JP7088032B2 - 燃料電池車両及びその制御方法 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1に記載の技術は、上述のように、電流センサの故障の対象が、上張り付き故障、中間張り付き故障、及び下張り付き故障などのみであり、電流センサのオフセット故障は検出することができないという課題がある。
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を制御する多相コンバータと、
前記多相コンバータの各相に設けられた電流センサと、
前記燃料電池から電力の供給を受ける電気負荷と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電気負荷の電力量の過不足を検出した場合、前記燃料電池の出力電流を一定として、前記多相コンバータの駆動する相の入れ替えを行い、
相の入れ替え後に前記電気負荷の電力量の過不足が解消した場合、入れ替え前に駆動していた相に設けられた前記電流センサがオフセット故障していると判定する。
燃料電池と、前記燃料電池の出力電流を制御する多相コンバータと、前記多相コンバータの各相に設けられた電流センサと、前記燃料電池から電力の供給を受ける電気負荷と、を備える燃料電池車両の制御方法であって、
前記電気負荷の電力量の過不足を検出した場合、前記燃料電池の出力電流を一定として、前記多相コンバータの駆動する相の入れ替えを行い、
相の入れ替え後に前記電気負荷の電力量の過不足が解消した場合、入れ替え前に駆動していた相に設けられた前記電流センサがオフセット故障していると判定する。
図1に示されるように、本実施の形態に係る燃料電池車両10は、FC20と、燃料ガス供給部30と、酸化ガス供給部40と、FDC51と、BDC(Battery Direct current Converter)52と、バッテリ53と、インバータ54と、トラクションモータ55と、車輪56L,56Rと、補機類57と、車速センサ58と、上位ECU(Electronic Control Unit)60と、を備えている。なお、図1は、図面が煩雑になることを防ぐために、燃料電池車両10の構成要素のうち本発明に関係する構成要素のみを抜粋して図示し、その他の構成要素は省略している。また、上位ECU60は、後述のように、燃料電池車両10内の各構成要素の制御を行うが、上位ECU60と各構成要素との接続線は、上位ECU60とFDC51との接続線のみを図示し、その他の接続線は省略している。また、FDC51は、後述のように、FDC_ECU710を備えており、上位ECU60及びFDC_ECU710で制御部を構成している。
コンバータ720-1において、リアクトルL1は、一端がFDC51の正極側の入力端子に接続される。ダイオードDb1は、アノード端子がリアクトルL1の他端に接続され、カソード端子がFDC51の正極側の出力端子に接続される。スイッチング素子SW1は、一端がリアクトルL1とダイオードDb1との間に接続され、他端がFDC51の負極側の入力端子及び出力端子に接続される。また、スイッチング素子SW1は、ダイオードDa1が並列に接続されている。スイッチング素子SW1のオンオフにより、リアクトルL1は電力の蓄積及び放出を繰り返す。リアクトルL1から放出された電力は、ダイオードDb1を介して、電気負荷59に供給される。リアクトル電流センサ730-1は、リアクトルL1の出力段(他端)に接続され、リアクトルL1に流れる電流値を検出する電流センサである。
電圧センサ740は、FDC51の入力側の電圧を検出し、電圧センサ750は、FDC51の出力側の電圧を検出する。
一方、電気負荷59の電力量の過不足が検出された場合は(ステップS2のYES)、上位ECU60は、FDC_ECU710に対し、現在駆動している相に設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障しているか否かをチェックするチェックモードに移行するためのチェックモード指令を送信する(ステップS3)。
FDC51が、例えば、4相コンバータである場合、チェックモード時の相の入れ替えパターンは、1相駆動時から4相駆動時までのそれぞれの駆動時のパターンを含む。例えば、1相駆動時の入れ替えパターンは、現在駆動している1相を現在駆動していない1相に入れ替えるパターンとなる。
ただし、燃料電池車両10が一定の走行を継続するためには、FDC51を2相以上で正常駆動することが好適である。
パターンa1:
パターンa1は、現在駆動している2相を、現在駆動していない2相に入れ替えるパターンである。以下、パターンa1の具体例を説明する。
例えば、相A,Bを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、相A,Bを相C,Dに入れ替え、相C,Dを駆動する。
その結果、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,C,Dに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、電力量の過不足が解消されれば、相A,Bのいずれかに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相A,B以外の相C,Dを使用して、2相駆動で電力供給を継続すれば良い。
パターンa2は、現在駆動している2相のうちの1相を別の相に入れ替え、その後、現在駆動している2相のうちの残りの1相を別の相に入れ替えるパターンである。以下、パターンa2の具体例を説明する。
例えば、相A,Bを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、まず、相Aを相C又は相D(ここでは相Cとする)に入れ替え、相B,Cを駆動する。
続いて、相Bを相Aに入れ替え、相A,Cを駆動する。
その結果、いずれの組み合わせの相を駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,Cに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、相A,Cの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Bに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相B以外の相A,C,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相B,Cの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Aに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相A以外の相B,C,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
このうち、相の入れ替え回数を少なくし、最低でも2相分の正常駆動を確保するパターンとしては、パターンa1が好適である。
その一方、リアクトル電流センサ730がオフセット故障している相を特定するパターンとしては、パターンa2が好適である。
パターンb1:
パターンb1は、現在駆動している3相のうち1相を停止させて、パターンa1を実行するパターンである。以下、パターンb1の具体例を説明する。
例えば、相A,B,Cを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、まず、相A,B,Cのいずれか1つ(ここでは相Cとする)を停止させ、相A,Bを駆動する。
続いて、相A,Bを相C,Dに入れ替え、相C,Dを駆動する。
その結果、いずれの組み合わせの相を駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,C,Dに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、相A,Bの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Cに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相C以外の相A,B,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相A,Bのいずれかに設けられたリアクトル電流センサ730が、オフセット故障していると判定できる。そのため、相A,B以外の相C,Dを使用して、2相駆動で電力供給を継続すれば良い。
パターンb2は、パターンa2と同様に、現在駆動している3相を1相ずつ入れ替えるパターンである。以下、パターンb2の具体例を説明する。
例えば、相A,B,Cを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、まず、相A,B,Cを相A,B,Dに入れ替え、相A,B,Dを駆動する。
続いて、相A,B,Dを相A,C,Dに入れ替え、相A,C,Dを駆動する。
続いて、相A,C,Dを相B,C,Dに入れ替え、相B,C,Dを駆動する。
その結果、いずれの組み合わせの相を駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,C,Dに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、相B,C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Aに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相A以外の相B,C,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相A,C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Bに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相B以外の相A,C,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相A,B,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Cに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相C以外の相A,B,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
このうち、相の入れ替え回数を少なくし、最低でも2相分の正常駆動を確保するパターンとしては、パターンb1が好適である。
その一方、リアクトル電流センサ730がオフセット故障している相を特定するパターンとしては、パターンb2が好適である。
パターンc1:
パターンc1は、現在駆動している4相のうち2相を停止させて、パターンa1を実行するパターンである。以下、パターンc1の具体例を説明する。
例えば、相A,B,C,Dを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、まず、相A,B,C,Dのいずれか2つ(ここでは相C,Dとする)を停止させ、相A,Bを駆動する。
続いて、相A,Bを相C,Dに入れ替え、相C,Dを駆動する。
その結果、いずれの組み合わせの相を駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,C,Dに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、相A,Bの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相C,Dのいずれかに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相C,D以外の相A,Bを使用して、2相駆動で電力供給を継続すれば良い。
また、相C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相A,Bのいずれかに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相A,B以外の相C,Dを使用して、2相駆動で電力供給を継続すれば良い。
パターンc2は、現在駆動している4相のうち1相を停止させて、パターンb1を実行するパターンである。以下、パターンc2の具体例を説明する。
例えば、相A,B,C,Dを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、まず、相A,B,C,Dのいずれか1つ(ここでは相Dとする)を停止させ、相A,B,Cを駆動する。
相A,B,Cを駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,Cのいずれか1つ(ここでは相Cとする)を停止させ、相A,Bを駆動する。
続いて、相A,Bを相C,Dに入れ替え、相C,Dを駆動する。
その結果、いずれの組み合わせの相を駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,C,Dに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、相A,Bの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相C,Dのいずれかに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相C,D以外の相A,Bを使用して、2相駆動で電力供給を継続すれば良い。
また、相C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相A,Bのいずれかに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相A,B以外の相C,Dを使用して、2相駆動で電力供給を継続すれば良い。
パターンc3は、現在駆動している4相のうち1相を停止させて、パターンb2を実行するパターンである。以下、パターンc3の具体例を説明する。
例えば、相A,B,C,Dを駆動中に電力量の過不足が検出されたとする。
その場合、まず、相Dを停止させ、相A,B,Cを駆動する。
続いて、相Cを停止させ、相A,B,Dを駆動する。
続いて、相Bを停止させ、相A,C,Dを駆動する。
続いて、相Aを停止させ、相B,C,Dを駆動する。
その結果、いずれの組み合わせの相を駆動中も、電力量の過不足が再度検出されれば、相A,B,C,Dに設けられたリアクトル電流センサ730はいずれも、オフセット故障していないと判定できる。
一方、相A,B,Cの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Dに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相D以外の相A,B,Cを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相A,B,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Cに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相C以外の相A,B,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相A,C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Bに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相B以外の相A,C,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
また、相B,C,Dの駆動中でのみ、電力量の過不足が解消されれば、相Aに設けられたリアクトル電流センサ730がオフセット故障していると判定できる。そのため、相A以外の相B,C,Dを使用して、2相駆動又は3相駆動のいずれかで電力供給を継続すれば良い。
このうち、相の入れ替え回数を少なくし、最低でも2相分の正常駆動を確保するパターンとしては、パターンc1,c2が好適である。
その一方、リアクトル電流センサ730がオフセット故障している相を特定するパターンとしては、パターンc3が好適である。
例えば、本発明は、上位ECU及びFDC_ECUが、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサや、メモリなどを備え、プロセッサがメモリに格納されたコンピュータプログラムを読み出し実行することにより、上位ECU及びFDC_ECUの任意の処理を実現することも可能である。
Claims (5)
- 燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を制御する多相コンバータと、
前記多相コンバータの各相に設けられた電流センサと、
前記燃料電池から電力の供給を受ける電気負荷と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電気負荷の電力量の過不足を検出した場合、前記燃料電池の出力電流を一定として、前記多相コンバータの駆動する相の入れ替えを行い、
相の入れ替え後に前記電気負荷の電力量の過不足が解消した場合、入れ替え前に駆動していた相に設けられた前記電流センサがオフセット故障していると判定する、
燃料電池車両。 - 前記制御部は、
前記電流センサがオフセット故障していると判定された場合、前記電流センサがオフセット故障している相以外の相を駆動して前記電気負荷への電力供給を継続する、
請求項1に記載の燃料電池車両。 - 前記制御部は、
前記多相コンバータのN(Nは2以上の整数)相を駆動しているときに、前記電気負荷の電力量の過不足を検出した場合に、前記多相コンバータの駆動する相の入れ替えを行い、
前記電流センサがオフセット故障していると判定された場合、前記電流センサがオフセット故障している相以外のM(Mは2以上の整数)相を駆動して前記電気負荷への電力供給を継続する、
請求項2に記載の燃料電池車両。 - 前記制御部は、
前記多相コンバータのN相を駆動しているときに、前記電気負荷の電力量の過不足を検出した場合に、前記多相コンバータの駆動する相の入れ替えを複数回行う、
請求項3に記載の燃料電池車両。 - 燃料電池と、前記燃料電池の出力電流を制御する多相コンバータと、前記多相コンバータの各相に設けられた電流センサと、前記燃料電池から電力の供給を受ける電気負荷と、を備える燃料電池車両の制御方法であって、
前記電気負荷の電力量の過不足を検出した場合、前記燃料電池の出力電流を一定として、前記多相コンバータの駆動する相の入れ替えを行い、
相の入れ替え後に前記電気負荷の電力量の過不足が解消した場合、入れ替え前に駆動していた相に設けられた前記電流センサがオフセット故障していると判定する、
燃料電池車両の制御方法。
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