燃料电池系统及其控制方法技术方案

技术编号:16189802 阅读:45 留言:0更新日期:2017-09-12 12:08
本发明专利技术提供燃料电池系统及其控制方法,抑制流量和压力的振荡。燃料电池系统的控制部(i)根据阴极气体的流量目标值和阴极气体流路的压力目标值,计算压缩机的转矩目标值和调压阀的开度目标值,阴极气体的流量目标值和阴极气体流路的压力目标值根据燃料电池组的输出要求值而决定,(ii)根据阴极气体的流量的测定值与流量目标值之间的差分计算压缩机的转矩反馈值,使用转矩目标值与转矩反馈值相加得到的转矩指令值来控制压缩机,(iii)根据阴极气体流路的压力的测定值与压力目标值之间的差分计算调压阀的开度反馈值,使用将开度反馈值延迟而得到的延迟开度反馈值与调压阀的开度目标值相加得到的开度指令值来控制调压阀的开度。

Fuel cell system and control method thereof

The invention provides a fuel cell system and a control method thereof to suppress flow and pressure oscillations. Control of fuel cell system (I) according to the pressure of the cathode gas flow target target value and the cathode gas flow path of the value, target value and calculating the compressor torque adjustable pressure valve opening of the target value, the target cathode gas flow pressure target value and the cathode gas flow path of the value according to the output of the fuel cell group the required value is determined (II) according to the determination of the cathode gas flow and flow between the value of torque target value difference calculation of compressor using torque feedback value, target value and torque feedback value of torque command is the sum of values to control the compressor (III) according to the determination of the cathode gas flow path and pressure values between the target value of pressure difference calculation of adjustable pressure valve opening feedback value, using the open degree feedback delay value obtained by opening delay feedback value and pressure regulating valve opening degree of the target value is the sum of the opening instruction value control Opening of regulating valve.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法关联申请的相互参照本申请要求基于2016年3月4日提出的申请号为2016-42206的日本申请的优先权,通过参照而将其公开的全部内容引入本申请。
本专利技术涉及燃料电池系统及其控制方法。
技术介绍
在国际公开第2014/148164号中记载了一种燃料电池系统,其具备用于向燃料电池组供给阴极气体的压缩机和调整阴极气体的压力的调压阀。在该燃料电池系统中,利用压缩机的转矩和调压阀的开度来控制向燃料电池组的阴极气体供给量。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而,在国际公开第2014/148164号所记载的燃料电池系统中,当同时进行压缩机的转矩的反馈控制和调压阀的开度的反馈控制时,关于阴极气体的流量和压力可能会引起振荡现象。用于解决课题的方案本专利技术是为了解决上述的课题而完成的专利技术,能够作为以下的形态而实现。(1)根据本专利技术的一形态,提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池组;压缩机,经由阴极气体流路向所述燃料电池组供给阴极气体;调压阀,调整所述阴极气体流路的压力;流量计,测定向所述燃料电池组供给的阴极气体的流量;压力传感器,测定所述阴极气体流路的压力;以及控制部。所述控制部(i)根据所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值,计算所述压缩机的转矩目标值和所述调压阀的开度目标值,所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值根据所述燃料电池组的输出要求值而决定,(ii)根据所述阴极气体的流量的测定值与所述流量目标值之间的差分计算所述压缩机的转矩反馈值,使用所述转矩目标值与所述转矩反馈值相加得到的转矩指令值来控制所述压缩机,(iii)根据所述阴极气体流路的压力的测定值与所述压力目标值之间的差分计算所述调压阀的开度反馈值,使用将所述开度反馈值延迟而得到的延迟开度反馈值与所述调压阀的开度目标值相加得到的开度指令值来控制所述调压阀的开度。根据该形态,由于控制部根据阴极气体流路的压力的测定值与压力目标值之间的差分计算调压阀的开度反馈值,使用将开度反馈值延迟而得到的延迟开度反馈值与开度目标值相加得到的开度指令值来控制调压阀的开度,所以调压阀的开度的反馈迟于压缩机的转矩的反馈。其结果,能够抑制阴极气体的流量和压力的振荡的发生。(2)在上述形态中,可以是,所述控制部具备第一延迟处理部和第二延迟处理部中的至少一方作为使所述开度反馈值延迟的延迟处理部,所述第一延迟处理部执行一阶延迟和等待时间延迟中的至少一者或者二阶延迟和等待时间延迟中的至少一者,所述第二延迟处理部在从所述转矩目标值和所述开度目标值中的至少一方发生了变化的时间点起到预先确定的判定条件成立为止的期间,将所述开度反馈值置换为零。根据该形态,由于具备第一延迟处理部和第二延迟处理部中的至少一方,所以能够适当地使开度反馈值延迟。(3)在上述形态中,可以是,所述控制部具有所述第二延迟处理部,所述判定条件是所述转矩反馈值的绝对值成为预先确定的阈值以下。根据该形态,调压阀的开度的反馈进一步迟于压缩机的转矩的反馈而执行,所以能够进一步抑制阴极气体的流量和压力的振荡的发生。(4)在上述形态中,可以是,所述控制部具有所述第二延迟处理部,所述判定条件包括所述阴极气体的流量的测定值与所述流量目标值之间的差分的绝对值成为预先确定的阈值以下及所述阴极气体的流量的测定值的每单位时间的变化量的绝对值成为预先确定的阈值以下中的至少一方。根据该形态,调压阀的开度的反馈进一步迟于压缩机的转矩的反馈而执行,所以能够进一步抑制阴极气体的流量和压力的振荡的发生。(5)在上述形态中,可以是,所述控制部具有所述第二延迟处理部,所述判定条件包括所述阴极气体流路的压力的测定值与所述压力目标值之间的差分的绝对值成为预先确定的阈值以下及所述阴极气体流路的压力的测定值的每单位时间的变化量的绝对值成为预先确定的阈值以下中的至少一方。根据该形态,调压阀的开度的反馈进一步迟于压缩机的转矩的反馈而执行,所以能够进一步抑制阴极气体的流量和压力的振荡的发生。(6)根据本专利技术的一形态,提供一种燃料电池系统的控制方法,该燃料电池系统具备:燃料电池组;压缩机,经由阴极气体流路向所述燃料电池组供给阴极气体;调压阀,调整所述阴极气体流路的压力;流量计,测定向所述燃料电池组供给的阴极气体的流量;以及压力传感器,测定所述阴极气体流路的压力。该控制方法包括:(i)根据所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值,计算所述压缩机的转矩目标值和所述调压阀的开度目标值的工序,所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值根据所述燃料电池组的输出要求值而决定;(ii)根据所述阴极气体的流量的测定值与所述流量目标值之间的差分计算所述压缩机的转矩反馈值,使用所述转矩目标值与所述转矩反馈值相加得到的转矩指令值来控制所述压缩机的工序;以及(iii)根据所述阴极气体流路的压力的测定值与所述压力目标值之间的差分计算所述调压阀的开度反馈值,使用将所述开度反馈值延迟而得到的延迟开度反馈值与所述调压阀的开度目标值相加得到的开度指令值来控制所述调压阀的开度的工序。根据该形态,由于根据阴极气体流路的压力的测定值与压力目标值之间的差分计算调压阀的开度反馈值,使用将开度反馈值延迟后的延迟开度反馈值与开度目标值相加得到的开度指令值来控制调压阀的开度,所以调压阀的开度的反馈迟于压缩机的转矩的反馈。其结果,能够抑制阴极气体的流量和压力的振荡的发生。此外,本专利技术能够以各种形态来实现,例如,除了燃料电池系统之外,还能以搭载有燃料电池系统的移动体、燃料电池系统的控制方法等形态来实现。附图说明图1是示意性地示出燃料电池系统的阴极气体系统的说明图。图2是示出转速控制下的压缩机的压力比与阴极气体的流量之间的关系的图表。图3是示出转矩控制下的压缩机的压力比与阴极气体的流量之间的关系的图表。图4是示出第一实施方式中的控制部的结构的说明图。图5是示出第二实施方式中的控制部的结构的说明图。图6是示出第三实施方式中的控制部的结构的说明图。图7是示出第四实施方式中的控制部的结构的说明图。图8是示出第五实施方式中的控制部的结构的说明图。具体实施方式第一实施方式:图1是示意性地示出燃料电池系统10的阴极气体系统的说明图。燃料电池系统10搭载于车辆等移动体。燃料电池系统10具备燃料电池组100、阴极气体流路110、阴极排气流路120、压缩机115、调压阀125、流量计130、压力传感器135、燃料电池组100用的温度传感器140及湿度传感器145、环境温度传感器150以及控制部200。压缩机115设置于阴极气体流路110,将作为阴极气体的空气经由阴极气体流路110向燃料电池组100供给。在本实施方式中,使用涡轮型的压缩机作为压缩机115。调压阀125设置于阴极排气流路120,调整阴极气体流路110的压力。流量计130测定向燃料电池组100供给的阴极气体的流量Q1。压力传感器135测定压缩机115的出口侧(燃料电池组100的入口侧)的阴极气体流路110的压力P1。温度传感器140测定燃料电池组100内的阴极气体流路的温度Ta1。湿度传感器145测定燃料电池组100内的阴极气体流路的湿度H1。环境温度传感器150测定环境温度Ta2。控制部200基于移本文档来自技高网...
燃料电池系统及其控制方法

【技术保护点】
一种燃料电池系统,其中,具备:燃料电池组;压缩机,经由阴极气体流路向所述燃料电池组供给阴极气体;调压阀,调整所述阴极气体流路的压力;流量计,测定向所述燃料电池组供给的阴极气体的流量;压力传感器,测定所述阴极气体流路的压力;以及控制部,所述控制部,(i)根据所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值,计算所述压缩机的转矩目标值和所述调压阀的开度目标值,所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值根据所述燃料电池组的输出要求值而决定,(ii)根据所述阴极气体的流量的测定值与所述流量目标值之间的差分计算所述压缩机的转矩反馈值,使用所述转矩目标值与所述转矩反馈值相加得到的转矩指令值来控制所述压缩机,(iii)根据所述阴极气体流路的压力的测定值与所述压力目标值之间的差分计算所述调压阀的开度反馈值,使用将所述开度反馈值延迟而得到的延迟开度反馈值与所述调压阀的开度目标值相加得到的开度指令值来控制所述调压阀的开度。

【技术特征摘要】
2016.03.04 JP 2016-0422061.一种燃料电池系统,其中,具备:燃料电池组;压缩机,经由阴极气体流路向所述燃料电池组供给阴极气体;调压阀,调整所述阴极气体流路的压力;流量计,测定向所述燃料电池组供给的阴极气体的流量;压力传感器,测定所述阴极气体流路的压力;以及控制部,所述控制部,(i)根据所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值,计算所述压缩机的转矩目标值和所述调压阀的开度目标值,所述阴极气体的流量目标值和所述阴极气体流路的压力目标值根据所述燃料电池组的输出要求值而决定,(ii)根据所述阴极气体的流量的测定值与所述流量目标值之间的差分计算所述压缩机的转矩反馈值,使用所述转矩目标值与所述转矩反馈值相加得到的转矩指令值来控制所述压缩机,(iii)根据所述阴极气体流路的压力的测定值与所述压力目标值之间的差分计算所述调压阀的开度反馈值,使用将所述开度反馈值延迟而得到的延迟开度反馈值与所述调压阀的开度目标值相加得到的开度指令值来控制所述调压阀的开度。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统,所述控制部包括使所述开度反馈值延迟的延迟处理部,所述延迟处理部具备第一延迟处理部和第二延迟处理部中的至少一方,所述第一延迟处理部执行一阶延迟和等待时间延迟中的至少一者或者二阶延迟和等待时间延迟中的至少一者,所述第二延迟处理部在从所述转矩目标值和所述开度目标值中的至少一方发生了变化的时间点起到预先确定的判定条件成立为止的期间,将所述开度反馈值置换为零。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统,所述控制部具有所述第二延迟处理部,所述判定条件是所述转矩反馈值的绝对值成为预先确定的阈值以下。4.根据权利要求2所述的燃料电池系统,所述控制部具有所述第二延迟处理部,所述判定条件包括所述阴极气体的流量的测定值与所述流量目标值之间的差分的绝对值成为预先确定的阈值以下及所述阴极气体的流量的测定值的每单位时间的变化量的绝对值成为预先确定的阈值以下中的至少一方。5.根据权利要求2所述的燃料电池系统,所述控制部具有所述第二延迟处理部,所述判定条件包括所述阴极气体流路的压力的测定值与所述压力目标值之间的差分的绝对值成为预先确定的阈值以下及所述阴极气体流路的压力的测定值的每单位时间的变化量的绝对值成为预先确定的阈值以下中的至少一方。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员:杉山直纪饭尾敦雄小田宏平山中富夫
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

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