JP2018067459A - Power source system of fuel cell vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an inrush current when closing a system main relay.SOLUTION: A power source system 2 of a fuel cell vehicle 100 comprises a main battery 3, a fuel cell 7, a DC converter 10, and an inverter 6. The DC converter 10 includes a filter capacitor 14. The power source system further comprises: a smoothing capacitor 5 connected between the DC converter 10 and the inverter 6; and a controller 9. The controller turns on a transistor 16a, and operates the fuel cell 7 and a voltage converter 8 for FC, and pre-charges the filter capacitor 14 and the smoothing capacitor 5, before closing a system main relay 4. The controller closes the system main relay 4 when the difference between a voltage across both terminals of the filter capacitor 14 and an output voltage of the main battery 3 decreases to below a predetermined voltage difference threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書は、燃料電池車の電源システムを開示する。   The present specification discloses a power supply system for a fuel cell vehicle.

特許文献１に、燃料電池車の電源システムの一例が開示されている。燃料電池車の電源システムでは、燃料電池とバッテリが並列に接続されている。燃料電池は出力を急激に変えることが難しいので、モータの出力を急激に変化させるときのためにバッテリが備えられている。モータの出力を急増させる場合には、バッテリの出力を燃料電池の出力に加える。モータの出力を急減させる場合には、燃料電池の余剰の電力をバッテリに蓄える。   Patent Document 1 discloses an example of a power supply system for a fuel cell vehicle. In a power supply system for a fuel cell vehicle, a fuel cell and a battery are connected in parallel. Since it is difficult for the fuel cell to change its output suddenly, a battery is provided in order to change the output of the motor rapidly. When the output of the motor is increased rapidly, the output of the battery is added to the output of the fuel cell. When the output of the motor is suddenly reduced, surplus power of the fuel cell is stored in the battery.

モータの駆動電圧がバッテリの出力電圧よりも高い場合、モータ駆動用のインバータとバッテリの間に双方向ＤＣ−ＤＣコンバータが接続される。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧機能と降圧機能の双方を有する。昇圧機能は、バッテリの出力電圧を昇圧してインバータへ供給する機能である。降圧機能は、モータが発電し、インバータによって直流電力に変換された回生電力の電圧を降圧してバッテリを充電する機能である。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧端の正極と負極の間には、フィルタコンデンサが接続されている。また、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータとインバータの間には平滑コンデンサが並列に接続されている。   When the motor drive voltage is higher than the battery output voltage, a bidirectional DC-DC converter is connected between the motor drive inverter and the battery. The bidirectional DC-DC converter has both a step-up function and a step-down function. The boosting function is a function of boosting the output voltage of the battery and supplying it to the inverter. The step-down function is a function of charging a battery by stepping down the voltage of regenerative power generated by a motor and converted into DC power by an inverter. A filter capacitor is connected between the positive electrode and the negative electrode at the low voltage end of the bidirectional DC-DC converter. A smoothing capacitor is connected in parallel between the bidirectional DC-DC converter and the inverter.

電源システムは、さらに、バッテリと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを接続したり遮断したりするシステムメインリレー（スイッチ）を備えている。車両起動時にいきなりバッテリと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを接続すると、バッテリからフィルタコンデンサや平滑コンデンサに突入電流が流れる。突入電流を抑えるため、特許文献１のシステムメインリレーには電流制限抵抗付リレーと制限抵抗を備えずにダイレクトにバッテリと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータとを接続するダイレクトリレーが備えられている。運転者が車両のメインスイッチを入れると、電源システムのコントローラは、まず、電流制限抵抗付リレーを閉じ、フィルコンデンサと平滑コンデンサを徐々にチャージし、フィルタコンデンサの両端電圧を徐々に高める。コントローラは、バッテリの出力電圧とフィルタコンデンサの両端電圧の差が所定の電圧差閾値を下回ったら、ダイレクトリレーを閉じる。なお、ダイレクトリレーを閉じる前にフィルタコンデンサと平滑コンデンサをチャージしてそれらの両端電圧を高めることは、プリチャージと呼ばれている。   The power supply system further includes a system main relay (switch) that connects and disconnects the battery and the bidirectional DC-DC converter. If the battery and the bidirectional DC-DC converter are suddenly connected when the vehicle is started, an inrush current flows from the battery to the filter capacitor and the smoothing capacitor. In order to suppress the inrush current, the system main relay of Patent Document 1 includes a relay with a current limiting resistor and a direct relay that directly connects a battery and a bidirectional DC-DC converter without providing a limiting resistor. When the driver turns on the main switch of the vehicle, the controller of the power supply system first closes the relay with a current limiting resistor, gradually charges the fill capacitor and the smoothing capacitor, and gradually increases the voltage across the filter capacitor. The controller closes the direct relay when the difference between the output voltage of the battery and the voltage across the filter capacitor falls below a predetermined voltage difference threshold. Note that charging the filter capacitor and the smoothing capacitor to increase the voltage between both ends before closing the direct relay is called precharging.

特開２００８−０８４６２８号公報JP 2008-084628 A

本明細書は、電流制限抵抗付リレーを使わずにプリチャージする技術を提供する。   The present specification provides a technique for precharging without using a relay with a current limiting resistor.

本明細書が開示する燃料電池車の電源システムは、バッテリ、燃料電池、インバータ、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ、平滑コンデンサ、スイッチ、コントローラを備える。インバータは、バッテリ又は燃料電池の直流電力を走行用の交流モータの駆動電力に変換する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、その低電圧端がバッテリに接続されており、高電圧端がインバータに接続されている。平滑コンデンサは、インバータと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの間に並列に接続されている。燃料電池は、インバータと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの間に並列に接続されている。スイッチは、バッテリと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの間に接続されており、バッテリと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの接続と遮断を切り換える。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、２個のトランジスタと、リアクトルと、フィルタコンデンサを備えている。２個のトランジスタは、高電圧端の正極と負極の間に直列に接続されている。リアクトルは、２個のトランジスタの直列接続の中点と、低電圧端の正極の間に接続されている。フィルタコンデンサは、低電圧端の正極と負極の間に接続されている。   A power supply system for a fuel cell vehicle disclosed in this specification includes a battery, a fuel cell, an inverter, a bidirectional DC-DC converter, a smoothing capacitor, a switch, and a controller. The inverter converts the direct current power of the battery or the fuel cell into drive power of the traveling alternating current motor. The bidirectional DC-DC converter has a low voltage end connected to the battery and a high voltage end connected to the inverter. The smoothing capacitor is connected in parallel between the inverter and the bidirectional DC-DC converter. The fuel cell is connected in parallel between the inverter and the bidirectional DC-DC converter. The switch is connected between the battery and the bidirectional DC-DC converter, and switches between connection and disconnection of the battery and the bidirectional DC-DC converter. The bidirectional DC-DC converter includes two transistors, a reactor, and a filter capacitor. The two transistors are connected in series between the positive and negative electrodes at the high voltage end. The reactor is connected between the middle point of two transistors connected in series and the positive electrode at the low voltage end. The filter capacitor is connected between the positive and negative electrodes at the low voltage end.

電源システムのコントローラは、スイッチを閉じる前に高電位側のトランジスタをオンするとともに燃料電池を動作させ、フィルタコンデンサの両端電圧とバッテリの出力電圧との差が所定の電圧差閾値を下回ったらスイッチを閉じる。この電源システムは、燃料電池を使ってフィルタコンデンサと平滑コンデンサをプリチャージする。それゆえ、スイッチ（システムメインリレー）に電流制限抵抗付リレーが不要となる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。   The controller of the power supply system turns on the transistor on the high potential side before closing the switch and operates the fuel cell. When the difference between the voltage across the filter capacitor and the output voltage of the battery falls below a predetermined voltage difference threshold, the controller of the power supply system turns on the switch. close up. This power supply system uses a fuel cell to precharge a filter capacitor and a smoothing capacitor. Therefore, a relay with a current limiting resistor is not required for the switch (system main relay). Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.

実施例の電源システムを含む燃料電池車の電力系のブロック図である。It is a block diagram of the electric power system of the fuel cell vehicle including the power supply system of an Example. コントローラが実行する起動処理のフローチャートである。It is a flowchart of the starting process which a controller performs.

図面を参照して実施例の電源システム２を説明する。図１に、電源システム２を含む燃料電池車１００の電力系のブロック図を示す。図１において、モータ２２以外の回路が電源システム２である。図１において、実線は電力線を示しており、矢印破線は信号線を示している。   A power supply system 2 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of a power system of a fuel cell vehicle 100 including a power supply system 2. In FIG. 1, a circuit other than the motor 22 is the power supply system 2. In FIG. 1, a solid line indicates a power line, and a broken arrow line indicates a signal line.

燃料電池車１００は、モータ２２で走行する。モータ２２は、燃料電池７の電力、あるいはメインバッテリ３の電力で駆動される。なお、図１では、燃料電池７を単純な矩形で示しているが、ここでの「燃料電池７」は、水素を蓄える水素タンク、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタック、燃料電池スタックに酸化ガスを供給する酸化ガス供給器、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給器など、複数のデバイスの集合体である。   The fuel cell vehicle 100 travels with the motor 22. The motor 22 is driven by the power of the fuel cell 7 or the power of the main battery 3. In FIG. 1, the fuel cell 7 is shown as a simple rectangle, but the “fuel cell 7” here is a hydrogen tank that stores hydrogen, a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell cells are stacked, and a fuel cell stack. An assembly of a plurality of devices such as an oxidant gas supplier for supplying an oxidant gas to the fuel cell and a fuel gas supplier for supplying a fuel gas to the fuel cell stack.

一般に、自動車には、運転者のアクセルワークに応答して駆動力をゼロから最大駆動力の間で急激に変化させる能力が要求される。一方、燃料電池は、その出力を急激に変えることが難しい。そのため、燃料電池車は燃料電池に加えてバッテリを備える。実施例の燃料電池車１００も、メインバッテリ３を備えている。メインバッテリ３は、再充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、あるいは、ニッケル水素電池である。   In general, an automobile is required to have an ability to rapidly change the driving force from zero to the maximum driving force in response to the driver's accelerator work. On the other hand, it is difficult to rapidly change the output of the fuel cell. Therefore, the fuel cell vehicle includes a battery in addition to the fuel cell. The fuel cell vehicle 100 of the embodiment also includes the main battery 3. The main battery 3 is a rechargeable secondary battery, for example, a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.

燃料電池７の出力電圧は、例えば、２００〜３００ボルトである。また、メインバッテリ３の出力電圧は、例えば３００ボルトである。一方、走行用のモータ２２の最大駆動電圧は６００ボルトである。電源システム２は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を備えており、その双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０が、メインバッテリ３の直流電力の電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧し、インバータ６に供給する。電源システム２は、ＦＣ用電圧コンバータ８を備えており、そのＦＣ用電圧コンバータ８が、燃料電池７の直流電力の電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧し、インバータ６に供給する。メインバッテリ３と燃料電池７は、電圧コンバータ（双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０、ＦＣ用電圧コンバータ８）を介して並列に接続されている。以下、説明を簡単にするために、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を単純に「ＤＣコンバータ１０」と称することにする。   The output voltage of the fuel cell 7 is, for example, 200 to 300 volts. Further, the output voltage of the main battery 3 is, for example, 300 volts. On the other hand, the maximum drive voltage of the traveling motor 22 is 600 volts. The power supply system 2 includes a bidirectional DC-DC converter 10, which boosts the DC power voltage of the main battery 3 to a voltage suitable for driving the motor and supplies it to the inverter 6. To do. The power supply system 2 includes an FC voltage converter 8, and the FC voltage converter 8 boosts the DC power voltage of the fuel cell 7 to a voltage suitable for driving the motor and supplies the boosted voltage to the inverter 6. The main battery 3 and the fuel cell 7 are connected in parallel via a voltage converter (bidirectional DC-DC converter 10, FC voltage converter 8). Hereinafter, in order to simplify the description, the bidirectional DC-DC converter 10 is simply referred to as a “DC converter 10”.

ＦＣ用電圧コンバータ８は、スイッチング素子を使ったチョッパ型の昇圧コンバータ回路が複数個並列に接続されている多重コンバータである。スイッチング素子への駆動信号（ＰＷＭ信号）のデューティ比を変えることで、出力電圧の高さを調整できる。ＦＣ用電圧コンバータ８を制御するコントローラ９は、燃料電池７の出力に応じて作動させる昇圧コンバータ回路の数を調整する。燃料電池７の出力に応じて作動させる昇圧コンバータ回路の数を調整する多重コンバータについては、例えば特開２０１４−０１４２３５号公報を参照されたい。   The FC voltage converter 8 is a multiple converter in which a plurality of chopper type boost converter circuits using switching elements are connected in parallel. The height of the output voltage can be adjusted by changing the duty ratio of the drive signal (PWM signal) to the switching element. The controller 9 that controls the FC voltage converter 8 adjusts the number of boost converter circuits that are operated according to the output of the fuel cell 7. For a multiple converter that adjusts the number of boost converter circuits to be operated according to the output of the fuel cell 7, refer to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-014235.

モータ２２は、三相交流モータであり、インバータ６は、昇圧されたメインバッテリ３の直流電力、及び／又は、昇圧された燃料電池７の直流電力を、モータ２２の駆動に適した交流電力に変換し、モータ２２に供給する。   The motor 22 is a three-phase AC motor, and the inverter 6 converts the boosted DC power of the main battery 3 and / or the boosted DC power of the fuel cell 7 into AC power suitable for driving the motor 22. This is converted and supplied to the motor 22.

ＤＣコンバータ１０とインバータ６の間に、平滑コンデンサ５が並列に接続されている。平滑コンデンサ５は、ＤＣコンバータ１０とインバータ６の間に流れる電流の脈動を抑える目的で接続されている。   A smoothing capacitor 5 is connected in parallel between the DC converter 10 and the inverter 6. The smoothing capacitor 5 is connected for the purpose of suppressing pulsation of the current flowing between the DC converter 10 and the inverter 6.

ＤＣコンバータ１０（双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０）について説明する。ＤＣコンバータ１０は、低電圧端１１に印加された電力を昇圧して高電圧端１２に出力する昇圧機能と、高電圧端１２に印加された電力を降圧して低電圧端１１に出力する降圧機能の両方を備える。降圧機能は、燃料電池７の出力電力のうち、モータ２２の駆動に用いられなかった余剰電力をメインバッテリ３に充電するときに利用される。また、降圧機能は、車両の減速エネルギを使ってモータ２２が発電したとき、発電によって得られた回生電力をメインバッテリ３に充電するときにも利用される。モータ２２が発電して得られる交流電力は、インバータ６によって直流電力に変換されてＤＣコンバータ１０の高電圧端１２に印加される。   The DC converter 10 (bidirectional DC-DC converter 10) will be described. The DC converter 10 boosts the power applied to the low voltage end 11 and outputs it to the high voltage end 12, and the step-down function that steps down the power applied to the high voltage end 12 and outputs it to the low voltage end 11. It has both functions. The step-down function is used when the main battery 3 is charged with surplus power that has not been used to drive the motor 22 in the output power of the fuel cell 7. The step-down function is also used when the main battery 3 is charged with regenerative power obtained by power generation when the motor 22 generates power using deceleration energy of the vehicle. The AC power generated by the motor 22 is converted into DC power by the inverter 6 and applied to the high voltage end 12 of the DC converter 10.

ＤＣコンバータ１０は、その低電圧端１１がシステムメインリレー４を介してメインバッテリ３に接続されており、高電圧端１２がインバータ６に接続されている。ＤＣコンバータ１０は、２個のトランジスタ１６ａ、１６ｂ、２個のダイオード１７ａ、１７ｂ、リアクトル１５、フィルタコンデンサ１４、電圧センサ１３を備えている。２個のトランジスタ１６ａ、１６ｂは、高電圧端１２の正極１２ａと負極１２ｂの間で直列に接続されている。トランジスタ１６ａ、１６ｂは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、逆方向には電流が流れない。トランジスタ１６ａにダイオード１７ａが逆並列に接続されており、トランジスタ１６ｂにダイオード１７ｂが逆並列に接続されている。ダイオード１７ａ、１７ｂは、トランジスタの逆方向の電流をバイパスさせるために備えられている。リアクトル１５の一端は、トランジスタ１６ａ、１６ｂの直列接続の中点に接続されている。リアクトル１５の他端は、低電圧端１１の正極１１ａに接続されている。フィルタコンデンサ１４は、低電圧端１１の正極１１ａと負極１１ｂの間に接続されている。高電位側のトランジスタ１６ａのオンオフにより降圧動作が実現し、低電位側のトランジスタ１６ｂのオンオフにより昇圧動作が実現する。図１のＤＣコンバータ１０（双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０）の動作はよく知られているので詳しい説明は省略する。フィルタコンデンサ１４と並列に電圧センサ１３が接続されている。電圧センサ１３は、フィルタコンデンサ１４の両端電圧を計測する。電圧センサ１３の計測データは、コントローラ９に送られる。   The DC converter 10 has a low voltage end 11 connected to the main battery 3 via the system main relay 4, and a high voltage end 12 connected to the inverter 6. The DC converter 10 includes two transistors 16a and 16b, two diodes 17a and 17b, a reactor 15, a filter capacitor 14, and a voltage sensor 13. The two transistors 16a and 16b are connected in series between the positive electrode 12a and the negative electrode 12b of the high voltage end 12. The transistors 16a and 16b are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and no current flows in the reverse direction. A diode 17a is connected in antiparallel to the transistor 16a, and a diode 17b is connected in antiparallel to the transistor 16b. The diodes 17a and 17b are provided to bypass the reverse current of the transistor. One end of the reactor 15 is connected to the midpoint of the series connection of the transistors 16a and 16b. The other end of the reactor 15 is connected to the positive electrode 11 a of the low voltage end 11. The filter capacitor 14 is connected between the positive electrode 11a and the negative electrode 11b of the low voltage end 11. The step-down operation is realized by turning on and off the high-potential side transistor 16a, and the step-up operation is realized by turning on and off the low-potential side transistor 16b. Since the operation of the DC converter 10 (bidirectional DC-DC converter 10) in FIG. 1 is well known, detailed description thereof will be omitted. A voltage sensor 13 is connected in parallel with the filter capacitor 14. The voltage sensor 13 measures the voltage across the filter capacitor 14. The measurement data of the voltage sensor 13 is sent to the controller 9.

コントローラ９は、不図示のメインスイッチがオンされると、システムメインリレー４を閉じる。このとき、いきなりシステムメインリレー４を閉じるとメインバッテリ３の電力がフィルタコンデンサ１４と平滑コンデンサ５に流れ込み、突入電流が大きくなる。そこで、コントローラ９は、システムメインリレー４を閉じるのに先立って、燃料電池７を使ってフィルタコンデンサ１４と平滑コンデンサ５をプリチャージする。なお、電源システム２は、メインバッテリ３の出力電圧を計測する電圧センサ２１を備えている。電圧センサ２１の計測値もコントローラ９に入力される。   The controller 9 closes the system main relay 4 when a main switch (not shown) is turned on. At this time, if the system main relay 4 is suddenly closed, the power of the main battery 3 flows into the filter capacitor 14 and the smoothing capacitor 5 and the inrush current increases. Therefore, prior to closing the system main relay 4, the controller 9 precharges the filter capacitor 14 and the smoothing capacitor 5 using the fuel cell 7. The power supply system 2 includes a voltage sensor 21 that measures the output voltage of the main battery 3. The measured value of the voltage sensor 21 is also input to the controller 9.

図２に、車両のメインスイッチがオンされてからシステムメインリレー４を閉じるまでの処理（起動処理）のフローチャートを示す。図２の処理は、車両のメインスイッチ（不図示）がオンされると開始される。コントローラ９は、まず、ＤＣコンバータ１０の高電位側のトランジスタ１６ａをオンする（Ｓ２）。次にコントローラ９は、燃料電池７を起動する（Ｓ３）。次にコントローラ９は、ＦＣ用電圧コンバータ８を起動する（Ｓ４）。ＦＣ用電圧コンバータ８から出力される電力の一部は平滑コンデンサ５に蓄えられ、残りはオンに保持されているトランジスタ１６ａを通じてフィルタコンデンサ１４に蓄えられる。   FIG. 2 shows a flowchart of processing (startup processing) from when the vehicle main switch is turned on until the system main relay 4 is closed. The process of FIG. 2 is started when a main switch (not shown) of the vehicle is turned on. First, the controller 9 turns on the transistor 16a on the high potential side of the DC converter 10 (S2). Next, the controller 9 starts the fuel cell 7 (S3). Next, the controller 9 activates the FC voltage converter 8 (S4). Part of the power output from the FC voltage converter 8 is stored in the smoothing capacitor 5 and the rest is stored in the filter capacitor 14 through the transistor 16a held on.

ここで、コントローラ９は、ＦＣ用電圧コンバータ８の目標出力を徐々に大きくする。より具体的には、コントローラ９は、フィルタコンデンサ１４の両端電圧（電圧ＶＬ）を電圧センサ１３でモニタしつつ、ＦＣ用電圧コンバータ８の目標出力を電圧ＶＬよりもわずかに高い値に設定する。そうすると、平滑コンデンサ５とフィルタコンデンサ１４に徐々に電荷が蓄積されることになり、突入電流が抑えられる。すなわち、燃料電池７とＦＣ用電圧コンバータ８によって、フィルタコンデンサ１４と平滑コンデンサ５がプリチャージされる。   Here, the controller 9 gradually increases the target output of the FC voltage converter 8. More specifically, the controller 9 sets the target output of the FC voltage converter 8 to a value slightly higher than the voltage VL while monitoring the voltage across the filter capacitor 14 (voltage VL) with the voltage sensor 13. As a result, electric charges are gradually accumulated in the smoothing capacitor 5 and the filter capacitor 14, and the inrush current is suppressed. That is, the filter capacitor 14 and the smoothing capacitor 5 are precharged by the fuel cell 7 and the FC voltage converter 8.

コントローラ９は、電圧センサ２１によってメインバッテリ３の出力電圧ＶＢも計測している。コントローラ９は、フィルタコンデンサ１４の両端電圧（電圧ＶＬ）とメインバッテリ３の出力電圧ＶＢの差の絶対値が所定の電圧差閾値ｄＶを下回るまで、ＦＣ用電圧コンバータ８の目標電力を徐々に上げていく（Ｓ５：ＮＯ）。   The controller 9 also measures the output voltage VB of the main battery 3 by the voltage sensor 21. The controller 9 gradually increases the target power of the FC voltage converter 8 until the absolute value of the difference between the voltage across the filter capacitor 14 (voltage VL) and the output voltage VB of the main battery 3 falls below a predetermined voltage difference threshold dV. (S5: NO).

コントローラ９は、フィルタコンデンサ１４の両端電圧（電圧ＶＬ）とメインバッテリ３の出力電圧ＶＢの差の絶対値が所定の電圧差閾値ｄＶを下回ると、システムメインリレー４を閉じる（Ｓ６）。このとき、フィルタコンデンサ１４と平滑コンデンサ５には十分な電荷が蓄えられており、電圧差｜ＶＢ−ＶＬ｜は電圧差閾値ｄＶよりも小さくなっているので、大きな突入電流は流れない。   When the absolute value of the difference between the voltage across the filter capacitor 14 (voltage VL) and the output voltage VB of the main battery 3 falls below a predetermined voltage difference threshold value dV, the controller 9 closes the system main relay 4 (S6). At this time, sufficient electric charge is stored in the filter capacitor 14 and the smoothing capacitor 5, and the voltage difference | VB−VL | is smaller than the voltage difference threshold value dV, so that a large inrush current does not flow.

最後にコントローラ９は、燃料電池７の出力を絞る（Ｓ７）。燃料電池７から出力される残余の電力はメインバッテリ３に蓄えられる。   Finally, the controller 9 reduces the output of the fuel cell 7 (S7). The remaining electric power output from the fuel cell 7 is stored in the main battery 3.

以上の通り、電源システム２は、システムメインリレー４に電流制限抵抗付リレーを備えることなく、平滑コンデンサ５とフィルタコンデンサ１４をプリチャージすることができ、システムメインリレー４を閉じる際の突入電流を抑制する。   As described above, the power supply system 2 can precharge the smoothing capacitor 5 and the filter capacitor 14 without providing the system main relay 4 with a relay with a current limiting resistor, and the inrush current when the system main relay 4 is closed can be reduced. Suppress.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のシステムメインリレー４が請求項の「スイッチ」の一例に相当する。   Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. The system main relay 4 of the embodiment corresponds to an example of a “switch” in the claims.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

２：電源システム
３：メインバッテリ
４：システムメインリレー
５：平滑コンデンサ
６：インバータ
７：燃料電池
８：ＦＣ用電圧コンバータ
９：コントローラ
１０：ＤＣコンバータ（双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１３、２１：電圧センサ
１４：フィルタコンデンサ
１５：リアクトル
１６ａ、１６ｂ：トランジスタ
１７ａ、１７ｂ：ダイオード
２２：モータ
１００：燃料電池車 2: Power supply system 3: Main battery 4: System main relay 5: Smoothing capacitor 6: Inverter 7: Fuel cell 8: FC voltage converter 9: Controller 10: DC converter (bidirectional DC-DC converter)
13, 21: Voltage sensor 14: Filter capacitor 15: Reactor 16a, 16b: Transistors 17a, 17b: Diode 22: Motor 100: Fuel cell vehicle

Claims (1)

バッテリと、
直流電力を走行用の交流モータの駆動電力に変換するインバータと、
低電圧端が前記バッテリに接続されており、高電圧端が前記インバータに接続されている双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記インバータと前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの間に並列に接続されている平滑コンデンサと、
前記インバータと前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの間に並列に接続されている燃料電池と、
前記バッテリと前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの間に接続されており、前記バッテリと前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの接続と遮断を切り換えるスイッチと、
コントローラと、
を備えており、
前記双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、
前記高電圧端の正極と負極の間に直列に接続されている２個のトランジスタと、
前記２個のトランジスタの直列接続の中点と、前記低電圧端の正極の間に接続されているリアクトルと、
前記低電圧端の正極と負極の間に接続されているフィルタコンデンサと、
を備えており、
前記コントローラは、前記スイッチを閉じる前に、直列接続の高電位側の前記トランジスタをオンするとともに前記燃料電池を動作させ、前記フィルタコンデンサの両端電圧と前記バッテリの出力電圧との差が所定の電圧差閾値を下回ったら前記スイッチを閉じる、燃料電池車の電源システム。 Battery,
An inverter that converts DC power into driving power for an AC motor for traveling;
A bidirectional DC-DC converter having a low voltage end connected to the battery and a high voltage end connected to the inverter;
A smoothing capacitor connected in parallel between the inverter and the bidirectional DC-DC converter;
A fuel cell connected in parallel between the inverter and the bidirectional DC-DC converter;
A switch connected between the battery and the bidirectional DC-DC converter, and a switch for switching connection and disconnection between the battery and the bidirectional DC-DC converter;
A controller,
With
The bidirectional DC-DC converter includes:
Two transistors connected in series between the positive and negative electrodes at the high voltage end;
A reactor connected between the midpoint of the series connection of the two transistors and the positive electrode at the low voltage end;
A filter capacitor connected between a positive electrode and a negative electrode at the low voltage end;
With
Before closing the switch, the controller turns on the transistor on the high potential side connected in series and operates the fuel cell, and the difference between the voltage across the filter capacitor and the output voltage of the battery is a predetermined voltage. A fuel cell vehicle power supply system that closes the switch when a difference threshold value is exceeded.
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