燃料电池系统的制作方法

专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池系统。
背景技术：
为了使燃料电池运转，具备燃料电池的燃料电池系统具有用于供给燃料气体的 泵、用于供给氧化剂气体的空气压缩机、用于控制燃料电池的温度的冷却水循环泵、及检测 燃料电池的电压、温度等的传感器等与燃料电池相关的辅机。在使燃料电池运转时，也需要 向这些辅机等供给电力。例如，公示一种从IG(点火)接通的状态开始进行燃料电池的电阻测定，其后， 向电机供给电力的燃料电池诊断装置(例如，日本特开2005-332702号公报、日本特开 2007-128778号公报、日本特开2004-179003号公报、日本特开2003-45467号公报、日本特 开2007-66643号公报)。因此，在IG接通的状态下，需要向用于进行燃料电池的电阻测定 的传感器等供给电力。在燃料电池系统起动时，需要向与上述的燃料电池相关的辅机等供给电力。该电 力由燃料电池以外的电源例如低电压蓄电池等蓄电装置提供。因此，如上述的专利文献所 公示的那样，在IG接通的状态下测定燃料电池的电阻时，当直至起动开关接通(燃料电池 起动)为止的时间较长时，低电压蓄电池等的电力被大量消耗，在燃料电池起动时，有可能 致使向辅机的电力供给不够充分。因此，希望抑制直至燃料电池起动时的电力消耗。

发明内容
本发明是为了解决上述的以往的问题而做出的，其目的在于，提供一种抑制直至 燃料电池起动时的蓄电装置的电力消耗的技术。为了解决上述课题，本发明的燃料电池系统具备电力供给控制部，在起动燃料电 池之前、从电源以规定的电力向燃料电池相关辅机供给电力的情况下，当输入了第一指示 时，降低向上述燃料电池相关辅机的供给电力直至指示上述燃料电池起动，上述电力供给 控制部在输入了第二指示时，不论有无上述第一指示的输入，都从上述电源以所述规定的 电力向上述燃料电池相关辅机供给电力。根据燃料电池系统，在输入了第一指示时，从电源向燃料电池相关辅机的电力供 给降低，因此可抑制直至起动燃料电池之前被燃料电池相关辅机消耗的消耗电力。在本说明书中，燃料电池相关辅机的概念包含例如用于供给使燃料电池运转的燃料气 体的泵、用于供给氧化剂气体的空气压缩机、用于控制燃料电池的温度的冷却水循环泵、及检测 燃料电池的电压、温度等的传感器等各种辅机。为了降低向燃料电池相关辅机的电力供给，也可 以停止向其一部分进行电力供给，也可以停止向所有的燃料电池相关辅机进行电力供给。此外，在向电力供给控制部输入了第二指示的情况下，不论是否有第一指示的输 入，都强制性地以规定的电力从电源向燃料电池相关辅机进行电力供给。因此，抑制电源的 电力消耗，并且在需要对燃料电池相关辅机供给电力时，通过向电力供给控制部输入第二指示，就可以无需来自外部的电力供给，而从燃料电池系统所具备的电源供给电力。在上述燃料电池系统中，上述电力供给控制部也可以在上述燃料电池系统的状态 达到规定的条件时判断为输入了上述第一指示。例如，在电源的电力降低的情况下，可输入第一指示。该情况下，只要将表示电源 电力下降的值例如电源的电压值等设定为规定的条件即可。这样一来，在实际起动燃料电 池时，减少了来自电源的电力供给不足的情况。另外，在上述燃料电池系统中，上述电力供给控制部也可以在与上述燃料电池系 统相关的检查设备被连接到上述燃料电池系统时判断为输入了上述第二指示。这样一来，在进行燃料电池系统的检查时，即使输入第一指示也可连续地以规定 的电力向燃料电池相关辅机供给电力。因此，不需要来自外部的电力供给，可以通过来自电 源的电力供给实施检查。另外，在上述燃料电池系统中，上述电力供给控制部也可以在输入了上述第一指 示时，停止向监视上述燃料电池的状态的燃料电池监视装置进行电力供给。在本说明书中，燃料电池监视装置的概念例如包含对构成燃料电池组的单电池的 电压、温度等进行检测，并判定各单电池的状态，将状态差的单电池的信息输出到燃料电池 系统的、所谓的单电池监视器等监视燃料电池的状态的各种装置。这样一来，在停止向燃料电池监视装置进行电力供给以抑制电源的电力消耗并且 又要使用燃料电池监视装置的情况下，可从燃料电池系统所具备的电源向燃料电池监视装 置进行电力供给。因此，例如在有第一指示的输入的情况下，也可利用燃料电池监视装置进 行燃料电池的检查。另外，在上述燃料电池系统中，上述电力供给控制部也可以在输入了上述第一指 示时停止对向上述燃料电池供给流体的流体泵进行电力供给。这样一来，在停止向流体泵进行电力供给以抑制电源的电力消耗且输入了第二指 示的情况下，可从燃料电池系统所具备的电源向流体泵供给电力。因此，例如即使在输入第 一指示的情况下，也可以不用来自外部电源的电力供给，例如重写用于驱动流体泵的变换 器电路的软件。另外，在上述燃料电池系统中，上述电源也可以为低电压蓄电池。另外，在上述燃料电池系统中，上述规定条件也可以为指示向上述燃料电池相关 辅机进行上述电力供给之后直至指示上述燃料电池开始起动为止所经过的规定时间。这样一来，在开始向燃料电池相关辅机供给电力之后直至燃料电池起动的所谓的 待机状态持续较长时间的情况下，可抑制该待机消耗的电力。另外上述燃料电池系统中，也可以具备第一操作件、第二操作件，在上述第一操作 件被接通时输出上述电力供给的指示，在上述第二操作件被接通时输出上述燃料电池开始 起动的指示。另外，本发明可以以各种方式实现，例如可以以燃料电池系统、搭载有该燃料电池系统的车辆等方式实现。


图1是表示第一实施例的燃料电池系统100的构成的说明图2是表示用于抑制燃料电池系统起动时的电力消耗的程序的流程图；图3是表示用于抑制燃料电池系统起动时的电力消耗的程序的流程图；图4是表示燃料电池系统100的各开关的接通/断开的时间的时序图；图5是表示第二实施例的燃料电池系统100A的构成的说明图；图6是表示用于抑制燃料电池系统100A起动时的电力消耗的程序的流程图；图7是表示用于抑制燃料电池系统100A起动时的电力消耗的程序的流程图；图8是表示燃料电池系统100的各开关的接通/断开的时间的时序图；图9是表示第三实施例的燃料电池系统100B的构成的说明图；图10是表示用于抑制燃料电池系统100B起动时的电力消耗的程序的流程图；图11是表示用于抑制燃料电池系统100B起动时的电力消耗的程序的流程图；图12是表示燃料电池系统100的各开关的接通/断开的时间的时序图。
具体实施例方式下面，基于实施例并按照下面的顺序说明本发明的实施方式。A.第一实施例B.第二实施例C.第三实施例D.变形例A.第一实施例Al.实施例的构成图1是表示燃料电池系统100的构成的说明图。在本实施例中，燃料电池系统100 被搭载于车辆上。燃料电池系统100主要具备燃料电池组10、泵类20、单电池监视器24、蓄 电池30、控制器40、及输入输出端子90。本实施例中的泵类20相当于权利要求中的流体 泵，单电池监视器24相当于权利要求中的燃料电池监视装置。另外，泵类20及单电池监视 器24相当于权利要求中的燃料电池相关辅机。燃料电池组10是将多个固体高分子型燃料电池的单电池层叠而成。燃料电池组 10通过作为燃料气体的氢和作为氧化剂气体的空气中的氧的电化学反应而进行发电。在本 实施例中，从充填有高压氢的氢罐(未图示)向燃料电池组10的阳极供给氢，将由空气压 缩机25被压缩了的压缩空气供给到燃料电池组10的阴极。另外，也可以取代氢罐而使用
贮氢合金等。泵类20包含为了使燃料电池组10工作而使用的电气设备。具体而言，泵类20包 含将作为氧化剂的空气压缩而供给到燃料电池组10的空气压缩机25、用于将作为燃料气 体的氢从氢罐(未图示)送入燃料电池组10的氢泵26、将用于对燃料电池组10进行冷却 的冷却水供给到燃料电池组10的冷却水泵27、及用于驱动它们的各变换器电路21、22、23。单电池监视器24测定构成燃料电池组10的单电池的电压、温度等，例如将状况最 差的单电池的信息通知给控制器40等，有助于燃料电池组10的控制。蓄电池30主要向泵类20、单电池监视器24、控制器40、传感器/空调器70 (后 述)、第一组60 (后述)等供给电力。另外，在本实施例中，蓄电池30使用的是14V蓄电池， 但是并不限于此，只要是燃料电池组10以外的电源即可，例如也可以是14V以外的低电压蓄电池、高电压二次电池、或者电容器等可充放电的蓄电装置。控制器40由具备微处理器芯片的车载用计算机构成，具有整体控制燃料电池系统100的各要素的动作的功能，特别是具有进行燃料电池系统100的起动控制的功能。控 制器40的控制功能含有电源系统控制模块41、FC起动指令模块42、电力消耗抑制模块43。 电源系统控制模块41整体控制燃料电池系统100的动作。FC起动指令模块42向泵类20 发出起动指令。所谓FC是指Fuel Cell的简称，在本实施例中是指燃料电池组100。电力 消耗抑制模块43控制FC变换器开关246 (后述)和单电池监视器开关242 (后述)的动作， 抑制直至燃料电池组10起动为止的电力消耗。控制器40由于执行与各模块相对应的燃料 电池控制程序，因此具备上述的各功能。本实施例的电力消耗抑制模块43相当于权利要求 中的电力供给控制部。输入输出端子90是用于连接诊断工具(SCANT00L) 50的端子。诊断工具50是例 如在汽车经销商进行检查维修等、所谓的售后维修人员等在进行燃料电池组10的故障检 查时，通过车辆的输入输出端子90进行通信的诊断仪。当诊断工具50与输入输出端子90 连接时，在控制器40、单电池监视器24、诊断工具50之间可进行信号的交换。另外，本实施 例的诊断工具50相当于权利要求中的检查设备。如图1所示，由蓄电池30供给电力的装置大致可分为4个组。第一组60包含搭 载于车辆上的点火器、音响、导航装置等。第一组60为所谓的附件。第一组60和蓄电池30 之间设有附件开关602。车厢内设有用于接通/断开附件开关602的操作部，驾驶员等可通 过操作该操作部来接通/断开附件开关602。当附件开关602接通时，从蓄电池30向第一 组60供给电力，从而可使用点火器等。第二组80具备控制器40和传感器/空调器70。传感器用于检测燃料电池系统 100的各要素的状态，例如包含供给到燃料电池组10的燃料气体、氧化剂气体用的流量计、 冷却水用的水温计等。空调器含有车厢内的空调用的风扇、加热器、制冷剂循环泵等。第二组80和蓄电池30之间设有IG开关402。所谓IG是IGnition的简称，原意 是指内燃机的点火，而在燃料电池系统100中，虽然不一定是恰当的用词，但是对本领域技 术人员来说称为点火开关是作为车辆的起动开关的意思常年使用的词。因此，在此是指作 为车辆起动开关的操作件的意思，直接使用IG开关一词。在车厢内设有用于接通/断开IG开关402的操作部，驾驶员等可通过操作该操作 部来接通/断开IG开关402。当IG开关402接通时，从蓄电池30向第二组80供给电力， 控制器40起动，开始执行燃料电池控制程序。即，IG开关402为指示车辆的控制系统的起 动的开关，是在车辆起动时最初由驾驶员等进行操作的开关。另外，当接通IG开关402时， 从蓄电池30向传感器/空调器70供给电力。本实施例的IG开关402相对于权利要求中 的第一操作件。另外，独立于IG开关402，在控制器40和蓄电池30之间设有起动开关404。在车 厢内设有用于接通/断开起动开关404的操作部，驾驶员等可通过操作该操作部来接通/ 断开起动开关404。起动开关404的接通/断开信号被传递到控制器40，控制器40检测到 起动开关404变为接通时，通过FC起动指令模块42的功能将FC起动指令信号202输出到 泵类20。即，在IG开关402接通之后，当起动开关404接通时，在满足其他必要条件的前提 下，起动泵类20。本实施例的起动开关404相当于权利要求书中第二操作件。
第三组为上述的泵类20，在泵类20和蓄电池30之间设有FC变换器开关246。FC 变换器开关246与上述的附件开关602、IG开关402、起动开关404不同，不是由驾驶员等 操作进行控制，而由控制器40的电力消耗抑制模块43的功能进行控制。当FC变换器开关 246接通时，从蓄电池30向变换器电路21、22、23供给电力，当断开时，则停止电力供给。第四组为单电池监视器24。单电池监视器24和蓄电池30之间设有单电池监视器 开关242。单电池监视器开关242也和上述的FC变换器开关246 —样，不是由驾驶员等的 操作进行控制，而由控制器40的电力消耗抑制模块43的功能进行控制。当单电池监视器 开关242接通时，从蓄电池30向单电池监视器24供给电力，当断开时，停止电力供给。A2.实施例的动作图2、3是表示用于抑制燃料电池系统起动时的电力消耗的程序的流程图。图4是 表示燃料电池系统100的各开关的接通/断开的时间的时序图。图4中，横轴取共用原点 的时间，纵轴表示各开关的接通/断开。本实施例中，在驾驶员起动燃料电池系统100的情况下，首先，操作IG开关402的 操作部来将IG开关402接通，然后通过操作起动开关404的操作部来将起动开关404接通， 起动燃料电池系统100。另一方面，在检查燃料电池组10的情况下，检查人员将诊断工具50与输入输出端 子90连接，操作IG开关402的操作部来使IG开关402处于接通的状态下，接通诊断工具 50的电源，使在单电池监视器24中测定的燃料电池组10的单电池电压等显示于诊断工具 50，进行确认。当诊断工具50与输入输出端子90连接并接通电源时，诊断工具50的电源 接通信号506被输入至控制器40，电力消耗抑制模块43判断为诊断工具50接通(S卩，连接 有诊断工具50(检查设备))。以检查人员将诊断工具50连接于输入输出端子90而进行燃料电池组10的检查 的情况为例，参照图1 4对燃料电池系统100的动作进行说明。检查人员查看燃料电池 组10停止发电后的单电池电压的降低状态，确认燃料电池组10的老化状态。该情况下，首 先检查人员起动燃料电池组10使其发电，在成为可得到足够的电压的状态时，暂时停止燃 料电池的运转(断开IG开关402)。接着，检查人员接通IG开关402并在断开起动开关404的状态下(即，不使燃料 电池组10发电)，利用诊断工具50确认单电池电压下降的情况。通常，由于燃料电池组10 不发电，电压逐渐降低，但是在短时间内电压急剧下降时，可判断为燃料电池老化。以下，检 查人员在使燃料电池组10的运转停止之后，使IG开关402接通，片刻之后，接通诊断工具 50的电源。如图2所示，首先，电力消耗抑制模块43判断IG开关402是否接通(步骤S102)。具体而言，接通如图1所示的IG开关402，从蓄电池30向控制器40供给电力，从而控制器 40开始运行时，则判断为IG开关402接通。在时刻tl，当IG开关402接通时(图4A)，则电力消耗抑制模块43判断为IG开 关402接通(步骤S102为是)，以图1所示的接通/断开控制信号244为接通信号输出到 FC变换器开关246，并且以接通/断开控制信号204为接通信号输出到单电池监视器开关 242(步骤S104)。由此，如图4C、4E所示的那样，在时刻tl，FC变换器开关246及单电池监 视器开关242被接通。
如图1所示，当FC变换器开关246被接通时，从蓄电池30向泵类20供给电力，当单电池监视器开关242被接通时，同样从蓄电池30向单电池监视器24供给电力。当向单 电池监视器24供给电力时，单电池监视器24像图4F所示的那样开始检测燃料电池组10 的单电池电压。另外，在图4F中表示了单电池电压，而单电池监视器24除单电池电压之外 还检测输出电流、内部温度等与燃料电池组10相关的各种数据。接着，电力消耗抑制模块43判断起动开关404是否接通(图2 步骤S106)。在起 动开关404仍然为断开的情况下，电力消耗抑制模块43对IG开关402接通之后的经过时 间t是否达到5秒钟以上进行判断(步骤S108)。在经过时间t不足5秒钟的情况下，返回 到步骤S106，重复进行判断直至经过时间t达到5秒钟以上或起动开关404接通。另外， 在本实施例中，在步骤S108对经过时间t是否达到5秒钟以上进行判断，但是该时间不限 于5秒钟，可以任意设定。本实施例中，是在接通IG开关402之后经过5秒钟以上起动开 关404没有接通的情况下，估计起动开关404暂时不会接通，而将该时间设定为5秒钟。IG开关402接通之后经过5秒钟(图4中的时刻t2)，当电力消耗抑制模块43判 断为经过时间t为5秒钟以上时(步骤S108为是)，则接着对诊断工具50是否接通进行判 断(步骤S110)。在此，由于诊断工具50的电源仍未接通，因而当电力消耗抑制模块43判 断为诊断工具50断开时(步骤SllO为否)，则将图1所示的接通/断开控制信号204作为 断开信号输出到单电池监视器开关242 (步骤S111)，并且将接通/断开控制信号244作为 断开信号输出到FC变换器开关246 (步骤Sl 12)。由此，像图4C、4E所示的那样，在时刻t2，将单电池监视器开关242、FC变换器开 关246断开。当将单电池监视器开关242、FC变换器开关246断开时，停止从蓄电池30向 单电池监视器24、泵类20的电力供给。由于停止向单电池监视器24的电力供给，因而如图 4F所示，在时刻t2以后，单电池监视器24中不能检测燃料电池组10的单电池电压。其后，如图3所示，电力消耗抑制模块43对诊断工具50是否接通进行判断(步骤 Sl 18)。在诊断工具50为断开的情况下，电力消耗抑制模块43将如图1所示的接通/断 开控制信号204作为断开信号输出到单电池监视器开关242(步骤S122)，接着对起动开关 404是否接通进行判断(步骤S124)。在起动开关404为断开的情况下，返回到步骤S118， 重复进行判断，直至诊断工具50或者起动开关404接通。在时刻t3，当诊断工具50的电源为接通时(图4D)，电力消耗抑制模块43判断为 诊断工具50接通(步骤S118中是)，将如图1所示的接通/断开控制信号204作为接通信 号输出到单电池监视器开关242 (步骤S120)。由此，像图4E所示的那样，在时刻t3，将单 电池监视器开关242接通，从蓄电池30向单电池监视器24供给电力，再次开启单电池监视 器24对单电池电压的检测(图4F)。接着，电力消耗抑制模块43对起动开关404是否接通进行判断(步骤S124)。在 起动开关404为断开的情况下，返回到步骤S118，重复进行判断，直至起动开关404接通。 即，直至诊断工具50接通且起动开关404接通为止，FC变换器开关246 —直断开，且单电 池监视器开关242为接通的状态(图4C、4E)。因此，降低泵类20消耗的电力，并且由于只 向单电池监视器24供给电力而可进行燃料电池组10的单电池电压等的检测。在时刻t4，当检查人员接通起动开关404时(图4B)，电力消耗抑制模块43判断 为起动开关404接通(步骤S124中是)，将如图1所示的接通/断开控制信号244作为接通信号输出到FC变换器开关246，并且将接通/断开控制信号204作为接通信号输出到单电池监视器开关242 (步骤S126)。由此，如图4C、4E所示，在时刻t4，将FC变换器开关246、单电池监视器开关242 接通。另外，单电池监视器开关242在时刻t3已经接通，因而继续维持接通状态。当接通 FC变换器开关246、单电池监视器开关242时，可从蓄电池30向泵类20、单电池监视器24 供给电力。并且FC起动指令模块42给予泵类20起动指令202，从而泵类20起动。可是，在IG开关402接通之后，如果在5秒钟以内起动开关404 (步骤S106中是) 被接通，燃料电池系统100的电力消耗抑制模块就结束动作。即，以FC变换器开关246、单 电池监视器开关242同时接通的状态起动燃料电池组10。另外，在IG开关402接通之后即使经过5秒钟起动开关404仍然未接通的情况下， 只要诊断工具50接通(图2 步骤SllO中是)，则电力消耗抑制模块43就将接通/断开控 制信号204作为接通信号输入到单电池监视器开关242 (步骤S128)，其后，将接通/断开 控制信号244作为断开信号输出到FC变换器开关246 (步骤S112)。S卩，即使IG开关402 接通之后经过5秒钟起动开关404仍然为断开，只要诊断工具50接通，单电池监视器开关 242就不会断开。因此，可继续检测燃料电池组10的单电池电压等。另外，如上所述，当IG开关402接通之后经过5秒钟(步骤S108中是)、单电池监 视器开关242及FC变换器开关246断开之后(步骤S111、112)、诊断工具50接通时(步骤 S118中是)，单电池监视器开关242就被接通(步骤S120)。但是，其后在起动开关404仍 为断开的情况下，由于重复步骤S118 S124，因而其间当诊断工具50断开时(步骤S118 中否)，电力消耗抑制模块43将接通/断开控制信号204作为断开信号输出到单电池监视 器开关242，将单电池监视器开关242断开(步骤S122)。因此，当不需要利用单电池监视 器24检测与燃料电池组10相关的数据时，通过断开诊断工具50，可以再次停止向单电池监 视器24的电力供给，降低蓄电池30的电力消耗。如以上说明，本实施例中，当电力消耗抑制模块43在IG开关402接通之后至起动 开关404接通之前经过5秒钟时，判断为输入了权利要求中的第一指示，当连接诊断工具50 并接通电源时，判断为输入了权利要求中的第二指示。A3.实施例的效果在燃料电池系统中，由于泵类和单电池监视器都是与燃料电池组的起动相关的辅 机，因而在现有的燃料电池系统中，当IG开关接通时，则从蓄电池向双方供给电力，以备燃 料电池组的起动。即，泵类和单电池监视器共用一个开关与蓄电池连接，通过接通/断开该 开关，来控制从蓄电池向泵类/单电池监视器的电力供给。在IG开关接通后，只要立即(例如，5秒钟以内)接通起动开关，则泵类就会起动， 燃料电池组起动。但是，当没有立即接通起动开关时，由于向泵类、单电池监视器供给电力， 因此会消耗蓄电池的电力。由此存在下述问题，即，在燃料电池组起动时不能向泵类、单电 池监视器充分地供给电力。 于是，根据本实施例的燃料电池系统100，可以在IG开关402接通后直至起动开关 404接通之前，若经过5秒钟则停止向泵类20和单电池监视器24的电力供给，当起动开关 404被接通时，再向泵类20和单电池监视器24供给电力。因此，可抑制燃料电池组10起动 之前泵类20和单电池监视器24消耗蓄电池30的电力。
此外，燃料电池系统100中，泵类20和单电池监视器24通过各自开关与蓄电池30 连接。即，独立控制向泵类20的电力供给和向单电池监视器24的电力供给。因此，如上所 述，即使在为了抑制电力消耗而停止向泵类20及单电池监视器24进行电力供给的情况下， 只要连接诊断工具50并接通电源，就能够以强制性地向单电池监视器24供给电力的方式 进行控制。通过这样操作，既可抑制在燃料电池组10起动之前蓄电池30的电力消耗，又可以 在必要的情况下强制性地向单电池监视器24供给电力，因而例如在未起动燃料电池组10 的状态下，就可以检测与燃料电池组10相关的数据(例如，单电池电压等)。B.第二实施例
Bi.实施例的构成图5是表示本实施例的燃料电池系统100A的构成的说明图。关于燃料电池系统 100A的构成，只就与第一实施例不同的部分进行说明，与第一实施例同样的构成则使用与 第一实施例相同的标号而省略其说明。如图5所示，由蓄电池30供给电力的要素大致区分 为3组。第一组60、第二组80与第一实施例同样，第三组为燃料电池相关辅机20A。燃料 电池相关辅机20A包含空气压缩机25、氢泵26、冷却水泵27、用于驱动它们的各变换器电路 21、22、23、及单电池监视器24。即，在第一实施例中，从蓄电池30分别向泵类20和单电池 监视器24供给电力，但在本实施例中，将它们作为燃料电池相关辅机20A，一并由蓄电池30 供给电力。因此，在第三组即燃料电池相关辅机20A和蓄电池30之间设有燃料电池相关辅机 开关246A。燃料电池相关辅机开关246A与第一实施例的FC变换器开关246同样，不是由 驾驶员等操作，而是由控制器40的电力消耗抑制模块43A的功能进行控制。当燃料电池相 关辅机开关246A接通时，则从蓄电池30向变换器电路21、22、23及单电池监视器24供给 电力，当断开时，则停止电力供给。B2.实施例的动作图6、7是表示用于抑制燃料电池系统100A起动时的电力消耗的程序的流程图。 图8是表示燃料电池系统100的各开关的接通/断开的时间的时序图。在本实施例中，如 上述的那样，与第一实施例不同，将变换器电路21 23及单电池监视器24统一起来，在它 们(燃料电池相关辅机20A)和蓄电池30之间设有燃料电池相关辅机开关246A。相应地， 在控制器40中所执行的消耗电力抑制程序与第一实施例的燃料电池系统100不同。在本实施例中，也和第一实施例一样，以检查人员将诊断工具50连接于输入输出 端子90而进行燃料电池组10的检查的情况为例，参照图5 图8进行说明。如图6所示，首先，电力消耗抑制模块43A对IG开关402是否接通进行判断(步 骤U102)。在时刻tl，当IG开关402为接通时(图8A)，则电力消耗抑制模块43A判断为 IG开关402接通(步骤U102中是)，将如图5所示的接通/断开控制信号244A作为接通 信号输出到燃料电池相关辅机开关246A(步骤U104)。由此，如图8C所示的那样，在时刻 tl，将燃料电池相关辅机开关246A接通。当燃料电池相关辅机开关246A接通时，如图5所示，从蓄电池30向燃料电池相关 辅机20A供给电力。当向燃料电池相关辅机20A供给电力时，由于电力供给到单电池监视 器24，因而单电池监视器24如图8E所示的那样开始检测燃料电池组10的单电池电压。
然后，电力消耗抑制模块43A对起动开关404是否接通进行判断(步骤U106)。在 起动开关404仍为断开的情况下，电力消耗抑制模块43A对IG开关402接通之后的经过时 间t是否为5秒钟以上进行判断(步骤U108)。在经过时间t不足5秒钟的情况下，返回到 步骤U106，重复进行判断直至经过时间t达到5秒钟，或起动开关404接通。当IG开关402接通之后经过5秒钟(图8的时刻t2)，电力消耗抑制模块43A判 断为经过时间t为5秒钟以上时(步骤U108中是)，则继续对诊断工具50是否接通进行判 断(步骤U106)。在此，由于诊断工具50还没有接通，因而当电力消耗抑制模块43A判断为 诊断工具50断开时(步骤110中否)，则将如图5所示的接通/断开控制信号244A作为断 开信号输出到燃料电池相关辅机开关246A (步骤Ul 12)。
由此，如图8C所示，在时刻t2，燃料电池相关辅机开关246A断开。当燃料电池相 关辅机开关246A被断开时，停止从蓄电池30向燃料电池相关辅机20A的电力供给。因此， 如图8E所示，在时刻t2以后，单电池监视器24不能检测单电池电压。其后，如图7所示，电力消耗抑制模块43A对诊断工具50是否接通进行判断(步 骤U114)，在诊断工具50为断开的情况下，电力消耗抑制模块43以如图5所示的接通/断 开控制信号224A为断开信号输出到燃料电池相关辅机开关246A(步骤U116)，然后对起动 开关404是否接通进行判断(步骤U118)。在起动开关404为断开的情况下，返回到步骤 U114，重复进行判断，直至诊断工具50或者起动开关404接通。在时刻t3，当诊断工具50的电源接通时(图8D)，电力消耗抑制模块43A判断为诊 断工具50接通(步骤U114中是)，将如图5所示的接通/断开控制信号244A作为接通信 号输出到燃料电池相关辅机开关246A(步骤U120)。由此，如图8C所示，在时刻t3，燃料电 池相关辅机开关246A被接通，从蓄电池30向燃料电池相关辅机20A供给电力。S卩，由于向 单电池监视器24供给电力，因而在时刻t3以后单电池监视器24检测单电池电压(图8E)。接着，电力消耗抑制模块43A对起动开关404是否接通进行判断(步骤U118)。在 起动开关404为断开的情况下，返回到步骤U114，重复进行判断直至起动开关404接通。当 由检查人员接通起动开关404时，则电力消耗抑制模块43A判断为起动开关404接通(步 骤U118中是)，将接通/断开控制信号244A作为接通信号输出到燃料电池相关辅机开关 246A (步骤 U112)。由此，如图8C所示，在时刻t4，燃料电池相关辅机开关246A被接通。另外，由于燃 料电池相关辅机开关246A在时刻t3已经被接通，因而继续维持接通状态。当燃料电池相 关辅机开关246A被接通时，从蓄电池30向燃料电池相关辅机20A供给电力，并且FC起动 指令模块42将起动指令202发送给变换器电路21 23，从而空气压缩机25、氢泵26、冷却 水泵27起动，燃料电池组10起动。另外，即使在IG开关402接通之后经过5秒钟起动开关404仍然未接通的情况 下，只要诊断工具50(图6 步骤UllO中是)被接通，电力消耗抑制模块43A也可将接通/ 断开控制信号244作为接通信号输出到燃料电池相关辅机开关246A (步骤U120)。S卩，即使 IG开关402接通之后经过5秒钟起动开关404仍然断开，只要诊断工具50接通，接通/断 开控制信号244A就不会断开。因此，单电池监视器24可以继续检测燃料电池组10的单电 池电压等，且在诊断工具50接通期间仍继续向变换器电路21 23供给电力。B3.实施例的效果
本实施例的燃料电池系统100A不同于第一实施例，而是统一控制从蓄电池30向 燃料电池相关辅机20A的电力供给。因此，在诊断工具50连接于输入输出端子90且诊断 工具50的电源为接通的情况下，向燃料电池相关辅机20A整体供给电力。因此，即使在IG 开关402接通且起动开关404断开的状态下经过了 5秒钟，通过连接诊断工具50，从蓄电 池30向变换器电路21 23供给电力，因此即使不从外部供给电力，也可进行变换器电路 21 23的软件的重写。C.第三实施例Cl.实施例的构成图9是表示本实施例的燃料电池系统100B的构成的说明图。关于燃料电池系统 100B的构成，仅对与第二实施例不同的部分进行说明，与第二实施例同样的构成则使用与 第二实施例相同的标号而省略其说明。如图9所示，在本实施例的燃料电池系统100B中， 在第二实施例的燃料电池系统100A的构成的基础上，设有输入输出端子92。输入输出端子92是用于连接测试连接器52的端子。测试连接器52与在上述的 第一、第二实施例中用作检查设备的诊断工具50 —样，是可进行故障诊断的检查设备，但 构成比诊断工具50简单。当测试连接器52连接于输入输出端子92时，使控制器40具备 的电阻之一(未图示)接地。在本实施例中，当控制器40内的该电阻接地时，电力消耗抑 制模块43B判断为测试连接器52 (检查设备)接地。另外，在本实施例中，诊断工具50具备强制驱动模式。强制驱动模式是指强制性 驱动燃料电池组10的模式，即强制性向燃料电池相关辅机20A供给电力的模式。当检查人 员选择诊断工具50的强制驱动模式时，将燃料电池相关辅机开关246A的接通要求(以下， 简称为“接通要求”)从诊断工具50输入到控制器40，电力消耗抑制模块43B判断为有来 自诊断工具50的接通要求。电力消耗抑制模块43B在有来自诊断工具50的接通要求的情 况下，判断为连接了检查设备。在本实施例中，诊断工具50及测试连接器52相当于权利要 求中的检查设备。即，在本实施例中，电力消耗抑制模块43B如后文详述，不论是在连接有诊断工具 50的情况下还是在连接有测试连接器52的情况下，都判断为连接有检查设备，并向燃料电 池相关辅机20A供给电力。但是，如上所述，判断为连接有检查设备的基准因诊断工具50 和测试连接器52而不同。另外，诊断工具50 (也称为“维修工具”)多用于在汽车经销商进行检查修理等的、 所谓的维修人员等进行燃料电池组10的故障检查，是可以得到与燃料电池组10相关的各 种信息的故障诊断仪。另一方面，测试连接器52 (也称为“诊断检验仪”)多用于普通使用 者得到与燃料电池组10相关的简单信息。在本实施例中，与单电池电压相关的信息从单电 池监视器24经由控制器40送出到诊断工具50或者测试连接器52。C2.实施例的动作图10、11是表示用于抑制燃料电池系统100B起动时的电力消耗的程序的流程图。 图12是表示燃料电池系统100的各开关的接通/断开的时间的时序图。在本实施例中，电 力消耗抑制模块43B与第二实施例不同，无论是连接有诊断工具50的情况下还是连接有测 试连接器52的情况下，都判断为连接有检查设备，并向燃料电池相关辅机20A供给电力。与 此相伴，控制器40执行的电力消耗抑制程序和第二实施例的燃料电池系统100A不同。
在本实施例中，以检查人员将测试连接器52连接于输入输出端子92而进行燃料 电池组的检查的情况为例，参照图10 图12进行说明。另外，在图10、11中，对于与第二 实施例相同的步骤标注相同的标号。与第二实施例一样，首先，电力消耗抑制模块43B对IG开关402是否接通进行判 断(图10 步骤U102)。在时刻tl，当IG开关402为接通时(图12A)，则电力消耗抑制模 块43B判断为IG开关402接通(步骤U102中是)，将如图9所示的接通/断开控制信号 244A作为接通信号输出到燃料电池相关辅机开关246A (步骤U104)。由此，如图12C所示 的那样，在时刻tl，将燃料电池相关辅机开关246A接通。当燃料电池相关辅机开关246A接通时，如图9所示，从蓄电池30向燃料电池相关 辅机20A供给电力，由于向单电池监视器24供给电力，因而单电池监视器24如图12F所示 开始检测燃料电池组10的单电池电压。然后，电力消耗抑制模块43B对起动开关404是否接通进行判断。在起动开关404 仍为断开的情况下，电力消耗抑制模块43B对IG开关402接通之后的经过时间t是否为5 秒钟以上进行判断(步骤U108)。在经过时间t不足5秒钟的情况下，返回到步骤U106，重 复进行判断直至经过时间t达到5秒钟，或起动开关404接通。当IG开关402接通后经过5秒钟(图12的时刻t2)，电力消耗抑制模块43B判断 为经过时间为5秒钟以上时(步骤U108中是)，则继续对测试连接器52是否接通进行判断 (步骤U109)。在此，由于还没有连接测试连接器52，因而当电力消耗抑制模块43B判断为 测试连接器52断开时(步骤U109中否)，则继续对是否有来自诊断工具50的上述接通要 求进行判断(步骤111中否)。在本实施例中，由于没有连接诊断工具50，因而电力消耗抑 制模块43B判断为没有来自诊断工具50的接通要求(步骤Ulll中否)，并将如图9所示的 接通/断开控制信号244A作为断开信号输出到燃料电池相关辅机开关246A(步骤U112)。由此，如图12C所示，在时刻t2，燃料电池相关辅机开关236A断开。当燃料电池相 关辅机开关246A被断开时，停止从蓄电池30向燃料电池相关辅机20A的电力供给。因此， 如图12F所示，在时刻t2以后，单电池监视器24不能检测单电池电压。其后，如图11所示，电力消耗抑制模块43B对测试连接器52是否接通进行判断 (步骤U113)。在测试连接器52为断开(即，没有连接)的情况下，继续对是否有来自诊 断工具50的接通要求进行判断(步骤Ul 15)。在没有来自诊断工具50的接通要求的情况 下，电力消耗抑制模块43B将如图9所示的接通/断开控制信号224A作为断开信号输出到 燃料电池相关辅机开关246A(步骤U116)，然后，对起动开关404是否接通进行判断(步骤 U118)。在起动开关404为断开的情况下，返回到步骤U113，反复进行判断直至测试连接器 52或者起动开关404接通、或者将接通要求从诊断工具50输入到控制器40。在时刻t3，当连接有测试连接器52时(图12D)，则电力消耗抑制模块43B判断为 测试连接器52接通(步骤U113中是)，并将如图9所示的接通/断开控制信号244A作为 接通信号输出到燃料电池相关辅机开关246A(步骤U120)。由此，如图12C所示，在时刻t3， 燃料电池相关辅机开关246A被接通，从蓄电池30向燃料电池相关辅机20A供给电力。艮口， 由于向单电池监视器24供给电力，因而在时刻t3以后，单电池监视器24检测单电池电压 (图 12F)。接着，电力消耗抑制模块43B对起动开关404是否接通进行判断(步骤U118)。在起动开关404为断开的情况下，返回到步骤U113，重复进行判断直至起动开关404接通。当 由检查人员接通起动开关404时，则电力消耗抑制模块43B判断为起动开关404接通(步 骤Ul 18中是)，并将接通/断开控制信号244A作为接通信号输出到燃料电池相关辅机开关 246A (步骤 U122)。由此，如图12C所示，在时刻t4，燃料电池相关辅机开关246A被接通。另外，由于 燃料电池相关辅机开关246A在时刻t3已经被接通，因而继续维持接通状态。当燃料电池 相关辅机开关246A被接通时，从蓄电池30向燃料电池相关辅机20A供给电力，并且FC起 动指令模块42通过将起动指令202发送给变换器电路21 23，空气压缩机25、氢泵26、冷 却水泵27起动，燃料电池组10起动。另外，在IG开关402接通之后(图10 步骤U102中是)，经过5秒钟起动开关404 仍然未接通的情况下(步骤U108中是)，只要接通(连接)测试连接器52(步骤U109中 是)，则电力消耗抑制模块43B就将接通/断开控制信号244作为接通信号输出到燃料电池 相关辅机开关246A (步骤U120)。另外，在测试连接器52未接通的情况下(步骤S109中 否)，只要有来自诊断工具50的接通要求(步骤Ulll中是)，则电力消耗抑制模块43B就 会将接通/断开信号244作为接通信号输出到燃料电池相关辅机开关246A (步骤U120)。 即，即使IG开关402接通之后经过了 5秒钟起动开关404仍然断开，只要测试连接器52接 通或者有来自诊断工具50的接通要求，就不能断开燃料电池相关辅机开关246A。因此，单 电池监视器24可以继续检测燃料电池组10的单电池电压等，并向变换器电路21 23继 续供给电力。C3.实施例的效果本实施例的燃料电池系统100B不同于第二实施例，在将测试连接器52连接于输 入输出端子92或者将诊断工具50连接于输入输出端子90且有来自诊断工具50的接通要 求的情况下，向燃料电池相关辅机20A整体供给电力。即，只要检查人员连接测试连接器 52、有来自诊断工具50的接通要求，即使在IG开关402接通且起动开关404断开的状态下， 也向燃料电池相关辅机20A供给电力，因此即使不从外部供给电力也可得到与单电池电压 相关的信息，并可进行变换器电路21 23的软件的重写。D.变形例另外，本发明不限于上述的实施例及实施方式，而是可以在不超出其要旨的范围 内通过各种方式进行实施，例如，也可以进行如下的变形。(1)在上述实施例中，以IG开关402接通而起动开关404经过5秒钟还未接通 为条件，来减少从蓄电池30向燃料电池相关辅机的电力供给，但是其条件不限于上述实施 例，而是可以设定各种条件。例如，在IG开关402接通而起动开关404未接通的状态下，检 测蓄电池30的蓄电量，该蓄电量减小到规定量时，也可以减少从蓄电池30向燃料电池相关 辅机的电力供给。(2)另外，也可以检测用户的状态，根据检测结果减少从蓄电池30向燃料电池相 关辅机的电力供给。例如，检测驾驶座位上是否有人，在没有人的情况下，也可以看作起动 开关404 —段时间没有接通而减少电力供给。(3)在上述实施例中，燃料电池系统100、100A、100B是以搭载于车辆上的情况为 例进行的说明，但是例如即使是定置型的燃料电池系统，也可以在规定的条件下同样地抑制电力消耗。(4)上述实施例的燃料电池系统100、100A使用了固体高分子型燃料电池，但是还可以使用磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池等各种燃料电 池。(5)在上述实施例中，作为检查设备例示了所谓的诊断工具50、测试连接器52，但 是只要是用于检查的设备也可以是其它的设备。另外，在第一、第二实施例中，电力消耗抑 制模块43、43A连接有诊断工具50，在电源置于接通时，判断为诊断工具50接通(在权利 要求中为“连接有检查设备”)，在第三实施例中，电力消耗抑制模块43B在连接有测试连接 器52时(即，控制器40内的某一电阻接地)，判断为测试连接器52接通(在权利要求中为 “连接有检查设备”)，另外，在有来自诊断工具50的接通要求时，判断为诊断工具50接通 (在权利要求中为“连接有检查设备”)，但是，电力消耗抑制模块43判断为连接有检查设备 的判断基准(时间)不局限于此。例如，在第一实施例中，在从诊断工具50要求与单电池 电压相关的信息的情况下，也可以判断为“连接有检查设备”，接通单电池监视器开关242。
权利要求
一种燃料电池系统，其特征在于，具备电力供给控制部，在起动燃料电池之前、从电源以规定的电力向燃料电池相关辅机供给电力的情况下，当输入了第一指示时，降低向所述燃料电池相关辅机的供给电力直至指示所述燃料电池起动，所述电力供给控制部在输入了第二指示时，不论有无所述第一指示的输入，都从所述电源以所述规定的电力向所述燃料电池相关辅机供给电力。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电力供给控制部在所述燃料电池系统的状态达到规定条件时判断为输入了所述第一指不。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电力供给控制部在与所述燃料电池系统相关的检查设备被连接到所述燃料电池 系统时判断为输入了所述第二指示。
4.如权利要求1 3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电力供给控制部在输入了所述第一指示时停止向监视所述燃料电池的状态的燃 料电池监视装置进行电力供给。
5.如权利要求1 4中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电力供给控制部在输入了所述第一指示时停止对向所述燃料电池供给流体的流 体泵进行电力供给。
6.如权利要求1 5中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 所述电源为低电压蓄电池。
7.如权利要求2 6中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述规定条件为指示向所述燃料电池相关辅机进行所述电力供给之后直至指示所述 燃料电池开始起动为止经过了规定时间。
8.如权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备 第一操作件；及第二操作件，在所述第一操作件被接通时，输出所述电力供给的指示，在所述第二操作件被接通时， 输出所述燃料电池开始起动的指示。
全文摘要
本发明提供一种燃料电池系统，具备电力供给控制部，该电力供给控制部在起动燃料电池之前、从电源向燃料电池相关辅机供给电力的情况下，当输入了第一指示时，降低向燃料电池相关辅机的电力供给直至指示上述燃料电池起动，电力供给控制部在输入了第二指示的情况下，不论是否有第一指示的输入，都不降低从电源向燃料电池相关辅机的电力供给地继续电力供给。由此，能够抑制直至燃料电池起动时的蓄电装置的消耗电力。
文档编号H01M8/04GK101828289SQ200880111978
公开日2010年9月8日 申请日期2008年10月14日 优先权日2007年10月17日
发明者梶原滋人, 石垣克记 申请人:丰田自动车株式会社