(57)【要約】【課題】燃料電池ユニットのオン／オフの判別に要する時間を抑制可能な技術を提供する。【解決手段】燃料電池システムは、スタートスイッチと、第１ＥＣＵを有する第１燃料電池ユニットと、第２ＥＣＵを有する第２燃料電池ユニットと、スタートスイッチからのオン／オフ信号を第１ＥＣＵおよび第２ＥＣＵに送信する接続線と、第１ＥＣＵと第２ＥＣＵとの間に設けられ、第２ＥＣＵがスタートスイッチから受信したオン／オフ信号を第１ＥＣＵに送信する通信線と、を備え、第１ＥＣＵは、第１ＥＣＵがスタートスイッチから受信した第１オン／オフ信号と通信線を介して第２ＥＣＵから受信した第２オン／オフ信号とがオンまたはオフに揃った場合に第１燃料電池ユニットをオン状態またはオフ状態とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
スタートスイッチと、
第１ＥＣＵを有する第１燃料電池ユニットと、
第２ＥＣＵを有する第２燃料電池ユニットと、
前記スタートスイッチからのオン／オフ信号を前記第１ＥＣＵおよび前記第２ＥＣＵに送信する接続線と、
前記第１ＥＣＵと前記第２ＥＣＵとの間に設けられ、前記第２ＥＣＵが前記スタートスイッチから受信したオン／オフ信号を前記第１ＥＣＵに送信する通信線と、を備え、
前記第１ＥＣＵは、前記スタートスイッチから前記第１ＥＣＵが受信した第１オン／オフ信号と前記通信線を介して前記第２ＥＣＵから受信した第２オン／オフ信号とがオンまたはオフに揃った場合に前記第１燃料電池ユニットをオン状態またはオフ状態とする、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムとして、電力装置と電力装置から電力の供給を受けるモータとを含む燃料電池ユニットを複数備えるものが知られている。特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池ユニットを２つ備えており、大型の電動車両に搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５４５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料電池システムが車両に搭載される場合、スタートスイッチのオフの信号を電力供給停止の契機としている。１つのスタートスイッチの信号から各燃料電池ユニットが独立してオン／オフを判別する場合、ノイズなどによる一瞬の信号を誤判別してしまうおそれがあるため、オン／オフ信号を正しく判別するために長時間を要する場合がある。そのため、燃料電池ユニットのオン／オフの判別に要する時間を抑制でき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】
本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、スタートスイッチと；第１ＥＣＵを有する第１燃料電池ユニットと；第２ＥＣＵを有する第２燃料電池ユニットと；前記スタートスイッチからのオン／オフ信号を前記第１ＥＣＵおよび前記第２ＥＣＵに送信する接続線と；前記第１ＥＣＵと前記第２ＥＣＵとの間に設けられ、前記第２ＥＣＵが前記スタートスイッチから受信したオン／オフ信号を前記第１ＥＣＵに送信する通信線と、を備え；前記第１ＥＣＵは、前記スタートスイッチから前記第１ＥＣＵが受信した第１オン／オフ信号と前記通信線を介して前記第２ＥＣＵから受信した第２オン／オフ信号とがオンまたはオフに揃った場合に前記第１燃料電池ユニットをオン状態またはオフ状態とする。この形態の燃料電池システムによれば、スタートスイッチから受信したオン／オフ信号と第２ＥＣＵ経由で受信したオン／オフ信号とを用いてオン／オフの判別を行うため、耐ノイズ性を高めることができる。このため、スタートスイッチから受信したオン／オフ信号のレベルの判別のためにオン／オフ信号のレベルを長時間にわたって監視する必要がなくなり、燃料電池ユニットのオン／オフの判別に要する時間を抑制できる。
【０００７】
なお、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、複数の燃料電池システムを備えた車両、燃料電池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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料電池システムの概略構成を示す概略図である。
【図２】オン／オフ判別処理のフローチャートである。
【図３】第２実施形態におけるオン／オフ判別処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池システム１０の概略構成を示す概略図である。燃料電池システム１０は、第１燃料電池ユニット１００と、第２燃料電池ユニット２００と、スタートスイッチ３００を備える。本実施形態において、燃料電池システム１０は、燃料電池車両５０に搭載される。燃料電池車両５０は、燃料電池１２０を電力源として搭載し、動力源であるモータ１１０が駆動することにより、タイヤが駆動される。
【００１０】
第１燃料電池ユニット１００の構成と第２燃料電池ユニット２００の構成とは互いに同一である。従って、以下においては、第１燃料電池ユニット１００の構成について主に説明し、第２燃料電池ユニット２００の構成については適宜説明を省略する。図１に示すように、第１燃料電池ユニット１００の構成要素と第２燃料電池ユニット２００の構成要素には、ＥＣＵ３１０、３２０を除いて同一の符号を付している。
【００１１】
第１燃料電池ユニット１００は、燃料電池１２０と、第１コンバータ１３０と、第２コンバータ１４０と、インバータ１６０と、二次電池１５０と、モータ１１０と、第１ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３１０と、を備える。なお、第２燃料電池ユニット２００は、第１ＥＣＵ３１０に代えて第２ＥＣＵ３２０を有している。
【００１２】
燃料電池１２０は、反応ガスとしてアノードガス（例えば、水素）とカソードガス（例えば、空気）との供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１２０は、複数のセル（図示せず）が積層されて構成されている。各セルは、電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する１組のセパレータとを有する。燃料電池１２０によって発電された電力は、第１コンバータ１３０と第２コンバータ１４０とを介して二次電池１５０に蓄電可能である。
【００１３】
第１コンバータ１３０は、例えば、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである。第１コンバータ１３０は、燃料電池１２０に接続され、第１ＥＣＵ３１０の制御に応じて、燃料電池１２０の出力電圧を昇圧して出力する。第１コンバータ１３０は、ＦＣコンバータともいう。
【００１４】
第２コンバータ１４０は、非絶縁型の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。第２コンバータ１４０は、第１コンバータ１３０と二次電池１５０との間に配置され、第１ＥＣＵ３１０の制御に応じて、電圧を昇圧または降圧して出力する。第２コンバータ１４０は、バッテリコンバータともいう。
【００１５】
インバータ１６０は、燃料電池１２０から供給される直流電力を例えば３相交流電力へ変換し、モータ１１０に供給する。
【００１６】
第１ＥＣＵ３１０は、ＣＰＵとメモリと、上述した各部品が接続されるインタフェース回路とを備えたコンピュータとして構成されている。第１ＥＣＵ３１０は、スタートスイッチ３００から受信したオン／オフ信号（以下、「第１オン／オフ信号Ｓ１」と呼ぶ）に応じて、第１燃料電池ユニット１００内の各機器の起動および停止を制御するための信号を出力する。ＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、燃料電池システム１０による発電の制御を行うと共に、後述するオン／オフ判別処理を実現する。第１ＥＣＵ３１０と第２ＥＣＵ３２０との間には、通信線３３０が設けられている。通信線３３０は、第２ＥＣＵ３２０がスタートスイッチ３００から受信したオン／オフ信号（以下「第２オン／オフ信号Ｓ２」と呼ぶ）を第１ＥＣＵ３１０に送信する。
【００１７】
スタートスイッチ３００は、接続線３４０を介して第１ＥＣＵ３１０と第２ＥＣＵ３２０にそれぞれオン／オフ信号Ｓ１、Ｓ２を送信する。なお、２つのオン／オフ信号Ｓ１、Ｓ２は、本来は同一の信号であるが、途中の配線経路や回路においてノイズが発生し、異なるレベルの信号として各ＥＣＵ３１０、３２０に到達する可能性がある。後述するオン／オフ判別処理は、このような事態を考慮して実行される処理である。
【００１８】
図２は、本実施形態における、第１ＥＣＵ３１０のオン／オフ判別処理のフローチャートである。オン／オフ判別処理はスタートスイッチ３００から送信されるオン／オフ信号Ｓ１、Ｓ２のレベルを判別する処理である。この判別結果を受けて、第１ＥＣＵ３１０は、第１燃料電池ユニット１００のオン／オフ状態、すなわち起動／停止を制御する。この処理は、燃料電池システム１０の動作中に第１ＥＣＵ３１０により繰り返し実行される処理である。つまり、この処理の開始時は、第１燃料電池ユニット１００がオン状態である。
【００１９】
まず、第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ１００において、通信線３３０を介して第２オン／オフ信号Ｓ２を受信する。次に、第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１００で受信した第２オン／オフ信号Ｓ２がオフか否か判別する。第２オン／オフ信号Ｓ２がオフの場合、ステップＳ１２０の処理に進む。一方、第２オン／オフ信号Ｓ２がオンの場合、ステップＳ１２５の処理に進む。
【００２０】
第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ１２０において、自身がスタートスイッチ３００から受信した第１オン／オフ信号Ｓ１がオフか否か判別する。第１オン／オフ信号Ｓ１がオフの場合、ステップＳ１３０に進み、スタートスイッチ３００からの指示がオフと判別して、第１燃料電池ユニット１００を停止する。一方、第１オン／オフ信号Ｓ１がオンの場合、ステップＳ１３２に進み第１燃料電池ユニット１００のオン状態を維持する。より具体的には、スタートスイッチ３００より第１燃料電池ユニット１００を停止する指示は受けておらず、第１燃料電池ユニット１００の動作を続けると判別する。
【００２１】
第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ１２５において、第１オン／オフ信号Ｓ１がオフか否か判別する。第１オン／オフ信号Ｓ１がオフの場合、ステップＳ１３４に進み第１燃料電池ユニット１００のオン状態を維持する。より具体的には、スタートスイッチ３００より第１燃料電池ユニット１００を停止する指示は受けておらず、第１燃料電池ユニット１００の動作を続けると判別する。一方、第１オン／オフ信号Ｓ１がオンの場合、ステップＳ１３６に進み、スタートスイッチ３００からの指示がオンと判別して、第１燃料電池ユニット１００の動作を続ける。
【００２２】
第２ＥＣＵ３２０も、上述した図２と同じオン／オフ判別処理を行ってもよい。この代わりに、第１ＥＣＵ３１０の判別結果を取得し、第２燃料電池ユニット２００のオン／オフ制御を行ってもよい。
【００２３】
以上で説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、スタートスイッチ３００から受信した第１オン／オフ信号Ｓ１と第２ＥＣＵ経由で受信した第２オン／オフ信号Ｓ２とを用いてオン／オフの判別を行い、オンまたはオフに揃った場合に第１燃料電池ユニット１００をオンまたはオフするため、耐ノイズ性を高めることができる。このため、スタートスイッチ３００から受信したオン／オフ信号のレベルの判別のためにオン／オフ信号のレベルを長時間にわたって監視する必要がなくなり、燃料電池ユニットのオン／オフの判別に要する時間を抑制できる。
【００２４】
Ｂ．第２実施形態：
図３は、第２実施形態における第１ＥＣＵ３１０のオン／オフ判別処理のフローチャートである。第２実施形態の燃料電池システムの構成は、第１実施形態の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。また、第２実施形態において、オン／オフ判別処理は、オン／オフ信号Ｓ１、Ｓ２がオフか否かの判別においてオン／オフ信号Ｓ１、Ｓ２が継続的にオフである時間を基準として行う点が第１実施形態と異なる。
【００２５】
まず、第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ２００において、通信線３３０から第２オン／オフ信号Ｓ２を受信する。次に、第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ２１０においてステップＳ２００で受信した第２オン／オフ信号Ｓ２が継続的にオフである時間（以下「オフ時間ｔ２」と呼ぶ）が閾値ｔＡ以上か否か判別する。閾値ｔＡは、第２オン／オフ信号Ｓ２がノイズによるオフではないと判別できる時間であり、予め実験的に定めることができる。なお、第２オン／オフ信号Ｓ２がオンである場合、オフ時間ｔ２は０とする。オフ時間ｔ２が閾値ｔＡ以上の場合、換言すると、第２オン／オフ信号Ｓ２がオフと判断できる場合、ステップＳ２２０の処理に進む。一方、オフ時間ｔ２が閾値ｔＡより短い場合、換言すると、第２オン／オフ信号Ｓ２がオフではないと判断できる場合、ステップＳ２２５の処理に進む。
【００２６】
第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ２２０において、第１オン／オフ信号Ｓ１が継続的にオフである時間（以下「オフ時間ｔ１」と呼ぶ）が閾値ｔＢ以上か否か判別する。閾値ｔＢは、第１オン／オフ信号Ｓ１がノイズによるオフではないと判別できる時間であり、予め実験的に定めることができる。閾値ｔＢは閾値ｔＡより長いことが好ましい。なお、第１オン／オフ信号Ｓ１がオンである場合、オフ時間ｔ１は０とする。オフ時間ｔ１が閾値ｔＢ以上の場合、換言すると、第１オン／オフ信号Ｓ１がオフと判断できる場合、ステップＳ２３０に進みスタートスイッチ３００からの指示がオフと判別する。一方、オフ時間ｔ１が閾値ｔＢより短い場合、換言すると、第１オン／オフ信号Ｓ１がオフではないと判別できる場合、ステップＳ２３２に進みスタートスイッチ３００からの指示がオフではなく、オンと判別する。
【００２７】
第１ＥＣＵ３１０は、ステップＳ２２５において、オフ時間ｔ１が閾値ｔＣ以上か否か判別する。閾値ｔＣは、第１オン／オフ信号Ｓ１がノイズによるオフではないと判別できる時間であり、予め実験的に定めることができる。閾値ｔＣは閾値ｔＢより長いことが好ましい。オフ時間ｔ２が閾値ｔＣ以上の場合、換言すると、第１オン／オフ信号Ｓ１がオフと判別できる場合、ステップＳ２３４に進みスタートスイッチ３００からの指示がオフと判別する。つまり、第２オン／オフ信号Ｓ２はノイズによりオンになったと判別する。一方、オフ時間ｔ２が閾値ｔＣより短い場合、換言すると、第１オン／オフ信号Ｓ１がオフではないと判別できる場合、ステップＳ２３６に進みスタートスイッチ３００からの指示がオフではなく、オンと判別する。
【００２８】
以上で説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、第１ＥＣＵ３１０は、オン／オフ信号がオフか否かの判別においてオン／オフ信号がオフである時間を基準として行うため、例えば、第２オン／オフ信号Ｓ２はノイズによりオンになった場合でも第１オン／オフ信号Ｓ１がオフであるオフ時間ｔ１が長ければスタートスイッチ３００からの指示がオフであると判別できるため、判別結果の信頼性を向上しつつ、燃料電池ユニットのオン／オフの判別に要する時間を抑制できる。
【００２９】
Ｃ．その他の実施形態：
上記実施形態において、燃料電池システム１０は、２つの燃料電池ユニットを備えている。この代わりに、燃料電池システム１０は、３つ以上の燃料電池ユニットを備えていてもよい。この場合、第１ＥＣＵ３１０は、多数決によってスタートスイッチ３００から送信されるオン／オフ信号のレベルの判別を行うことができる。例えば、燃料電池システム１０が３つ燃料電池ユニットを備えている場合、２つ以上のオン／オフ信号がオフの場合、スタートスイッチ３００からの指示がオフと判別する。
【００３０】
本発明は、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。
【符号の説明】
【００３１】
１０…燃料電池システム
５０…燃料電池車両
１００…第１燃料電池ユニット
１１０…モータ
１２０…燃料電池
１３０…第１コンバータ
１４０…第２コンバータ
１５０…二次電池
１６０…インバータ
２００…第２燃料電池ユニット
３００…スタートスイッチ
３１０…第１ＥＣＵ
３２０…第２ＥＣＵ
３３０…通信線
３４０…接続線
Ｓ１…第１オン／オフ信号
Ｓ２…第２オン／オフ信号
ｔ１、ｔ２…オフ時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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