燃料电池系统及移动体技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池系统及移动体，该燃料电池系统具有燃 料电池(3)、蓄电装置(41)以及规定对驱动装置(44)的驱动指示 量的控制部(100)，当在由蓄电装置(41)供给电力的低效率驱动期 间内输入了驱动需求时，限制从燃料电池(3)开始发电后的驱动指示 量，这样一来，在对驱动装置的电力供给从单独由蓄电装置提供向同 时使用燃料电池和蓄电装置转换时，也可提供顺利的驱动状态的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种燃料电池系统，具体而言涉及到一种根据燃料 电池发电的有无防止驱动装置的驱动状态大幅变动的技术。
技术介绍
在作为燃料电池的辅助性电源具有蓄电装置的燃料电池系统中，例如特开平9-23199号公报所述的系统为世人所知。该公报公开了一种 适用于作为移动体的汽车的燃料电池系统。在该公报所述的专利技术中， 在系统起动时，进行通过燃料电池低效运行以促进发热的暖机运行， 在暖机运行期间内，对作为驱动装置的电机从作为蓄电装置的二次电 池供给电力。在二次电池向电机供给电力的期间，暖机状态检测单元 检测暖机中的燃料电池的暖机状态。根据该检测结果判断燃料电池已 经充分暖机时，燃料电池和电机电连接，从燃料电池向电机进行电力 供给。根据该系统，在检测出充分暖机后连接燃料电池和电机，因此 起到不会因燃料电池温度较低造成电压下降的效果。
技术实现思路
但是，如上所述，在低效运行中通过来自蓄电装置的电力驱动驱 动装置的情况下，在低效运行结束后电连接燃料电池和驱动装置时， 驱动装置中的驱动状态激烈变化，可能损坏驱动状态的稳定性。艮P，燃料电池的输出电力容量和辅助性的蓄电装置的电力容量相 比较大，因此在将结束了低效运行的燃料电池与驱动装置连接的瞬间， 提供到驱动装置的驱动功率量急剧增加，破坏了驱动状态的稳定性。将这种燃料电池系统适用于汽车时，由于将燃料电池连接到电机后的汽车的行驶状态不稳定，因此汽车的乘坐舒适性可能变得非常差。因此，本专利技术的目的在于提供一种从燃料电池向驱动装置开始电 力供给后也可提供顺利的驱动状态变化的燃料电池系统及移动体。为了实现上述目的，本专利技术的燃料电池系统的构成是，包括燃料 电池的多个电力供给源的至少一个可向驱动装置供给电力，该系统的 特征在于，在变更向该驱动装置供给电力的电力供给源时，限制对该 驱动装置指示的驱动量。根据上述构成，从新的电力供给源开始向驱动装置供给电力时， 限制对驱动装置的驱动量，因此可防止供电电力突然变大，驱动量剧 烈增加，驱动装置的驱动状态变得不稳定。其中，限制是指输出比不限制时较低值的驱动量，也可包括 和不限制时相比以较小变化率改变驱动量的情况。具体而言，在和不 限制时相比以较低值输出驱动量后，依次减少限制量，从而将驱动量 减小在无限制的值。并且，变更电力供给源包括以下情况取代从一个以上的特 定电力供给源供给电力，而从其他的一个以上的电力供给源供给电力； 除了一个以上的特定电力供给源外，还从其他一个以上的电力供给源 供给电力。具体而言，本专利技术的特征在于具有电力供给源选择单元，选择 向驱动装置供给电力的电力供给源；指示驱动量计算单元，与选择的 上述电力供给源提供的电力对应，计算对上述驱动装置指示的上述驱 动量；限制单元，限制该指示驱动量。根据上述构成，由于可选择向驱动装置供给电力的电力供给源，因此根据参与电力供给的电力供给源的种类、个数，提供的电量不同， 对驱动装置指示的驱动量也应变化，而限制单元限制计算的驱动量， 即降低驱动量当初的值并依次增加，因此可防止因激烈的驱动状态变 化导致驱动装置的驱动状态变得不稳定。具体而言，上述多个电力供给源是燃料电池及蓄电装置，除了该 蓄电装置的电力供给，还从该燃料电池供给电力时，限制从该燃料电 池供给电力后的、对上述驱动装置指示的驱动量。根据上述构成，除了从蓄电装置向驱动装置供给电力外，可从相 对高输出的燃料电池供给电力，在这种情况下，限制对驱动装置指示 的驱动量，从低值逐渐改变，因此可防止驱动装置的驱动状态变得不 稳定。本专利技术中，在从蓄电装置供给电力的低效率驱动期间可从该燃料 电池供给电力时，限制对驱动装置指示的驱动量。根据上述构成，在仅从蓄电装置供给电力、从燃料电池不实质性 地向驱动装置供给电力的状态、例如低效运行时，在可从燃料电池供 给电力的情况下，也限制对驱动装置的驱动量，因此可防止驱动装置 的驱动状态变得不稳定。其中，上述限制单元对于作为改变驱动指示量的要素，限制从燃 料电池的发电开始后的系统需求电量。根据上述构成，驱动指示量根据系统需求电量(功率)计算时， 通过限制该系统需求电力，可缓和驱动指示量的变化。上述限制单元对于改变驱动指示量的要素，限制从燃料电池的发 电开始后的理想配比特性，该理想配比特性确定气体流量、及对该气体流量应容许的燃料电池发电容许电量的关系。根据上述构成，驱动指示量根据理想配比特性计算时，通过限制 该理想配比特性，可缓和驱动指示量的变化。作为进一步具体的构成，本专利技术的混合型燃料电池系统具有燃料 电池和蓄电装置具有驱动转矩计算单元，根据驱动需求信号计算该 驱动装置所需的转矩；驱动需求功率计算单元，对应该转矩计算驱动 需求功率量；辅机类损失功率计算单元，计算辅机类损失量；系统需 求功率计算单元，根据该驱动需求功率量和该辅机类损失，计算系统 需求功率量；气体供给量指示单元，根据该系统需求功率量，输出到 该燃料电池的气体供给指示量；燃料电池发电容许功率确定单元，根 据对应该气体供给指示量而实际提供的气体的流量，确定该燃料电池中可容许的燃料电池发电容许功率量；最小值选择单元，输出该系统 需求功率量及该燃料电池发电容许功率量中较少的一个功率量；驱动容许功率计算单元，根据选择的该功率量、及可由该蓄电装置提供的 功率量，计算对该驱动装置应容许的驱动容许功率量。并且，在从蓄 电装置供给电力的低效率驱动期间内输入了该驱动需求信号时，从该 燃料电池的发电开始后，限制对该驱动装置容许的驱动容许功率量。并且在上述构成中，可进一步具有驱动需求功率限制单元，将上 述低效率驱动期间的上述驱动需求功率量限制在和与上述驱动需求 信号对应的驱动需求量的大小无关，从上述蓄电装置可提供的电量中 减去上述辅机类损失的差分以下。进一步在上述构成中具有系统需求功率限制单元，限制从上述燃 料电池的发电开始后的上述系统需求功率量。并且，在上述构成中，可进一步具有理想配比变更单元，保持理 想配比特性，该特性是上述燃料电池发电容许功率确定单元为了决定上述燃料电池发电容许功率量而参照的，其确定气体流量、和对该气 体流量应容许的燃料电池发电容许电量，限制从上述燃料电池开始发 电后使用的该理想配比特性。并且，本专利技术是一种移动体，具有上述任意一项所述的燃料电池 系统。其中，移动体是指可由驱动装置移动地构成的装置，除了 驱动装置为电机、由车轮推进的车辆外，还包括将驱动装置生成的功 率变换为推进力而移动的装置。是包括在水上移动的船舶类、在水中 移动的潜水艇类、在空中移动的飞行体、及在宇宙空间移动的宇宙飞 船类的概念。附图说明图1是说明本专利技术的原理的框图。图2是实施方式1的混合型燃料电池系统的系统构成图。 图3是实施方式1的功能框图。 图4是燃料电池的I -V特性和动作点的说明图。 图5是蓄电池容许功率和限制的电机需求功率的关系图。 图6表示低效运行期间的限制前的电机需求功率和限制的电机需 求功率的推移。图7表示低效运行期间和其之后的限制的系统需求功率的推移。 图8是实施方式2的功能框图。图9是普通驱动用的理想配比特性和缓和理想配比特性。 图10表示低效率驱动期间和其之后的缓和的燃料电池容许功率 的推移。具体实施例方式以下根据附图说明本专利技术的优选实施方式。(原理说明)图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其构成为，包括燃料电池的多个电力供给源中的至少一个能够向驱动装置供给电力，该燃料电池系统的特征在于，　在变更向该驱动装置供给电力的电力供给源时，限制向该驱动装置指示的驱动量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.1 JP 238140/20061. 一种燃料电池系统，其构成为，包括燃料电池的多个电力供给源中的至少一个能够向驱动装置供给电力，该燃料电池系统的特征在于，在变更向该驱动装置供给电力的电力供给源时，限制向该驱动装置指示的驱动量。2. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，具有 电力供给源选择单元，选择向上述驱动装置供给电力的电力供给源；指示驱动量计算单元，对应由所选择的上述电力供给源供给的电 力，计算向上述驱动装置指示的上述驱动量； 限制单元，限制上述驱动量。3. 根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中， 上述多个电力供给源是燃料电池及蓄电装置， 在除了由该蓄电装置供给电力之外还由该燃料电池供给电力时，限制由该燃料电池供给电力后的向上述驱动装置指示的驱动量。4. 根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，在由上述蓄电装 置供给电力的低效率驱动期间能够由该燃料电池供给电力时，限制向 上述驱动装置指示的驱动量。5. 根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，上述限制单元限 制开始由上述燃料电池发电后的系统需求电量，作为改变上述驱动量 的要素。6. 根据权利要求4或5所述的燃料电池系统，其中，上述限制单 元限制开始由上述燃料电池发电后的、确定气体流量与相对于该气体流量应容许的燃料电池发电容许电量之间的关系的理想配比特性，作 为改变上述驱动量的要素。7. —种燃料电池系统，具有燃料电池和蓄电装置，其特征在于， 具有驱动转矩计算单元，对应驱动需求信号计算该驱动装置所需的转矩；驱动需求功率计...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤友宏，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP