燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池车辆技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池车辆，目的在于抑制燃料电池车辆的减速时的转矩冲击的产生。搭载于车辆的燃料电池系统具备：燃料电池，向车辆的驱动电动机供给电力；泵，将氧向燃料电池供给；油门位置检测部，检测油门踏入量；及控制部，基于油门踏入量而算出燃料电池的发电要求电力及泵的驱动要求电力，控制部在满足了作为发电要求电力急减的条件而预先设定的条件的情况下，以使减少速度比发电要求电力的减少速度快的方式算出驱动要求电力，对于算出的所驱动要求电力设定下限值，在驱动要求电力低于下限值的情况下，对泵执行与下限值对应的驱动。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池车辆本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请编号2014-231342号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
本专利技术涉及搭载于车辆的燃料电池系统、燃料电池车辆、以及控制方法。
技术介绍
以往，在搭载于车辆的燃料电池系统中，已知根据油门踏入量来算出燃料电池的发电要求电力，并以使燃料电池的发电电力与发电要求电力一致的方式控制向燃料电池供给的氧量及氢量(JP2011-15580A)。该燃料电池系统在如车辆的减速时那样燃料电池的发电要求电力减少时，使向燃料电池供给氧的空气压缩器的驱动要求电力减少。
技术实现思路
然而，空气压缩器由于惯性而响应延迟，因此例如在由于油门踏入量的急减等而发电要求电力急减的情况下，即使驱动要求电力成为0，也向燃料电池供给氧直至压缩器停止为止。由此，存在产生燃料电池的枯竭的问题和产生剩余发电而燃油经济性恶化并且产生二次电池的过充电的问题。因此，本专利技术者们发现了通过在发电要求电力急减时，进行使压缩器的驱动要求电力的减少速度比发电要求电力的减少速度快的控制，能够解决该问题。然而，根据该控制，驱动要求电力比发电要求电力先成为0，因此燃料电池在压缩器停止后由于氧的缺乏而无法发电，存在无法产生与发电要求电力对应的发电电力的可能性。这种情况下，燃料电池系统无法向车辆的驱动电动机供给所需的电力，驱动电动机的转矩急减，存在产生所谓转矩冲击的问题。本专利技术为了解决上述的课题而作出，可以作为以下的方式来实现。(1)根据本专利技术的一方式，提供一种搭载于车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力；泵，将氧向所述燃料电池供给；油门位置检测部，检测所述车辆的油门踏入量；及控制部，基于所述油门踏入量而算出所述燃料电池的发电要求电力及所述泵的驱动要求电力，所述控制部在满足了作为算出的所述发电要求电力急减的条件而预先设定的条件的情况下，以使减少速度比算出的所述发电要求电力的减少速度快的方式算出所述驱动要求电力，并且对于算出的所述驱动要求电力设定下限值，在算出的所述驱动要求电力低于所述下限值的情况下，对所述泵执行与所述下限值对应的驱动。根据该结构，在发电要求电力急减时，驱动要求电力比发电要求电力的减少速度快地减少，因此能抑制向燃料电池供给不必要的氧。由此，能够减少燃料电池的枯竭的产生及剩余发电引起的燃油经济性的恶化。而且，在算出的驱动要求电力低于下限值的情况下，对泵执行与驱动要求电力的下限值对应的驱动，因此能够抑制氧的缺乏引起的燃料电池的发电停止状态的产生。由此，例如，能够减少车辆的减速时的转矩冲击的产生。(2)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述预先设定的条件是所述油门踏入量的减少速度为第一阈值以上。根据该结构，能够容易地检测发电要求电力急减的状态。(3)上述方式的燃料电池系统可以还具备：二次电池，能够向所述电动机供给电力；车速检测部，检测所述车辆的车速；及SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量，所述控制部基于所述二次电池的温度及蓄电量中的至少一方而算出所述二次电池的容许输出上限值，所述预先设定的条件是所述油门踏入量的减少速度为第二阈值以上，且所述车速为第三阈值以下，且所述容许输出上限值为第四阈值以下。根据该结构，能够容易地检测发电要求电力急减的状态，并且能够仅在从二次电池向电动机能够供给的电力小而容易产生转矩冲击的状况下设定驱动要求电力的下限值。(4)上述方式的燃料电池系统可以还具备：二次电池，能够向所述电动机供给电力；及SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量，所述控制部基于所述二次电池的温度及蓄电量中的至少一方而算出所述二次电池的容许输出上限值，基于所述容许输出上限值及所述燃料电池的发电要求电力而算出所述驱动要求电力的所述下限值。根据该结构，能够根据从二次电池向电动机能够供给的电力的大小来变更驱动要求电力的下限值。由此，能够进一步抑制氧的缺乏引起的燃料电池的发电停止状态的产生。而且，能够根据燃料电池的发电要求电力的大小来变更驱动要求电力的下限值。由此，在对泵执行与下限值对应的驱动时，能够抑制向燃料电池的氧的过供给的状态的产生。需要说明的是，本专利技术能够以各种方式实现，例如，能够以搭载有燃料电池的车辆、搭载于车辆的燃料电池系统的控制方法、执行该控制方法的控制装置、实现该控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等方式实现。附图说明图1是搭载有第一实施方式的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略图。图2是用于说明控制装置的结构的图。图3是用于说明驱动要求电力下限值设定控制的流程图。图4是例示了第一实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。图5是例示了比较例的燃料电池车辆的状态的时间图。图6是例示了第二实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。图7是例示了第三实施方式的Wout与PLRQ的关系的说明图。图8是例示了第三实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。具体实施方式A.第一实施方式：图1是表示搭载有第一实施方式的燃料电池系统100的燃料电池车辆10的结构的概略图。燃料电池车辆10具备燃料电池110、FC升压转换器120、功率控制单元(PCU)130、牵引电动机136、空气压缩器(ACP)138、车速检测部139、二次电池140、SOC检测部142、FC辅机150、控制装置180、油门位置检测部190、车轮WL。燃料电池车辆10通过从燃料电池110及二次电池140供给的电力来驱动牵引电动机136而行驶。燃料电池系统100例如由上述的燃料电池车辆10的功能部中的除了牵引电动机136、车轮WL之外的功能部构成。燃料电池110是接受作为反应气体的氢和氧的供给而发电的固体高分子型燃料电池。需要说明的是，作为燃料电池110，并不局限于固体高分子型燃料电池，也可以采用其他的各种类型的燃料电池。燃料电池110经由FC升压转换器120而与高压直流配线DCH连接，经由高压直流配线DCH而与PCU130包含的电动机驱动器132及ACP驱动器137连接。FC升压转换器120将燃料电池110的输出电压VFC升压成电动机驱动器132及ACP驱动器137能够利用的高压电压VH。电动机驱动器132由三相逆变器电路构成，且与牵引电动机136连接。电动机驱动器132将经由FC升压转换器120供给的燃料电池110的输出电力、及经由DC/DC转换器134供给的二次电池140的输出电力转换成三相交流电力，向牵引电动机136供给。牵引电动机136由具备三相线圈的同步电动机构成，经由齿轮等对车轮WL进行驱动。而且，牵引电动机136在燃料电池车辆10的制动时，作为使燃料电池车辆10的运动能量再生而产生再生电力的发电机起作用。车速检测部139检测燃料电池车辆10的车速SVHCL[km/h]，向控制装置180发送。DC/DC转换器134根据来自控制装置180的驱动信号来调整高压直流配线DCH的电压等级，对二次电池140的充电/放电的状态进行切换。需要说明的是，在牵引电动机136中产生再生电力的情况下，该再生电力由电动机驱动器132转换成直流电力，并经由DC/DC转换器134向二次电池140充电。ACP驱动器137由三相逆变器电路构成，且与A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，搭载于车辆，具备：燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力；泵，将氧向所述燃料电池供给；油门位置检测部，检测所述车辆的油门踏入量；及控制部，基于所述油门踏入量而算出所述燃料电池的发电要求电力及所述泵的驱动要求电力，所述控制部在满足了作为算出的所述发电要求电力急减的条件而预先设定的条件的情况下，以使每单位时间的减少率比算出的所述发电要求电力的每单位时间的减少率快的方式算出所述驱动要求电力，并且对于算出的所述驱动要求电力设定下限值，在算出的所述驱动要求电力低于所述下限值的情况下，对所述泵执行与所述下限值对应的驱动，所述燃料电池系统还具备：二次电池，能够向所述电动机供给电力；及SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量，所述控制部基于所述二次电池的温度及蓄电量中的至少一方而算出所述二次电池的容许输出上限值，基于所述容许输出上限值及所述燃料电池的发电要求电力而算出所述驱动要求电力的所述下限值。

【技术特征摘要】
2014.11.14 JP 2014-2313421.一种燃料电池系统，搭载于车辆，具备：燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力；泵，将氧向所述燃料电池供给；油门位置检测部，检测所述车辆的油门踏入量；及控制部，基于所述油门踏入量而算出所述燃料电池的发电要求电力及所述泵的驱动要求电力，所述控制部在满足了作为算出的所述发电要求电力急减的条件而预先设定的条件的情况下，以使每单位时间的减少率比算出的所述发电要求电力的每单位时间的减少率快的方式算出所述驱动要求电力，并且对于算出的所述驱动要求电力设定下限值，在算出的所述驱动要求电力低于所述下限值的情况下，对所述泵执行与所述下限值对应的驱动，所述燃料电池系统还具备：二次电池，能够向所述电动机供给电力；及SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量，所述控制部基于所述二次电池的温度及蓄电量中的至少一方而算出所述二次电池的容许输出上限值，基于所述容许输出上限值及所述燃料电池的发电要求电力而算出所述驱动要求电力的所述下限值。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述预先设定的条件是所述油门踏入量的每单位时间的减少率为第一阈值以上。3.一种燃料电池系统，搭载于车辆，具备：燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力；泵，将氧向所述燃料电池供给；油门位置检测部，检测所述车辆的油门踏入量；及控制部，基于所述油门踏入量而算出所述燃料电池的发电要求电力及所述泵的驱动要求电力，所述控制部在满足了作为算出的所述发电要求电力急减的条件而预先设定的条件的情况下，以使每单位时间的减少率比算出的所述发电要求电力的每单位时间的减少率快的方式算出所述驱动要求电力，并且对于算出的所述驱动要求电力设定下限值，在算出的所述驱动要求电力低于所述下限值的情况下，对所述泵执行与所述下限值对应的驱动，所述燃料电池系统还具备：二次电池，能够向所述电动机供给电力；车速检测部，检测所述车辆的车速；及SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量，所述控制部基于所述二次电池的温度及蓄电量中的至少一方而算出所述二次电池的容许输出上限值，所述预先设定的条件是所述油门踏入量的每单位时间的减少率为第二阈值以上，且所述车速为第三阈值以下，且所述容许输出上限值为第四阈值以下。4.一种车辆，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：挂布裕史，马屋原健司，滩光博，
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