燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池搭载车辆技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池搭载车辆，同时实现噪声振动的抑制和消耗电力的降低。控制部执行如下的冷却控制：基于燃料电池搭载车辆的速度，设定散热器风扇的驱动电压的上限，根据燃料电池的发电电力来算出燃料电池的发热量，在所述散热器风扇的驱动电压的上限之下，以能够将发热量散发且由冷却液泵和散热器风扇消耗的电力成为最小的方式调整冷却液泵的流量、散热器风扇的驱动电压、流向散热器的冷却液与流向绕过散热器的旁通管的冷却液的分流比。

【技术实现步骤摘要】
本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请编号2014-231826号的日本申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
本专利技术涉及燃料电池系统、燃料电池搭载车辆及燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
在JP2009-140696A中公开了一种燃料电池系统，具备：燃料电池；使制冷剂向燃料电池组流通的制冷剂流路；用于使制冷剂向燃料电池及散热器循环的制冷剂循环泵；向散热器供给风而对制冷剂进行冷却的冷却风扇。
技术实现思路
冷却风扇由于消耗电力低，因此增多冷却风扇的转速而增多向散热器供给的风量的情况与增多冷却液泵的转速而增加向散热器供给的冷却液量相比，冷却效率高且燃油经济性也良好。然而，通常，冷却风扇与冷却液泵相比，噪声和振动(也称为噪声振动、NV)大。其结果是，存在难以同时实现燃耗的降低和噪声振动的抑制的问题。本专利技术为了解决上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。(1)根据本专利技术的一方式，提供一种搭载于燃料电池搭载车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池；冷却系统回路，具备向所述燃料电池供给冷却液的冷却液供给流路、对所述冷却液进行冷却的散热器、散热器风扇、设于所述冷却液供给流路且向所述燃料电池供给冷却液的冷却液泵；控制部；及速度计，取得所述燃料电池搭载车辆的速度。所述控制部能够执行如下的第一冷却控制：根据所述燃料电池搭载车辆的速度，对所述散热器风扇的驱动量设定上限值，在该上限值之下，调整所述冷却液泵的流量或所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。通常，燃料电池搭载车辆的速度越大，风声和轮胎与路面的摩擦产生的路面噪声或振动、电动机发出的噪声和振动等噪声振动(NV)越大。在这样的噪声振动大的情况下，即使散热器风扇产生的噪声振动增大也不显眼。在本方式中，基于燃料电池搭载车辆的速度，对散热器风扇的驱动量设定上限值，在该上限值下，能够执行调整冷却液泵的流量或散热器风扇的驱动量而对燃料电池进行冷却的第一冷却控制，因此能够同时实现噪声振动的抑制和消耗电力的降低(燃油经济性的提高)。(2)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中，所述控制部根据所述燃料电池的发电电力来算出所述燃料电池的发热量，在所述散热器风扇的驱动量的上限值之下，以能够将所述发热量散热且由所述冷却液泵和所述散热器风扇消耗的电力成为最小的方式调整所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量。根据该方式，能够同时实现噪声振动的抑制和消耗电力的降低(燃油经济性的提高)。(3)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中从所述冷却系统回路无法将所述发热量全部散热的情况下，所述控制部使从所述发热量减去散热量而得到的热量蓄积于所述冷却液，并且即使在所述发热量变得小于所述散热量的情况下，也维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至所述冷却液的温度成为预先确定的值以下。根据该方式，在冷却液中蓄积热量而温度上升，但是在发热量变得比散热量小的情况下，冷却液的温度下降。此时，维持冷却液泵的驱动量直至冷却液的温度成为预先确定的值以下为止，由此能够将燃料电池的温度快速冷却。而且，通过维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至蓄热量成为预先确定的值以下为止，能够抑制由温度的响应延迟引起的过冷却及由过度的冷却引起的电力消耗。(4)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中对蓄积于所述冷却液的所述热量进行散热时，所述控制部设定比基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限低的驱动量，以所述低的驱动量为上限，维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至所述冷却液的温度成为预先确定的值以下。根据该方式，控制部通过冷却液的温度来判断所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量的维持，因此可以不算出蓄热量。(5)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中从所述冷却系统回路无法将所述发热量全部散热的情况下，所述控制部使从所述发热量减去散热量而得到的热量蓄积于所述冷却液，并且即使在所述发热量变得小于所述散热量的情况下，也维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至被蓄积的热量成为预先确定的值以下。根据该方式，能够将燃料电池快速冷却。(6)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中对蓄积于所述冷却液的所述热量进行散热时，所述控制部设定比基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限值低的驱动量，以所述低的驱动量为上限，驱动所述冷却液泵和所述散热器风扇直至所述被蓄积的热量成为预先确定的值以下。根据该方式，能够将燃料电池快速冷却。(7)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中无法将所述发热量全部散热，且从所述发热量减去散热量而得到的差分蓄积于所述冷却液所成的蓄积热量大于预先确定的值的情况下，所述控制部能够执行如下的第二冷却控制：将基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限值变更为更高的驱动量，以所述高的驱动量为上限值，调整所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。根据该方式，能够使燃料电池的冷却优先。(8)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中无法将所述发热量全部散热，且所述冷却液的温度大于预先确定的值的情况下，所述控制部能够执行如下的第二冷却控制：将基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限值变更为更高的驱动量，以所述高的驱动量为上限值，调整所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。根据该方式，在所述第一冷却控制中无法将所述发热量的全部散热且冷却液的温度比预先确定的值大的情况下，能够使燃料电池的冷却优先。(9)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中，所述控制部将以所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量实现的散热能力范围划分为至少两个以上的区间，作为以最小电力实现所述区间的散热量的手段，使所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量中的任一方变化并将另一方固定。根据该方式，仅控制所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量中的任一方并将另一方固定，因此能够简化控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，搭载于燃料电池搭载车辆，具备：燃料电池；冷却系统回路，具备向所述燃料电池供给冷却液的冷却液供给流路、对所述冷却液进行冷却的散热器、散热器风扇、设于所述冷却液供给流路且向所述燃料电池供给冷却液的冷却液泵；控制部；及速度计，取得所述燃料电池搭载车辆的速度，所述控制部能够执行如下的第一冷却控制：根据所述燃料电池搭载车辆的速度，对所述散热器风扇的驱动量设定上限值，在该上限值之下，调整所述冷却液泵的流量或所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。

【技术特征摘要】
2014.11.14 JP 2014-2318261.一种燃料电池系统，搭载于燃料电池搭载车辆，具备：
燃料电池；
冷却系统回路，具备向所述燃料电池供给冷却液的冷却液供给流
路、对所述冷却液进行冷却的散热器、散热器风扇、设于所述冷却液
供给流路且向所述燃料电池供给冷却液的冷却液泵；
控制部；及
速度计，取得所述燃料电池搭载车辆的速度，
所述控制部能够执行如下的第一冷却控制：根据所述燃料电池搭
载车辆的速度，对所述散热器风扇的驱动量设定上限值，在该上限值
之下，调整所述冷却液泵的流量或所述散热器风扇的驱动量而对所述
燃料电池进行冷却。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中，所述控制部根据所述燃料电池的发电电
力来算出所述燃料电池的发热量，在所述散热器风扇的驱动量的上限
值之下，以能够将所述发热量散热且由所述冷却液泵和所述散热器风
扇消耗的电力成为最小的方式调整所述冷却液泵的流量和所述散热器
风扇的驱动量。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中从所述冷却系统回路无法将所述发热量全
部散热的情况下，所述控制部使从所述发热量减去散热量而得到的热
量蓄积于所述冷却液，并且即使在所述发热量变得小于所述散热量的
情况下，也维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至
所述冷却液的温度成为预先确定的值以下。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中对蓄积于所述冷却液的所述热量进行散热

\t时，所述控制部设定比基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所
述散热器风扇的驱动量的上限低的驱动量，以所述低的驱动量为上限，
维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至所述冷却液
的温度成为预先确定的值以下。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中从所述冷却系统回路无法将所述发热量全
部散热的情况下，所述控制部使从所述发热量减去散热量而得到的热
量蓄积于所述冷却液，并且即使在所述发热量变得小于所述散热量的
情况下，也维持所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量直至
被蓄积的热量成为预先确定的值以下。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中对蓄积于所述冷却液的所述热量进行散热
时，所述控制部设定比基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所
述散热器风扇的驱动量的上限值低的驱动量，以所述低的驱动量为上
限，驱动所述冷却液泵和所述散热器风扇直至所述被蓄积的热量成为
预先确定的值以下。
7.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中无法将所述发热量全部散热，且从所述发
热量减去散热量而得到的差分蓄积于所述冷却液所成的蓄积热量大于
预先确定的值的情况下，所述控制部能够执行如下的第二冷却控制：
将基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动
量的上限值变更为更高的驱动量，以所述高的驱动量为上限值，调整
所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进
行冷却。
8.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中无法将所述发热量全部散热，且所述冷却

\t液的温度大于预先确定的值的情况下，所述控制部能够执行如下的第
二冷却控制：将基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热
器风扇的驱动量的上限值变更为更高的驱动量，以所述高的驱动量为
上限值，调整所述冷却液泵的流量和所述散热器风扇的驱动量而对所
述燃料电池进行冷却。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的燃料电池系统，其中，
在所述第一冷却控制中，所述控制部将以所述冷却液泵的流量和
所述散热器风扇的驱动量实现的散热能力范围划分为至少两个以上的
区间，作为以最小电力实现所述区间的散热量的手段，使所述冷却液
泵的流量和所述散热器风扇的驱动量中的任一方变化并将另一方固
定。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统还具备：
旁通管，使从所述燃料电池排出的冷却液不向所述散热器输送而
旁通至所述冷却液泵；及
分流阀，使从所述燃料电池排出的冷却液向所述散热器和所述旁
通管分流，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田贵史，滩光博，丸尾刚，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP