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。控制装置被构造成控制第一升压转换器和第二升压转换器。控制装置被构造成使得当检测到不能够在等于或大于预定值的第二升压转换器中的输出电压对输入电压的比下实现第二升压转换器的输出的规定状态时，控制装置通过使用由测量部测量到的第二升压转换器的输入侧或输出侧上的电压和等于或大于第一升压转换器的最小升压比的第一值来计算燃料电池的目标输出电压，并且控制燃料电池，使得燃料电池的输出电压等于或低于目标输出电压。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本专利技术涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统被构造成使得相应的升压转换器被设置在燃料电池和二次电池中。
技术介绍
存在关于燃料电池系统的相关技术，所述燃料电池系统包括被构造成在接收到反应气体时发电的燃料电池、二次电池以及被设置在燃料电池和二次电池的相应的输出侧上的相应的升压转换器(例如，参见日本专利申请公报No.2016-10268(JP2016-10268A))。
技术实现思路
在这种类型的燃料电池系统中，在燃料电池系统被设置在车辆中的情形中，例如，如图7的流程图所示，根据作为用户要求的加速器操作量、诸如向燃料电池供给空气的空气压缩机的高电压辅机的状态等计算出系统要求输出，并且在燃料电池的要求输出和二次电池的要求输出之间分配系统要求输出。然后，分别通过燃料电池侧上的升压转换器(以下称为FDC)和二次电池侧上的升压转换器(在下文中称为BDC)将燃料电池和二次电池的相应的输出电压升高到预定电压(例如，650V)，以便与如此分配的相应的要求输出对应，并且要求输出被消耗用于牵引马达的输出和高电压辅机的输出。在这样的燃料电池系统中，例如，当在FDC和BDC的关于驱动马达和高电压辅机的高压电路中发生故障时、当在高压电路中发生异常连接时、或者当在用于测量BDC的输入电压和输出电压的相应的传感器的特性中发生异常时，可以执行如下控制：BDC对二次电池输出电压的升压操作受到限制，使得BDC进入直接连接状态，换言之，联接状态。这样，在能够向BDC施加电流但是不能够在预定值或更大的输入电压和输出电压之间的比下实现BDC的输出的情形中，如果FDC将燃料电池的输出电压升高到与系统要求输出对应的电压，则在BDC的输入侧或输出侧上发生过电压异常，这有可能引起不能够通过FDC升高燃料电池的输出电压的状态。当这种状态发生时，燃料电池的输出和二次电池的充放电被混合，使得燃料电池的输出电流和输出电压变成在事件过程中可获得的操作点，这使得难以执行燃料电池的输出控制。本专利技术提供一种燃料电池系统，即使在电流能够被施加到二次电池侧上的升压转换器但是不能够在等于或大于预定值的输入电压和输出电压之间的比下实现升压转换器的输出的情形中，该燃料电池系统仍然能够执行燃料电池的输出控制。本专利技术的一个方面涉及一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：作为用于负载的电源的燃料电池和二次电池；第一升压转换器，所述第一升压转换器被构造成升高所述燃料电池的输出电压；第二升压转换器，所述第二升压转换器被构造成升高所述二次电池的输出电压；测量部，所述测量部被构造成测量所述第二升压转换器的输入侧上的电压和所述第二升压转换器的输出侧上的电压中的至少一个；和控制装置，所述控制装置被构造成控制所述第一升压转换器和所述第二升压转换器。所述控制装置包括检测部和计算部。所述检测部被构造成检测未在等于或大于预定值的所述第二升压转换器的输出电压对所述第二升压转换器的输入电压的比下实现所述第二升压转换器的输出的规定状态。所述计算部被构造成当检测到所述规定状态时，联接所述第二升压转换器的输入侧和所述第二升压转换器的输出侧，并且通过使用由所述测量部测量到的所述第二升压转换器的输入侧上的电压和所述第二升压转换器的输出侧上的电压中的至少一个和等于或大于最小升压比的第一值来计算所述燃料电池的目标输出电压，其中所述最小升压比是在所述第一升压转换器的升压操作得到保证的范围内最小的所述第一升压转换器的输出电压对所述第一升压转换器的输入电压的比。所述第一升压转换器的输出侧和所述第二升压转换器的输出侧彼此电连接。所述控制装置被构造成控制所述燃料电池，使得所述燃料电池的输出电压等于或低于由所述计算部计算出的所述目标输出电压。在以上方面中，所述第一值可以是最小升压比。在以上方面中，所述控制装置可以被构造成当检测到所述规定状态时，控制所述燃料电池，使得所述燃料电池的输出电压是等于或低于所述目标输出电压的恒定值。在以上方面中，所述控制装置可以被构造成通过调整要被供给到所述燃料电池的氧化气体的供给量来控制从所述燃料电池输出的电力。根据本专利技术的燃料电池系统，即使在不能够在等于或大于预定值的输入电压和输出电压之间的比下实现第二升压转换器的输出的情形中，仍然能够执行燃料电池的输出控制。附图说明下面将参考附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：图1是根据本专利技术的实施例的燃料电池系统的系统构造图；图2是描述用于燃料电池系统的控制装置的构造的框图；图3是描述控制装置进行的控制的示例的流程图；图4是描述在正常状态中燃料电池系统的电压状态的系统构造图；图5是描述在异常状态中常规燃料电池系统的电压状态的系统构造图；图6是描述在异常状态中本专利技术的实施例的燃料电池系统的电压状态的系统构造图；并且图7是描述在正常状态中控制装置进行的控制的示例的流程图。具体实施方式下面将参考附图描述根据本专利技术的燃料电池系统的实施例。图1是根据本专利技术实施例的燃料电池系统的示意性构造图。如图1所示，燃料电池系统100包括燃料电池10、FC升压转换器(第一升压转换器)20、FC继电器电路30、电力控制单元(PCU)40、二次电池50、控制装置60、二次电池继电器电路70、辅助电池105、空气压缩机(负载)MG1和牵引马达(负载)MG2。燃料电池10是被构造成通过使作为反应气体的氢气和氧气发生反应来产生电力的电池。设置有燃料电池系统100的车辆包括氢罐(未示出)，作为反应气体的氢(燃料气体)积聚在氢罐中，并且氢从氢罐供给到燃料电池10。大气空气被空气压缩机MG1压缩，并且含有作为反应气体的氧(氧化气体)的空气被从空气压缩机MG1供给到燃料电池10。FC升压转换器20是被构造成将从燃料电池10输出的电压升高到空气压缩机MG1和牵引马达MG2的驱动电压的升压转换器。FC升压转换器20是能够控制燃料电池10的输出电压，换言之，FC升压转换器20的输入电压，以将其维持在恒定电压的转换器。牵引马达MG2是被构造成驱动设置有燃料电池系统100的车辆的轮胎以使得车辆行驶的马达。牵引马达MG2由从燃料电池10或/和二次电池50供给的电力来驱动。FC继电器电路30是被构造成切换在FC升压转换器20和PCU40之间的电连接和断开的电路。FC继电器电路30被放置在FC升压转换器20和PCU40之间。PCU40基于从控制装置60传递的控制信号来控制要被输送到燃料电池系统100中的每个部件的电力的量。PCU40包括第二电容器41、二次电池升压转换器(第二升压转换器)45和IPM(智能功率模块)48。第二电容器41是平滑电力存储部。二次电池升压转换器45是被构造成将从二次电池50输出的电压升高到空气压缩机MG1和牵引马达MG2的驱动电压的转换器。二次电池升压转换器45是升压转换器，在规定的故障模式中，能够通过导通控制向该升压转换器施加电流。例如，故障模式对应于在FC升压转换器20和二次电池升压转换器45的关于空气压缩机MG1和牵引马达MG2的高压电路中发生故障的状态、在高压电路中发生异常连接的状态、在用于测量二次电池升压转换器45的输入电压和输出电压的相应的传感器(未示出)的特性中发生异常的状态等。能够说，故障模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：作为负载的电源的燃料电池和二次电池；第一升压转换器，所述第一升压转换器被构造成升高所述燃料电池的输出电压；第二升压转换器，所述第二升压转换器被构造成升高所述二次电池的输出电压；测量部，所述测量部被构造成测量所述第二升压转换器的输入侧上的电压和所述第二升压转换器的输出侧上的电压中的至少一个；和控制装置，所述控制装置被构造成控制所述燃料电池、所述第一升压转换器和所述第二升压转换器，所述控制装置包括检测部和计算部，所述检测部被构造成检测未在等于或大于预定值的所述第二升压转换器的输出电压对所述第二升压转换器的输入电压的比下实现所述第二升压转换器的输出的规定状态，所述计算部被构造成当检测到所述规定状态时，联接所述第二升压转换器的输入侧和所述第二升压转换器的输出侧，并且通过使用i)由所述测量部测量到的所述第二升压转换器的输入侧上的电压和所述第二升压转换器的输出侧上的电压中的至少一个；和ii)等于或大于最小升压比的第一值，所述最小升压比是在所述第一升压转换器的升压操作得到保证的范围内最小的所述第一升压转换器的输出电压对所述第一升压转换器的输入电压的比，来计算所述燃料电池的目标输出电压，其中：所述第一升压转换器的输出侧和所述第二升压转换器的输出侧彼此电连接；并且所述控制装置被构造成控制所述燃料电池，使得所述燃料电池的输出电压等于或低于由所述计算部计算出的所述目标输出电压。...

【技术特征摘要】
2017.04.07 JP 2017-076975;2018.03.16 JP 2018-049571.一种燃料电池系统，其特征在于包括：作为负载的电源的燃料电池和二次电池；第一升压转换器，所述第一升压转换器被构造成升高所述燃料电池的输出电压；第二升压转换器，所述第二升压转换器被构造成升高所述二次电池的输出电压；测量部，所述测量部被构造成测量所述第二升压转换器的输入侧上的电压和所述第二升压转换器的输出侧上的电压中的至少一个；和控制装置，所述控制装置被构造成控制所述燃料电池、所述第一升压转换器和所述第二升压转换器，所述控制装置包括检测部和计算部，所述检测部被构造成检测未在等于或大于预定值的所述第二升压转换器的输出电压对所述第二升压转换器的输入电压的比下实现所述第二升压转换器的输出的规定状态，所述计算部被构造成当检测到所述规定状态时，联接所述第二升压转换器的输入侧和所述第二升压转换器的输出侧，并且通过使用i)...

【专利技术属性】
技术研发人员：大矢良辅，
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