燃料电池车辆的控制装置制造方法及图纸

具备：燃料电池(1)；电力转换器(7)，其控制燃料电池(1)的输出；蓄电池(3)，其蓄积燃料电池(1)的电力；以及负载设备(5)，其利用燃料电池(1)和蓄电池(3)中的至少一方的电力进行工作。还具备控制器(25)，该控制器(25)计算蓄电池(3)的当前的可充电电力、当前要产生给负载设备(5)的负载设备电力以及燃料电池(1)的当前的可发电电力，在可发电电力为可充电电力与负载设备电力的相加值以上时，该控制器(25)利用电力转换器(7)使燃料电池(1)的输出降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池车辆的控制装置
本专利技术涉及一种具备控制燃料电池的输出的电力转换器、蓄积燃料电池的电力的蓄电池以及利用燃料电池的电力进行工作的负载设备的燃料电池车辆的控制装置。
技术介绍
专利文献1的技术是具备检测蓄电池的充放电电流的充电检测器，在连接于燃料电池的电压转换器的输出对蓄电池来说为过充电时，减少电压转换器的输出。专利文献1：日本专利第5336791号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1的技术是基于由蓄电池产生的充放电电流的检测信息，通过反馈控制来限制电压转换器的输出。因此，担心控制响应发生延迟，在蓄电池中产生暂时的过充电。因此，本专利技术的目的在于抑制蓄电池中的暂时的过充电。用于解决问题的方案本专利技术具备燃料电池、蓄电池以及利用燃料电池的电力进行工作的负载设备，在燃料电池的可发电电力为蓄电池的可充电电力与产生给负载设备的负载设备电力的相加值以上时，利用电力转换器使燃料电池的输出降低。专利技术的效果根据本专利技术，事先掌握燃料电池的可发电电力为蓄电池的可充电电力与负载设备的负载设备电力的相加值以上的情况，来利用电力转换器使燃料电池的输出降低。由此，能够在受到负载设备的影响之前抑制蓄电池的暂时的过充电。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的燃料电池车辆的控制装置的整体结构图。图2是表示车辆控制器的控制方法的处理过程的流程图。图3是表示燃料电池成为输出降低运转模式时的处理过程的流程图。图4是表示蓄电池的可充电电力与负载设备的驱动电力的相加值、燃料电池的可发电电力以及燃料电池的输出之间的关系的曲线图。图5是作为输出降低运转模式下的未反应燃料的对策而示出实施例1的燃料电池系统的整体结构图。图6是表示图5的实施例1中的处理过程的流程图。图7是表示图5的实施例1中的其它处理过程的流程图。图8是作为输出降低运转模式下的未反应燃料的对策而示出实施例2的燃料电池系统的整体结构图。图9是表示图8的实施例2中的处理过程的流程图。图10是作为输出降低运转模式下的未反应燃料的对策而示出实施例3的燃料电池系统的整体结构图。图11是表示图10的实施例3中的处理过程的流程图。图12是作为输出降低运转模式下的未反应燃料的对策而示出实施例4的燃料电池系统的整体结构图。图13是表示图12的实施例4中的处理过程的流程图。具体实施方式下面，参照附图来详细地说明用于实施本专利技术的方式。图1所示的燃料电池车辆的控制装置例如应用于汽车等车辆，具备燃料电池1和蓄电池3作为电力源，具备三相交流马达(以下，简称为马达)5作为车辆驱动用的驱动源。燃料电池1是固体氧化物型的燃料电池，被供给燃料和空气来进行发电。燃料电池1发电产生的电力由直流电力转换器(DC-DC转换器)7进行电力转换。从直流电力转换器7和蓄电池3输出的直流电压在由逆变器9电力转换为交流电压之后被供给到马达5。直流电力转换器7构成用于控制燃料电池的输出的电力转换器。蓄电池3连接有电池控制器11。电池控制器11始终检测蓄电池3的温度、充电量(电流、电压)来计算可充电电力和可放电电力。例如，在蓄电池3为某一固定温度以下的低温或为充电量多而接近满充电的状态时，电池控制器11判断为可充电电力相对于总容量而言显著地降低。燃料电池1连接有燃料电池控制器13。燃料电池控制器13始终检测燃料电池1的温度、电压以及电流来控制温度、发电量。例如，燃料电池控制器13在启动时通过使用启动用燃烧器加热向燃料电池1的空气极供给的空气来使燃料电池1升温，在停止时使用送风机对燃料电池1进行强制冷却。并且，燃料电池控制器13在发电时通过调整向燃料电池1的燃料极投入的燃料流量和向空气极投入的空气流量来控制燃料电池1的发电量和温度。直流电力转换器7连接有电力转换器控制器15。电力转换器控制器15控制直流电力转换器7的电力电子设备(PowerElectronics)，以使从燃料电池1向直流电力转换器7的输出(电流、电压)经由逆变器9输入到马达5并对蓄电池3进行充电。马达5和逆变器9连接有马达控制器17。马达控制器17控制逆变器9的电力电子设备，以使马达5根据车辆的要求加减速度进行驱动。另外，燃料电池车辆的控制装置包括对行驶时的车辆进行制动的制动器19以及空调、加热器等辅机21。制动器19连接有制动器控制器23。在利用制动器19进行车辆制动时，制动器控制器23控制制动器19使得在马达5的再生电力产生时补充不足的减速度。上述的电池控制器11、燃料电池控制器13、电力转换器控制器15、马达控制器17以及制动器控制器23与作为控制器的车辆控制器25连接。车辆控制器25从电池控制器11、燃料电池控制器13、电力转换器控制器15以及马达控制器17接收各种数据的输入，来对燃料电池控制器13、电力转换器控制器15、马达控制器17以及制动器控制器23进行控制。辅机21与马达5一起构成负载设备，车辆控制器25从辅机21接收在驱动辅机21时产生的电力(负载)的输入。车辆控制器25始终接收以下信息的输入。(1)燃料电池控制器13根据燃料电池1的温度计算的燃料电池1的可发电电力C(2)电池控制器11根据蓄电池3的充电量和温度计算的蓄电池3的可充电电力A(3)马达控制器17计算的马达5的包含再生电力的输出电力(负载)(4)辅机21的输出电力(负载)(5)车辆的要求加减速目标值上述(3)、(4)相当于马达5和辅机21等负载设备进行驱动时所需要的驱动电力B。马达5产生再生电力时的马达5的驱动电力为负(minus)值。车辆控制器25接收上述各种信息的输入来分别运算燃料电池1的目标输出、直流电力转换器7的目标输出、马达5的目标输出以及制动器19的目标制动输出，并输出到各控制器13、15、17、23。接着，基于图2和图3的流程图来说明使用了车辆控制器25的控制方法的处理过程。如图2所示，基于蓄电池3的温度、充电量来运算蓄电池3的当前的可充电电力A(步骤S1)，并运算包括马达5和辅机21的负载设备的当前产生的驱动电力(负载电力)B(步骤S2)。驱动电力B中的马达5的驱动电力包含利用车辆的制动器19进行制动时产生的再生电力。并且，基于燃料电池1的温度来运算燃料电池1的当前的可发电电力C(步骤S3)。接着，判断蓄电池3的可充电电力A与负载设备的驱动电力B的相加值[A+B]是否大于燃料电池1的[可发电电力C+余量](步骤S4)。在此，当判断为[A+B>C+余量]时，即使发电产生了燃料电池1的可发电电力C，也不担心蓄电池3成为过充电，因此将针对燃料电池1的要求电力的上限值D设定为可发电电力C(步骤S5)。在该情况下，燃料电池1成为正常的运转模式(步骤S6)，此时的针对直流电力转换器7的输出电力的要求值为F(步骤S7)。反之，在步骤S4中判断为不是[A+B>C+余量]时、也就是可发电电力C为可充电电力A与作为负载设备电力的驱动电力B的相加值以上时，将针对燃料电池1的要求电力的上限值D设定为[A+B](步骤S8)。在该情况下，由于燃料电池1的可发电电力C大或者上述相加值小而担心蓄电池3成为过充电，因此将上限值D设为可发电电力C以下的[A+B]。接着，判断所设定的上限值D＝A+B是否大于针对燃料电池1的要求输出值F(步骤S9)。在此，在判断为要求输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，具备：燃料电池；电力转换器，其控制所述燃料电池的输出；蓄电池，其蓄积所述燃料电池的电力；负载设备，其利用所述燃料电池的电力进行工作；以及控制器，其计算所述蓄电池的当前的可充电电力、当前要产生给所述负载设备的负载设备电力以及所述燃料电池的当前的可发电电力，在所述可发电电力为所述可充电电力与所述负载设备电力的相加值以上时，该控制器利用所述电力转换器使所述燃料电池的输出降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，具备：燃料电池；电力转换器，其控制所述燃料电池的输出；蓄电池，其蓄积所述燃料电池的电力；负载设备，其利用所述燃料电池的电力进行工作；以及控制器，其计算所述蓄电池的当前的可充电电力、当前要产生给所述负载设备的负载设备电力以及所述燃料电池的当前的可发电电力，在所述可发电电力为所述可充电电力与所述负载设备电力的相加值以上时，该控制器利用所述电力转换器使所述燃料电池的输出降低。2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，所述负载设备是驱动车辆的马达和搭载于所述车辆的辅机中的至少任一方。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，具备燃料供给器，该燃料供给器向所述燃料电池供给燃料，所述控制器在利用所述电力转换器使所述燃料电池的输出降低时使由所述燃料供给器向所述燃料电池供给的燃料减少。4.根据权利要求3所述的燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，所述负载设备包括驱动车辆的马达，所述控制器在判断为所述马达产生再生电力时，根据由所述燃料供给器供给的燃料的减少量来使所述再生电力的产生量减少。5.根据权利要求4所述的燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，具备对车辆进行制动的制动器，所述控制器在使所述再生电力的产生量减少时，根据所述再生电力的减少量来使所述制动器的制动力增大。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料电池车辆的控制装置，其特征在于，具备：燃烧器，其使从所述燃料电池排出的燃料燃烧；空气供给器，其向所述燃料电池供给空气；以及燃烧器温度检测器，其检测所述燃烧器的温度，所述控制器在利用所述电力转换器使所述燃料电池的输出降低时，随着由所述燃烧器温度检测器检测到的所述燃烧器的温度上升，使由所述空气供给器供给的空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中大记，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP