燃料电池系统的控制方法、燃料电池汽车和燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统的控制方法、燃料电池汽车和燃料电池系统。燃料电池汽车(10)的电子控制装置(50)控制燃料电池(20)的输出即发电输出(Pfc)，使得蓄电装置(24)的蓄电电压(Vbat)不低于燃料电池(20)的发电电压(Vfc)。(Vbat)不低于燃料电池(20)的发电电压(Vfc)。(Vbat)不低于燃料电池(20)的发电电压(Vfc)。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的控制方法、燃料电池汽车和燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统的控制方法、燃料电池汽车和燃料电池系统，具备由基于燃料电池的输出(发电输出，单位为[W])和蓄电装置的输出(蓄电输出，单位为[W])的、即所谓的混合电源来驱动的电机。

技术介绍

[0002]例如，在专利文献1中公开有如下技术。在该技术中，能够最大限度地使用用于驱动电机的发电输出和蓄电输出的合成输出。为此，具备：燃料电池用的转换器，其将低电压的发电输出转换为高电压的发电输出；以及蓄电装置用的转换器，其将低电压的蓄电输出转换为高电压的蓄电输出。
[0003]在该情况下，通过改变两个转换器的升压比来进行控制，使得燃料电池的输出电压(发电电压)不超过蓄电装置的输出电压(蓄电电压)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本JP2017
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051042A

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]然而，在燃料电池系统以及燃料电池汽车中，成本降低成为重要的课题。例如，认为通过削减所述蓄电装置用的转换器，能够降低燃料电池系统以及燃料电池汽车的成本。
[0009]但是，在削减所述蓄电装置用的转换器并将所述燃料电池用的转换器的输出端与所述蓄电装置直接连接(直连)的情况下，如果想要最大限度地使用发电输出与蓄电输出的合成输出，会发生以下说明的问题。
[0010]当以大输出利用蓄电输出时，蓄电装置的电压(蓄电电压)下降。在下降了的蓄电电压低于发电电压的情况下，无法将燃料电池用的转换器控制为升压状态。会发生燃料电池与蓄电装置成为所谓的直连状态的问题。
[0011]在该直连状态下，燃料电池的输出电压(发电电压)成为与蓄电装置的输出电压(蓄电电压)相同的电压，因此存在发电输出无法控制而导致燃料电池劣化的问题。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]本专利技术的目的在于解决上述问题。
[0014]本专利技术的一个方面是燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统具有：燃料电池，其产生发电电压；蓄电装置，其产生蓄电电压；负载，其包括电机和逆变器，所述逆变器的直流端与所述蓄电装置连接并且交流端与所述电机连接；以及升压转换器，其输入端与所述燃料电池连接并且输出端与所述逆变器的直流端和所述蓄电装置连接，所述控制方法包括：获取所述发电电压和所述蓄电电压的工序；以及控制所述燃料电池的输出即发电输出使得所述蓄电电压不低于所述发电电压的工序。
[0015]本专利技术的其它方面涉及燃料电池系统(燃料电池汽车)具有：燃料电池，其产生发电电压；蓄电装置，其产生蓄电电压；负载，其包括电机和逆变器，所述逆变器的直流端与所述蓄电装置连接并且交流端与所述电机连接；升压转换器，其输入端与所述燃料电池连接并且输出端与所述逆变器的直流端和所述蓄电装置连接；存储器；以及CPU，其执行记录在该存储器中的程序，在所述CPU执行记录在所述存储器中的程序由此控制所述燃料电池、所述蓄电装置、所述电机、所述逆变器、所述升压转换器时，所述CPU控制所述燃料电池的输出即发电输出，使得所述蓄电电压不低于所述发电电压。
[0016]专利技术的效果
[0017]根据本专利技术，控制燃料电池的发电输出，使得蓄电电压不低于发电电压，换言之，使得所述发电电压低于所述蓄电电压。由此，能够用升压转换器将发电电压始终升压至蓄电电压。因此，避免了由于发电电压超过蓄电电压而导致所述升压转换器无法进行升压动作并且燃料电池与蓄电装置通过非升压状态的升压转换器而成为直连状态的情形。因此，针对因无法对发电输出进行控制而导致燃料电池的劣化，能够防患于未然。
[0018]其结果是，能够去除现有技术中所需的在蓄电装置与逆变器的直流端之间配置的蓄电装置用的升降压转换器。因此，能够削减与被去除的升降压转换器相当的成本。另外，能够扩大与升降压转换器相当的空间。
[0019]从参照附图并说明的以下实施方式的说明中能够容易地了解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
[0020]图1是实施本专利技术的一个实施方式涉及的燃料电池系统的控制方法的一个实施方式涉及的燃料电池汽车的概略整体结构图。
[0021]图2是图1所示的燃料电池汽车的简略框图。
[0022]图3是燃料电池的IV特性图。
[0023]图4是蓄电电压和发电电压相对于电源输出的特性图。
[0024]图5是示出电源输出相对于负载所要求的负载输出而言的分配的输出分配表。
[0025]图6是示出输出分配表的利用顺序的流程图。
[0026]图7是供对一个实施方式的燃料电池汽车的动作进行说明的流程图。
[0027]图8是时序图，其中图8A是示出对于负载而利用蓄电输出的利用状况的时序图，图8B是示出与对负载的利用状况相应的蓄电电压和发电电压的推移的时序图，图8C是示出对于负载而利用发电输出的利用状况的时序图。
具体实施方式
[0028]关于本专利技术涉及的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法，在与实施该方法的燃料电池汽车的关系中，举出优选的实施方式，一边参照附图一边进行说明。
[0029][燃料电池汽车的控制方法涉及的结构的说明][0030]图1示出作为本实施方式涉及的燃料电池系统的燃料电池汽车10(以下，也称为“FCV 10”或“车辆10”)的概略结构图。
[0031]图2示出FCV 10的简略框图。
[0032]在燃料电池系统的主负载为行驶用的电机12情的况下将燃料电池系统称为FCV 10。而且，在主负载为行驶用之外电机即工厂用设施等工业装备等的燃料电池系统中，也能够应用本实施方式涉及的燃料电池系统的控制方法。
[0033]如图1所示，FCV 10基本上由燃料电池(也称为FC)20、升压转换器{也称为FC转换器或FCVCU(VCU：电压控制单元)。}22、蓄电装置(也称为BAT)24、逆变器(也称为INV)26、电机12、变速器(T/M)28、车轮30以及控制这些的电子控制装置50(以下也称为“ECU 50”)。
[0034]而且，在图1中，为了避免繁杂，部分省略了ECU 50与各结构要素之间的布线(信号线等)。
[0035]燃料电池20和蓄电装置24基本上作为FCV 10的并联电源装置(所谓的混合电源)来发挥功能。该电源装置向包括逆变器26以及电机12在内的负载(也称为主负载)18供给输出[W]。
[0036]即，燃料电池20的电力(相对低电压的发电输出)Pfc[W]经由升压转换器22被转换为相对高电压的发电输出Pfc并被供给到负载18。
[0037]另一方面，蓄电装置24的相对高电压的电力(蓄电输出)Pbat[W]被直接供给到负载18。
[0038]而且，虽然未图示，但蓄电输出Pbat除了被供给到负载18以外，还分别被供给到作为辅机负载的驱动燃料电池20的气泵以及FCV 10的灯光装置、电动动力转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的控制方法，其中，所述燃料电池系统具有：燃料电池(20)，其产生发电电压；蓄电装置(24)，其产生蓄电电压；负载(18)，其包括电机(12)和逆变器(26)，所述逆变器(26)的直流端与所述蓄电装置连接并且交流端与所述电机连接；以及升压转换器(22)，其输入端与所述燃料电池连接并且输出端与所述逆变器的直流端和所述蓄电装置连接，所述控制方法包括：获取所述发电电压和所述蓄电电压的工序；以及控制所述燃料电池的输出即发电输出使得所述蓄电电压不低于所述发电电压的工序。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在控制所述发电输出的工序中，以如下方式进行控制：按照根据所述负载输出的大小而预先决定的输出分配基准，由所述发电输出和所述蓄电装置的蓄电输出提供所述负载要求的电力即负载输出。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在控制所述发电输出的工序中，以如下方式进行控制：在所述负载要求的电力即负载输出的小输出区域，使所述蓄电装置的电力可变并且仅由蓄电输出来提供所述负载输出，在所述负载输出的中输出区域，由固定值的所述蓄电输出和使所述燃料电池的电力即发电输出可变而成的发电输出来提供所述负载输出，在所述负载输出的大输出区域，由固定值的所述发电输出和使所述蓄电输出可变而成的蓄电输出来提供所述负载输出。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，在控制所述发电输出的工序中，在要从所述负载输出的小输出区域向中输出区域迁移时，在所述蓄电电压减去所述发电电压而成的电压差成为至预先决定的阈值电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水研一，铃木健太，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：