(57)【要約】      （修正有）【課題】アクチュエータが正常に動作するか否かの故障判定を、簡易かつ任意のタイミングで行なうことができる電池用制御システム、これを備えた燃料電池システムおよびこの燃料電池を備えた電動車両を提供すること。【解決手段】通常モードの場合、コイルには、立ち上げ時に、プランジャを起動させるための最小限の電流値Ｉｘ１で電流が流され、次いで、徐々に多く流れるように電流が流される。そのため、プランジャは、通常速度で移動する。一方、判断モードの場合、コイルには、立ち上げ時に、電流値Ｉｘ１よりも大きい電流値Ｉ１で電流が流される。立ち上げ電流値が、電流値Ｉ１に制御されることにより、プランジャは、通常速度より速い速度で移動して、ストッパに強く当接する。そのため、当接時に聞き取れるほどの衝突音が発生するので、衝突音の有無により供給弁の故障判定ができる。【選択図】図４
2009142090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド、このソレノイドの励磁および消磁により移動する可動体、および、この可動体で開閉される開閉路を有するアクチュエータと、
前記ソレノイドを励磁および消磁するための電流を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記可動体が通常の速度で移動できるように前記電流を制御する通常モードと、前記アクチュエータの故障を判断するために、前記可動体が前記通常の速度よりも速い速度で移動できるように、前記電流を前記通常モードよりも立ち上げ時に多く流す判断モードとを有する、電池用制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用制御システムと、
燃料電池と、
前記燃料電池に接続され、燃料および空気を給排するための給排路とを備え、
前記開閉路が、前記給排路に介在されている、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムを備える、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電池に適用することができる電池用制御システム、これを備える燃料電池システムおよびこの燃料電池システムを備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池、蓄電池などの各種電池を用いて構築された電池システムが知られている。
例えば、燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池に接続された供給管および排気管と、供給管および排気管に設けられた電磁弁とを用いて構築されている。燃料電池システムでは、電磁弁が適宜制御されて、所定量の燃料および空気が燃料電池に供給されることにより、燃料電池で発電が行なわれる。そして、発電された電力は、例えば、燃料電池に接続された配線などを介して負荷（例えば、電動機など）に供給される。
【０００３】
一方、蓄電池システムは、例えば、蓄電池と、蓄電池に電気的に接続された配線と、配線に設けられた電磁リレーとを用いて構築されている。蓄電池システムでは、電磁リレーが適宜制御されることにより、蓄電池に蓄えられている電力が、配線を介して負荷に供給される。
ところで、例示した電池システムでは、電磁バルブや電磁リレーなどの開閉アクチュエータが故障すると、負荷への送電が困難になるため、定期的に、開閉アクチュエータが正常に作動するか否かを判定する必要がある。
【０００４】
これに関して、例えば、特許文献１には、バルブの異常判定を行なうことができる燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の水素ガスの供給口に接続された供給管と、燃料電池の水素ガスの排出口に接続された排気管とを備えている。供給管には、ＦＣ入口バルブが設けられており、排気管には、ＦＣ出口バルブが設けられている。また、供給管におけるＦＣ入口バルブの下流側には、圧力センサが設置されている。この圧力センサは、燃料電池に接続された演算制御部に接続されている。
【０００５】
そして、この燃料電池システムでは、まず、ＦＣ入口バルブおよびＦＣ出口バルブが閉じられるべき状態（特許文献１では、「間欠運転モード」と称している。）から時間Ｔ１経過後に、ＦＣ入口バルブとＦＣ出口バルブとの間の水素ガスの圧力が圧力センサで測定され、その測定値信号が演算制御部に入力される。次いで、圧力センサによる圧力測定が経時的に実施され、時間Ｔ２経過後に、Ｔ２経過時の測定値信号が演算制御部へ入力される。演算制御部では、Ｔ１経過後の圧力とＴ２経過後の圧力との差圧が算出される。そして、その算出値と、予め演算制御部に設定されている差圧の基準値とが比較され、算出値がその基準値未満である場合には、ＦＣ入口バルブおよびＦＣ出口バルブの少なくとも一方が閉じていない状態（故障状態）であると判定される。
【特許文献１】特開２００５−３４７１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、バルブの故障判定は、燃料電池に供給される水素ガスの圧力差に基づいて行なわれるため、燃料電池の動作中にしか行なうことができない。例えば、システム構築時など、供給管に水素ガスが未だ供給されていないときなどには、故障判定をすることができない。そのため、任意のタイミングで故障判定を行なうことが困難であるという不具合がある。
【０００７】
さらに、この故障判定では、圧力センサや演算制御部が必要であり、装置コストが増大し、制御が煩雑となる。
本発明の目的は、アクチュエータが正常に動作するか否かの故障判定を、簡易かつ任意のタイミングで行なうことができる電池用制御システム、および、これを備えた燃料電池システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、上記燃料電池システムを備えた電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電池用システムは、ソレノイド、このソレノイドの励磁および消磁により移動する可動体、および、この可動体で開閉される開閉路を有するアクチュエータと、前記ソレノイドを励磁および消磁するための電流を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記可動体が通常の速度で移動できるように前記電流を制御する通常モードと、前記アクチュエータの故障を判断するために、前記可動体が前記通常の速度よりも速い速度で移動できるように、前記電流を前記通常モードよりも立ち上げ時に多く流す判断モードとを有することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の燃料電池システムは、上記電池用制御システムと、燃料電池と、前記燃料電池に接続され、燃料および空気を給排するための給排路とを備え、前記開閉路が、前記給排路に介在されていることを特徴としている。
さらに、本発明の電動車両は、上記燃料電池システムを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電池用制御システムでは、通常モードの場合、ソレノイドを励磁および消磁するための電流（以下、この欄において「励磁・消磁電流」とする。）は、可動体が通常の速度で移動できるように制御される。一方、判断モードの場合、励磁・消磁電流は、可動体が通常の速度よりも速い速度で移動できるように、通常モードよりも立ち上げ時に多く流される。可動体が、通常モードの場合よりも速い速度で移動するので、開閉路を「開」および／または「閉」にするときには、可動体がソレノイドや開閉路に強く衝突して衝突音が発生する。そのため、この衝突音の有無に基づき、アクチュエータが正常に動作しているか否かの故障判定することができる。すなわち、故障判定に際して、励磁・消磁電流の大きさを制御するだけでよいので、故障判定のための格別の装置構成や煩雑な制御が不要であり、しかも、任意のタイミングでアクチュエータの故障判定を行なうことができる。
【００１２】
また、当該故障判定が、開閉路に対する可動体の衝突音の有無に基づいて行なわれる判定であるため、本発明の電動車両においては、励磁・消磁電流の大きさを適宜制御して、衝突音の音量を大きくすることにより、車内にいる者でも故障判定をすることができる。その結果、アクチュエータを容易にメンテナンスすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム３を搭載した本発明の電動車両１の概略構成図である。
電動車両１は、本体２と、燃料電池システム３とを備えている。
燃料電池システム３は、本体２の下側に配置され、燃料電池４と、給排部５と、動力部６とを備えている。
【００１４】
燃料電池４は、本体２の前側に配置されている。燃料電池４は、例えば、アルカリ形（ＡＦＣ）、固体高分子形（ＰＥＦＣ）、リン酸形（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）、固体電解質形（ＳＯＦＣ）など、公知の燃料電池であって、燃料電池セル（単セル）を複数積み重ねたスタック構造に形成されている。
給排部５は、燃料を貯留する燃料タンク７と、燃料タンク７からの燃料を給排するための給排路としての燃料給排路４８と、圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気を給排するための給排路としての空気給排路４９とを備えている。燃料電池４へ供給する空気供給管１１と、燃料電池４で消費されなかった空気を排出する空気排出管１２とを備えている。
【００１５】
燃料タンク７は、本体２の後側に配置されている。燃料タンク７には、燃料としての高圧の水素ガスが充填されている。
燃料給排路４８は、燃料タンク７から燃料電池４へ水素ガスを供給する燃料供給管８と、燃料電池４で消費されなかった水素ガスを排出する燃料排出管９と、気液分離器１４と、排水管４３と、還流管１５とを備えている。
【００１６】
燃料供給管８は、燃料タンク７と、燃料電池４とに接続されている。燃料供給管８には、管内の圧力を測定する圧力センサ１３が設けられている。
燃料排出管９は、その一端が燃料電池４に接続されている。
気液分離器１４は、燃料電池４の後方やや下方に配置され、燃料排出管９の他端に接続されている。気液分離器１４は、燃料排出管９を流れる水素ガスに含まれる水分を凝縮させて、水素ガスと水とに分離するための機器であって、例えば、公知の気液分離器を用いて構成されている。
【００１７】
排水管４３は、気液分離器１４における液相の排出口（液相側出口）に接続され、本体２の外部に延びている。気液分離器１４で分離された排水は、排水管４３を通って外部に排出される。
還流管１５は、その一端が、気液分離器１４における気相の排出口（気相側出口）に接続され、その他端が、圧力センサ１３の下流側（「上流側」および「下流側」は燃料の供給方向を基準とする。以下同様。）において、燃料供給管８に接続されている。還流管１５の途中には、ポンプ１６が設けられている。
【００１８】
ポンプ１６は、気液分離器１４の後方に配置されている。ポンプ１６は、気液分離器１４で水と分離された水素ガスを、燃料供給管８に戻すためのポンプであって、例えば、公知のロータリーポンプなどを用いて構成されている。
圧縮機１０は、燃料電池４の前方に配置されている。圧縮機１０は、例えば、公知の圧縮機を用いて構成されている。
【００１９】
空気給排路４９は、圧縮機１０で圧縮された空気を燃料電池４へ供給する空気供給管１１と、燃料電池４で消費されなかった空気を排出する空気排出管１２とを備えている。
空気供給管１１は、圧縮機１０と燃料電池４とに接続されている。
空気排出管１２の一端は、燃料電池４に接続されている。空気排出管１２の他端は、本体２の外部へ延びており、燃料電池４から排出される空気は、空気排出管１２を通って外部に排出される。
【００２０】
動力部６は、モータ１７と、インバータ１８と、配線１９とを備えている。
モータ１７は、燃料電池４の前方、圧縮機１０の上方に配置されている。モータ１７は、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機など、公知の電動機を用いて構成されている。
インバータ１８は、モータ１７と燃料電池４との間に配置されている。インバータ１８は、燃料電池４で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置を用いて構成されている。
【００２１】
配線１９は、燃料電池４とインバータ１８とを電気的に接続している。また、配線１９は、インバータ１８とモータ１７とを電気的に接続している。燃料電池４で発電された直流電力は、インバータ１８で三相交流電力に変換されてモータ１７に送電され、モータ１７によって、電動車両１の駆動力に変換される。
また、燃料電池システム３には、本発明の一実施形態に係る電池用制御システム２０が備えられている。
【００２２】
電池用制御システム２０は、制御手段としての制御部２１と、アクチュエータとしての、主止弁２２、レギュレータ２３、供給弁２４および排水弁２５とを備えている。
制御部２１は、燃料電池４の上方に配置されている。制御部２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータで構成されている。制御部２１には、通常モード（後述）および判断モード（後述）に対応する制御プログラムが記憶されている。
【００２３】
主止弁２２は、緊急時やモータ１７停止時に自動的に閉められる弁であって、燃料タンク７内において、圧力センサ１３よりも上流側において燃料供給管８に介在されている。主止弁２２は、配線４７を介して、制御部２１と電気的に接続されている。
レギュレータ２３は、燃料電池４に供給される水素ガスの流量を調節するための弁であって、圧力センサ１３と主止弁２２との間において、燃料供給管８に介在されている。レギュレータ２３は、配線４７を介して、制御部２１と電気的に接続されている。
【００２４】
供給弁２４は、水素ガスを燃料電池４へ供給する際に開かれる弁であって、圧力センサ１３とレギュレータ２３との間において、燃料供給管８に介在されている。供給弁２４は、配線４７を介して、制御部２１と電気的に接続されている。
排水弁２５は、気液分離器１４で水素ガスと分離された水を排出する際に開かれる弁であって、排水管４３に介在されている。排水弁２５は、配線４７を介して、制御部２１と電気的に接続されている。
【００２５】
主止弁２２、レギュレータ２３、供給弁２４および排水弁２５は、それぞれ役割が違うものの構成が同じである。それゆえ、以下では、供給弁２４を例に挙げて、これらの弁の構成について説明する。
図２は、図１における供給弁２４およびその付近の拡大図である。
供給弁２４は、この実施形態では、ノーマルクローズドの電磁弁であって、弁部２６と、ソレノイドとしての磁気部２７とを備えている。
【００２６】
弁部２６は、略円筒形状の本体２８を備えている。
本体２８の軸方向一方端部には、本体２８を径方向に貫通する開閉路としての流路３１が形成されている。より具体的には、流路３１の径方向途中には、軸方向他方側へと延びる隔壁３２が形成されており、流路３１は、隔壁３２を迂回するように、軸方向他方側に突出する断面視略ハット形状に形成されている。本体２８における流路３１の出口には、それぞれ燃料供給管８が接続されている。これにより、流路３１は、水素ガスが供給される燃料給排路４８に介在されている。
【００２７】
磁気部２７は、ボビン３５と、コア３６とを備えている。
ボビン３５は、非磁性体からなり、略円筒形状の円筒部３３と、円筒部３３の軸方向両端部において径方向外側に張り出したフランジ部３４とを備えている。円筒部３３の外周面には、コイル４０が巻回されている。コイル４０には、制御部２１に接続された配線４７が接続されている。なお、コイル４０は、両フランジ部３４にわたって設けられているカバー２９により被覆されている。
【００２８】
ボビン３５には、後述するプランジャ３７の移動をガイドするガイド部材４１が円筒部３３の内周面に沿って嵌合されている。より具体的には、ガイド部材４１は、円筒部３３の内径と略同じ外径を有する円筒形状に形成されており、円筒部３３の一方端部から円筒部３３の内周面に沿って、その軸方向他方端部が円筒部３３の軸方向途中に位置するように、ボビン３５に嵌合されている。
【００２９】
ガイド部材４１の軸方向他方端部には、後述するプランジャ３７の移動を規制するストッパ４２が形成されている。ストッパ４２は、ガイド部材４１の径方向内側に張り出すように、ガイド部材４１と一体的に形成されている。
ガイド部材４１には、可動体としてのプランジャ３７が、ガイド部材４１の軸方向にスライド自在に挿入されている。ガイド部材４１の他方端部には、ガイド部材４１の軸方向一方側への付勢力を有するばね（図示せず）が取り付けられており、プランジャ３７は、このばねによって、常時は、軸方向一方側へと付勢されており、隔壁３２の他方側端部に当接している。
【００３０】
コア３６は、磁性体からなり、略円柱形状の円柱部３８と、円柱部３８の他方端部において径方向外側に張り出したフランジ部３９とを備えている。コア３６は、ボビン３５の円筒部３３の内周面に嵌合されている。より具体的には、コア３６の円柱部３８は、円筒部３３の内径と略同じ外径で形成されており、円筒部３３の他方端部から円筒部３３の内周面に沿って、その一方端部がガイド部材４１に当接し、フランジ部３９がカバー２９の他方端部に当接するように、ボビン３５に嵌合されている。
【００３１】
次に、この供給弁２４の動作について説明する。
この供給弁２４は、上述したように、ノーマルクローズドの電磁弁であって、流路３１は、常時は、隔壁３２の他方側端部に当接しているプランジャ３７により、隔壁３２を隔てて本体２８の径方向に対向する一方側と他方側との連通が阻止されている。
コイル４０に電流が流れると、この電流によって発生する磁界によって、コア３６が磁化されて、プランジャ３７がコア３６に吸引される。この吸引により、プランジャ３７は、ばね（図示せず）の付勢力に抗して移動（スライド）し、その他方端部がストッパ４２に当接する（図２では、この状態のプランジャ３７を二点鎖線で表わしている。）。これにより、プランジャ３７の一方側端部が隔壁３２の他方側端部から離間して、流路３１の一方側と他方側とが連通し、例えば、燃料供給管８から流路３１の一方側に流入する水素ガスは、隔壁３２を迂回するように流路３１を流れて、他方側に接続された燃料供給管８へと流出する（図２の一点鎖線で示した水素ガスの流れを参照。）。このように、供給弁２４は、コイル４０に電流が流れていない消磁状態では、流路３１の一方側と他方側との連通が阻止される、いわゆる閉状態である。閉状態では、燃料供給管８を流れる水素ガスは、隔壁３２とプランジャ３７とにより塞き止められる。一方、コイル４０に電流が流れている励磁状態では、流路３１の一方側と他方側とが連通する、いわゆる開状態である。開状態では、例えば、燃料供給管８から流路３１の一方側に流入する水素ガスは、隔壁３２に沿って流路３１を流れて、他方側に接続された燃料供給管８へと流出する。
【００３２】
図３は、図１の制御部２１において実行される供給弁２４に対する制御処理の流れ示すフローチャートである。また、図４は、図２のコイル４０を流れる励磁電流の大きさの時間的変化を示すタイムチャートであって、図４（ａ）は、通常モードのタイムチャートを示しており、図４（ｂ）は、判断モードのタイムチャートを示している。
制御部２１は、供給弁２４に対する制御処理として、通常モードと判断モードとを有している。通常モードとは、プランジャ３７が通常の速度で移動できるように、磁気部２７を励磁および消磁するための電流（以下、この電流を単に「電流」または「励磁電流」と略する。）を制御する処理モードであり、例えば、燃料電池４に水素ガスを供給するときに行なわれる処理モードである。一方、判断モードとは、供給弁２４の故障を判断するために、プランジャ３７が上記通常の速度よりも速い速度で移動できるように、コイル４０への励磁電流を制御する処理モードであり、供給弁２４の故障判定が行なわれるときの処理モードである。
【００３３】
制御部２１に対して、供給弁２４の「開」要求信号が入力されると（ステップＳ１）、まず、起動時（例えば、イグニッションキーをＯＮにしたとき）であるか否かが判別される（ステップＳ２）。起動時でないと判別されると（ステップＳ２のＮＯ）、次いで、メンテナンス時であるか否かが判別される（ステップＳ３）。このメンテナンス時とは、例えば、供給弁２４を含む電動車両１の電装品の自動メンテナンスが、ユーザなどによって設定されたときのことを示している。ユーザなどは、例えば、フロントパネルに取り付けられたメンテナンスボタンなどを押すことにより自動メンテナンスを設定することができる。そして、メンテナンス時でないと判別されると（ステップＳ３のＮＯ）、次に、終了時（例えば、イグニッションキーをＯＦＦにしたとき）であるか否かが判別される（ステップＳ４）。そして、終了時でないと判別されると（ステップＳ４のＮＯ）、図４（ａ）に示す、通常モードの制御処理が行なわれる。
【００３４】
通常モードの制御処理では、まず、コイル４０に対して、立ち上げ時に、電流値Ｉｘ１（例えば、０．５〜２．５Ａ）で電流が流れるように制御される（ステップ５）。電流値Ｉｘ１は、静止状態のプランジャ３７を起動させるための最小限度の電流値であり、この電流により発生する磁界によって、コア３６が励磁されて、プランジャ３７の移動が開始される。
【００３５】
次いで、Ｔ１の時間（例えば、０．１〜１秒）をかけて、電流値が、立ち上げ時の電流値Ｉｘ１から、最も多く流れる電流値Ｉ１（例えば、３〜５Ａ）に至るように、電流が徐々に多く流れるように制御される（ステップ６のＮＯ）。この制御は、具体的には、デューティ比を４０％から１００％に連続的に変化させるデューティ制御により達成される。これによって、プランジャ３７は、ガイド部材４１に沿って、通常の速度で、他方側に向かって移動（スライド）する。
【００３６】
そして、Ｔ１の時間が経過すると（ステップ６のＹＥＳ）、電流が電流値Ｉ１で流れるようになり（ステップ７）、電流は、その電流値Ｉ１で、Ｔ２の時間（例えば、０．０５〜１秒）継続して流される（ステップ８のＮＯ）。このとき、プランジャ３７は、ストッパ４２に対して、通常の速度で、聞き取れる程の衝突音が発生することなく、穏やかに当接する（図２の二点鎖線で示すプランジャ３７を参照。）。すると、供給弁２４が開状態となり、水素ガスが流路３１に沿って流通する。
【００３７】
その後、Ｔ２の時間が経過すると（ステップ８のＹＥＳ）、電流が電流値Ｉ２（例えば、１．５〜２．５Ａ）で流れるようになり（ステップ９）、電流は、その電流値Ｉ２で、Ｔ３の時間（例えば、２秒以上）継続して流される（ステップ１０のＮＯ）。このとき、プランジャ３７のストッパ４２に対する当接状態は保持される。
その後、Ｔ３の時間が経過すると（ステップ１０のＹＥＳ）、電流の供給が停止され、コア３６が消磁される。すると、プランジャ３７は、ばねの付勢力により、再び、ガイド部材４１に沿って、一方側に向かって移動（スライド）し、隔壁３２に当接して、供給弁２４が閉状態となる。そのため、水素ガスの流路３１に沿う流通が遮断される。
【００３８】
一方、ステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ４において、起動時、メンテナンス時および終了時であると判別されると（ステップＳ２、Ｓ３およびＳ４のＹＥＳ）、図４（ｂ）に示す、判断モードの制御処理が行なわれる。
判断モードの制御処理では、まず、コイル４０に対して、立ち上げ時に、電流値Ｉ１で電流が流される（ステップＳ１１）。この電流値Ｉ１は、上述した電流値Ｉｘ１よりも大きい電流値であり、上述したように、例えば、３〜１０Ａである。電流値が、立ち上げ時に、電流値Ｉ１に制御されることにより、プランジャ３７は、上記通常の速度よりも速い速度で移動（スライド）して、ストッパ４２に強く当接する。そのため、プランジャ３７のストッパ４２に対する当接時には、聞き取れるほどの衝突音が発生する。
【００３９】
その後、Ｔ４の時間が経過すると（ステップ１２のＹＥＳ）、電流が電流値Ｉ２（例えば、１．５〜２．５Ａ）で流れるようになり（ステップ９）、電流は、その電流値Ｉ２で、Ｔ３の時間（例えば、２秒以上）継続して流される（ステップ１０のＮＯ）。このとき、プランジャ３７のストッパ４２に対する当接状態は保持される。
その後、Ｔ３の時間が経過すると（ステップ１０のＹＥＳ）、電流の供給が停止され、コア３６が消磁される。すると、プランジャ３７は、ばねの付勢力により、再び、ガイド部材４１に沿って、一方側に向かって移動（スライド）し、隔壁３２に当接して、供給弁２４が閉状態となる。そのため、水素ガスの流路３１に沿う流通が遮断される。
【００４０】
以上のように、本発明の電池用制御システム２０では、通常モードの場合、まず、コイル４０に対して、立ち上げ時に、電流値Ｉｘ１で電流が流れるように制御される（ステップ５）。電流値Ｉｘ１は、静止状態のプランジャ３７を起動させるための最小限度の電流値であり、この電流により発生する磁界によって、コア３６が励磁されて、プランジャ３７の移動が開始される。次いで、Ｔ１の時間をかけて、電流値が、立ち上げ時の電流値Ｉｘ１から、最も多く流れる電流値Ｉ１に至るように、電流が徐々に多く流れるように制御される（ステップ６のＮＯ）。これによって、プランジャ３７は、ガイド部材４１に沿って、通常の速度で、他方側に向かって移動（スライド）して、ストッパ４２に対して、通常の速度で、聞き取れる程の衝突音が発生することなく、穏やかに当接する（図２の二点鎖線で示すプランジャ３７を参照。）。
【００４１】
一方、判断モードの場合、まず、コイル４０に対して、立ち上げ時に、電流値Ｉ１で電流が流される（ステップＳ１１）。電流値が、立ち上げ時に、電流値Ｉ１に制御されることにより、プランジャ３７は、上記通常の速度よりも速い速度で移動（スライド）して、ストッパ４２に強く当接する。そのため、プランジャ３７のストッパ４２に対する当接時には、聞き取れるほどの衝突音が発生する。
【００４２】
その結果、判断モードでは、この衝突音の有無に基づき、供給弁２４が正常に動作しているか否か、すなわち、プランジャ３７が正常に動作しているか否かの故障判定することができる。このように、供給弁２４の故障判定に際して、コイル４０に流す電流の大きさを制御するだけでよいので、故障判定のための格別の装置構成や煩雑な制御が不要であり、しかも、任意のタイミングで供給弁２４の故障判定を行なうことができる。
【００４３】
また、当該故障判定が、ストッパ４２に対するプランジャ３７の衝突音の有無に基づいて行なわれる判定であるため、電動車両１においては、コイル４０に流す電流の電流値Ｉ１の大きさを適宜制御して、衝突音の音量を大きくすることにより、車内にいる者でも故障判定をすることができる。その結果、供給弁２４を容易にメンテナンスすることができる。
【００４４】
図５は、蓄電池システム５３を搭載した電動車両５１の概略構成図である。
電動車両５１は、本体５２と、蓄電池システム５３とを備えている。
蓄電池システム５３は、本体５２の下側に配置され、蓄電池５４と、動力部５５とを備えている。
蓄電池５４は、本体５２の中央よりやや前方に配置されている。蓄電池５４は、例えば、ニッケル水素蓄電池など、公知の二次電池を用いて構成されている。
【００４５】
動力部５５は、モータ５６と、インバータ５７と、１次側配線５８と、２次側配線７３とを備えている。
モータ５６は、蓄電池５４の前方に配置されている。モータ５６は、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機など、公知の電動機を用いて構成されている。
インバータ５７は、モータ５６と蓄電池５４との間に配置されている。インバータ５７は、蓄電池５４に蓄えられた直流電力を交流電力に変換する装置であって、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置を用いて構成されている。
【００４６】
１次側配線５８は、蓄電池５４とインバータ５７とを接続する第１配線５９および第２配線６０と、第２配線６０に並列に接続された第３配線６１とを備えている。第２配線６０は、インバータ５７への突入電流を抑制するための配線であり、図示しない抵抗が直列に接続されている。第３配線６１は、第２配線６０のバイパス配線であり、上記抵抗（図示せず）の上流側および下流側において、第２配線６０に接続されている。
【００４７】
２次側配線７３は、インバータ５７で変換された三相電力をモータ５６に送電するための配線であって、インバータ５７とモータ５６とを電気的に接続している。
蓄電池５４に蓄えられた直流電力は、インバータ５７で三相交流電力に変換されてモータ５６に送電され、モータ５６によって、電動車両５１の駆動力に変換される。
また、蓄電池システム５３には、本発明の一実施形態に係る電池用制御システム６２が備えられている。
【００４８】
電池用制御システム６２は、制御手段としての制御部６３と、アクチュエータとしてのリレー６４とを備えている。
制御部６３は、蓄電池５４の上方やや前寄りに配置されている。制御部６３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータで構成されている。制御部６３には、通常モードおよび判断モードに対応する制御プログラムが記憶されている。
【００４９】
リレー６４は、第１配線５９，第２配線６０および第３配線６１にそれぞれ介在されている。各リレー６４は、配線７４を介して、制御部６３と電気的に接続されている。
第１配線５９、第２配線６０および第３配線６１に介在された各リレー６４は、その介在位置が異なるものの構成が同じである。それゆえ、以下では、第１配線５９に介在されたリレー６４を例に挙げて、これらのリレーの構成について説明する。
【００５０】
図６は、図５におけるリレー６４およびその付近の拡大図である。
リレー６４は、この実施形態では、メーク接点の電磁リレーであって、略直方体形状の本体ケース６５と、ソレノイドとしての磁気部６６と、接点機構部６７とを備えている。
磁気部６６は、鉄心６８と、コイル６９とを備えている。
鉄心６８は、略円柱形状に形成されている。鉄心６８は、その軸方向が本体ケース６５の長手方向に沿うように、例えば、図示しない位置において本体ケース６５に固定されることにより、本体ケース６５の長手方向一方端部に配置されている。
【００５１】
コイル６９は、鉄心６８に巻回されており、その両端が、制御部６３に接続された配線７４に接続されている。
接点機構部６７は、固定接点７０と、ばね７２と、可動体としての可動接点７１とを備えている。
固定接点７０は、本体ケース６５の長手方向と直交する幅方向に間隔を隔てて対向する、１対の接点７０Ａおよび接点７０Ｂを備えている。１対の接点７０Ａおよび７０Ｂは、鉄心６８の中心軸延長線上に隙間７５が形成されるように互いに対向しており、それぞれ図示しない位置において本体ケース６５に固定されることにより、鉄心６８よりも本体ケース６５の長手方向他方側に配置されている。１対の接点７０Ａおよび接点７０Ｂにおける隙間７５側と反対側の端部には、それぞれ、第１配線５９が接続されている。すなわち、１対の接点７０Ａおよび接点７０Ｂ、およびこれらに接続された第１配線５９は、可動接点７１により開閉される開閉路を形成している。
【００５２】
ばね７２は、引張ばねからなり、長手方向に鉄心６８と対向するように、本体ケース６５の内面と固定接点７０との間に配置され、一端が本体ケース６５の内面に固定され、他端が可動接点７１に固定されている。
可動接点７１は、略直方体形状に形成され、その幅方向両端部が１対の接点７０Ａおよび接点７０Ｂとそれぞれ対向するように、かつ、その幅方向中央部が鉄心６８の中心軸延長線上に位置するように設けられている。また、可動接点７１は、ばね７２によって、常時は、本体ケース６５の内面に向けて付勢されており、１対の接点７０Ａおよび接点７０Ｂと間隔を隔てて配置されている。
【００５３】
次に、このリレー６４の動作について説明する。
このリレー６４は、上述したように、メーク接点の電磁リレーであって、可動接点７１は、常時は、１対の接点７０Ａおよび７０Ｂに接触しておらず、一方の接点７０Ａに接続された第１配線５９（接点７０Ａ側の第１配線５９）と他方の接点７０Ｂに接続された第１配線５９（接点７０Ｂ側の第１配線５９）との導通が阻止されている。
【００５４】
コイル６９に電流が流れると、この電流によって発生する磁界によって、鉄心６８が磁化されて、可動接点７１が鉄心６８に吸引される。この吸引により、可動接点７１は、ばね７２の付勢力に抗して移動し、その幅方向両端部がそれぞれ一方の接点７０Ａおよび他方の接点７０Ｂに接触する（図６では、この状態の可動接点７１を二点鎖線で表わしている。）。これにより、一方の接点７０Ａ側の第１配線５９と他方の接点７０Ｂ側の第１配線５９とが可動接点７１を介して導通し、第１配線５９から一方の接点７０Ａに流れる電流、可動接点７１を流れて、他方の接点７０Ｂに接続された第１配線５９へと流れる。
【００５５】
このように、リレー６４は、コイル６９に電流が流れていない消磁状態では、接点７０Ａ側の第１配線５９と接点７０Ｂ側の第１配線５９との導通が阻止される、いわゆる開状態である。開状態では、第１配線５９を流れる電流は、１対の接点７０Ａおよび７０Ｂの隙間７５により遮られる。一方、コイル６９に電流が流れている励磁状態では、一方の接点７０Ａ側の第１配線５９と他方の接点７０Ｂ側の第１配線５９とが可動接点７１を介して導通する、いわゆる閉状態である。閉状態では、例えば、第１配線５９から一方の接点７０Ａに流れる電流は、可動接点７１を流れて、他方の接点７０Ｂに接続された第１配線５９へと流れる。
【００５６】
そして、この電動車両５１の制御部６３では、上述した制御部２１と同様の制御処理が行なわれる。
すなわち、制御部６３は、リレー６４に対する制御処理として、通常モードと判断モードとを有している。電池用制御システム６２における通常モードとは、可動接点７１が通常の速度で移動できるように磁気部６６を励磁するための電流（以下、この電流を単に「電流」または「励磁電流」と略する。）を制御する処理モードであり、例えば、インバータ５７に送電するときに行なわれる処理モードである。一方、判断モードとは、リレー６４の故障を判断するために、可動接点７１が上記通常の速度よりも速い速度で移動できるように、コイル６９への励磁電流を制御する処理モードであり、例えば、リレー６４の故障判定が行なわれるときの処理モードである。
【００５７】
通常モードの制御処理では、まず、コイル６９に対して、立ち上げ時に、電流値Ｉｘ１（例えば、１〜５Ａ）で電流が流れるように制御される。電流値Ｉｘ１は、静止状態の可動接点７１を起動させるための最小限度の電流値であり、この電流により発生する磁界によって、鉄心６８が励磁されて、可動接点７１の移動が開始される。
次いで、Ｔ１の時間（例えば、０．０５〜０．５秒）をかけて、電流値が、立ち上げ時の電流値Ｉｘ１から、最も多く流れる電流値Ｉ１（例えば、８〜１０Ａ）に至るように、電流が徐々に多く流れるように制御される。この制御は、具体的には、デューティ比を４０％から１００％に連続的に変化させるデューティ制御により達成される。これによって、可動接点７１は、通常の速度で、一方側に向かって移動し、１対の接点７０Ａおよび７０Ｂに対して、通常の速度で、聞き取れる程の衝突音が発生することなく、穏やかに当接する（図６の二点鎖線で示す可動接点７１を参照。）。すると、リレー６４が閉状態となり、接点７０Ａ側の配線５９と接点７０Ｂ側の配線５９とが、可動接点７１を介して導通する。
【００５８】
一方、判断モードの制御処理では、まず、コイル６９に対して、立ち上げ時に、電流値Ｉ１で電流が流される。この電流値Ｉ１は、上述した電流値Ｉｘ１よりも大きい電流値であり、上述したように、例えば、８〜１０Ａである。電流値が、立ち上げ時に、電流値Ｉ１に制御されることにより、可動接点７１は、上記通常の速度よりも速い速度で移動して、１対の接点７０Ａおよび７０Ｂに強く当接する。そのため、可動接点７１の１対の接点７０Ａおよび７０Ｂに対する当接時には、聞き取れるほどの衝突音が発生する。
【００５９】
その結果、判断モードでは、この衝突音の有無に基づき、リレー６４が正常に動作しているか否か、すなわち、可動接点７１が正常に動作しているか否かの故障判定することができる。このように、リレー６４の故障判定に際して、コイル６９に流す電流の大きさを制御するだけでよいので、故障判定のための格別の装置構成や煩雑な制御が不要であり、しかも、任意のタイミングでリレー６４の故障判定を行なうことができる。
【００６０】
また、当該故障判定が、１対の接点７０Ａおよび７０Ｂに対する可動接点７１の衝突音の有無に基づいて行なわれる判定であるため、電動車両５１においては、コイル６９に流す電流の電流値Ｉ１の大きさを適宜制御して、衝突音の音量を大きくすることにより、車内にいる者でも故障判定をすることができる。その結果、リレー６４を容易にメンテナンスすることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜設計を変形することができる。
例えば、前述の実施形態では、本発明の電池用制御システムを、電動車両に適用した場合のみを例示して説明したが、本発明の電池用制御システムは、例えば、鉄道、船舶、航空機などに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを搭載した本発明の電動車両の概略構成図である。
【図２】図１における供給弁およびその付近の拡大図である。
【図３】図１の制御部において実行される供給弁に対する制御処理の流れ示すフローチャートである。
【図４】図２のコイルを流れる励磁電流の大きさの時間的変化を示すタイムチャートであって、図４（ａ）は、通常モードのタイムチャートを示しており、図４（ｂ）は、判断モードのタイムチャートを示している。
【図５】蓄電池システムを搭載した電動車両の概略構成図である。
【図６】図５におけるリレーおよびその付近の拡大図である。
【符号の説明】
【００６３】
１      電動車両
３      燃料電池システム
４      燃料電池
５      給排部
８      燃料供給管
９      燃料排出管
１１    空気供給管
１２    空気排出管
１５    還流管
２０    電池用制御システム
２１    制御部
２２    主止弁
２３    レギュレータ
２４    供給弁
２５    排水弁
２７    磁気部
３１    流路
３２    隔壁
３５    ボビン
３６    コア
３７    プランジャ
４０    コイル
４２    ストッパ
４３    排水管
４８    燃料給排路
４９    空気給排路
５３    蓄電池システム
５８    １次側配線
５９    第１配線
６０    第２配線
６１    第３配線
６２    電池用制御システム
６３    制御部
６４    リレー
６６    磁気部
６８    鉄心
６９    コイル
７０    固定接点
７０Ａ  接点
７０Ｂ  接点
７１    可動接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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