JP6856502B2 - 電源システム及び電源システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電抵抗器を備える電源システム及びその制御方法に関する。

特許文献１は、燃料電池の起動時間が長い場合に生じうるオフセットについても、コンバータの電流センサの原点学習を実施してゼロ点調整することによってこれをなくすことができるようにした燃料電池システムを提供することを目的としている（［０００６］、要約）。当該目的を達成するため、特許文献１（要約）の燃料電池システムは、セルスタック３と、セルスタック３の出力電圧を昇圧するコンバータ１５０と、コンバータ１５０に設けられたスイッチング素子ＳＷ１と、セルスタック３からコンバータ１５０に送られる電流を測定する電流センサＣＳとを備える。スイッチング素子ＳＷ１が停止中であり且つコンバータ１５０の出力電圧Ｖ_Hがコンバータ１５０への入力電圧Ｖ_Lよりも大きい場合に、電流センサＣＳ（図２）の原点学習を実施する学習処理手段が設けられる。

特開２０１２−２４８４２１号公報

上記のように、特許文献１では、１つの電流センサＣＳ（図２）の原点学習が開示されている。しかしながら、特許文献１では、複数の電流センサ（電流値取得手段）を用いる構成及びそのための制御については検討されていない。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、複数の電流値取得手段を好適に用いることが可能な電源システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電源システムは、
電源と、
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第１電流を取得する第１電流取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第２電流を取得する第２電流取得手段と
を備えるものであって、
前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
前記診断部は、前記第１電流と前記第２電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにして前記放電抵抗器による放電を開始させ、放電開始前と放電開始後の前記第１電流の変化に基づいて故障部位を推定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、放電抵抗器よりも電源側の負極ラインにおける第１電流と、放電抵抗器よりも負荷側の負極ラインにおける第２電流とが異なると判定したときに、放電抵抗器による放電を開始させる。そして、放電開始前と放電開始後の第１電流の変化に基づいて故障部位を推定する。従って、簡易な手法で故障部位を推定することが可能となる。

放電開始前と放電開始後の前記第１電流が変化した場合、前記診断部は、前記第１電流取得手段及び前記第２電流取得手段の少なくとも一方が故障していると推定してもよい。これにより、簡易な方法で第１電流取得手段又は第２電流取得手段の故障を検出することが可能となる。また、第１電流取得手段又は第２電流取得手段が故障すると、第１電流及び第２電流を用いる制御（例えば、ゼロ点学習、出力補正等）が適切に行われなくなる。本発明によれば、第１電流取得手段又は第２電流取得手段の故障を検出可能であるため、第１電流及び第２電流を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。

放電開始前と放電開始後の前記第１電流が同じ値の場合、前記診断部は、前記スイッチが閉固着していると推定してもよい。これにより、簡易な方法でスイッチの閉固着を検出することが可能となる。また、放電抵抗器と直列に配置されたスイッチが閉固着すると、第１電流取得手段及び第２電流取得手段は、本来あるべきではない誤った値としての第１電流及び第２電流を検出することとなる。その場合、第１電流及び第２電流を用いる制御（例えば、ゼロ点学習、出力補正等）が適切に行われなくなる。本発明によれば、スイッチの閉固着を検出可能であるため、第１電流及び第２電流を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。さらに、第１電流と第２電流とが異なると判定したときに行う放電の開始前と開始後の第１電流が変化したか又は同じかに応じて原因箇所を特定する場合、フェールセーフ対応を適切に取ることが可能となる。

前記電源は、例えば燃料電池とすることができる。前記電源システムは、前記第１電流取得手段又は前記第２電流取得手段のゼロ点を学習するゼロ点学習制御を実行するゼロ点学習手段を備えてもよい。前記ゼロ点学習手段は、前記スイッチに開指令が行われていること、及び前記燃料電池の出力電圧が第１電圧閾値以下又は未変動であることを、前記ゼロ点学習制御の実行条件として設定してもよい。これにより、ゼロ点学習に好適な条件を満たす場合に第１電流取得手段又は第２電流取得手段のゼロ点学習を行うことが可能となる。

前記電源システムは、前記第１電流取得手段及び前記第２電流取得手段の一方の取得値に基づいて他方の取得値を補正する取得値補正制御を実行する取得値補正手段を備えてもよい。前記取得値補正手段は、前記燃料電池の出力電圧が第２電圧閾値以上であることを、前記取得値補正制御の実行条件として設定してもよい。これにより、取得値の補正に好適な条件を満たす場合に第１電流取得手段又は第２電流取得手段の取得値補正を行うことが可能となる。

本発明に係る電源システムの制御方法は、
電源と、
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第１電流を取得する第１電流取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第２電流を取得する第２電流取得手段と、
前記電源システム内の故障を診断する診断部と
を備える電源システムの制御方法であって、
前記診断部は、前記第１電流と前記第２電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにして前記放電抵抗器による放電を開始させ、放電開始前と放電開始後の前記第１電流の変化に基づいて故障部位を推定する
ことを特徴とする。

本発明に係る電源システムは、
電源と、
前記電源から電力が供給される負荷と、
前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
前記放電抵抗器よりも前記電源側の第１通電状態量を取得する第１通電状態量取得手段と、
前記放電抵抗器よりも前記負荷側の第２通電状態量を取得する第２通電状態量取得手段と
を備えるものであって、
前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
前記診断部は、前記第１通電状態量と前記第２通電状態量とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにして前記放電抵抗器による放電を開始させ、放電開始前と放電開始後の前記第１通電状態量又は前記第２通電状態量の変化に基づいて故障部位を推定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、放電抵抗器よりも電源側の第１通電状態量と、放電抵抗器よりも負荷側の第２通電状態量とが異なると判定したときに、放電抵抗器による放電を開始させる。そして、放電開始前と放電開始後の第１通電状態量又は第２通電状態量の変化に基づいて故障部位を推定する。従って、簡易な手法で故障部位を推定することが可能となる。

なお、異なるか否かを判定するための第１通電状態量又は第２通電状態量と、放電開始前と放電開始後の変化を見る第１通電状態量又は第２通電状態量とは、同じ種類（電流、電圧、電力等）又は異なる種類のいずれであってもよい。

本発明によれば、複数の電流値取得手段を好適に用いることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電源システム（以下「システム」という。）を搭載した燃料電池車両（以下「ＦＣ車両」又は「車両」という。）の概略全体構成図である。 前記実施形態のＦＣユニットの概略全体構成図である。 前記実施形態における故障診断制御のフローチャートである。 前記実施形態における前記故障診断制御を実行している際の各種の信号及び値を示すタイムチャートである。 前記実施形態におけるゼロ点学習制御のフローチャートである。 前記実施形態における出力マップ補正制御のフローチャートである。 前記実施形態におけるＦＣスタックの電流−電圧特性を示す図である。

Ａ．一実施形態
＜Ａ−１．構成＞
［Ａ−１−１．全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電源システム１２（以下「システム１２」という。）を搭載した燃料電池車両１０（以下「ＦＣ車両１０」又は「車両１０」という。）の概略全体構成図である。ＦＣ車両１０は、電源システム１２に加え、走行モータ１４（以下「モータ１４」という。）と、インバータ１６とを有する。

電源システム１２は、燃料電池ユニット２０（以下「ＦＣユニット２０」という。）と、バッテリユニット２２と、統合電子制御装置２４（以下「統合ＥＣＵ２４」という。）とを有する。

［Ａ−１−２．駆動系］
本実施形態のモータ１４は、３相交流ブラシレス式である。モータ１４は、ＦＣユニット２０及びバッテリユニット２２から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション３０を通じて車輪３２を回転させる。また、モータ１４は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリユニット２２等に出力する。

インバータ１６は、３相フルブリッジ型の構成を有し、直流−交流変換を行う。より具体的には、インバータ１６は、直流を３相の交流に変換してモータ１４に供給する一方、回生動作に伴う交流−直流変換後の直流をバッテリユニット２２のバッテリコンバータ３０２を通じてバッテリ３００等に供給する。なお、モータ１４とインバータ１６を併せて負荷４０という。

［Ａ−１−３．ＦＣユニット２０］
（Ａ−１−３−１．ＦＣユニット２０の概要）
図２は、本実施形態のＦＣユニット２０の概略全体構成図である。図１及び図２に示すように、ＦＣユニット２０は、燃料電池スタック５０（以下「ＦＣスタック５０」、「燃料電池５０」又は「ＦＣ５０」という。）と、ＦＣ監視ユニット５２と、ＦＣコンバータ５４と、ＦＣスタック５０の周辺部品（図示せず）とを有する。

（Ａ−１−３−２．ＦＣスタック５０）
ＦＣスタック５０は、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成された燃料電池セルを積層した構造を有する。前記周辺部品には、ＦＣスタック５０のアノードに対して水素（燃料ガス）を給排するアノード系（図示せず）と、ＦＣスタック５０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス）を給排するカソード系（図示せず）とが含まれる。

（Ａ−１−３−３．ＦＣ監視ユニット５２）
（Ａ−１−３−３−１．ＦＣ監視ユニット５２の概要）
ＦＣ監視ユニット５２（以下「監視ユニット５２」ともいう。）は、ＦＣスタック５０の出力を監視する。図２に示すように、監視ユニット５２は、ＦＣ電圧センサ７０と、第１ＦＣ電流センサ７２と、第２ＦＣ電流センサ７４と、ディスチャージャ７６と、ＦＣ監視電子制御装置７８（以下「ＦＣ監視ＥＣＵ７８」又は「監視ＥＣＵ７８」ともいう。）を有する。図２には示していないが、正極ライン９０及び負極ライン９２にコンタクタを設けてもよい。

ＦＣ電圧センサ７０は、ＦＣスタック５０からの出力電圧（以下、「ＦＣ電圧Ｖｆｃ」という。）を検出する。ＦＣ電圧センサ７０は、ディスチャージャ７６（又は後述する交点１０６）よりもＦＣ５０側の正極ライン９０及び負極ライン９２に接続される。

第１ＦＣ電流センサ７２は、ＦＣスタック５０からの出力電流Ｉｆｃ１（以下、「第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１」という。）を検出する。第１ＦＣ電流センサ７２は、正極ライン９０のうちディスチャージャ７６（又は後述する交点１０６）よりもＦＣ５０側に設けられる。第２ＦＣ電流センサ７４は、ＦＣスタック５０への入力電流Ｉｆｃ２（以下、「第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２」という。）を検出する。第２ＦＣ電流センサ７４は、負極ライン９２のうちディスチャージャ７６（又は後述する交点１０８）よりもＦＣ５０側に設けられる。

第１ＦＣ電流センサ７２及び第２ＦＣ電流センサ７４は、検出素子としてホール素子（図示せず）を有する。例えば、第１ＦＣ電流センサ７２は、正極ライン９０を流れる電流（第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１）の磁界を検出し、電圧に変換する。同様に、第２ＦＣ電流センサ７４は、負極ライン９２を流れる電流（第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２）の磁界を検出し、電圧に変換する。そして、検出した電圧に対応する電流を、第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１及び第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２として出力する。本実施形態の第２ＦＣ電流センサ７４は、後述する第２ＶＣＵ電流センサ１６６よりも検出精度が高い。

第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１及び第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２は、ＦＣスタック５０の出力を管理するために用いられる。例えば、ＦＣスタック５０において発電時に生成される水の量を推定するために用いられる。ＦＣスタック５０は発電時に生成される水により電解質膜を湿潤させることで、出力性能及び耐久性を確保する。ＦＣスタック５０が過乾燥又は過加湿になることを防ぐために、ＦＣスタック５０に供給する反応ガス量も適切に管理する必要がある。そのため、生成水の量の管理が重要となる。また、本実施形態では、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２は、後述する第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２のゼロ点補正及び出力マップ補正にも用いられる。

ディスチャージャ７６は、ＦＣ５０の停止時等においてＦＣ５０又はＦＣコンバータ５４に残留する電力を消費する。ディスチャージャ７６は、放電抵抗器１００と、スイッチング素子１０２とを有する。放電抵抗器１００及びスイッチング素子１０２は、正極ライン９０及び負極ライン９２を結ぶバイパスライン１０４上に設けられる。スイッチング素子１０２は、監視ＥＣＵ７８からの指令（駆動信号）によりオンオフする。以下では、正極ライン９０とバイパスライン１０４の交点を交点１０６といい、負極ライン９２とバイパスライン１０４の交点を交点１０８という。

（Ａ−１−３−３−２．ＦＣ監視ＥＣＵ７８）
ＦＣ監視ＥＣＵ７８は、ＦＣ５０の入出力を監視又は制御するコンピュータである。図２に示すように、監視ＥＣＵ７８は、入出力部１２０、演算部１２２及び記憶部１２４を有する。

入出力部１２０は、監視ＥＣＵ７８以外の機器（各センサ７０、７２、７４、後述するＦＣコンバータ電子制御装置１６８等）との入出力を行う（図２では信号線が省略されていることに留意されたい。）。入出力部１２０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。

演算部１２２は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。演算部１２２は、各センサ７０、７２、７４、ＦＣコンバータ電子制御装置１６８等からの信号に基づいて演算を行う。そして、演算部１２２は、演算結果に基づき、ディスチャージャ７６等に対する信号を生成する。

図２に示すように、演算部１２２は、ディスチャージ制御部１３０と、故障診断部１３２とを有する。ディスチャージ制御部１３０及び故障診断部１３２は、記憶部１２４に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。前記プログラムは、図示しない通信装置を介して外部機器から供給されてもよい。前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。後述するように、故障診断部１３２は、ＦＣコンバータ５４のＦＣコンバータ電子制御装置１６８に設けてもよい。

ディスチャージ制御部１３０は、ＦＣ５０が停止した際等にディスチャージャ７６を用いてディスチャージを行うディスチャージ制御を実行する。故障診断部１３２は、ＦＣユニット２０における故障を診断する故障診断制御を実行する。故障診断制御の詳細は、図３及び図４を参照して後述する。

記憶部１２４は、演算部１２２が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部１２４は、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）を備える。ＲＡＭとしては、レジスタ等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを用いることができる。また、記憶部１２４は、ＲＡＭに加え、リード・オンリー・メモリ（以下「ＲＯＭ」という。）及び／又はソリッド・ステート・ドライブ（以下「ＳＳＤ」という。）を有してもよい。

（Ａ−１−３−４．ＦＣコンバータ５４）
（Ａ−１−３−４−１．ＦＣコンバータ５４の概要）
ＦＣコンバータ５４は、ＦＣ５０の出力電圧（ＦＣ電圧Ｖｆｃ）を昇圧して又は直結状態でインバータ１６又はバッテリユニット２２に供給する昇圧チョッパ型の電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。ＦＣコンバータ５４は、ＦＣ５０とインバータ１６との間に配置される。換言すると、ＦＣコンバータ５４は、一方がＦＣ５０のある１次側１Ｓｆ（図１）に接続され、他方がバッテリユニット２２と負荷４０との接続点である２次側２Ｓに接続されている。以下では、ＦＣコンバータ５４を、コンバータ５４、昇圧コンバータ５４又はＦＣ−ＶＣＵ５４ともいう。ＦＣ−ＶＣＵ５４は、ＦＣ５０用電圧制御ユニットの意味である。

図２に示すように、ＦＣ−ＶＣＵ５４は、インダクタ１５０と、スイッチング素子１５２と、ダイオード１５４と、平滑コンデンサ１５６、１５８と、第１ＶＣＵ電圧センサ１６０と、第２ＶＣＵ電圧センサ１６２と、第１ＶＣＵ電流センサ１６４と、第２ＶＣＵ電流センサ１６６と、ＦＣコンバータ電子制御装置１６８（以下「ＦＣコンバータＥＣＵ１６８」又は「コンバータＥＣＵ１６８」という。）とを備える。ＦＣ−ＶＣＵ５４は、統合ＥＣＵ２４からの指令に基づいてスイッチング素子１５２をスイッチング（デューティ制御）することでＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧する。

インダクタ１５０及びダイオード１５４は、正極ライン１７０上に設けられる。スイッチング素子１５２は、正極ライン１７０及び負極ライン１７２を結ぶバイパスライン１７４上に設けられる。以下では、正極ライン１７０とバイパスライン１７４の交点を交点１７６といい、負極ライン１７２とバイパスライン１７４の交点を交点１７８という。インダクタ１５０は、交点１７６よりもＦＣ５０側に配置され、ダイオード１５４は、交点１７６よりもモータ１４側に配置される。

第１ＶＣＵ電圧センサ１６０は、ＦＣスタック５０からＦＣコンバータ５４への入力電圧（以下、「第１ＶＣＵ電圧Ｖｖｃｕ１」又は「ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１」という。）を検出する。第１ＶＣＵ電圧センサ１６０は、インダクタ１５０及びスイッチング素子１５２よりもＦＣ５０側で正極ライン１７０及び負極ライン１７２に接続される。第２ＶＣＵ電圧センサ１６２は、ＦＣコンバータ５４の出力電圧（以下、「第２ＶＣＵ電圧Ｖｖｃｕ２」又は「コンバータ出力電圧Ｖｖｃｕ２」という。）を検出する。第２ＶＣＵ電圧センサ１６２は、インダクタ１５０及びスイッチング素子１５２よりも負荷４０側で正極ライン１７０及び負極ライン１７２に接続される。

第１ＶＣＵ電流センサ１６４は、正極ライン１７０上（特にインダクタ１５０と交点１７６の間）に配置されて、正極ライン１７０の電流Ｉｖｃｕ１（以下、「第１ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ１」という。）を検出する。第２ＶＣＵ電流センサ１６６は、負極ライン１７２上（特に平滑コンデンサ１５６と交点１７８の間）に配置されて、負極ライン１７２の電流Ｉｖｃｕ２（以下、「第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２」という。）を検出する。

第１ＶＣＵ電流センサ１６４及び第２ＶＣＵ電流センサ１６６は、検出素子としてホール素子（図示せず）を有する。例えば、第１ＶＣＵ電流センサ１６４は、正極ライン１７０を流れる電流（第１ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ１）の磁界を検出し、電圧に変換する。同様に、第２ＶＣＵ電流センサ１６６は、負極ライン１７２を流れる電流（第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２）の磁界を検出し、電圧に変換する。そして、検出した電圧に対応する電流を、第１ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ１及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２として出力する。本実施形態の第２ＶＣＵ電流センサ１６６は、第２ＦＣ電流センサ７４よりも検出精度が低い。

（Ａ−１−３−４−２．ＦＣコンバータＥＣＵ１６８）
ＦＣコンバータＥＣＵ１６８は、ＦＣ５０の出力電圧Ｖｆｃの変換（ここでは昇圧）を制御するコンピュータである。図２に示すように、コンバータＥＣＵ１６８は、入出力部１８０、演算部１８２及び記憶部１８４を有する。

入出力部１８０は、コンバータＥＣＵ１６８以外の機器（各センサ１６０、１６２、１６４、１６６、ＦＣ監視ＥＣＵ７８等）との入出力を行う（図２では信号線が省略されていることに留意されたい。）。入出力部１８０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備える。

演算部１８２は、例えば、ＣＰＵを含む。演算部１８２は、各センサ１６０、１６２、１６４、１６６、ＦＣ監視ＥＣＵ７８等からの信号に基づいて演算を行う。そして、演算部１８２は、演算結果に基づき、スイッチング素子１５２等に対する信号を生成する。

図２に示すように、演算部１８２は、ゼロ点補正部１９０と、出力マップ補正部１９２とを有する。両補正部１９０、１９２は、記憶部１８４に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。前記プログラムは、図示しない通信装置を介して外部機器から供給されてもよい。前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。後述するように、ゼロ点補正部１９０及び出力マップ補正部１９２は、ＦＣ監視ユニット５２のＦＣ監視ＥＣＵ７８に設けてもよい。

ゼロ点補正部１９０は、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点学習を行うゼロ点学習制御を実行する。ゼロ点学習制御の詳細は、図５を参照して後述する。出力マップ補正部１９２は、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のホール素子が出力した電圧Ｖｉ２と、この電圧に対応する電流（第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２）との関係を規定したマップ２００（以下「出力マップ２００」又は「Ｖｉ２−Ｉｆｃ２マップ２００」ともいう。）を補正する出力マップ補正制御を実行する。出力マップ補正制御の詳細は、図６を参照して後述する。

記憶部１８４は、演算部１８２が利用するプログラム及びデータを記憶する。記憶部１８４は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び／又はＳＳＤを有する。

［Ａ−１−４．バッテリユニット２２］
図１に示すように、バッテリユニット２２は、高電圧バッテリ３００（以下「バッテリ３００」ともいう、）と、バッテリコンバータ３０２とを有する。バッテリ３００は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池等を利用することができる。バッテリ３００の代わりに、キャパシタ等の蓄電装置を用いてもよい。

バッテリコンバータ３０２は、昇圧チョッパ型の電圧変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）である。すなわち、バッテリコンバータ３０２は、バッテリ３００の出力電圧（バッテリ電圧Ｖｂａｔ）を昇圧して又は直結状態でインバータ１６に供給する。また、バッテリコンバータ３０２は、モータ１４の回生電圧（以下「回生電圧Ｖｒｅｇ」という。）又はＦＣ電圧Ｖｆｃを直結状態でバッテリ３００に供給することが可能である。

［Ａ−１−５．統合ＥＣＵ２４］
統合ＥＣＵ２４は、通信線３１０（図１）を介して、モータ１４、インバータ１６、ＦＣ５０、ＦＣ監視ユニット５２、ＦＣコンバータ５４、バッテリ３００、バッテリコンバータ３０２を制御する。当該制御に際しては、統合ＥＣＵ２４は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムを実行する。また、統合ＥＣＵ２４は、電圧センサ７０、１６０、１６２、電流センサ７２、７４、１６４、１６６等の各種センサの検出値を用いる。

ここでの各種センサには、上記センサに加え、開度センサ１１０及びモータ回転数センサ１１２（図１）が含まれる。開度センサ１１０は、アクセルペダル１１４の開度θｐ（以下「アクセルペダル開度θｐ」ともいう。）［度］を検出する。モータ回転数センサ１１２は、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数Ｎｍｏｔ」又は「回転数Ｎｍｏｔ」という。）［ｒｐｍ］を検出する。統合ＥＣＵ２４は、回転数Ｎｍｏｔを用いてＦＣ車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を検出する。さらに、統合ＥＣＵ２４には、メインスイッチ１１６（以下「メインＳＷ１１６」という。）が接続される。メインＳＷ１１６は、ＦＣ５０及びバッテリ３００からモータ１４への電力供給の可否を切り替えるものであり、ユーザにより操作可能である。

統合ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック５０の状態、バッテリ３００の状態及びモータ１４の状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力（負荷要求）に基づいて、ＦＣ車両１０全体として電源システム１２に要求される負荷Ｐｓｙｓ（以下「システム負荷Ｐｓｙｓ」という。）を決定する。そして、統合ＥＣＵ２４は、ＦＣスタック５０が負担すべき負荷と、バッテリ３００が負担すべき負荷と、回生電源（モータ１４）が負担すべき負荷の配分（分担）を調停しながら決定する。さらに、統合ＥＣＵ２４は、モータ１４、インバータ１６、ＦＣ５０、ＦＣ監視ユニット５２、ＦＣコンバータ５４、バッテリ３００及びバッテリコンバータ３０２に指令を送出する。

＜Ａ−２．本実施形態の制御＞
次に、本実施形態の制御について説明する。上記のように、本実施形態では、電源システム１２に関する制御として、ディスチャージ制御、故障診断制御、ゼロ点学習制御及び出力マップ補正制御を実行する。ディスチャージ制御は、ＦＣ監視ＥＣＵ７８のディスチャージ制御部１３０が実行し、故障診断制御は、ＦＣ監視ＥＣＵ７８の故障診断部１３２（診断部）が実行する。ゼロ点学習制御は、ＦＣコンバータＥＣＵ１６８のゼロ点補正部１９０が実行し、出力マップ補正制御は、出力マップ補正部１９２が実行する。

［Ａ−２−１．ディスチャージ制御］
ディスチャージ制御部１３０は、統合ＥＣＵ２４からＦＣ５０の停止要求があった際、ディスチャージャ７６をオンにして、ＦＣ５０内の残留ガスによる発電電力を消費する。これにより、ＦＣ５０の劣化を抑制することが可能となる。また、本実施形態では、ディスチャージャ７６をＦＣ５０とＦＣコンバータ５４の間に配置する。そのため、ＦＣコンバータ５４の性能要求を緩和することが可能となる。

［Ａ−２−２．故障診断制御］
図３は、本実施形態における故障診断制御のフローチャートである。図４は、本実施形態における故障診断制御を実行している際の各種の信号及び値を示すタイムチャートである。具体的には、図４は、ディスチャージャ７６に対するディスチャージ指令Ｃｄと、第２ＦＣ電流センサ７４（第１電流センサ）が検出した第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と、第２ＶＣＵ電流センサ１６６（第２電流センサ）が検出した第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とを示す。本実施形態では、ＦＣ監視ＥＣＵ７８が故障診断制御を実行するが、後述するように、ＦＣコンバータＥＣＵ１６８が故障診断制御を実行してもよい。

また、図４では、全体に亘ってＦＣユニット２０に異常が発生している状態が示されていることに留意されたい。さらに、図４において、時点ｔ１２以降の実線で示す第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２は、ディスチャージャ７６がオン故障している（スイッチング素子１０２が閉固着している）際の波形である。さらにまた、時点ｔ１２以降の破線で示す第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２は、第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６が故障している際の波形である。

時点ｔ１１以降の第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２は、ディスチャージャ７６がオン故障している際又は第２ＦＣ電流センサ７４若しくは第２ＶＣＵ電流センサ１６６が故障している際の波形である。なお、図４では、時点ｔ１１以降も第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２が一定であるが、第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６が故障している場合、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２又は第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２が減少する場合等も考えられる。

故障診断制御は、ＦＣ５０の発電中、所定間隔で実行する。或いは、その他のタイミングで故障診断制御を行ってもよい。図３のステップＳ１１において、監視ＥＣＵ７８は、第２ＦＣ電流センサ７４が検出した第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２と、第２ＶＣＵ電流センサ１６６が検出した第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２とを取得する。ステップＳ１２において、監視ＥＣＵ７８は、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２の差ΔＩ（以下「電流差ΔＩ」ともいう。）の絶対値｜ΔＩ｜が第１電流差閾値ＴＨΔＩ以上であるか否かを判定する。第１電流差閾値ＴＨΔＩ（以下「閾値ＴＨΔＩ」ともいう。）は、電流差ΔＩが異常値であるか否かを判定するための閾値である。

電流差ΔＩの絶対値が閾値ＴＨΔＩ以上である場合（Ｓ１２：ＴＲＵＥ）、電流差ΔＩは異常値を示している。その場合、ステップＳ１３に進む。電流差ΔＩの絶対値が閾値ＴＨΔＩ以上でない場合（Ｓ１２：ＦＡＬＳＥ）、電流差ΔＩは正常値を示している。その場合、今回の故障診断制御を終了し、所定時間経過後にステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３において、監視ＥＣＵ７８は、ステップＳ１１で取得した第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２を基準電流Ｉｒｅｆとして設定する。基準電流Ｉｒｅｆは、後述するステップＳ１６で用いる。

ステップＳ１４において、監視ＥＣＵ７８は、ディスチャージャ７６にオン指令（ディスチャージ指令Ｃｄ）を送信する（図４の時点ｔ１２）。具体的には、監視ＥＣＵ７８は、ディスチャージャ７６のスイッチング素子１０２に駆動信号Ｓを送信する。これにより、スイッチング素子１０２がオンとなる。

そのため、ＦＣ５０からの電流の一部は、ディスチャージャ７６を介して第２ＦＣ電流センサ７４に到達する。ディスチャージャ７６がオン故障していない場合には、ディスチャージャ７６がオンしたことでＦＣ電流Ｉｆｃが増加する。従って、ディスチャージャ７６がオン故障していない場合には、図４の時点ｔ１２に示すように、第２ＦＣ電流センサ７４が検出する第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２は増加する。

図３のステップＳ１５において、監視ＥＣＵ７８は、第２ＦＣ電流センサ７４から新たな第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２を取得する。

ステップＳ１６において、監視ＥＣＵ７８は、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２と基準電流Ｉｒｅｆの差ΔＩｆｃ２（以下「第２電流差ΔＩｆｃ２」ともいう。）が第２電流差閾値ＴＨΔｉ２以下であるか否かを判定する。第２電流差閾値ＴＨΔｉ２（以下「閾値ＴＨΔｉ２」ともいう。）は、第２電流差ΔＩｆｃ２が異常値を示す原因を判定するための閾値である。

すなわち、第２電流差ΔＩｆｃ２が閾値ＴＨΔｉ２以下である場合（Ｓ１６：ＴＲＵＥ）、ステップＳ１７において、監視ＥＣＵ７８は、ディスチャージャ７６がオン故障している（又はスイッチング素子１０２が閉固着している）と判定する。スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられても分流による電流変化を捉えることができない場合、スイッチング素子１０２が正常に作動していないと推定することができるためである。

第２電流差ΔＩｆｃ２が閾値ＴＨΔｉ２以下でない場合（Ｓ１６：ＦＡＬＳＥ）、ステップＳ１８において、監視ＥＣＵ７８は、第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６が異常であると判定する。スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられたことにより分流による電流変化を捉えることが可能な場合、スイッチング素子１０２が正常に作動していると判定できる。そのため、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２との電流差ΔＩ（相違）は第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６によるものと推定することができるためである。

ステップＳ１７又はＳ１８の後、ステップＳ１９において、監視ＥＣＵ７８は、エラー処理を行う。例えば、監視ＥＣＵ７８は、異常の内容を示す警告メッセージを表示部（図示しない）に表示させる。また、監視ＥＣＵ７８は、異常の内容を示す故障コードを記憶部１２４に記憶してもよい。

［Ａ−２−３．ゼロ点学習制御］
図５は、本実施形態におけるゼロ点学習制御のフローチャートである。上記のように、ゼロ点学習制御は、相対的に検出精度の低い第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点を、相対的に検出精度の高い第２ＦＣ電流センサ７４のゼロ点を用いて学習する処理である。ゼロ点学習制御は、例えば、ＦＣ５０が起動を始めた直後に実行される。その他のタイミングでゼロ点学習処理を行ってもよい。本実施形態では、ＦＣコンバータＥＣＵ１６８がゼロ点学習制御を実行するが、後述するように、ＦＣ監視ＥＣＵ７８がゼロ点学習制御を実行してもよい。

図５のステップＳ３１において、コンバータＥＣＵ１６８は、ディスチャージャ７６がオフであるか否かを判定する。例えば、コンバータＥＣＵ１６８のゼロ点補正部１９０は、ＦＣ監視ＥＣＵ７８が、ディスチャージャ７６に対してオン信号（駆動信号Ｓ）を出力していないか否かにより、ディスチャージャ７６がオフであるか否かを判定する。ディスチャージャ７６がオフである場合（Ｓ３１：ＴＲＵＥ）、ステップＳ３２に進む。ディスチャージャ７６がオフでない場合（Ｓ３１：ＦＡＬＳＥ）、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点補正は行わない。そこで、今回のゼロ点学習制御を終了し、所定時間経過後にステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３２において、コンバータＥＣＵ１６８は、第１ＶＣＵ電圧センサ１６０からＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１を監視ＥＣＵ７８から取得する。ステップＳ３３において、コンバータＥＣＵ１６８は、ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第１電圧閾値ＴＨｖ１以下であるか否かを判定する。第１電圧閾値ＴＨｖ１は、ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が比較的低い状態であることを確認するための閾値である。ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第１電圧閾値ＴＨｖ１以下である場合（Ｓ３３：ＴＲＵＥ）、ステップＳ３４に進む。ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第１電圧閾値ＴＨｖ１以下でない場合（Ｓ３３：ＦＡＬＳＥ）、今回のゼロ点学習制御を終了する。そして、新たなゼロ点学習制御を実行する条件が成立したときにステップＳ３１に戻る。

なお、ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第１電圧閾値ＴＨｖ１以下であるか否かの判定に加えて又はこれに代えて、単位時間当たりのＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１の変化量が変化量閾値以下であるか否かを判定してもよい。これにより、ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が安定した状態でゼロ点補正を行うことが可能となる。

ステップＳ３４において、コンバータＥＣＵ１６８は、第２ＦＣ電流センサ７４が検出した第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２を取得する。ステップＳ３５において、コンバータＥＣＵ１６８は、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２がゼロ（又は原点）であるか否かを判定する。第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２がゼロである場合（Ｓ３５：ＴＲＵＥ）、ステップＳ３６に進む。第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２がゼロでない場合（Ｓ３６：ＦＡＬＳＥ）、今回のゼロ点学習制御を終了する。そして、新たなゼロ点学習制御を実行する条件が成立したときにステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３６において、コンバータＥＣＵ１６８は、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点を、第２ＦＣ電流センサ７４のゼロ点に合わせて補正（又はリセット）する。

［Ａ−２−４．出力マップ補正制御］
図６は、本実施形態における出力マップ補正制御のフローチャートである。図７は、本実施形態におけるＦＣスタック５０の電流−電圧特性を示す図である。上記のように、出力マップ補正制御（以下「マップ補正制御」ともいう。）は、コンバータＥＣＵ１６８の記憶部１８４に記憶されている出力マップ２００を補正する。マップ補正制御は、例えば、ＦＣ５０の発電中、所定間隔で実行される。或いは、その他のタイミングでマップ補正制御を実行してもよい。本実施形態では、ＦＣコンバータＥＣＵ１６８が出力マップ補正制御を実行するが、後述するように、ＦＣ監視ＥＣＵ７８が出力マップ補正制御を実行してもよい。

ステップＳ５１において、コンバータＥＣＵ１６８は、第１ＶＣＵ電圧センサ１６０からＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１を取得する。ステップＳ５２において、コンバータＥＣＵ１６８は、ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第２電圧閾値ＴＨｖ２以上であるか否かを判定する。第２電圧閾値ＴＨｖ２は、ディスチャージャ７６がオン固着していないことを確認するための閾値である。

すなわち、図７に示すように、本実施形態のＦＣスタック５０は、ＦＣ電流Ｉｆｃが増加するとＦＣ電圧Ｖｆｃが減少する特性を有する。ディスチャージャ７６がオン固着している場合、ＦＣ電流Ｉｆｃは大きく増加し、ＦＣ電圧Ｖｆｃは減少する。このため、ＦＣ電圧Ｖｆｃに対応するＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が高いことを確認することで、ディスチャージャ７６がオン固着していないことを確認することが可能である。ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１の代わりに、ＦＣ電圧センサ７０が検出したＦＣ電圧Ｖｆｃを用いてもよい。

ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第２電圧閾値ＴＨｖ２以上である場合（Ｓ５２：ＴＲＵＥ）、ディスチャージャ７６にオン固着は発生していない。その場合、ステップＳ５３に進む。ＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第２電圧閾値ＴＨｖ２以上でない場合（Ｓ５２：ＦＡＬＳＥ）、ディスチャージャ７６にオン固着は発生しているか否かの判定が困難である。その場合、今回のマップ補正制御を終了し、所定時間経過後にステップＳ５１に戻る。

ステップＳ５３において、コンバータＥＣＵ１６８は、第２ＦＣ電流センサ７４が検出した第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２を監視ＥＣＵ７８から取得する。ステップＳ５４において、コンバータＥＣＵ１６８は、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のホール素子が検出した電圧Ｖｉ２を取得する。上記のように、第２ＶＣＵ電流センサ１６６は、ホール素子を含み、出力マップ２００では、ホール素子の電圧値（すなわち電圧Ｖｉ２）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２との関係が規定されている。

ステップＳ５５において、コンバータＥＣＵ１６８は、第２ＶＣＵ電流センサ１６６用のＶｉ２−Ｉｖｃｕ２マップを更新する。すなわち、マップ２００における電圧Ｖｉ２に対応する第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２として、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の値に書き換える。

上記のように、第２ＶＣＵ電流センサ１６６よりも、第２ＦＣ電流センサ７４の方が高精度である。このため、上記のようなマップ２００の書換えを行うことで、コンバータＥＣＵ１６８が使用する第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２は、高精度となる。

＜Ａ−３．本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、放電抵抗器１００よりもＦＣスタック５０（電源）側の負極ライン９２における第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と、放電抵抗器１００よりも負荷４０側の負極ライン１７２における第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに（図３のＳ１２：ＴＲＵＥ）、放電抵抗器１００による放電を開始させるべく、スイッチング素子１０２をオンにするための指令を発する（図３のＳ１４、図４のｔ１２）。そして、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する（図３のＳ１６〜Ｓ１８）。従って、簡易な手法で故障部位を推定することが可能となる。

本実施形態において、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とで第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）が変化した場合（図３のＳ１６：ＦＡＬＳＥ）、故障診断部１３２は、第２ＦＣ電流センサ７４（第１電流取得手段）及び第２ＶＣＵ電流センサ１６６（第２電流取得手段）の少なくとも一方が故障していると推定する（Ｓ１８）。

これにより、簡易な方法で第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６の故障を検出することが可能となる。また、第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６が故障すると、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２を用いる制御（例えば、ゼロ点学習制御、出力マップ補正制御等）が適切に行われなくなる。本実施形態によれば、第２ＦＣ電流センサ７４又は第２ＶＣＵ電流センサ１６６の故障を検出可能であるため、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。

本実施形態において、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とで第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）が同じ値の場合（図３のＳ１６：ＴＲＵＥ）、故障診断部１３２は、ディスチャージャ７６がオン故障（スイッチング素子１０２（スイッチ）が閉固着）していると推定する（Ｓ１７）。

これにより、簡易な方法でスイッチング素子１０２の閉固着を検出することが可能となる。また、放電抵抗器１００と直列に配置されたスイッチング素子１０２が閉固着すると、第２ＦＣ電流センサ７４及び第２ＶＣＵ電流センサ１６６は、本来あるべきではない誤った値としての第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２を検出することとなる。その場合、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２を用いる制御（例えば、ゼロ点学習制御、出力マップ補正制御等）が適切に行われなくなる。本実施形態によれば、スイッチング素子１０２の閉固着を検出可能であるため、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２を用いる制御が適切に行われない状況を簡易に検出することが可能となる。さらに、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２とが異なると判定したとき、スイッチング素子１０２をオンにするための指令を発し、当該指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２が変化したか又は同じかに応じて原因箇所を特定する場合、フェールセーフ対応を適切に取ることが可能となる。

本実施形態において、電源システム１２は、第２ＶＣＵ電流センサ１６６（第２電流取得手段）のゼロ点を学習するゼロ点学習制御を実行するゼロ点補正部１９０（ゼロ点学習手段）を備える（図２）。ゼロ点補正部１９０は、スイッチング素子１０２（スイッチ）に開指令が行われていること（図５のＳ３１：ＴＲＵＥ）、及びＦＣ５０の出力電圧Ｖｆｃに相当するＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第１電圧閾値ＴＨｖ１以下であること（Ｓ３３：ＴＲＵＥ）を、ゼロ点学習制御の実行条件として設定する。これにより、ゼロ点学習に好適な条件を満たす場合に第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点学習を行うことが可能となる。

本実施形態において、電源システム１２は、第２ＦＣ電流センサ７４（第１電流取得手段）の第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（取得値）に基づいて第２ＶＣＵ電流センサ１６６（第２電流取得手段）の第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（取得値）を補正する出力マップ補正制御（取得値補正制御）を実行する出力マップ補正部１９２（取得値補正手段）を備える（図２）。出力マップ補正部１９２は、ＦＣ５０の出力電圧Ｖｆｃに相当するＶＣＵ入力電圧Ｖｖｃｕ１が第２電圧閾値ＴＨｖ２以上であること（図６のＳ５２：ＴＲＵＥ）を、出力マップ補正制御の実行条件として設定する。これにより、出力マップ２００の補正に好適な条件を満たす場合に第２ＶＣＵ電流センサ１６６の取得値補正を行うことが可能となる。

Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

＜Ｂ−１．搭載対象＞
上記実施形態では、電源システム１２をＦＣ車両１０に搭載した（図１）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、電源システム１２を船舶や航空機等の移動物体に用いることもできる。或いは、電源システム１２を、ロボット、製造装置、家庭用電力システム又は家電製品に適用してもよい。

＜Ｂ−２．電源システム１２の構成＞
上記実施形態では、ＦＣコンバータ５４を昇圧コンバータとした（図２）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、ＦＣコンバータ５４は、ＦＣ電圧Ｖｆｃを昇圧及び降圧可能な昇降圧コンバータ、又はＦＣ電圧Ｖｆｃを降圧可能な降圧コンバータとすることも可能である。

上記実施形態の電源システム１２は、ＦＣユニット２０とバッテリユニット２２の両方を有していた（図１）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、バッテリユニット２２を省略することも可能である。

上記実施形態では、モータ１４を交流式とした（図１）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータ１４は、直流式とすることも可能である。この場合、インバータ１６を省略することが可能である。

上記実施形態では、モータ１４をＦＣ車両１０の走行用又は駆動用とした（図１）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、モータ１４を車載機器（例えば、電動パワーステアリング、エアコンプレッサ、エアコンディショナ）用に用いてもよい。

上記実施形態では、故障診断の対象として、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２及び第２ＶＣＵ電流センサ１６６を設定した（図３及び図４）。しかしながら、例えば、放電抵抗器１００よりもＦＣ５０（電源）側の負極ラインにおける第１電流と、放電抵抗器１００よりも負荷４０側の負極ラインにおける第２電流とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第１電流の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、バッテリユニット２２及びＦＣコンバータ５４を設けない構成において、ＦＣ監視ユニット５２とインバータ１６の間の負極ラインに電流センサ（インバータ電流センサ）を設けた場合、第２ＦＣ電流センサ７４とインバータ電流センサを故障診断の対象とすることができる。

上記実施形態では、ＦＣユニット２０の制御主体として、監視ＥＣＵ７８とコンバータＥＣＵ１６８を設けた（図２）。しかしながら、例えば、両者を組み合わせて１つのＥＣＵとすることも可能である。或いは、監視ＥＣＵ７８とコンバータＥＣＵ１６８の機能を統合ＥＣＵ２４に組み込むことも可能である。

上記実施形態の電流センサ７２、７２、１６４、１６６は、ホール素子を有するものとしたが、その他の方式の電流センサとしてもよい。

＜Ｂ−３．電源システム１２の制御＞
［Ｂ−３−１．全般］
上記実施形態では、故障診断制御（図３）と、ゼロ点学習制御（図５）と、出力マップ補正制御（図６）とを実行した。しかしながら、例えば、それぞれの制御に着目すれば、電源システム１２では、いずれか１つ又は２つの制御を行うことも可能である。

上記実施形態では、ＦＣユニット２０において、故障診断制御（図３）と、ゼロ点学習制御（図５）と、出力マップ補正制御（図６）とを実行した。しかしながら、例えば、放電抵抗器１００よりも電源側の負極ラインにおける第１電流と、放電抵抗器１００よりも負荷４０側の負極ラインにおける第２電流とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第１電流の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、故障診断制御、ゼロ点学習制御又は出力マップ補正制御を、バッテリユニット２２で行うことも可能である。

［Ｂ−３−２．故障診断制御（図３）］
上記実施形態では、故障診断部１３２を監視ＥＣＵ７８に設けた。換言すると、監視ＥＣＵ７８が故障診断制御を実行した。しかしながら、例えば、故障診断制御と、ゼロ点学習制御と、出力マップ補正制御とを１つのＥＣＵが実行する観点からすれば、コンバータＥＣＵ１６８が故障診断制御を実行してもよい。その場合、監視ＥＣＵ７８側の制御対象（第２ＦＣ電流センサ７４、ディスチャージャ７６等）の検出値や状態は、コンバータＥＣＵ１６８から監視ＥＣＵ７８に問い合わせることとなる。

上記実施形態の故障診断制御では、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）の電流差ΔＩの絶対値が第１電流差閾値ＴＨΔＩ以上になったとき、異常が発生していると判定した（図３のＳ１２）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）とが異なると判定したときに、スイッチング素子１０２をオンにするための指令が発せられる前と後とでの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化に基づいて故障部位を推定する観点からすれば、これに限らない。例えば、単位時間当たりの第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化量と、単位時間当たりの第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２の変化量との変化速度差が、速度差閾値以上であるときに、異常が発生していると判定することも可能である。

上記実施形態の故障診断制御では、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２（第１電流）と第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２電流）の比較により異常発生の有無を判定した（図３のＳ１２）。しかしながら、例えば、ディスチャージャ７６又は放電抵抗器１００よりもＦＣ５０（電源）側の第１通電状態量と、ディスチャージャ７６又は放電抵抗器１００よりも負荷４０側の第２通電状態量との比較に基づいて、ＦＣユニット２０又は電源システム１２の異常を判定する観点からすれば、これに限らない。

例えば、ＦＣ電圧センサ７０（図２）が検出したＦＣ電圧Ｖｆｃと、第１ＶＣＵ電圧センサ１６０が検出した第１ＶＣＵ電圧Ｖｖｃｕ１との比較に基づいて、ＦＣユニット２０又は電源システム１２の異常を判定することも可能である。或いは、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２とＦＣ電圧Ｖｆｃの積（電力）と、第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２と第１ＶＣＵ電圧Ｖｖｃｕ１の積（電力）との比較に基づいて、ＦＣユニット２０又は電源システム１２の異常を判定することも可能である。

上記実施形態の故障診断制御では、図３のステップＳ１２が「真」（ＴＲＵＥ）の場合、ディスチャージャ７６をオンにして、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２の変化により故障部位を絞り込んだ（図３のＳ１６〜Ｓ１８）。しかしながら、例えば、ディスチャージャ７６をオンにしたことに伴う、第１通電状態量（ディスチャージャ７６又は放電抵抗器１００よりもＦＣ５０（電源）側の通電状態量）の変化又は第２通電状態量（ディスチャージャ７６又は放電抵抗器１００よりも負荷４０側の通電状態量）の変化に基づいて、故障部位を絞り込む観点からすれば、これに限らない。

例えば、ＦＣ電圧センサ７０が検出したＦＣ電圧Ｖｆｃ（第１通電状態量）の変化又は第１ＦＣ電流センサ７２が検出した第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１（第１通電状態量）の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。ＦＣ５０は、出力電圧に応じて出力電流が変化し、出力電流に応じて出力電圧が変化する（図７）。そのため、ディスチャージャ７６がオンになることで、ＦＣユニット２０全体の抵抗が変化すると、ＦＣ電圧Ｖｆｃ又は第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１が変化する。そこで、ＦＣ電圧Ｖｆｃ又は第１ＦＣ電流Ｉｆｃ１の変化の有無を確認することで、ディスチャージャ７６のオン故障（閉固着）の有無が確認可能となる。

或いは、第２ＶＣＵ電流センサ１６６が検出した第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２（第２通電状態量）の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。或いは、第１ＶＣＵ電圧センサ１６０が検出した第１ＶＣＵ電圧Ｖｖｃｕ１（第２通電状態量）の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。或いは、第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２と第１ＶＣＵ電圧Ｖｖｃｕ１の積（電力）（第２通電状態量）の変化に基づいて、故障部位を絞り込むことも可能である。

［Ｂ−３−３．ゼロ点学習制御（図５）］
上記実施形態のゼロ点学習制御では、第２ＦＣ電流センサ７４の検出値である第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２のゼロ点を、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点として設定した（図５）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流センサ７４よりも第２ＶＣＵ電流センサ１６６の方が検出精度が高い場合、第２ＶＣＵ電流センサ１６６のゼロ点を、第２ＦＣ電流センサ７４のゼロ点として用いることも可能である。

［Ｂ−３−４．出力マップ補正制御（図６）］
上記実施形態の出力マップ補正制御では、第２ＦＣ電流センサ７４の検出値である第２ＦＣ電流Ｉｆｃ２を、第２ＶＣＵ電流センサ１６６の出力マップ２００の補正に用いた（図６）。しかしながら、例えば、第２ＦＣ電流センサ７４よりも第２ＶＣＵ電流センサ１６６の方が検出精度が高い場合、第２ＶＣＵ電流センサ１６６の検出値である第２ＶＣＵ電流Ｉｖｃｕ２を、第２ＦＣ電流センサ７４の出力マップの補正に用いることも可能である。

１２…電源システム
４０…負荷
５０…ＦＣスタック（電源）
７４…第２ＦＣ電流センサ（第１電流取得手段）
９２…放電抵抗器よりも電源側の負極ライン
１００…放電抵抗器
１０２…スイッチング素子（スイッチ）
１３２…故障診断部（診断部）
１６６…第２ＶＣＵ電流センサ（第２電流取得手段）
１７２…放電抵抗器よりも負荷側の負極ライン
１９０…ゼロ点補正部（ゼロ点学習手段）
１９２…出力マップ補正部（取得値補正手段）
Ｉｆｃ２…第２ＦＣ電流（第１電流）
Ｉｖｃｕ２…第２ＶＣＵ電流（第２電流）
ＴＨｖ１…第１電圧閾値
ＴＨｖ２…第２電圧閾値
Ｖｆｃ…ＦＣの出力電圧

Claims (5)

1. 電源と、
   前記電源から電力が供給される負荷と、
   前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
   前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
   前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第１電流を取得する第１電流取得手段と、
   前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第２電流を取得する第２電流取得手段と
   を備える電源システムであって、
   前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
   前記診断部は、前記第１電流と前記第２電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにするための指令を発し、前記指令が発せられる前と後とで前記第１電流が同じ値の場合、前記スイッチが閉固着していると推定し、前記指令が発せられる前と後とで前記第１電流が変化した場合、前記第１電流取得手段及び前記第２電流取得手段の少なくとも一方が故障していると推定する
   ことを特徴とする電源システム。
2. 請求項１に記載の電源システムにおいて、
   前記電源は燃料電池であり、
   前記電源システムは、前記第１電流取得手段又は前記第２電流取得手段のゼロ点を学習するゼロ点学習制御を実行するゼロ点学習手段を備え、
   前記ゼロ点学習手段は、前記スイッチに開指令が行われていること、及び前記燃料電池の出力電圧が第１電圧閾値以下又は未変動であることを、前記ゼロ点学習制御の実行条件として設定する
   ことを特徴とする電源システム。
3. 請求項１に記載の電源システムにおいて、
   前記電源は燃料電池であり、
   前記電源システムは、前記第１電流取得手段及び前記第２電流取得手段の一方の取得値に基づいて他方の取得値を補正する取得値補正制御を実行する取得値補正手段を備え、
   前記取得値補正手段は、前記燃料電池の出力電圧が第２電圧閾値以上であることを、前記取得値補正制御の実行条件として設定する
   ことを特徴とする電源システム。
4. 電源と、
   前記電源から電力が供給される負荷と、
   前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
   前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
   前記放電抵抗器よりも前記電源側の負極ラインにおいて第１電流を取得する第１電流取得手段と、
   前記放電抵抗器よりも前記負荷側の負極ラインにおいて第２電流を取得する第２電流取得手段と、
   電源システム内の故障を診断する診断部と
   を備える電源システムの制御方法であって、
   前記診断部は、前記第１電流と前記第２電流とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにするための指令を発し、前記指令が発せられる前と後とで前記第１電流が同じ値の場合、前記スイッチが閉固着していると推定し、前記指令が発せられる前と後とで前記第１電流が変化した場合、前記第１電流取得手段及び前記第２電流取得手段の少なくとも一方が故障していると推定する
   ことを特徴とする電源システムの制御方法。
5. 電源と、
   前記電源から電力が供給される負荷と、
   前記電源と前記負荷との間において前記電源に対して前記負荷と並列に接続される放電抵抗器と、
   前記放電抵抗器と直列に接続するスイッチと、
   前記放電抵抗器よりも前記電源側の第１通電状態量を取得する第１通電状態量取得手段と、
   前記放電抵抗器よりも前記負荷側の第２通電状態量を取得する第２通電状態量取得手段と
   を備える電源システムであって、
   前記電源システムは、さらに、前記電源システム内の故障を診断する診断部を備え、
   前記診断部は、前記第１通電状態量と前記第２通電状態量とが異なると判定したときに、前記スイッチをオンにするための指令を発し、前記指令が発せられる前と後とで前記第１通電状態量が同じ値の場合、前記スイッチが閉固着していると推定し、前記指令が発せられる前と後とで前記第１通電状態量が変化した場合、前記第１通電状態量取得手段及び前記第２通電状態量取得手段の少なくとも一方が故障していると推定する
   ことを特徴とする電源システム。

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