燃料电池系统技术方案

为了更可靠地保证驱动马达的驱动，通过判断从燃料电池供给的电力的电压是否保证了对驱动马达进行驱动所需的需要电压，来适当地进行升压装置的升压动作，能够抑制该升压装置的开关损失。燃料电池系统具备：驱动马达，是用于负载的驱动的动力源，通过电力被驱动；燃料电池，通过含有氧的氧化气体与含有氢的燃料气体之间的电化学反应进行发电，对驱动马达供给电力；第一升压装置，能够对从燃料电池输出的电压进行升压，并将升压后的电压供给至驱动马达供给；以及升压控制单元，基于燃料电池的输出电压与所述驱动马达进行驱动所需的马达需要电压之间的相关关系，控制由第一升压装置进行的电压升压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将来自利用电化学反应产生电力的燃料电池的电力供给至驱动马达的燃料电池系统。
技术介绍
近年来，作为运转效率高和不易污染环境的电源，燃料电池备受瞩目。燃料电池控制燃料气体的供给量来输出与来自驱动马达的要求相对应的电力，但是，存在由于气体供给量的响应延迟而使输出电力的响应性降低的情况，为了对其进行补偿，有时搭载有二次电池。该二次电池对驱 动马达减速时产生的再生能量或燃料电池所发电的电力进行蓄电，出于所述燃料电池的响应性降低的补偿、或燃料电池系统整体的输出增加等的目的，对其蓄电能量进行放电。在此，在将燃料电池和二次电池并联连接构成电源的燃料电池系统中，通过利用DC-DC转换器对燃料电池的输出电压或二次电池的输出电压进行变换，能够实现两者的同时使用。并且，公开了如下的技术，即，考虑基于该DC-DC转换器的开关损失，根据来自驱动马达的要求输出，控制对来自燃料电池的输出进行电压变换的DC-DC转换器的驱动(例如参照专利文献I)。根据该技术，在驱动马达的要求输出为规定的阈值以下的情况下，将DC-DC转换器设置为电直接连结状态，使燃料电池的输出优先于二次电池的输出，并供给至驱动马达。专利文献1:日本特开2007-184243号公报专利文献2:日本特开2006-310271号公报专利文献3:日本特开2005-348530号公报专利文献4:日本特开2007-209161号公报专利文献5:日本特开2003-235162号公报专利文献6:日本特开2000-36308号公报在将燃料电池作为驱动马达的电力供给源的燃料电池系统中，在燃料电池和驱动马达之间设置有对该燃料电池的输出电压进行升压的升压装置，由此能够获得各种优点。例如，作为升压装置进行的电压升压的结果，能够施加与驱动马达的驱动相适应的电压，因此，能够提高该驱动马达的驱动能力。但是，另一方面，在DC-DC转换器等的升压装置中通常使用有开关元件，所以由于其开关损失而有可能降低燃料电池系统整体的效率。因此，并不是使DC-DC转换器等的升压装置始终工作，而是使其间断地工作，由此能够抑制基于升压装置的开关损失。但是可以想到，在使升压装置停止的期间，当然不能够对驱动马达施加升压后的电压，因而有时会妨碍驱动马达的驱动。即，为了通过从燃料电池供给的电力来驱动驱动马达而使负载达到所需的状态，需要对驱动马达供给为此所需的能量，因此，作为结果，燃料电池的输出是被决定的(其中，在具有除了燃料电池以外的能量供给源的情况下，将其考虑在内，来决定燃料电池的输出)。但是，在驱动马达的驱动时，即使需要的电力相同，根据其驱动速度等的驱动状态，使驱动马达进行驱动所需的电压有时也会产生变动。并且，为了保证驱动马达的稳定的驱动，从燃料电池供给的电力的电压需要保证使驱动马达进行驱动所需的电压。换言之，在驱动马达的驱动状态和其电特性之间存在着某种相关关系，无视于该相关关系来驱动驱动马达在物理方面是困难的。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种燃料电池系统，为了同时实现保证驱动马达的稳定的驱动和提高燃料电池系统的效率，判断从燃料电池供给的电力的电压是否保证了使驱动马达进行驱动所需的电压，或者，适当地判断升压装置对燃料电池的输出电压进行升压的定时，适当地进行升压装置的升压动作，从而实现抑制基于该升压装置的开关损失。在本专利技术中，为了解决上述问题，基于燃料电池的输出电压和驱动马达的驱动所需的马达需要电压之间的比较产生的两者的相关关系，进行对燃料电池的输出电压进行升压的升压装置的控制。即，本专利技术着眼于:如上所述燃料电池的输出电压和驱动马达的驱动所需的马达需要电压之间的相关关系为了保证驱动马达的物理的驱动是重要的。因此，详细地讲，本专利技术的燃料电池系统具有:驱动马达，是用于驱动负载的动力源，由电力驱动；燃料电池，通过含有氧的氧化气体与含有氢的燃料气体之间的电化学反应进行发电，向所述驱动马达供给电力；第一升压装置，能够使从所述燃料电池输出的电压升压，并将升压后的电压供给至所述驱动马达；以及升压控制单元，基于所述燃料电池的输出电压与所述驱动马达进行驱动所需的马达需要电压之间的相关关系，控制由所述第一升压装置进行的电压升压。上述燃料电池系统通过在燃料电池与驱动马达之间配置第一升压装置，可将由第一升压装置升压后的电压供给至驱动马达。是通过燃料电池的输出电压对驱动马达进行驱动，还是通过将燃料电池的输出电压升压后的电压对驱动马达进行驱动，根据燃料电池的输出电压是否保证了驱动马达的驱动所需的电压而决定。在此，燃料电池的输出电压是指燃料电池作为电力供给源进行发电、供驱动马达的驱动的电力的电压，马达需要电压是指为了使驱动马达发挥规定的驱动力以使负载达到所需的状态而供给至该驱动马达的电力的电压。因此，基于燃料电池的输出电压与驱动马达的驱动所需的马达需要电压之间的相关关系，来决定是通过燃料电池的输出电压来对驱动马达进行驱动，还是通过将燃料电池的输出电压升压后的电压来对驱动马达进行驱动，这是重要的。即，在燃料电池的输出电压高于驱动马达的需要电压的情况下，即使不进行基于第一升压装置的电压升压也能够保证驱动马达的动作。另一方面，在燃料电池的输出电压低于驱动马达的需要电压的情况下，即使为了驱动马达的驱动从燃料电池供给了充分的电力，如果只是原样供给该电力有时会很难保证驱动马达的稳定的动作，需要第一升压装置进行的电压升压。因此，在本专利技术所涉及的燃料电池系统中，基于燃料电池的输出电压与驱动马达的马达需要电压之间的相关关系，升压控制单元控制第一升压装置的升压动作，由此，能够在保证驱动马达的稳定的驱动的同时，抑制第一升压装置的电压升压引起的开关损失。此外，也可以是，在上述的燃料电池系统中，所述升压控制单元基于所述驱动马达进行驱动所需的马达需要电力、和由所述第一升压装置使所述燃料电池的输出电压升压时损失的电力，计算所述驱动马达进行驱动时的所述燃料电池的输出电力，并根据该计算出的所述燃料电池的输出电力计算所述燃料电池的输出电压。 作为马达需要电压的比较对象的燃料电池的输出电压，能够根据燃料电池的输出电力计算出来。例如，能够根据燃料电池的输出电力并基于燃料电池的电流电力特性及电压电力特性，计算燃料电池的输出电压。在此，燃料电池的输出电力通过燃料电池作为电力供给源进行发电而产生，其一部分用于驱动马达的驱动。在由第一升压装置进行了升压动作的情况下，会产生第一升压装置的开关损失。在产生第一升压装置的开关损失的情况下，加入第一升压装置的开关损失计算燃料电池的输出电力。能够考虑到第一升压装置的开关损失来计算燃料电池的输出电压，由此能够更加适当地对马达需要电压和燃料电池的输出电压进行比较。此外，也可以是，在上述的燃料电池系统中，还具有二次电池，所述二次电池能够进行电力的充电及放电，并通过该放电向所述驱动马达供给电力；所述升压控制单元基于所述驱动马达进行驱动所需的马达需要电力和所述二次电池充放电的电力，计算所述驱动马达进行驱动时的所述燃料电池的输出电力，并根据该计算出的所述燃料电池的输出电力计算所述燃料电池的输出电压。在此，二次电池充放电的电力是指对二次电池充电的电力或从二次电池放电的电力。在二次电池的残留蓄电量为用于切换二次电池的充放电的阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具有：驱动马达，是用于驱动负载的动力源，由电力驱动；燃料电池，通过含有氧的氧化气体与含有氢的燃料气体之间的电化学反应进行发电并向所述驱动马达供给电力，在该驱动马达可采用的全部驱动范围中的一部分的驱动范围内且在用户对所述负载的驱动要求的频率为规定比例以上的规定驱动范围内，该燃料电池的输出电压被设定成超过该驱动马达进行驱动所需的马达需要电压；第一升压装置，能够使从所述燃料电池输出的电压升压，并将升压后的电压供给至所述驱动马达，且能够通过该升压动作控制该燃料电池的端子电压；以及升压控制单元，基于所述驱动马达进行驱动时的所述燃料电池的输出电压与该驱动马达的所述马达需要电压之间的相关关系，间歇运转控制由所述第一升压装置进行的电压升压，在所述驱动马达的驱动状态属于所述规定驱动范围时，所述升压控制单元限制所述第一升压装置对所述燃料电池的输出电压的升压，并且将该燃料电池的输出电压直接供给至该驱动马达。

【技术特征摘要】
2007.12.28 JP 2007-341267;2007.12.28 JP 2007-34121.一种燃料电池系统，具有: 驱动马达，是用于驱动负载的动力源，由电力驱动； 燃料电池，通过含有氧的氧化气体与含有氢的燃料气体之间的电化学反应进行发电并向所述驱动马达供给电力，在该驱动马达可采用的全部驱动范围中的一部分的驱动范围内且在用户对所述负载的驱动要求的频率为规定比例以上的规定驱动范围内，该燃料电池的输出电压被设定成超过该驱动马达进行驱动所需的马达需要电压； 第一升压装置，能够使从所述燃料电池输出的电压升压，并将升压后的电压供给至所述驱动马达，且能够通过该升压动作控制该燃料电池的端子电压；以及 升压控制单元，基于所述驱动马达进行驱动时的所述燃料电池的输出电压与该驱动马达的所述马达需要电压之间的相关关系，间歇运转控制由所述第一升压装置进行的电压升压， 在所述驱动马达的驱动状态属于所述规定驱动范围时，所述升压控制单元限制所述第一升压装置对所述燃料电池的输出电压的升压，并且将该燃料电池的输出电压直接供给至该驱动马达。2.一种燃料电池系统，具有: 驱动马达，是用于驱动负载的动力源，由电力驱动； 燃料电池，通过含有氧的氧化气体与含有氢的燃料气体之间的电化学反应进行发电并向所述驱动马达供给电力，在该驱动马达可采用的全部驱动范围中的一部分的驱动范围内且在用户对所述负载的驱动要求的频率为规定比例以上的规定驱动范围内，该燃料电池的输出电压被设定成超过该驱动马达进行驱动所需的马达需要电压； 第一升压装置，能 够使从所述燃料电池输出的电压升压，并将升压后的电压供给至所述驱动马达，且能够通过该升压动作控制该燃料电池的端子电压；以及 升压控制单元，基于所述驱动马达进行驱动时的所述燃料电池的输出电压与该驱动马达的所述马达需要电压之间的相关关系，间歇运转控制由所述第一升压装置进行的电压升压， 在所述燃料电池系统中的所述第一升压装置的输入侧的电压高于所述马达需要电压时，所述升压控制单元限制所述第一升压装置对所述燃料电池的输出电压的升压，并且将该燃料电池的输出电压直接供给至该驱动马达。3.如权利要求1或2所述的燃料电池系统，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨田研一，北村伸之，真锅晃太，今西启之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：