本發(fā)明涉及電池系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)的控制方法，該電池系統(tǒng)具備與層疊電池連接的回路。

背景技術(shù)：

在日本JP4746593B中記載了以下內(nèi)容：對于將燃料電池與負(fù)載之間接上的設(shè)置于正極和負(fù)極各自的電力線上的開關(guān)，在啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)調(diào)換將2個(gè)開關(guān)連接的順序。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在如上所述的電池系統(tǒng)中，例如在檢測燃料電池的狀態(tài)的回路連接于電力線的狀態(tài)下，有時(shí)會(huì)由于浮動(dòng)于電力線間的電容量而在回路中混入噪聲。

本發(fā)明是著眼于這種問題而完成的，其目的在于提供一種對混入到與電池系統(tǒng)連接的回路中的噪聲進(jìn)行抑制的電池系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的某個(gè)方式，電池系統(tǒng)包括：層疊電池，其是層疊多個(gè)電池單元而成的；第一開關(guān)，其連接于所述層疊電池的正極，用于將與所述正極的連接切換為切斷狀態(tài)；以及第二開關(guān)，其連接于所述層疊電池的負(fù)極，用于將與所述負(fù)極的連接切換為切斷狀態(tài)。另外，電池系統(tǒng)包括：回路，其連接于所述正極與所述第一開關(guān)之間以及所述負(fù)極與所述第二開關(guān)之間中的至少一方；以及控制部件，其根據(jù)在所述正極與所述負(fù)極之間產(chǎn)生的電容量，使將所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)從切斷狀態(tài)控制為連接狀態(tài)的定時(shí)錯(cuò)開。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的等效回路圖。

圖2是表示在同時(shí)接通正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)時(shí)因浮動(dòng)于燃料電池堆的電源線之間的雜散電容而產(chǎn)生的電荷的移動(dòng)的參考圖。

圖3是表示本實(shí)施方式中的切換正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)的手法的時(shí)序圖。

圖4是表示電氣回路的結(jié)構(gòu)例的框圖。

圖5是表示對燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制方法的流程圖。

圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的等效回路圖。

圖7是表示在接通負(fù)極開關(guān)之后接通正極開關(guān)時(shí)的電荷的流動(dòng)的圖。

圖8是表示本實(shí)施方式中的切換正極開關(guān)和負(fù)極開關(guān)的手法的時(shí)序圖。

圖9是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的等效回路圖。

圖10是表示燃料電池系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

圖11是表示燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一例的圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

(第一實(shí)施方式)

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的等效回路圖。

燃料電池系統(tǒng)1是向燃料電池供給陽極(anode)氣體(燃料氣體)和陰極(cathode)氣體(氧化劑氣體)來使燃料電池發(fā)電的電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)1例如搭載于電動(dòng)汽車。

燃料電池系統(tǒng)1包括燃料電池堆10、電氣回路20以及切斷器30。切斷器30包括正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32。

燃料電池堆10是將數(shù)百塊燃料電池作為多個(gè)電池單元進(jìn)行層疊而成的層疊電池。正極端子11設(shè)置于燃料電池堆10的正極側(cè)的最上層，負(fù)極端子12設(shè)置于負(fù)極側(cè)的最下層。燃料電池堆10的正極端子11連接于電源線101，并且負(fù)極端子12連接于電源線102。

燃料電池堆10接受對相層疊的燃料電池的陽極氣體和陰極氣體的供給來進(jìn)行發(fā)電。燃料電池用陽極電極(燃料極)和陰極電極(氧化劑極)將電解質(zhì)膜夾在中間并從外部接受針對的陽極電極的含氫的陽極氣體以及針對陰極電極的含氧的陰極氣體，由此進(jìn)行發(fā)電。在陽極電極和陰極電極這兩個(gè)電極處進(jìn)行的電極反應(yīng)(發(fā)電反應(yīng))如下。

陽極電極：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

陰極電極：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

燃料電池堆10例如經(jīng)由切斷器30來與電負(fù)載(未圖示)連接。作為電負(fù)載，能夠列舉出電動(dòng)馬達(dá)、連接電動(dòng)馬達(dá)的DC/DC(直流/直流)轉(zhuǎn)換器、燃料電池堆10的輔機(jī)等。燃料電池堆10的輔機(jī)是為了使燃料電池堆10發(fā)電而設(shè)置的部件，例如能夠列舉出向燃料電池堆10供給陰極氣體的壓縮機(jī)等。

電氣回路20是連接于燃料電池堆10的回路。電氣回路20例如檢測燃料電池堆10的電壓、電流等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，電氣回路20測定燃料電池堆10所具有的內(nèi)部電阻。

電氣回路20并聯(lián)連接于燃料電池堆10與切斷器30之間。具體地說，電氣回路20連接于布設(shè)在燃料電池堆10的正極端子11與正極開關(guān)31之間的電源線101，并連接于布設(shè)在負(fù)極端子12與負(fù)極開關(guān)32之間的電源線102。

另外，電氣回路20連接于通過機(jī)架等接地(GND)的接地線21。接地線21是用于提供作為電氣回路20進(jìn)行動(dòng)作時(shí)的基準(zhǔn)的0(零)V的接地電位的基準(zhǔn)線。即，接地線21是不依賴于電氣回路20的燃料電池系統(tǒng)1內(nèi)的共用的信號(hào)線。

在本實(shí)施方式中，電氣回路20具有與燃料電池堆10相絕緣的內(nèi)部回路。在電氣回路20中，通過將從燃料電池堆10的正極端子11和負(fù)極端子12輸出的直流信號(hào)切斷的元件來使內(nèi)部回路相對于燃料電池堆10絕緣。內(nèi)部回路與接地線21連接，從接地線21向內(nèi)部回路提供作為內(nèi)部回路的動(dòng)作的基準(zhǔn)的0V的接地電位。

切斷器30切斷從燃料電池堆10輸出的電力。切斷器30將燃料電池堆10與電負(fù)載之間的連接從連接狀態(tài)切換為切斷狀態(tài)。切斷器30包括正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32。

正極開關(guān)31連接于布設(shè)在燃料電池堆10的正極端子11與電負(fù)載的正極端子之間的電源線101。在本實(shí)施方式中，正極開關(guān)31構(gòu)成將燃料電池堆10的正極端子11與電負(fù)載的正極端子之間切換為連接狀態(tài)或切斷狀態(tài)的第一開關(guān)。

負(fù)極開關(guān)32連接于布設(shè)在燃料電池堆10的負(fù)極端子12與電負(fù)載的負(fù)極端子之間的電源線101。在本實(shí)施方式中，負(fù)極開關(guān)32構(gòu)成將燃料電池堆10的負(fù)極端子12與電負(fù)載的負(fù)極端子之間切換為連接狀態(tài)或切斷狀態(tài)的第二開關(guān)。

下面，關(guān)于正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的連接，將連接狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))稱作“接通(ON)”，將切斷狀態(tài)(非導(dǎo)通狀態(tài))稱作“斷開(OFF)”。由控制器40來控制正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32。

控制器40是對燃料電池堆10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行控制的控制部件。在啟動(dòng)了燃料電池系統(tǒng)1的情況下，控制器40將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32這兩者從斷開切換為接通。由此，從燃料電池堆10向電負(fù)載供給發(fā)電電力。

另外，在停止了燃料電池系統(tǒng)1的情況下，控制器40將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32這兩者從接通切換為斷開。由此，電負(fù)載與燃料電池堆10相分離。

在燃料電池系統(tǒng)1中，在燃料電池堆10與切斷器30之間以及切斷器30與電負(fù)載之間分別形成電容量(以下稱為“雜散電容”。)。

具體地說，在接地線(GND)與布設(shè)于比正極開關(guān)31更靠電氣回路20側(cè)的電源線101之間形成雜散電容Cip，并且在接地線(GND)與布設(shè)于比負(fù)極開關(guān)32更靠電氣回路20側(cè)的電源線102之間形成雜散電容Cin。

此外，為以下結(jié)構(gòu)：在雜散電容Cip與雜散電容Cin之間等效地連接與連接于電氣回路20的接地線21共同的接地線(GND)。

另外，在接地線與布設(shè)于比正極開關(guān)31更靠電負(fù)載側(cè)的電源線101之間形成雜散電容Cop，并且，在接地線與布設(shè)于比負(fù)極開關(guān)32更靠電負(fù)載側(cè)的電源線102之間形成雜散電容Con。

因此，在正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)從斷開切換為接通時(shí)，這些雜散電容Cip、Cin、Cop以及Con會(huì)進(jìn)行電荷的充放電，因此浪涌電流經(jīng)由接地線21流入電氣回路20。

圖2是表示在將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)從斷開切換為接通時(shí)因雜散電容Cip、Cin、Cop及Con的充放電而移動(dòng)的電荷的流動(dòng)的一例的圖。

當(dāng)燃料電池堆10輸出電壓時(shí)，通過以接地線(GND)上產(chǎn)生的接地電位為基準(zhǔn)而分割得到的電壓(分壓)，雜散電容Cip和雜散電容Cin被充入電荷(充電)。

例如，在燃料電池系統(tǒng)1的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的形狀均對稱、正極側(cè)和負(fù)極側(cè)相對于GND的雜散電容相等的情況下，在燃料電池堆10的殘壓Vs為“450V(伏特)”時(shí)，通過“225V”的電壓對正極側(cè)的雜散電容Cip充入電荷，通過“-225V”的電壓對負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin充入電荷。

當(dāng)在這種狀態(tài)下正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)從斷開切換為接通時(shí)，如虛線所示，電荷從雜散電容Cip向雜散電容Cop移動(dòng)，并且，電荷還從雜散電容Con向雜散電容Cin移動(dòng)。

此時(shí)，電荷從雜散電容Cin向雜散電容Cip移動(dòng)，因此向雜散電容Cip移動(dòng)的電荷中的一部分從雜散電容Cin向接地線(GND)移動(dòng)，作為浪涌電流Is而流向連接于接地線21的電氣回路20。

這樣，正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)被接通，由此充入到雜散電容Cip、Cin、Cop及Con的電荷移動(dòng)，因此浪涌電流Is經(jīng)由接地線21混入到電氣回路20。此時(shí)，接地線21的電位因浪涌電流Is而發(fā)生變動(dòng)。

關(guān)于浪涌電流Is，燃料電池系統(tǒng)1停止后的燃料電池堆10的殘壓Vs越高，則充入到雜散電容Cip和雜散電容Cin的電荷越多，因此經(jīng)由接地線21流入到電氣回路20的浪涌電流Is越大。在層疊多個(gè)燃料電池(電池單元)而成的燃料電池堆10中，輸出電壓大，因此也有時(shí)會(huì)維持為停止后的殘壓Vs大的狀態(tài)。

例如，在殘壓Vs仍大時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)的情況下，混入到電氣回路20的浪涌電流Is會(huì)變大。

因此，在本實(shí)施方式中，在連接燃料電池堆10時(shí)，使連接正極開關(guān)31的定時(shí)與連接負(fù)極開關(guān)32的定時(shí)相互錯(cuò)開，由此抑制經(jīng)由接地線21流入到電氣回路20的浪涌電流。

圖3是表示本實(shí)施方式中的控制切斷器30的控制手法的時(shí)序圖。圖3的(a)是表示正極開關(guān)31的連接狀態(tài)的圖。圖3的(b)是表示負(fù)極開關(guān)32的連接狀態(tài)的圖。圖3的(c)是表示經(jīng)由接地線21混入到電氣回路20的浪涌電流Is的圖。

首先，在時(shí)刻t0之前，燃料電池系統(tǒng)1處于停止?fàn)顟B(tài)，正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32均被設(shè)定為斷開。

在時(shí)刻t0，燃料電池系統(tǒng)1的操作開關(guān)被設(shè)定為接通，燃料電池堆10被啟動(dòng)。由此，燃料電池堆10被供給陰極氣體和陽極氣體。

在時(shí)刻t1，控制器40如圖3的(a)和圖3的(b)所示那樣，不接通正極開關(guān)31而僅將負(fù)極開關(guān)32設(shè)定為接通。

由此，負(fù)極側(cè)的雜散電容Con與雜散電容Cin被連接，在雜散電容Con與雜散電容Cin之間進(jìn)行充放電，因此電荷從雜散電容Con向雜散電容Cin移動(dòng)(被放電)。

隨之，電荷從燃料電池系統(tǒng)1的負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin向正極側(cè)的雜散電容Cip移動(dòng)，因此如圖3的(c)所示，浪涌電流Is經(jīng)由接地線21流向電氣回路20。另外，隨著電荷從負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin向正極側(cè)的雜散電容Cip移動(dòng)，雜散電容Cip中充入的電容量變少。

此時(shí)，正極開關(guān)31保持?jǐn)嚅_而未被切換為接通，因此在正極側(cè)的雜散電容Cop與雜散電容Cip之間沒有電荷移動(dòng)。因此，與將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)設(shè)定為接通的情況相比，在負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin與正極側(cè)的雜散電容Cip之間電荷的移動(dòng)變少，因此能夠減少混入到電氣回路20的浪涌電流Is。

之后，控制器40確認(rèn)從將負(fù)極開關(guān)32切換為接通起的經(jīng)過時(shí)間是否經(jīng)過了待機(jī)時(shí)間Ts。

待機(jī)時(shí)間Ts是基于燃料電池系統(tǒng)1的負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin來通過實(shí)驗(yàn)擬合、設(shè)計(jì)而預(yù)先設(shè)定的期間。由此，能夠避免在因接通負(fù)極開關(guān)32而產(chǎn)生的浪涌電流Is變小之前正極開關(guān)31被接通。因此，能夠防止以下情況：錯(cuò)開的時(shí)間過短，浪涌電流Is變大，電氣回路20發(fā)生動(dòng)作不良。

在時(shí)刻t2，當(dāng)經(jīng)過時(shí)間經(jīng)過了待機(jī)時(shí)間Ts時(shí)，控制器40如圖3的(a)所示那樣，將正極開關(guān)31從斷開切換為接通。

由此，正極側(cè)的雜散電容Cop與雜散電容Cip被連接，因此電荷從正極側(cè)的雜散電容Cip向雜散電容Cop移動(dòng)。隨之，電荷在燃料電池系統(tǒng)1的負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin與正極側(cè)的雜散電容Cip之間移動(dòng)，因此如圖3的(c)所示那樣，浪涌電流Is經(jīng)由接地線21流向電氣回路20。

此時(shí)，僅由于在正極側(cè)的雜散電容Cop和雜散電容Cip處進(jìn)行的充放電而電荷從負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin向正極側(cè)的雜散電容Cip移動(dòng)。另外，這是在已在時(shí)刻t1在負(fù)極側(cè)的雜散電容Con和雜散電容Cin處進(jìn)行了充放電之后，因此充入到雜散電容Cip的電容量變少。因此，與將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)設(shè)定為接通的情況相比，能夠減少混入到電氣回路20的浪涌電流Is。

這樣，使連接正極開關(guān)31的定時(shí)與連接負(fù)極開關(guān)32的定時(shí)錯(cuò)開，由此經(jīng)由接地線21流入到電氣回路20的浪涌電流量在時(shí)間上分散，因此能夠使浪涌電流Is的峰值減少到一半。因此，能夠減小對電氣回路20的動(dòng)作造成的影響。

圖4是表示本實(shí)施方式中的電氣回路20的結(jié)構(gòu)的一例的回路圖。

電氣回路20包括連接回路20A、絕緣耦合回路20B以及處理回路20C。

連接回路20A與燃料電池堆10的正極端子11及負(fù)極端子12分別連接。連接回路20A將從正極端子11輸出的信號(hào)經(jīng)由絕緣耦合回路20B輸出到處理回路20C，并且將從負(fù)極端子12輸出的信號(hào)經(jīng)由絕緣耦合回路20B輸出到處理回路20C。

絕緣耦合回路20B是將連接回路20A與處理回路20C之間電絕緣、并且使從連接回路20A輸出的信號(hào)傳播到處理回路20C的絕緣回路。絕緣耦合回路20B由電容器、變壓器等來實(shí)現(xiàn)。

在本實(shí)施方式中，絕緣耦合回路20B具備連接于燃料電池堆10的正極端子11與處理回路20C之間的電容器以及連接于燃料電池堆10的負(fù)極端子12與處理回路20C之間的電容器。

處理回路20C對從絕緣耦合回路20B輸出的信號(hào)進(jìn)行處理。即，處理回路20C是對經(jīng)由絕緣耦合回路20B從正極端子11和負(fù)極端子12輸出的信號(hào)進(jìn)行處理的內(nèi)部回路。

圖5是表示本實(shí)施方式中的控制正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的控制方法的流程圖。

在步驟S901中，控制器40判斷燃料電池系統(tǒng)1的操作開關(guān)是否從停止?fàn)顟B(tài)被設(shè)定為啟動(dòng)狀態(tài)。在操作開關(guān)被設(shè)定為啟動(dòng)狀態(tài)的情況下，控制器40判斷為燃料電池系統(tǒng)1已被啟動(dòng)。

在步驟S902中，在燃料電池系統(tǒng)1已被啟動(dòng)的情況下，控制器40不控制正極開關(guān)31而僅將負(fù)極開關(guān)32從斷開切換為接通。由此，僅形成于燃料電池系統(tǒng)1的負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin被放電，因此與將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)設(shè)定為接通時(shí)相比，能夠減少混入到電氣回路20的浪涌電流Is。

在步驟S903中，控制器40判斷從接通負(fù)極開關(guān)32起的經(jīng)過時(shí)間是否超過了規(guī)定的待機(jī)時(shí)間Ts。然后，控制器40直到經(jīng)過時(shí)間超過待機(jī)時(shí)間Ts為止等待將正極開關(guān)31設(shè)定為接通。

在步驟S904中，在經(jīng)過時(shí)間超過了待機(jī)時(shí)間Ts的情況下，控制器40判斷為混入到電氣回路20的浪涌電流Is幾乎變?yōu)榱悖瑢⒄龢O開關(guān)31從斷開切換為接通。由此，僅形成于燃料電池系統(tǒng)1的正極側(cè)的雜散電容Cip被放電，因此與雜散電容Cip和雜散電容Cin同時(shí)被放電時(shí)相比，能夠減少浪涌電流Is。

在正極開關(guān)31被切換為接通之后，結(jié)束燃料電池系統(tǒng)1的控制方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，具備連接于作為層疊電池的燃料電池堆10的正極端子11與負(fù)極端子12之間的電氣回路20的燃料電池系統(tǒng)1包括：正極開關(guān)31，其連接于正極端子11；以及負(fù)極開關(guān)32，其連接于負(fù)極端子12。電氣回路20連接于燃料電池堆10的正極端子11與正極開關(guān)31之間，并連接于負(fù)極端子12與負(fù)極開關(guān)32之間。

而且，控制器40根據(jù)在燃料電池堆10的正極端子11與負(fù)極端子12之間產(chǎn)生的電容量(雜散電容)的有無、大小，使將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32從切斷狀態(tài)(斷開)切換為連接狀態(tài)(接通)的定時(shí)相互錯(cuò)開。在本實(shí)施方式中，在燃料電池堆10的正極端子11與電氣回路20之間產(chǎn)生雜散電容Cip，在負(fù)極端子12與電氣回路20之間產(chǎn)生雜散電容Cin，因此控制器40使切換正極開關(guān)31的定時(shí)相對于切換負(fù)極開關(guān)32的定時(shí)錯(cuò)開。

由此，如圖1所示，在互不相同的定時(shí)將正極側(cè)的雜散電容Cip和負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin中蓄積的電荷放出，因此能夠減少流入到電氣回路20的浪涌電流Is的峰值水平。

即，控制器40在使正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32中的一個(gè)開關(guān)接通之后將另一個(gè)開關(guān)從斷開設(shè)定為接通，使得作為電氣回路20進(jìn)行動(dòng)作時(shí)的基準(zhǔn)的0V的接地電位的變動(dòng)變小。在本實(shí)施方式中，控制器40在將負(fù)極開關(guān)32切換為接通后將正極開關(guān)31切換為接通。

由此，對于接地線(GND)，從負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin放出電荷，之后從正極側(cè)的雜散電容Cip放出電荷，因此能夠使流入到電氣回路20的浪涌電流Is分散。因而，能夠抑制對電氣回路20提供的作為基準(zhǔn)的接地電位的變動(dòng)幅度。

另外，在本實(shí)施方式中，電氣回路20連接于被提供0V的接地電位的接地線(基準(zhǔn)線)21。而且，控制器40在將一方的負(fù)極開關(guān)32切換為接通后經(jīng)過待機(jī)時(shí)間Ts之后，將另一方的正極開關(guān)31切換為接通。待機(jī)時(shí)間Ts是基于先被切換為接通的負(fù)極開關(guān)32與接地線21之間存在的雜散電容Cin而決定的時(shí)間。

由此，接通正極開關(guān)31時(shí)的浪涌電流Is與接通負(fù)極開關(guān)32時(shí)的浪涌電流Is在互不相同的期間經(jīng)由接地線21流入到電氣回路20，因此能夠可靠地減少浪涌電流Is的峰值水平。

(第二實(shí)施方式)

圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的等效回路。本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖1所示的燃料電池系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)基本相同。下面，對于與圖1所示的燃料電池系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同標(biāo)記并省略詳細(xì)的說明。

在本實(shí)施方式中，燃料電池系統(tǒng)1中形成的正極側(cè)的雜散電容Cip與負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin的大小互不相同，正極側(cè)的雜散電容Cip是負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin的2倍。

例如，在燃料電池堆10的殘壓為“450V”時(shí)，通過“150V”的電壓對正極側(cè)的雜散電容Cip充入電荷，通過“-300V”的電壓對負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin充入電荷。這樣，雜散電容Cin越小，則對雜散電容Cin充電的電壓越大。

在這種狀態(tài)下啟動(dòng)燃料電池系統(tǒng)1時(shí)，控制器40將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32中的、配置于比正極側(cè)的雜散電容Cip小的負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin一方的負(fù)極開關(guān)32先設(shè)定為接通。

隨之，負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin與雜散電容Con被連接，通過負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin和雜散電容Con的充放電，浪涌電流Is從接地線21流向電氣回路20。

在該情況下，負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin小于正極側(cè)的雜散電容Cip，因此從負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin放出電荷的時(shí)間比正極側(cè)的雜散電容Cip的放電時(shí)間短。因而，浪涌電流Is流入到電氣回路20的時(shí)間變短，因此能夠縮短從使負(fù)極開關(guān)32接通起到將正極開關(guān)31切換為接通為止的切換時(shí)間。

圖7是表示將正極開關(guān)31從斷開設(shè)定為接通時(shí)的電荷的流動(dòng)的圖。

控制器40在將負(fù)極開關(guān)32切換為接通之后將正極開關(guān)31設(shè)定為接通。隨之，正極側(cè)的雜散電容Cip與雜散電容Cop被連接，通過正極側(cè)的雜散電容Cip和雜散電容Cop的充放電，浪涌電流Is經(jīng)由接地線(GND)流入到電氣回路20。

在該情況下，正極側(cè)的雜散電容Cip比負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin大，因此會(huì)從雜散電容Cip緩慢地放出電荷，因此混入到電氣回路20的浪涌電流Is的峰值變小。

另外，通過正極開關(guān)31被設(shè)定為接通，正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32這兩者成為連接狀態(tài)而形成閉環(huán)。在形成了閉環(huán)時(shí)，有可能也從其它雜散電容放出電荷而使流過閉環(huán)的電流變大。因此，通過將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32中的、浪涌電流Is的峰值小一方的正極開關(guān)31最后切換為接通，能夠防止過大的浪涌電流Is混入到電氣回路20。

圖8是表示本實(shí)施方式中的控制正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的控制手法的時(shí)序圖。

圖8的(a)是表示正極開關(guān)31的連接狀態(tài)的圖。圖8的(b)是表示負(fù)極開關(guān)32的連接狀態(tài)的圖。圖8的(c)是表示經(jīng)由接地線21混入到電氣回路20的浪涌電流Is的圖。此外，在圖8的(c)中，為了明確浪涌電流Is的變動(dòng)的差異，相比于圖3的(c)放大了變動(dòng)幅度。

在時(shí)刻t10，燃料電池系統(tǒng)1的操作開關(guān)被設(shè)定為接通，燃料電池堆10被啟動(dòng)。

在時(shí)刻t1，控制器40如圖8的(a)和圖8的(b)所示那樣，在使正極開關(guān)31斷開的狀態(tài)下僅將負(fù)極開關(guān)32設(shè)定為接通。由此，負(fù)極側(cè)的雜散電容Con與雜散電容Cin被連接，電荷從負(fù)極側(cè)的雜散電容Con向雜散電容Cin移動(dòng)。

此時(shí)，負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin比正極側(cè)的雜散電容Cip大，因此如圖8的(c)所示那樣，盡管浪涌電流Is的峰值變大，但是能夠縮短浪涌電流Is流入的時(shí)間。

之后，控制器40確認(rèn)從將負(fù)極開關(guān)32設(shè)定為接通起的經(jīng)過時(shí)間是否經(jīng)過了待機(jī)時(shí)間Ts。

待機(jī)時(shí)間Ts是基于燃料電池系統(tǒng)1中形成的雜散電容Cin和雜散電容Cin中的小一方的雜散電容Cin而預(yù)先決定的時(shí)間。由此，能夠避免在因接通負(fù)極開關(guān)32而產(chǎn)生的浪涌電流Is變小之前正極開關(guān)31被接通。

在時(shí)刻t2，當(dāng)經(jīng)過時(shí)間經(jīng)過了待機(jī)時(shí)間Ts時(shí)，控制器40如圖8的(a)所示那樣，將正極開關(guān)31從斷開切換為接通。由此，正極側(cè)的雜散電容Cop與雜散電容Cip被連接，因此電荷從正極側(cè)的雜散電容Cip向雜散電容Cop移動(dòng)，隨之，電荷從負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin向正極側(cè)的雜散電容Cip流動(dòng)，一部分電荷作為浪涌電流Is而經(jīng)由接地線(GND)流入到電氣回路20。

正極側(cè)的雜散電容Cip比負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin大，因此如圖8的(c)所示那樣，浪涌電流Is的峰值變小，因此能夠減輕浪涌電流Is對電氣回路20造成的影響。

根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，控制器40從正極開關(guān)31與電氣回路20之間以及負(fù)極開關(guān)32與電氣回路20之間存在的電容量Cip和Cin中的電容量較小一方的開關(guān)起先設(shè)定為接通。在本實(shí)施方式中，負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin小于正極側(cè)的雜散電容Cip，因此將負(fù)極開關(guān)32先切換為接通。

由此，由于第1次雜散電容Cin的放電而浪涌電流Is混入到的電氣回路20的時(shí)間變短，因此能夠縮短正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的切換時(shí)間。

另外，在本實(shí)施方式中，電氣回路20包括：絕緣耦合回路20B，其將燃料電池堆10的正極端子11和負(fù)極端子12絕緣；以及處理回路20C，其通過絕緣耦合回路20B而與正極端子11及負(fù)極端子12絕緣，對來自正極端子11和負(fù)極端子12的信號(hào)進(jìn)行處理。處理回路20C與用于提供作為電氣回路20進(jìn)行動(dòng)作時(shí)的基準(zhǔn)的電位的接地線(基準(zhǔn)線)21連接。

而且，控制器40將形成于接地線21與正極開關(guān)31之間的正極側(cè)的雜散電容Cip和形成于接地線21與負(fù)極開關(guān)32之間的負(fù)極側(cè)的雜散電容Cin中的小一方的負(fù)極開關(guān)32從斷開切換為接通。之后，控制器40將電容量大一方的正極開關(guān)31從斷開切換為接通。

由此，由于形成閉環(huán)的第2次雜散電容Cip的放電而混入到電氣回路20的浪涌電流Is的峰值變小，因此能夠抑制電氣回路20的動(dòng)作不良。另外，即使閉環(huán)內(nèi)的放電電流因燃料電池系統(tǒng)1的雜散電容Cin和Cip以外的雜散電容的放電而變大，也會(huì)由于事先減小了浪涌電流Is的峰值而能夠減輕對電氣回路20、其它回路造成的影響。

(第三實(shí)施方式)

圖9是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。

燃料電池系統(tǒng)1具備檢測回路201作為圖1所示的燃料電池系統(tǒng)的電氣回路20。在此，對于與圖1所示的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的標(biāo)記。

檢測回路201檢測從燃料電池堆10輸出的電壓Vs。檢測回路201與燃料電池堆10并聯(lián)連接。檢測回路201將檢測燃料電池堆10的輸出電壓Vs而得到的檢測信號(hào)輸出到控制器40。

控制器40基于從檢測回路201輸出的檢測信號(hào)對切換正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的定時(shí)進(jìn)行控制。

圖10是表示本實(shí)施方式中的控制器40對正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32進(jìn)行控制的控制方法的處理過程的流程圖。

首先，控制器40當(dāng)檢測出燃料電池系統(tǒng)1的操作開關(guān)被設(shè)定為啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，向檢測回路201提供電源電壓，從檢測回路201獲取表示燃料電池堆10的殘壓Vs的檢測信號(hào)。即，控制器40檢測緊挨在將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32切換為接通之前的燃料電池堆10的殘壓Vs。

在步驟S911中，控制器40判斷檢測信號(hào)所示的殘壓Vs是否為規(guī)定的閾值Th以下。閾值Th是基于在檢測回路201中能夠容許浪涌電流Is的值而決定的。具體地說，以使因雜散電容Cip及Cin的放電而混入到電氣回路20的浪涌電流Is不超過容許值的方式設(shè)定閾值Th。

在步驟S912中，在燃料電池堆10的殘壓Vs為閾值Th以下的情況下，控制器40判斷為充入到雜散電容Cip及Cin的電荷少，將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)從斷開設(shè)定為接通。

由此，將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32這兩者設(shè)定為接通的時(shí)間變短，因此能夠縮短燃料電池堆10的啟動(dòng)時(shí)間。

在步驟S913中，在燃料電池堆10的殘壓Vs大于閾值Th的情況下，控制器40判斷為充入到雜散電容Cip及Cin的電荷多，使將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32設(shè)定為接通的定時(shí)錯(cuò)開。

例如，控制器40與第二實(shí)施方式同樣地，將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32中的與接地線21之間的雜散電容小一方的開關(guān)先接通后，將另一個(gè)開關(guān)從斷開切換為接通。

當(dāng)步驟S912和S913的處理完成時(shí)，燃料電池系統(tǒng)1的控制方法的一系列處理過程結(jié)束。

根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，在啟動(dòng)了燃料電池系統(tǒng)1時(shí)燃料電池堆10的殘壓Vs低于規(guī)定的閾值Th的情況下，控制器40將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32同時(shí)切換為連接狀態(tài)。閾值Th是基于在燃料電池系統(tǒng)1的電源線101及102之間形成的雜散電容Cip及Cin而決定的。

由此，能夠避免無用地使連接正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的定時(shí)錯(cuò)開，因此能夠在抑制浪涌電流Is的峰值的同時(shí)縮短燃料電池系統(tǒng)1的啟動(dòng)時(shí)間。

另外，在本實(shí)施方式中，作為電氣回路20，在燃料電池系統(tǒng)1中設(shè)置檢測燃料電池堆10的電壓Vs的檢測回路201。而且，在啟動(dòng)了燃料電池系統(tǒng)1時(shí)燃料電池堆10的殘壓Vs超過閾值Th的情況下，控制器40將一方的負(fù)極開關(guān)32先于另一方的正極開關(guān)31地切換為連接狀態(tài)。

由此，能夠減少經(jīng)由接地線21混入到檢測回路201的浪涌電流Is的峰值。因而，能夠抑制在燃料電池系統(tǒng)1啟動(dòng)時(shí)燃料電池堆10的電壓Vs的檢測精度降低。

(第四實(shí)施方式)

圖11是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)的一例的圖。

燃料電池系統(tǒng)1除了圖1所示的結(jié)構(gòu)以外，還包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2、驅(qū)動(dòng)逆變器3、輔機(jī)逆變器4、輔機(jī)馬達(dá)5、防反二極管50、DC/DC轉(zhuǎn)換器60、切斷器70以及強(qiáng)電電池80。

驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2是驅(qū)動(dòng)車輛的電動(dòng)馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2例如是3相交流的馬達(dá)。

驅(qū)動(dòng)逆變器3將通過DC/DC轉(zhuǎn)換器60從燃料電池堆10提供的直流電壓變換為交流電壓，將該交流電壓提供到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2。

防反二極管50連接于正極開關(guān)31與DC/DC轉(zhuǎn)換器60之間。防反二極管50流通從燃料電池堆10輸出的電流，切斷從DC/DC轉(zhuǎn)換器60向燃料電池堆10輸出的電流。

DC/DC轉(zhuǎn)換器60將從燃料電池堆10輸出的直流電壓以及從強(qiáng)電電池80輸出的直流電壓中的至少一方升高。

切斷器70以機(jī)械方式將強(qiáng)電電池80從輔機(jī)逆變器4和DC/DC轉(zhuǎn)換器60切斷。由控制器40來控制切斷器70。

例如，切斷器70在燃料電池系統(tǒng)1停止時(shí)將強(qiáng)電電池80從輔機(jī)逆變器4和DC/DC轉(zhuǎn)換器60切斷，在燃料電池系統(tǒng)1啟動(dòng)時(shí)將強(qiáng)電電池80與輔機(jī)逆變器4和DC/DC轉(zhuǎn)換器60連接。

強(qiáng)電電池80例如是300V(伏特)的鋰離子電池。強(qiáng)電電池80通過DC/DC轉(zhuǎn)換器60來蓄積由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2生成的再生電力。強(qiáng)電電池80經(jīng)由切斷器70來與輔機(jī)逆變器4及DC/DC轉(zhuǎn)換器60分別連接。

輔機(jī)逆變器4將通過DC/DC轉(zhuǎn)換器60從燃料電池堆10供給的直流電壓變換為交流電壓，將該交流電壓提供到輔機(jī)馬達(dá)5。

輔機(jī)馬達(dá)5對向燃料電池堆10供給陰極氣體的壓縮機(jī)212進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

在啟動(dòng)了燃料電池系統(tǒng)1的情況下，控制器40使切斷器70為連接狀態(tài)，利用從強(qiáng)電電池80輸出的電壓，使DC/DC轉(zhuǎn)換器60處的燃料電池堆10側(cè)的電壓上升到高于燃料電池堆10的電壓Vs。

由此，電流不再從DC/DC轉(zhuǎn)換器60向燃料電池堆10流動(dòng)。另一方面，從DC/DC轉(zhuǎn)換器60流向燃料電池堆10的電流被防反二極管50切斷。因此，能夠防止在連接切斷器30時(shí)產(chǎn)生的電弧放電。

之后，控制器40在將正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32中的一個(gè)開關(guān)從斷開切換為接通之后，將另一個(gè)開關(guān)從斷開切換為接通。由此，經(jīng)由接地線21混入到電氣回路20的浪涌電流在時(shí)間上被分散，因此能夠減少浪涌電流的峰值水平。

以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是上述實(shí)施方式不過示出了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，其宗旨并不是將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。

例如，在上述實(shí)施方式中，說明了將燃料電池堆10用作層疊多個(gè)電池單元而成的層疊電池的例子，但是例如也可以是層疊型的鋰電池。即使是具有與鋰電池連接的電氣回路的電池系統(tǒng)，也能夠與上述實(shí)施方式同樣地得到本申請發(fā)明的效果。

另外，在上述實(shí)施方式中，構(gòu)成為：通過控制器40來使用于將正極開關(guān)31設(shè)定為接通的控制信號(hào)與用于將負(fù)極開關(guān)32設(shè)定為接通的控制信號(hào)的發(fā)送定時(shí)錯(cuò)開，從而使切換兩者的開關(guān)的定時(shí)錯(cuò)開。不限于此，也可以使從控制器40向正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32進(jìn)行發(fā)送的定時(shí)為同時(shí)，在控制器40與正極開關(guān)31之間或在控制器40與負(fù)極開關(guān)32之間設(shè)置延遲回路。

另外，在上述實(shí)施方式中，說明了設(shè)置對燃料電池堆10的電壓進(jìn)行檢測的檢測回路201來作為電氣回路20的例子，但是也可以設(shè)置與燃料電池堆10的正極端子11連接、對從燃料電池堆10輸出的電流進(jìn)行檢測的電流檢測回路來作為電氣回路20。例如，在電流檢測回路中設(shè)置有連接于燃料電池堆10的正極端子11與正極開關(guān)31之間的檢測電阻、以及以接地線21的電位為基準(zhǔn)來檢測在該檢測電阻的兩端產(chǎn)生的電壓的內(nèi)部回路。即使是這種電流檢測回路，也能夠通過使接通正極開關(guān)31和負(fù)極開關(guān)32的定時(shí)錯(cuò)開來減少經(jīng)由接地線21混入的浪涌電流Is。

此外，上述實(shí)施方式能夠適當(dāng)組合。