燃料电池系统技术方案

本公开涉及燃料电池系统。燃料电池系统(10)具备FC(12)、TRC(26)、氧化剂气体供给装置(20)、蓄电池(16)、以及能够实施利用氧化剂气体供给装置(20)使TRC(26)的再生时的电力消耗的电力消耗控制的ECU(24)。ECU(24)构成为针对蓄电池(16)的充电限制值(Clim)设定充电余量(72)，而且设定为电力消耗控制开始后的充电余量(72)小于电力消耗控制实施前的充电余量(72)。

Fuel cell system

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本专利技术涉及在具有燃料电池、电动机以及蓄电池的结构中控制蓄电池的充电状态的燃料电池系统。
技术介绍
如日本特开2017-152280号公报所公开那样，在燃料电池系统中，在燃料电池与电机(电动机)之间并列连接蓄电池(蓄电部)，将燃料电池的发电电力以及电机的再生电力向蓄电池充入，另一方面，从蓄电池供给发电电力的不足部分。另外，在燃料电池与蓄电池之间，并列连接气泵等辅助设备。除了从燃料电池向辅助设备供给电力以外，从蓄电池向辅助设备供给发电电力的不足部分。为了应对辅助设备的电力的过渡变动，这种燃料电池系统在蓄电池的充电放电限制范围的限制值之前分别设定余量(充电余量、放电余量)。例如，蓄电池根据充电余量来吸收气泵的消耗电力的过渡变动(实际电力相对于稳态时的估计电力过量(日文：あばれ))，即使从气泵向蓄电池供给再生电力也能保护蓄电池免于成为过充电状态。
技术实现思路
这样，这种燃料电池系统在再生电机的再生电力时，为了消耗蓄电池没有充尽的剩余部分的电力而进行电力消耗控制。在电力消耗控制下，例如，通过使气泵的转速增加来使电力消耗量增加。然而，在电力消耗控制时，当如上述那样对蓄电池设定充电余量时，尽管直至充电放电限制范围的限制值为止有余裕，但再生时的电力向气泵回送后也会被消耗。也就是说，超过电力消耗控制所需的电力地进行电力消耗动作，会产生燃料消耗劣化、噪音、气泵过热之类的问题。本专利技术是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供根据控制的状态变化变更余量由此在电动机再生电力时以所需最小限度的电力消耗来保护蓄电池免于成为过充电状态的燃料电池系统。为了实现所述的目的，本专利技术所涉及的燃料电池系统具备：燃料电池；电动机，其一方面利用电力的供给进行旋转驱动，另一方面伴随旋转来再生电力；氧化剂气体供给装置，其向所述燃料电池供给氧化剂气体；蓄电部，其与所述燃料电池、所述电动机以及所述氧化剂气体供给装置电连接，能够充电和放电；以及控制部，其控制所述电动机、所述氧化剂气体供给装置以及所述蓄电部的电力分配，并且能够实施利用所述氧化剂气体供给装置使所述电动机的再生时的电力消耗的电力消耗控制，其中，所述控制部构成为针对所述蓄电部的充电限制值设定充电余量，并且所述电力消耗控制开始后的所述充电余量设定得比所述电力消耗控制实施前的所述充电余量小。如上所述，燃料电池系统利用使电力消耗控制开始后的充电余量小于电力消耗控制实施前的通常充电余量的简单结构，能够在电动机的再生时保护蓄电池免于成为过充电状态。另外，氧化剂气体供给装置减少电力消耗控制时消耗的电力，能够抑制氧化剂气体供给装置的过热。即，燃料电池系统能够有效地运用系统整体的电能，并且能够实现稳定的驱动。另外，优选的是，所述控制部在所述电力消耗控制中系统的再生时的电力发生变化的状态变化时，使所述充电余量大于所述电力消耗控制开始后的所述充电余量。燃料电池系统在系统的再生时的电力发生变化的状态变化时，使充电余量大于电力消耗控制开始后的充电余量，由此吸收用于减少气泵的转速的消耗电力的过渡变动。还可以构成为，所述控制部将所述充电余量设定为与所述氧化剂气体供给装置的稳态动作对应的电力幅度，作为所述电力消耗控制开始后的所述充电余量，而在所述电力消耗控制不实施时，所述控制部使所述充电余量变化为与所述氧化剂气体供给装置的驱动状态变化的过渡动作时的响应性能对应的电力幅度，作为所述状态变化时的所述充电余量。燃料电池系统通过设定成与氧化剂气体供给装置的稳态动作对应的电力幅度，由此能够将充电余量设得足够小并且能够容许氧化剂气体供给装置的稳态动作时的电力变化。还有，在状态变化时，使充电余量变化为与氧化剂气体供给装置的驱动状态变化的过渡动作时的响应性能对应的电力幅度，由此能够以最佳的状态兼顾保护蓄电部免于成为过充电状态以及抑制氧化剂气体供给装置过热。另外，还能够构成为，该燃料电池系统搭载于燃料电池车辆。搭载于燃料电池车辆的燃料电池系统能够使燃料电池车辆的驱动时的电力使用高效化。根据本专利技术，燃料电池系统根据控制的状态变化来变更余量，由此能够在电动机再生电力时保护蓄电池免于成为过充电状态。根据参照附图所作的对以下的实施方式进行的说明，容易理解所述目的、特征以及优点。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的燃料电池系统的整体结构的框图。图2是表示气泵的AP估计电力与AP实际电力的关系的曲线图。图3是例示通常行驶时的电力的分配的说明图。图4是例示再生时的电力的分配的说明图。图5是说明余量的设定的说明图。图6是表示ECU的电力管理中的功能部的框图。图7是表示设定燃料电池系统的余量时的处理的流程图。图8是表示再生时的电力的变化的时序图。具体实施方式以下，关于本专利技术，例举优选的实施方式，参照附图进行详细说明。如图1所示，本专利技术的一个实施方式所涉及的燃料电池系统10是使用燃料电池12(以下也称为FC12)来进行电力供给的系统。例如，构成为将与FC12的发电相伴的电力向负载14和蓄电池16(蓄电部)供给电力，另外，将负载14的再生电力向蓄电池16供给。该燃料电池系统10搭载于燃料电池车辆18(以下也简称为车辆18)。燃料电池系统10的FC12构成为堆结构，在其内部使氢与氧反应，将反应时的电力向外部输出。因此，燃料电池系统10具备向FC12供给氢气的未图示的氢气供给装置、以及向FC12供给作为氧化剂气体的空气的氧化剂气体供给装置20。氧化剂气体供给装置20包括未图示的氧化剂气体供给路以及配置于氧化剂气体供给路的途中位置的气泵22，从车辆18的外部取入空气来向FC12供给。另外，燃料电池系统10具备进行车辆18的电力管理(能量管理)的ECU24(控制部：ErectronicControlUnit)。ECU24由具有未图示的处理器、存储器以及输入输出接口的计算机构成。ECU24既可以由一个ECU构成，也可以由多个具有固有功能的ECU组合而成。关于燃料电池系统10，FC12与作为负载14的牵引电机26(电动机：以下称为TRC26)在电连接。在FC12与TRC26之间，从FC12起依次串联连接FC接触器28、升压转换器30(称为FCVCU30)以及逆变器32(称为MOTPDU32)。另外，蓄电池16经由BAT接触器34和升降压转换器36(也称为BATVCU36)来与TRC26连接。FCVCU30和BATVCU36分别在次级侧的接点38处相对于TRC26并列连接。并且，作为负载14的多个辅助设备40并列连接于BATVCU36的初级侧。作为辅助设备40，例如能够举出上述的气泵22、空气调节器(日文：エアコンディショナ)42(称为A/C42)、加热器44以及降压转换器46(称为DC/DC46)等。FC接触器28连接于ECU24，在ECU24的控制下使FC12与FCVCU30的初级侧之间在连接与断开之间进行切换。FCVCU30是具备斩波电路的电压调整装置(VoltageControlUnit)。FCVCU30连接于ECU24，在ECU24的控制下使初级侧的电压上升后向次级侧施加。MOTPDU32构成为三相桥型，将接点38(FCVCU30以及BATVCU36)侧的直流电压变换为交流电压，根据从ECU24输出的目标转速的控制信号来对TRC26本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，具备：燃料电池；电动机，其一方面利用电力的供给进行旋转驱动，另一方面伴随旋转来再生电力；氧化剂气体供给装置，其向所述燃料电池供给氧化剂气体；蓄电部，其与所述燃料电池、所述电动机以及所述氧化剂气体供给装置电连接，能够充电和放电；以及控制部，其控制所述电动机、所述氧化剂气体供给装置以及所述蓄电部的电力分配，并且能够实施利用所述氧化剂气体供给装置使所述电动机的再生时的电力消耗的电力消耗控制，其中，所述控制部构成为对所述蓄电部的充电限制值设定充电余量，并且所述电力消耗控制开始后的所述充电余量设定得比所述电力消耗控制实施前的所述充电余量小。

【技术特征摘要】
2018.02.16 JP 2018-0258791.一种燃料电池系统，其特征在于，具备：燃料电池；电动机，其一方面利用电力的供给进行旋转驱动，另一方面伴随旋转来再生电力；氧化剂气体供给装置，其向所述燃料电池供给氧化剂气体；蓄电部，其与所述燃料电池、所述电动机以及所述氧化剂气体供给装置电连接，能够充电和放电；以及控制部，其控制所述电动机、所述氧化剂气体供给装置以及所述蓄电部的电力分配，并且能够实施利用所述氧化剂气体供给装置使所述电动机的再生时的电力消耗的电力消耗控制，其中，所述控制部构成为对所述蓄电部的充电限制值设定充电余量，并且所述电力消耗控制开始后的所述充电余量设定得比所述电力消耗控...

【专利技术属性】
技术研发人员：高本真伍，二寺晓郎，松井旭纮，尾岛邦明，中川拓人，白坂卓也，东谷幸祐，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP