JP7230635B2 - 電力システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、電力システムおよびその制御方法に関する。

駆動モータを駆動力源とする車両には、通常、当該駆動モータや、その他の種々の補機に電力を供給する電力システムが搭載される。例えば、特許文献１には、駆動モータと補機とに、燃料電池と二次電池とから電力を供給する電力システムが開示されている。特許文献１の電力システムでは、二次電池の出力電圧の変動を緩和させるために、二次電池に平滑コンデンサが接続されている。特許文献１の電力システムでは、その起動時に二次電池用の平滑コンデンサに突入電流が流れることを抑制するために、当該平滑コンデンサに対するプリチャージを実行している。

特開２００８－０８４６２８号公報

上述したような電力システムを搭載する車両に対しては、例えば、冷凍機など、数百Ｖの高電圧で駆動される補機を搭載する場合がある。一般に、高電圧で駆動される補機においても、電圧の変動を緩和させるための平滑コンデンサが内蔵されている。そのため、そうした補機を前述の車両に搭載する場合、車両の起動時には、二次電池用の平滑コンデンサのみではなく、その補機用の平滑コンデンサに対しても、プリチャージが行われることが望ましい。

しかしながら、電力システムの起動時に、二次電池用の平滑コンデンサに加えて、高電圧の補機が有する平滑コンデンサに対してプリチャージを行っていると、プリチャージの時間が増加する。そのため、運転者が車両の起動操作を行ってから駆動モータが駆動可能になるまでの時間が増加してしまう。こうした課題は、燃料電池車両に搭載される電力システムに限らず、例えば、電気自動車やハイブリッド車両に搭載されるような、二次電池の電力を車両の駆動モータに供給する電力システムに共通する。

本開示の技術は、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］車両に搭載され、駆動力を発生する駆動モータと、補機用平滑コンデンサを有する補機と、に電力を供給する電力システムであって、前記駆動モータと前記補機とに電力を供給する二次電池と、前記駆動モータと前記二次電池とを接続する第１直流導線に設けられ、前記駆動モータと前記二次電池との電気的接点を開閉する二次電池用リレーと、前記二次電池用リレーと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に接続されている二次電池用平滑コンデンサと、
前記二次電池用リレーと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に接続され、前記第１直流導線と前記補機とを接続する第２直流導線に設けられ、前記二次電池と前記補機との電気的接点を開閉する補機用リレーと、前記二次電池用リレーと前記補機用リレーの開閉動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両の起動時に、前記補機用リレーを開いた状態で前記二次電池用リレーを閉じて前記二次電池用平滑コンデンサのプリチャージした後、前記補機用リレーを閉じて、前記補機用平滑コンデンサをプリチャージするリレー制御を実行し、前記電力システムは、さらに、前記二次電池用平滑コンデンサと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に、第３直流導線を介して接続され、前記駆動モータに供給する電力を発電する電力生成装置を備え、前記制御部は、さらに、前記補機の駆動を制御し、前記リレー制御の後、前記電力生成装置の発電が開始されたときに、前記補機の駆動を許可する、電力システム。

（１）第１の形態は、車両に搭載され、駆動力を発生する駆動モータと、補機用平滑コンデンサを有する補機と、に電力を供給する電力システムとして提供される。この形態の電力システムは、前記駆動モータと前記補機に電力を供給する二次電池と、前記駆動モータと前記二次電池とを接続する第１直流導線に設けられ、前記駆動モータと前記二次電池との電気的接点を開閉する二次電池用リレーと、前記二次電池用リレーと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に接続されている二次電池用平滑コンデンサと、前記二次電池用リレーと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に接続され、前記第１直流導線と前記補機とを接続する第２直流導線に設けられ、前記二次電池と前記補機との電気的接点を開閉する補機用リレーと、前記二次電池用リレーと前記補機用リレーの開閉動作を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記車両の起動時に、前記補機用リレーを開いた状態で前記二次電池用リレーを閉じて前記二次電池用平滑コンデンサをプリチャージした後、前記補機用リレーを閉じて、前記補機用平滑コンデンサをプリチャージするリレー制御を実行する。
この形態の電力システムによれば、補機用リレーによって二次電池と補機とを接続して、補機用平滑コンデンサへのプリチャージを行う前に、二次電池から駆動モータへの電力供給を開始することができる。よって、車両の起動時に、駆動モータが駆動可能な状態になるまでの時間が、補機用平滑コンデンサのプリチャージのために増加してしまうことを抑制でき、車両が走行可能になるまでの起動時間を短縮できる。
（２）上記形態の電力システムは、さらに、前記二次電池用平滑コンデンサと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に、第３直流導線を介して接続され、前記駆動モータに供給する電力を発電する電力生成装置を備えてよい。
この形態の電力システムによれば、駆動モータに供給される電力の少なくとも一部を電力生成装置に負担させることができるため、補機と駆動モータの両方に電力を出力している二次電池にかかる負荷を低減できる。よって、より高い電圧で駆動される補機を採用することや、二次電池を小型化することが可能である。
（３）上記形態の電力システムにおいて、前記制御部は、さらに、前記補機の駆動を制御し、前記リレー制御の後、前記電力生成装置の発電が開始されたときに、前記補機の駆動を許可してよい。
この形態の電力システムによれば、電力生成装置の発電が開始される前に、補機による大電力の消費が開始されることを抑制できる。よって、二次電池のみに駆動モータと補機の両方の負荷がかかることを抑制でき、二次電池の蓄電量が不足してしまう事態に陥ることを抑制できる。
（４）上記形態に電力システムにおいて、前記制御部は、さらに、前記リレー制御において前記補機用リレーを閉じた後、前記電力生成装置の起動準備を開始させ、前記電力生成装置の起動準備の間に、前記補機用平滑コンデンサのプリチャージを含む前記補機の駆動準備を実行してよい。
この形態の電力システムによれば、電力生成装置の起動準備と並行して、補機用平滑コンデンサのプリチャージが実行されるため、電力システムの起動時間を短縮することができる。
（５）上記形態に電力システムにおいて、前記電力生成装置は、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を含んでよい。
この形態の電力システムによれば、燃料電池によって、駆動モータに供給される電力を効率よく発電することができる。よって、二次電池にかかる負荷をより一層、低減することができ、二次電池から補機に十分な電力を供給することが可能になる。
（６）第２の形態は、車両に搭載される電力システムであって、前記車両の駆動力を発生する駆動モータと、前記車両で用いられる補機とが二次電池に対して並列に接続されている電力システムの制御方法として提供される。この形態の制御方法は、前記車両の起動時に、前記二次電池と前記補機との電気的接点を開閉する補機用リレーを開いた状態で、前記二次電池と前記駆動モータとの電気的接点を開閉する二次電池用リレーを閉じて、前記二次電池と二次電池用平滑コンデンサとを接続して、前記二次電池用平滑コンデンサをプリチャージする第１工程と、前記第１工程の後、前記補機用リレーを閉じて、前記補機が有する補機用平滑コンデンサと前記二次電池とを接続して、前記補機用平滑コンデンサへのプリチャージを行う第２工程と、を備える。
この形態の制御方法によれば、補機用平滑コンデンサへのプリチャージを行う前に、二次電池から駆動モータへの電力供給を開始することができる。よって、車両の起動時に、駆動モータが駆動可能な状態になるまでの時間が、補機用平滑コンデンサのプリチャージのために増加してしまうことを抑制できる。
本開示の技術は、電力システムおよびその制御方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、電力システムを搭載する車両、電力システムを備える燃料電池システムおよびその制御方法、電力システムや燃料電池システム、車両の起動方法、リレーの制御方法、それらの方法を実現する制御装置やコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

車両に搭載される燃料電池システムの概略図。 電力システムの起動処理のフローを示す説明図。 起動処理におけるタイミングチャートの一例を示す説明図。

１．実施形態：
図１は、本実施形態における電力システム１００の構成を示す概略図である。電力システム１００は、車両１０１に搭載されている。電力システム１００は、二次電池１０を備え、二次電池１０から、車両１０１の駆動力を発生する駆動モータ２０と、車両１０１で用いられる補機３０と、に電力を供給する。なお、本実施形態の車両１０１は燃料電池車両であり、駆動モータ２０は、後述するように、二次電池１０の出力電力とともに、燃料電池７０の出力電力も用いて駆動される。

二次電池１０は、例えば、リチウムイオン電池が用いられる。二次電池１０は、第１直流導線Ｌ１に接続されている。第１直流導線Ｌ１は、二次電池１０のプラス側端子に接続されている第１高圧側導線Ｌ１ａと、マイナス側端子に接続されている第１低圧側導線Ｌ１ｂと、を含む。第１低圧側導線Ｌ１ｂは、グランドに接続される。二次電池１０は、第１直流導線Ｌ１を通じて、駆動モータ２０および補機３０に電力を出力する。

駆動モータ２０は、図示しないギヤを介して車両１０１の駆動輪ＤＷに連結されており、当該駆動輪ＤＷを回転させる駆動力を発生する。駆動モータ２０は、例えば、三相交流モータによって構成される。電力システム１００は、駆動モータ２０と第１直流導線Ｌ１との接続を媒介するインバータ２１を備える。インバータ２１は、ＤＣ／ＡＣインバータであり、第１直流導線Ｌ１を流れる直流を三相交流に変換して駆動モータ２０に出力する。また、インバータ２１は、駆動モータ２０で発生した回生電力を直流に変換して第１直流導線Ｌ１に出力する。この回生電力は、二次電池１０に蓄えられる。

補機３０は、第２直流導線Ｌ２を介して、第１直流導線Ｌ１に接続されている。第２直流導線Ｌ２は、後述する二次電池用リレー４０と駆動モータ２０との間において第１直流導線Ｌ１に接続されている。第２直流導線Ｌ２は、第１直流導線Ｌ１の第１高圧側導線Ｌ１ａに接続される第２高圧側導線Ｌ２ａと、第１低圧側導線Ｌ１ｂに接続される第２低圧側導線Ｌ２ｂと、を含む。本実施形態では、第２直流導線Ｌ２は、二次電池用リレー４０と二次電池用平滑コンデンサ５１との間において第１直流導線Ｌ１に接続されている。ただし、他の実施形態では、第２直流導線Ｌ２は、二次電池用平滑コンデンサ５１と二次電池側コンバータ５０との間において第１直流導線Ｌ１に接続されてもよい。

補機３０は、第２直流導線Ｌ２に接続される電源部３１と、電源部３１から電力の供給を受けて駆動される駆動部３２と、を有する。補機３０は、１００Ｖ以上の高電圧で駆動される。本実施形態では、補機３０は冷凍機である。補機３０は、駆動部３２が有するコンプレッサ等の駆動により、車両１０１の冷凍庫１０２内の温度を、例えば氷点下に制御する。

補機３０の電源部３１は、ダイオード３３と、内部リレー３５と、補機用平滑コンデンサ３６と、補機用インバータ３７と、を備える。ダイオード３３と内部リレー３５とは、第２高圧側導線Ｌ２ａに設けられている。ダイオード３３は、補機３０側から二次電池１０側への電流の逆流を防止する。

内部リレー３５は、第２高圧側導線Ｌ２ａに取り付けられており、開閉動作により、第２高圧側導線Ｌ２ａの接続および切断を行う。内部リレー３５は、第１内部リレースイッチ３５ａと、第２内部リレースイッチ３５ｂと、抵抗素子３５ｃと、第２高圧側導線Ｌ２ａに並列に接続されている補機並列導線Ｌ２ｐとを含む。第１内部リレースイッチ３５ａは、第２高圧側導線Ｌ２ａに設けられている。第２内部リレースイッチ３５ｂは、抵抗素子３５ｃとともに、補機並列導線Ｌ２ｐに設けられている。抵抗素子３５ｃは、第２内部リレースイッチ３５ｂの後段に設けられている。

補機用平滑コンデンサ３６は、補機並列導線Ｌ２ｐと第２低圧側導線Ｌ２ｂとに接続されている。補機用平滑コンデンサ３６は、電源部３１内での急激な電圧の変動を緩和する。補機用インバータ３７は、内部リレー３５の後段において、第２高圧側導線Ｌ２ａと第２低圧側導線Ｌ２ｂとに接続されている。補機用インバータ３７は、直流を交流に変換して駆動部３２に出力する。後述するように、電力システム１００では、その起動処理において、補機３０が有する補機用平滑コンデンサ３６に対するプリチャージが実行される。

電力システム１００は、上記の二次電池１０およびインバータ２１に加え、第１直流導線Ｌ１に接続されている構成要素として、二次電池用リレー４０と、二次電池側コンバータ５０と、二次電池用平滑コンデンサ５１と、モータ側平滑コンデンサ５３と、を備える。

二次電池用リレー４０は、二次電池１０と駆動モータ２０および補機３０との電気的接点を開閉する。二次電池用リレー４０は、それぞれが個別に開閉するスイッチング素子である３つのリレースイッチ４１，４２，４３と、リレー抵抗素子４４と、第１低圧側導線Ｌ１ｂに並列接続されている並列導線Ｌ１ｐと、を有する。第１リレースイッチ４１は、第１高圧側導線Ｌ１ａに設けられている。第２リレースイッチ４２は、並列導線Ｌ１ｐに設けられている。第３リレースイッチ４３は、第１低圧側導線Ｌ１ｂに設けられている。リレー抵抗素子４４は、第２リレースイッチ４２とともに並列導線Ｌ１ｐに設けられている。リレー抵抗素子４４は、二次電池１０側から見たときの第２リレースイッチ４２の後段に設けられている。二次電池用リレー４０の開閉制御については後述する。

二次電池側コンバータ５０は、二次電池用リレー４０とインバータ２１との間に設けられている。二次電池側コンバータ５０は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、二次電池１０の充・放電を制御する。二次電池側コンバータ５０は、二次電池１０から出力される電圧を昇圧してインバータ２１側に出力する。また、二次電池側コンバータ５０は、駆動モータ２０において生じ、インバータ２１によって直流に変換された回生電力や、燃料電池７０で発電された電力を二次電池１０に蓄電する。

二次電池用平滑コンデンサ５１は、二次電池用リレー４０と二次電池側コンバータ５０との間において、第１高圧側導線Ｌ１ａと第１低圧側導線Ｌ１ｂとに接続されている。二次電池用平滑コンデンサ５１は、二次電池１０と二次電池側コンバータ５０の間の区間における電圧の急激な変動を緩和する。

モータ側平滑コンデンサ５３は、二次電池側コンバータ５０とインバータ２１との間において、第１高圧側導線Ｌ１ａと第１低圧側導線Ｌ１ｂとに接続されている。モータ側平滑コンデンサ５３は、二次電池側コンバータ５０とインバータ２１との間の区間における電圧の急激な変動を緩和する。後述するように、電力システム１００では、その起動処理において、二次電池用平滑コンデンサ５１およびモータ側平滑コンデンサ５３に対するプリチャージが実行される。なお、他の実施形態では、モータ側平滑コンデンサ５３は省略されてもよい。

電力システム１００は、さらに、第２直流導線Ｌ２に設けられ、二次電池１０と補機３０との電気的接点を開閉する補機用リレー６０を備える。補機用リレー６０は、第２高圧側導線Ｌ２ａに設けられている高圧側リレースイッチ６１と、第２低圧側導線Ｌ２ｂに設けられている低圧側リレースイッチ６２と、を含む。補機用リレー６０の開閉制御については後述する。

電力システム１００は、上述したように、二次電池１０とともに電力源として機能する燃料電池７０を備えており、燃料電池７０の出力電力を制御するための燃料電池側コンバータ７５を備えている。燃料電池７０は、車両１０１に搭載されている図示しない反応ガス供給部からの反応ガスの供給を受けて発電する電力生成装置である。本実施形態では、燃料電池７０は、固体高分子形燃料電池である。なお、燃料電池７０としては固体高分子形燃料電池に限らず、例えば、固体酸化物形燃料電池など、種々のタイプの燃料電池を採用することができる。

燃料電池７０は、モータ側平滑コンデンサ５３とインバータ２１との間において、第３直流導線Ｌ３を介して、第１直流導線Ｌ１に接続されている。第３直流導線Ｌ３は、第１高圧側導線Ｌ１ａに接続される第３高圧側導線Ｌ３ａと、第１低圧側導線Ｌ１ｂに接続される第３低圧側導線Ｌ３ｂと、を含む。

燃料電池側コンバータ７５は、第３直流導線Ｌ３に設けられている。燃料電池側コンバータ７５は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであり、燃料電池７０の出力電圧を昇圧する。燃料電池７０の出力電流は、燃料電池側コンバータ７５によって制御される。

電力システム１００では、二次電池側コンバータ５０と燃料電池側コンバータ７５との協働により、二次電池１０と燃料電池７０の少なくとも一方の出力電力が、駆動モータ２０に供給される。なお、前述した反応ガス供給部に含まれるエアコンプレッサなど、燃料電池７０の運転のために用いられる発電用補機類も、駆動モータ２０と同様に、二次電池１０の出力電力と燃料電池７０の出力電力の少なくとも一方を用いて駆動される。

電力システム１００は、さらに、電力システム１００を制御する制御部８０を備える。制御部８０は、少なくとも１つのプロセッサと主記憶装置とを備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって構成される。制御部８０は、プロセッサが主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令を実行することによって、以下に説明するような電力システム１００の制御のための種々の機能を発揮する。なお、制御部８０の機能の少なくとも一部は、ハードウェア回路によって構成されてもよい。

制御部８０は、二次電池用リレー４０と補機用リレー６０の開閉動作を制御する。制御部８０は、後述する電力システム１００の起動処理において、二次電池用リレー４０と補機用リレー６０を順に接続することによって、二次電池用平滑コンデンサ５１、モータ側平滑コンデンサ５３、および、補機用平滑コンデンサ３６をプリチャージする。

制御部８０は、補機３０の駆動を管理する。また、制御部８０は、運転者の運転操作や自動制御によって内部的に生じた出力要求に応じて、駆動モータ２０の駆動を制御する。具体的には、制御部８０は、二次電池側コンバータ５０によってインバータ２１に入力される電圧を制御し、燃料電池側コンバータ７５によって燃料電池７０の出力電流を制御する。また、制御部８０は、インバータ２１によって、駆動モータ２０に供給される三相交流の周波数および電圧を制御し、駆動モータ２０の回転数および出力トルクを制御する。その他に、制御部８０は、図示しない反応ガス供給部による燃料電池７０に対する反応ガスの供給を制御することによって、燃料電池７０の発電状態を制御する。

図２および図３を図１とともに参照して、車両１０１の起動時に実行される電力システム１００の起動処理を説明する。図２は、起動処理のフローを示す説明図である。図３は、起動要求信号のＯＮ／ＯＦＦと、起動処理の実行時における二次電池用リレー４０、補機用リレー６０、補機３０、および、燃料電池７０の駆動状態を示すタイミングチャートの一例を示す説明図である。図３において、各リレーについての「ＯＮ」は、リレーが閉じられた接続状態を意味し、「ＯＦＦ」はリレーが開かれた切断状態を意味する。図３には、図２に示されている各ステップＳ１０～Ｓ４０，Ｓ５０の実行タイミングが吹き出しによって示されている。

制御部８０は、電力システム１００に対する起動要求信号を検出したときに起動処理の実行を開始する。電力システム１００に対する起動要求は、例えば、運転者によって車両１０１の起動操作がされたときに検出される。

起動処理では、以下に説明するステップＳ１０，Ｓ２０のリレー制御において、二次電池用リレー４０と補機用リレー６０とが順に切断状態から接続状態にされる。なお、本実施形態の電力システム１００では、システムの終了時に、二次電池用リレー４０と補機用リレー６０と補機３０の内部リレー３５はそれぞれ開かれた切断状態にされている。

ステップＳ１０では、制御部８０は、まず、補機用リレー６０を開いた切断状態のまま、以下の手順で二次電池用リレー４０を閉じることにより、二次電池用平滑コンデンサ５１に対するプリチャージを実行する。図３に示すように、まず、二次電池用リレー４０の第１リレースイッチ４１を閉じて、第１高圧側導線Ｌ１ａを導通させる。次に、第２リレースイッチ４２を閉じて、リレー抵抗素子４４が設けられている並列導線Ｌ１ｐを導通させる。これにより、リレー抵抗素子４４によって制限された比較的小さい電流によって、二次電池用平滑コンデンサ５１を徐々に充電することができる。この充電が二次電池用平滑コンデンサ５１のプリチャージである。第２リレースイッチ４２を閉じてから、二次電池用平滑コンデンサ５１のプリチャージの完了が見込まれる予め決められた充電時間が経過した後、第３リレースイッチ４３を閉じて、第２リレースイッチ４２を開く。これにより、二次電池１０と駆動モータ２０との電気的接続が完了する。第３リレースイッチ４３を閉じる際には、二次電池用平滑コンデンサ５１が既に充電されているため、二次電池用平滑コンデンサ５１に突入電流が流れることが抑制され、二次電池用平滑コンデンサ５１の劣化が抑制される。なお、プリチャージでは、二次電池用平滑コンデンサ５１は完全に充電された状態にされていなくてもよい。

ステップＳ１０では、二次電池用平滑コンデンサ５１へのプリチャージが行われた後、さらに、モータ側平滑コンデンサ５３へのプリチャージが行われる。モータ側平滑コンデンサ５３についても、二次電池用平滑コンデンサ５１と同様に、プリチャージによって、完全に充電された状態にされていなくてもよい。ステップＳ１０により、二次電池１０と駆動モータ２０とが電気的に接続されるため、二次電池１０から駆動モータ２０への電力供給が可能な状態になり、車両１０１は、二次電池１０の電力のみでの走行が可能な状態になる。制御部８０は、図示しない報知部を通じて、運転者に車両１０１が走行開始できる状態であることを報知してもよい。

ところで、ステップＳ１０の実行前には、制御部８０は、二次電池用リレー４０の接点溶着の発生を検出する処理を実行してもよい。接点溶着は、第１リレースイッチ４１と第３リレースイッチ４３とを開いた状態のまま、第２リレースイッチ４２を閉じたときの二次電池用平滑コンデンサ５１の両端における電圧を、図示しない電圧計測部によって計測することによって検出できる。制御部８０は、計測した電圧が予め定められた閾値を超える場合に接点における溶着が発生していると判定する。この場合には、起動処理を中止して、図示しない報知部を通じて、運転者に二次電池用リレー４０の接点における溶着の発生を警告する。制御部８０は、計測した電圧が閾値以下である場合には、接点における溶着は発生していないと判定し、第２リレースイッチ４２を開いて、ステップＳ１０の処理を開始する。

ステップＳ１０の後、ステップＳ２０とステップＳ３０とが並列に実行される。ステップＳ２０では、制御部８０は、補機用リレー６０を閉じて、二次電池１０と補機３０の電源部３１とを電気的に接続し、補機３０の駆動準備を開始する。補機３０の駆動準備には、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージが含まれる。制御部８０は、まず、内部リレー３５の開閉動作を制御して、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージを行う。制御部８０は、第１内部リレースイッチ３５ａを開いた状態で、補機並列導線Ｌ２ｐの第２内部リレースイッチ３５ｂを閉じることにより、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージを実行する。補機並列導線Ｌ２ｐには抵抗素子３５ｃが設けられているため、上述した二次電池用平滑コンデンサ５１に対するプリチャージと同様に、補機用平滑コンデンサ３６を徐々に充電することが可能である。制御部８０は、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージの完了が見込まれる予め定められた待機時間が経過した後、第１内部リレースイッチ３５ａを閉じて、第２内部リレースイッチ３５ｂを開く。補機用平滑コンデンサ３６についても、二次電池用平滑コンデンサ５１やモータ側平滑コンデンサ５３と同様に、プリチャージによって、完全に充電された状態にされていなくてもよい。ステップＳ２０の実行により、二次電池１０から補機用インバータ３７への電力供給が開始され、電源部３１から駆動部３２への電力供給が可能になる。制御部８０は、駆動部３２に含まれるコンプレッサなどの電動機器の起動準備をする。

ステップＳ３０では、制御部８０は、二次電池１０の電力を用いて燃料電池７０の発電を開始するための起動準備を開始する。制御部８０は、例えば、二次電池１０の電力を用いて反応ガス供給部を起動させる。上記のように、ステップＳ３０は、ステップＳ２０と並列に実行されており、ステップＳ２０での補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージは、ステップＳ３０での燃料電池７０の起動準備が行われている間に実行される。

ステップＳ２０の補機３０の駆動準備およびステップＳ３０の燃料電池７０の起動準備が開始された後、制御部８０は、ステップＳ４０において、燃料電池７０の発電が開始されたか否かを判定する。制御部８０は、燃料電池７０の発電が開始されるまで待機する。この待機の間に、補機３０の駆動準備が完了して、補機３０が駆動可能な状態になっていても、制御部８０による駆動許可がないため、補機３０は駆動開始しないまま待機しているスタンバイ状態となる。

燃料電池７０の発電開始を検出すると、制御部８０は、ステップＳ５０において、補機３０に対して駆動許可を指令する。補機３０は、その駆動許可の指令を受信すると、駆動部３２の駆動を開始する。これにより、車両１０１の冷凍庫１０２において冷凍が開始される。以上により、電力システム１００の起動処理が完了する。

以上のように、本実施形態の電力システム１００では、車両１０１の起動時の起動処理において、二次電池用リレー４０を閉じて二次電池用平滑コンデンサ５１をプリチャージした後に、補機用リレー６０を閉じて補機用平滑コンデンサ３６をプリチャージする。これにより、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージが開始される前に、二次電池１０の電力によって駆動モータ２０を駆動可能な状態にすることができる。そのため、車両１０１の起動時に、駆動モータ２０が駆動可能な状態になるまでの時間が、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージのための時間によって増加してしまうことが抑制される。また、運転者が車両１０１の起動操作をしてから車両１０１が走行可能になるまでの車両１０１の起動時間を短縮できる。

本実施形態の電力システム１００では、燃料電池７０の発電を開始するための起動準備中に、並行して、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージを含む補機３０の駆動準備が実行される。そのため、補機用平滑コンデンサ３６のプリチャージに要する時間に起因して、電力システム１００の起動時間が増加してしまうことが抑制される。また、電力システム１００の起動時間を短縮することができる。

本実施形態の電力システム１００では、制御部８０は、燃料電池７０の発電が開始された後に補機３０の駆動を許可する。これにより、駆動モータ２０の駆動に、燃料電池７０の電力を利用できる状態になってから、補機３０での本格的な電力消費が開始される。そのため、二次電池１０のみによって駆動モータ２０と補機３０の両方に大電力を供給する状態になることが抑制される。よって、二次電池１０の充電電力が不足してしまう事態に陥ることが抑制される。

本実施形態の電力システム１００では、二次電池１０とともに駆動モータ２０に電力を供給する電力生成装置として、燃料電池７０を備えている。燃料電池７０であれば、駆動モータ２０の駆動のための大電力を効率よく発電することができるため、他の電力生成装置を用いた場合よりも、二次電池１０の負荷を低減することができる。よって、より高い電圧で駆動する補機３０を車両１０１に搭載することや、二次電池１０を小型化することが可能である。

２．他の実施形態：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、本開示の
技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。

・他の実施形態１：
上記実施形態において、電力システム１００は、燃料電池７０の代わりに、燃料電池７０以外の電力生成装置を備えていてもよい。電力システム１００は、駆動モータ２０に供給する電力を発電する電力生成装置として、例えば、内燃機関によって発電する発電装置や、ソーラーパネルを備えていてもよい。また、電力システム１００は、そうした電力生成装置を備えていなくてもよく、外部給電により充電された二次電池１０の電力のみで駆動モータ２０と補機３０とを駆動させるように構成されていてもよい。電力システム１００の起動処理では、ステップＳ３０，Ｓ４０が省略されてもよい。

・他の実施形態２：
上記実施形態において、補機３０は冷凍機でなくてもよい。補機３０は、その他の種々の高電圧で駆動される装置によって構成されてもよく、例えば、クレーンなどの重機によって構成されてもよい。また、電力システム１００は、複数の補機３０に接続されていてもよい。

・他の実施形態３：
上記実施形態において、モータ側平滑コンデンサ５３やインバータ２１、二次電池側コンバータ５０は省略されてもよい。上記実施形態において、駆動モータ２０と補機３０とは、電力システム１００の構成要素に含まれるものとしてもよい。

３．その他：
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、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、各種回路を用いることができる。

本開示の技術は、上述の実施形態や実施例、変形例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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、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ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…二次電池、２０…駆動モータ、２１…インバータ、３０…補機、３１…電源部、３２…駆動部、３３…ダイオード、３５…内部リレー、３５ａ…第１内部リレースイッチ、３５ｂ…第２内部リレースイッチ、３５ｃ…抵抗素子、３６…補機用平滑コンデンサ、３７…補機用インバータ、４０…二次電池用リレー、４１…第１リレースイッチ、４２…第２リレースイッチ、４３…第３リレースイッチ、４４…リレー抵抗素子、５０…二次電池側コンバータ、５１…二次電池用平滑コンデンサ、５３…モータ側平滑コンデンサ、６０…補機用リレー、６１…高圧側リレースイッチ、６２…低圧側リレースイッチ、７０…燃料電池、７５…燃料電池側コンバータ、８０…制御部、１００…電力システム、１０１…車両、１０２…冷凍庫、ＤＷ…駆動輪、Ｌ１…第１直流導線、Ｌ１ａ…第１高圧側導線、Ｌ１ｂ…第１低圧側導線、Ｌ１ｐ…並列導線、Ｌ２…第２直流導線、Ｌ２ａ…第２高圧側導線、Ｌ２ｂ…第２低圧側導線、Ｌ２ｐ…補機並列導線、Ｌ３…第３直流導線、Ｌ３ａ…第３高圧側導線、Ｌ３ｂ…第３低圧側導線

Claims (4)

1. 車両に搭載され、駆動力を発生する駆動モータと、補機用平滑コンデンサを有する補機と、に電力を供給する電力システムであって、
   前記駆動モータと前記補機とに電力を供給する二次電池と、
   前記駆動モータと前記二次電池とを接続する第１直流導線に設けられ、前記駆動モータと前記二次電池との電気的接点を開閉する二次電池用リレーと、
   前記二次電池用リレーと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に接続されている二次電池用平滑コンデンサと、
   前記二次電池用リレーと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に接続され、前記第１直流導線と前記補機とを接続する第２直流導線に設けられ、前記二次電池と前記補機との電気的接点を開閉する補機用リレーと、
   前記二次電池用リレーと前記補機用リレーの開閉動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記車両の起動時に、前記補機用リレーを開いた状態で前記二次電池用リレーを閉じて前記二次電池用平滑コンデンサのプリチャージした後、前記補機用リレーを閉じて、前記補機用平滑コンデンサをプリチャージするリレー制御を実行し、
   前記電力システムは、さらに、前記二次電池用平滑コンデンサと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に、第３直流導線を介して接続され、前記駆動モータに供給する電力を発電する電力生成装置を備え、
   前記制御部は、さらに、前記補機の駆動を制御し、前記リレー制御の後、前記電力生成装置の発電が開始されたときに、前記補機の駆動を許可する、電力システム。
2. 請求項１記載の電力システムであって、
   前記制御部は、さらに、前記リレー制御において前記補機用リレーを閉じた後、前記電力生成装置の起動準備を開始させ、前記電力生成装置の起動準備の間に、前記補機用平滑コンデンサのプリチャージを含む前記補機の駆動準備を実行する、電力システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の電力システムであって、
   前記電力生成装置は、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池を含む、電力システム。
4. 車両に搭載される電力システムであって、前記車両の駆動力を発生する駆動モータと、前記車両で用いられる補機とが二次電池に対して並列に接続されている電力システムの制御方法であって、
   前記車両の起動時に、前記二次電池と前記補機との電気的接点を開閉する補機用リレーを開いた状態で、前記二次電池と前記駆動モータとの電気的接点を開閉する二次電池用リレーを閉じて、前記二次電池と二次電池用平滑コンデンサとを接続して、前記二次電池用平滑コンデンサをプリチャージする第１工程と、
   前記第１工程の後、前記補機用リレーを閉じて、前記補機が有する補機用平滑コンデンサと前記二次電池とを接続して、前記補機用平滑コンデンサへのプリチャージを行う第２工程と、
   を備え、
   前記電力システムは、さらに、前記駆動モータと前記二次電池とを接続する第１直流導線と、前記二次電池用平滑コンデンサと前記駆動モータとの間において前記第１直流導線に、第３直流導線を介して接続され、前記駆動モータに供給する電力を発電する電力生成装置と、を有し、
   前記制御方法は、さらに、前記補機の駆動を制御し、前記第２工程の後、前記電力生成装置の発電が開始されたときに、前記補機の駆動を許可する第３工程を備える、制御方法。

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