二次電池用第２リレーＢＭＲＧの溶着を抑制する。
【００３６】
二次電池用リレー回路６０は、二次電池５０と二次電池用昇圧コンバータ７０の一次側配線７０ａとの間に配置される。二次電池用リレー回路６０は、二次電池５０と二次電池用昇圧コンバータ７０との間を電気的に接続したり遮断したりする。
【００３７】
二次電池用昇圧コンバータ７０は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、を備える。二次電池用昇圧コンバータ７０は、二次電池５０の電力を昇圧する。二次電池用昇圧コンバータ７０は、昇圧された電力をインバータ４０に供給する。コンデンサＣ１，Ｃ２は、一次側配線７０ａの側と二次側配線７０ｂの側とのそれぞれに設けられている。
【００３８】
他の実施形態において、二次電池用昇圧コンバータ７０は、二次側配線７０ｂに供給された電力を降圧して、降圧された電力を二次電池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。
【００３９】
二次電池５０の出力端子には、二次電池５０が出力する電圧を測定する二次電池用電圧センサ５２が設けられている。二次電池用電圧センサ５２は、電圧の測定値Ｖｂを示す信号を、制御装置８０に入力する。
【００４０】
二次電池用リレー回路６０と二次電池用昇圧コンバータ７０とを結ぶ配線６５には、二次電池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、高電圧補機９０と、低電圧補機９５とに分類される。
【００４１】
高電圧補機９０は、駆動電圧が高い負荷である。高電圧補機９０には、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。本実施形態における高電圧補機９０は、水素ポンプ９０ａ、冷却水ポンプ９０ｂ、水加熱ヒータ（図示せず）を含む。水素ポンプ９０ａは、アノード排ガスを燃料電池スタック１０に供給する。冷却水ポンプ９０ｂは、燃料電池スタック１０を冷却するための冷却水を循環させる。水加熱ヒータは、燃料電池スタック１０内の水が凍結しないように加熱を実施する。
【００４２】
本実施形態における高電圧補機９０は、燃料電池システム１００内に含まれない装置を含んでもよい。例えば、高電圧補機９０は、空調用コンプレッサ９０ｃを含んでもよい。
【００４３】
低電圧補機９５は、駆動電圧が低い負荷である。低電圧補機９５には、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。低電圧補機９５としては、流量調節バルブや、オフガス排出機構などを挙げることができる。流量調節バルブは、燃料電池スタック１０に水素や空気や冷却水を給排する流路に設けられている。
【００４４】
本実施形態における制御装置８０は、複数のＥＣＵによって構成される。制御装置８０は、燃料電池車１に設けられたパワースイッチ（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）からの信号等を取得して、ＦＤＣ２０、ＦＣリレー回路３０、インバータ４０、二次電池用リレー回路６０、および二次電池用昇圧コンバータ７０等を制御する。
【００４５】
具体的には、制御装置８０は、ＦＤＣ２０、ＦＣリレー回路３０、二次電池用リレー回路６０、および二次電池用昇圧コンバータ７０を制御することによって、燃料電池スタック１０および二次電池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。
【００４６】
制御装置８０は、内蔵する記憶媒体に、プログラムを記憶する。制御装置８０は、記憶したプログラムを実行することによって、例えば、後述する漏電エリア特定処理を実現する。
【００４７】
図２は、漏電検出部２００の構成図である。漏電検出部２００は、交流電源２６１と、抵抗２６２と、コンデンサ２６３と、バンドパスフィルタ２６４と、ピークホールド回路２６５とを含む。
【００４８】
交流電源２６１および抵抗２６２は、ノードＮ１と接地ノードＧＮＤ（燃料電池車１のシャシ又はボディー）との間に直列に接続される。コンデンサ２６３は、ノードＮ１と二次電池５０の負極との間に接続される。なお、図１において二次電池５０に接続される回路の全体は、回路系２７０として示されている。
【００４９】
交流電源２６１は、低周波数の交流信号を出力する。交流信号は、漏電検出用の信号である。本実施形態における交流信号の周波数は、２．５Ｈｚである。本実施形態における交流信号の電圧は、５Ｖである。交流信号は、コンデンサ２６３を介して、回路系２７０
に入力される。従って、直流電源回路を構成している回路系２７０は、漏電検出部２００に対して直流的には分離されている。このため、回路系２７０は、グラウンドに対して絶縁されている。
【００５０】
バンドパスフィルタ２６４は、ノードＮ１上の交流信号の入力を受ける。バンドパスフィルタ２６４は、入力された交流信号から２．５Ｈｚの成分を抽出してピークホールド回路２６５へ入力する。ピークホールド回路２６５は、バンドパスフィルタ２６４から入力された２．５Ｈｚの交流信号のピークをホールドし、そのホールドした波高値Ｖｋを制御装置８０へ入力する。
【００５１】
波高値Ｖｋは漏電の有無に応じて変化する。つまり、波高値Ｖｋを監視することによって、絶縁抵抗の低下を検出できる。閾値以上の波高値Ｖｋを、正常値の波高値Ｖｋという。波高値Ｖｋが正常値であれば、絶縁抵抗は正常であり、漏電は発生していないと判定される。波高値Ｖｋが閾値未満であることを、絶縁抵抗が低下しているとも表現する。絶縁抵抗が低下していれば、漏電が発生していると判定される。
【００５２】
図３は、漏電エリア特定処理を示すフローチャートである。この処理は、漏電が発生していると判定されたことを契機に、制御装置８０によって実行される。
【００５３】
まず、制御装置８０は、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢを開く（Ｓ４４０）。なお、漏電エリア特定処理において、開閉を明示していないリレーについては閉じられており、一度、開いたリレーは、開いた状態が継続される。Ｓ４４０は、本実施形態における遮断処理とも呼ぶ。
【００５４】
続いて、制御装置８０は、スイッチング素子ＳａをＯＦＦに制御する（Ｓ４４５）。スイッチング素子ＳａをＯＦＦに制御すると、交流信号は、スイッチング素子Ｓａによって遮断される。なお、Ｓ４４０の実行時点で、スイッチング素子ＳａがＯＦＦに制御されている場合がある。この場合、制御装置８０は、Ｓ４４５では、スイッチング素子ＳａをＯＦＦの状態に維持する。
【００５５】
次に、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が継続しているかを判定する（Ｓ４５０）。絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ４５０，ＮＯ）、制御装置８０は、ＦＤＣ２０のプラス側エリアが漏電エリアであると特定する（Ｓ４６０）。ＦＤＣ２０のプラス側エリアとは、具体的には、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢから、逆流防止用ダイオードＤＸまでのエリアである。
【００５６】
このように判定できるのは、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが閉じていれば、交流信号は、燃料電池スタック１０を介して、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢから逆流防止用ダイオードＤＸまでのエリアに届くからである。この場合、燃料電池スタック１０のマイナス極は交流信号の入り口、燃料電池スタック１０のプラス極は交流信号の出口として機能する。
【００５７】
絶縁抵抗の低下が継続している場合（Ｓ４５０，ＹＥＳ）、他のエリアが漏電エリアであると特定する（Ｓ４９０）。
【００５８】
制御装置８０は、特定結果を、内蔵する記憶媒体に記憶する。以下のステップにおいて漏電エリアを特定した場合も同じである。制御装置８０は、記憶した内容を、外部からの要求に応じて、故障コードとして出力する。
【００５９】
以上に説明した本実施形態によれば、ＦＤＣ２０のエリアのプラス側で漏電が発生している場合に、他のエリアで漏電が発生しているという誤判定を防止できる。
【００６０】
実施形態２を説明する。実施形態２の説明は、実施形態１と異なる点を主な対象とする。特に説明しない点については、実施形態１と同じである。
【００６１】
図４は、漏電検出処理を示すフローチャートである。この処理は、燃料電池システム１００の運転が開始された後、制御装置８０によって繰り返し実行される。
【００６２】
制御装置８０は、絶縁抵抗が低下したかを判定する（Ｓ３１０）。絶縁抵抗が低下していない場合（Ｓ３１０，ＮＯ）、制御装置８０は、パワースイッチがＯＦＦ操作されたかを判定する（Ｓ３３０）。制御装置８０は、パワースイッチがＯＦＦ操作されると、燃料電池車１を駐車状態に移行させるために、燃料電池システム１００を停止状態に移行させる。
【００６３】
パワースイッチがＯＦＦ操作されていない場合（Ｓ３３０，ＮＯ）、制御装置８０は、Ｓ３１０の判定を繰り返す。パワースイッチがＯＦＦ操作された場合（Ｓ３３０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、今回のトリップにおいて絶縁抵抗の低下を検出したかを判定する（Ｓ３４０）。絶縁抵抗の低下を検出していない場合（Ｓ３４０，ＮＯ）、制御装置８０は、漏電検出処理を終える。
【００６４】
一方、絶縁抵抗が低下した場合（Ｓ３１０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、警告灯を点灯する。警告灯は、運転者が視認できるようにダッシュボードに設けられている。その後、パワースイッチがＯＦＦされた場合（Ｓ３３０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、Ｓ３４０でＹＥＳと判定し、低電圧補機９５、エアコンプレッサＭＧ１及び駆動モータＭＧ２を電気的に遮断する（Ｓ３５０）。
【００６５】
続いて、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が継続しているかを判定する（Ｓ３６０）。絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ３６０，ＮＯ）、漏電エリアを特定する（Ｓ３７０）。ここでいう漏電エリアの特定とは、低電圧補機９５、エアコンプレッサＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の何れかのエリアが、漏電が発生しているエリアであることを特定することである。
【００６６】
一方、絶縁抵抗の低下が継続している場合（Ｓ３６０，ＹＥＳ）、漏電エリア特定処理を実行する（Ｓ４００）。
【００６７】
図５は、漏電エリア特定処理を示すフローチャートである。まず、制御装置８０は、高電圧補機９０を遮断する（Ｓ４１０）。制御装置８０は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１を制御し、高電圧補機９０を電気的に配線６５及び一次側配線７０ａから遮断する。
【００６８】
次に、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が継続しているかを判定する（Ｓ４２０）。絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ４２０，ＮＯ）、制御装置８０は、高電圧補機９０のエリアが漏電エリアであると特定し（Ｓ４３０）、漏電エリア特定処理を終える。
【００６９】
一方、絶縁抵抗の低下が継続している場合（Ｓ４２０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着しているかを判定する（Ｓ４３５）。本実施形態におけるＳ４３５の判定は、次のように実施される。二次電池５０によって発生する電圧によって一次側配線２０ａ間に電位差を発生させつつ、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢを開き、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧとＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰとを閉じるように制御する。このように制御した場合に、電流センサ２２の測定値が略ゼロであれば溶着していないと判定し、電流センサ２２の測定値が所定以上の値であれば溶着していると判定する。なお、他の形態においては、専用の回路を設けて溶着を検出してもよい。
【００７０】
ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着している場合（Ｓ４３５，ＹＥＳ）、制御装置８０は、漏電エリア特定処理を終える。ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着している場合は、以下のステップを正常に実行することができないからである。ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着している場合、制御装置８０は、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着していることを記憶する。
【００７１】
ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着していない場合（Ｓ４３５，ＮＯ）、制御装置８０は、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢを開く（Ｓ４４０）。
【００７２】
続いて、制御装置８０は、スイッチング素子ＳａをＯＦＦに制御する（Ｓ４４５）。次に、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が継続しているかを判定する（Ｓ４５０）。絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ４５０，ＮＯ）、制御装置８０は、ＦＤＣ２０のプラス側エリアが漏電エリアであると特定する（Ｓ４６０）。
【００７３】
絶縁抵抗の低下が継続している場合（Ｓ４５０，ＹＥＳ）、他のエリアの検査を実行する（Ｓ５００）。
【００７４】
図６は、他のエリアの検査を示すフローチャートである。制御装置８０は、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの少なくとも一方が溶着しているかを判定する（Ｓ５０５）。判定の仕方は、Ｓ４３５と同様である。
【００７５】
ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの少なくとも一方が溶着している場合（Ｓ５０５，ＹＥＳ）、制御装置８０は、漏電エリア特定処理を終える。ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢが溶着している場合は、以下のステップを正常に実行することができないからである。ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの少なくとも一方が溶着している場合、制御装置８０は、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの少なくとも一方が溶着していることを記憶する。
【００７６】
ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの何れも溶着していない場合（Ｓ５０５，ＮＯ）、制御装置８０は、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを開く（Ｓ５１０）。
【００７７】
続いて、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が継続しているかを判定する（Ｓ５２０）。絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ５２０，ＮＯ）、制御装置８０は、燃料電池スタック１０のエリアが漏電エリアであると特定し（Ｓ４３０）、他のエリアの検査を終える。燃料電池スタック１０のエリアとは、具体的には、燃料電池スタック１０そのもの、燃料電池スタック１０からＦＣリレー回路３０までの一次側配線２０ａ、及び燃料電池用電圧センサ１２である。
【００７８】
燃料電池スタック１０からＦＣリレー回路３０までの一次側配線２０ａのプラス側は、燃料電池スタック１０からＦＣプラス側リレーＦＣＲＢまでの配線のことである。燃料電池スタック１０からＦＣリレー回路３０までの一次側配線２０ａのマイナス側は、燃料電池スタック１０からＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧまでの配線、並びに、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰのために分岐した配線のことである。分岐した配線には、制限抵抗Ｒが含まれる。
【００７９】
一方、絶縁抵抗の低下が継続している場合（Ｓ５２０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、二次電池５０のエリア及び直流エリアの何れかが漏電エリアであると特定する（Ｓ５４０）。二次電池５０のエリアとは、二次電池５０から二次電池用リレー回路６０までのエリアである。直流エリアとは、ＦＤＣ２０、インバータ４０、二次電池用リレー回路６０、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６に囲まれたエリアである。
【００８０】
二次電池５０のエリア及び直流エリアの何れかが漏電エリアであると特定できるのは、インバータ４０、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１及び降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６による遮断を実行しているからである。他の実施形態として、インバータ４０、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１及び降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６の少なくとも何れかについて遮断を実行していない場合には、遮断が実行されていないエリアも、Ｓ５４０における特定対象に含まれる。
【００８１】
以上に説明した本実施形態によれば、ＦＤＣ２０のエリアのプラス側と、燃料電池スタック１０のエリアとの何れかで漏電が発生している場合に、何れのエリアで漏電が発生しているかを判定することができる。
【００８２】
なお、本実施形態と異なり、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢ、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを全て同時期に開く場合、絶縁抵抗が正常値に復帰しても、漏電しているエリアが、燃料電池スタック１０のエリアなのか、ＦＤＣ２０のプラス側エリアなのかを区別することができない。なぜなら、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢ、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを全て開くと、ＦＤＣ２０のプラス側エリアには、交流信号が届かないからである。
【００８３】
ＦＤＣ２０のプラス側エリアに交流信号が届かない理由は、一次側配線２０ａのプラス側においては逆流防止用ダイオードＤＸによって交流信号が遮断されること、本実施形態においてはスイッチング素子ＳａがＯＦＦに制御されることである。なお、交流信号は、電圧が小さいため、昇圧用ダイオードＤｂを順方向に通過することができない。
【００８４】
実施形態３を説明する。実施形態３の説明は、実施形態２と異なる点を主な対象とする。特に説明しない点については、実施形態２と同じである。
【００８５】
図７は、漏電エリア特定処理を示すフローチャートである。実施形態２と同じステップ番号を付したステップは、ステップの内容が実施形態２と同じであるので、説明を省略する。
【００８６】
Ｓ４４０としてＦＣプラス側リレーＦＣＲＢを開いた後、制御装置８０は、Ｓ５０５として、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰの少なくとも一方が溶着しているかを判定する。Ｓ５０５でＮＯと判定した場合、制御装置８０は、他のエリアの検査を実施する（Ｓ６００）。
【００８７】
図８は、他のエリアの検査を示すフローチャートである。制御装置８０は、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ、及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを開く（Ｓ６１０）。続いて、制御装置８０は、スイッチング素子ＳａをＯＦＦに制御する（Ｓ６１５）。本実施形態においては、Ｓ４４５、Ｓ６１０及びＳ６１５を合わせて遮断処理とも呼ぶ。
【００８８】
続いて、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が継続しているかを判定する（Ｓ６２０）。絶縁抵抗の低下が継続している場合（Ｓ６２０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、二次電池５０のエリアと、直流エリアとの何れかが漏電エリアであると特定する（Ｓ６３０）。
【００８９】
絶縁抵抗が正常値に復帰している場合（Ｓ６２０，ＮＯ）、制御装置８０は、スイッチング素子ＳａをＯＮに制御する（Ｓ６４０）。スイッチング素子ＳａをＯＮに制御すると、交流信号がＦＤＣ２０のプラス側エリアに届く。
【００９０】
続いて、制御装置８０は、絶縁抵抗の低下が発生したかを判定する（Ｓ６５０）。絶縁抵抗の低下が発生した場合（Ｓ６５０，ＹＥＳ）、制御装置８０は、ＦＤＣ２０のプラス側エリアが漏電エリアであると特定する（Ｓ６６０）。絶縁抵抗の低下が発生してない場合（Ｓ６５０，ＮＯ）、制御装置８０は、ＦＤＣ２０のプラス側エリアが漏電エリアであると特定する（Ｓ６７０）。
【００９１】
以上に説明した本実施形態によれば、実施形態２と同じ効果を得ることができる。
【００９２】
本開示は、本明細書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、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先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、組み合わせができる。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、削除できる。例えば、以下の実施形態が例示される。
【００９３】
実施形態２において、高電圧補機９０を遮断するタイミングは、ＦＣプラス側リレーＦＣＲＢを開いた後でもよい。例えば、Ｓ４５０でＹＥＳと判定した後、他のエリアの検査を実行する前に、高電圧補機９０を遮断し、高電圧補機９０のエリアにおいて漏電が発生しているかを判定してもよい。
【００９４】
実施形態３において、高電圧補機９０を遮断するタイミングは、ＦＣマイナス側リレーＦＣＲＧ及びＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰを開いた後でもよい。例えば、Ｓ６２０でＮＯと判定した場合に、高電圧補機９０を遮断してもよい。高電圧補機９０を遮断しても絶縁抵抗の低下が継続している場合には、Ｓ６４０以降を実施してもよい。
【００９５】
実施形態３において、高電圧補機９０は漏電が発生しているエリアではないと推定し、高電圧補機９０を遮断しなくてもよい。
【００９６】
ＦＣリレー回路３０は、ＦＣプリチャージリレーＦＣＲＰ及び制限抵抗Ｒを備えなくてもよい。
【００９７】
ＦＤＣ２０は、昇圧用ダイオードＤｂを備えなくてもよい。
【００９８】
漏電エリア特定処理は、燃料電池車が走行可能な状態において実行されてもよい。例えば、信号待ちの時間を利用して実行されてもよい。燃料電池車が走行可能な状態において実行する場合、インバータ４０、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９１及び降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ９６による遮断は実行しなくてもよい。
【００９９】
漏電検出部２００は、燃料電池車１に搭載されなくてもよい。この場合、漏電エリア特定処理を実行する際に、漏電検出部２００を回路系２７０に接続してもよい。
【０１００】
上記実施形態において、ソフトウエアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウエアによって実現されてもよい。また、ハードウエアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウエアによって実現されてもよい。ハードウエアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いてもよい。
【０１０１】
燃料電池車は、コネクテッドカーでもよい。コネクテッドカーとは、通信機を搭載し、クラウドとの通信によってサービスを受けることができる自動車である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…燃料電池車
１０…燃料電池スタック
１２…燃料電池用電圧センサ
２０…ＦＤＣ
２０ａ…一次側配線
２０ｂ…二次側配線
２０ｃ…点
２０ｉ…昇圧用ＩＰＭ
２２…電流センサ
３０…ＦＣリレー回路
４０…インバータ
５０…二次電池
５２…二次電池用電圧センサ
６０…二次電池用リレー回路
６５…配線
７０…二次電池用昇圧コンバータ
７０ａ…一次側配線
７０ｂ…二次側配線
８０…制御装置
９０…高電圧補機
９０ａ…水素ポンプ
９０ｂ…冷却水ポンプ
９０ｃ…空調用コンプレッサ
９１…昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
９５…低電圧補機
９６…降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００…燃料電池システム
２００…漏電検出部
２６１…交流電源
２６２…抵抗
２６３…コンデンサ
２６４…バンドパスフィルタ
２６５…ピークホールド回路
２７０…回路系
ＢＭＲＢ…二次電池用第１リレー
ＢＭＲＧ…二次電池用第２リレー
ＢＭＲＰ…二次電池用プリチャージリレー
Ｃ１…コンデンサ
Ｃ２…コンデンサ
Ｃ３…コンデンサ
Ｃａ…コンデンサ
Ｄ１…ダイオード
Ｄ２…ダイオード
ＤＸ…逆流防止用ダイオード
Ｄａ…ダイオード
Ｄｂ…昇圧用ダイオード
ＦＣＲＢ…ＦＣプラス側リレー
ＦＣＲＧ…ＦＣマイナス側リレー
ＦＣＲＰ…ＦＣプリチャージリレー
ＧＮＤ…接地ノード
Ｌ１…コイル
Ｌａ…昇圧用コイル
ＭＧ１…エアコンプレッサ
ＭＧ２…駆動モータ
Ｎ１…ノード
Ｒ…制限抵抗
Ｓ１…スイッチング素子
Ｓ２…スイッチング素子
Ｓａ…スイッチング素子
【図１】
2019040824.tif 000003
【図２】
2019040824.tif 000004
【図３】
2019040824.tif 000005
【図４】
2019040824.tif 000006
【図５】
2019040824.tif 000007
【図６】
2019040824.tif 000008
【図７】
2019040824.tif 000009
【図８】
2019040824.tif 000010