燃料电池系统技术方案

燃料电池系统具备电动机、燃料电池堆、燃料供给装置以及对包括燃料电池堆和燃料供给装置的发电设备进行控制的控制器，控制器具备：堆输出响应要求运算部，其运算对燃料电池堆要求的堆输出响应要求；怠速停止中堆电压设定部，其对作为执行怠速停止中的堆电压而设定的怠速停止中堆设定电压的下限值进行设定，使得上述堆输出响应要求越大则怠速停止中堆设定电压的下限值越高，上述堆输出响应要求越小则怠速停止中堆设定电压的下限值越低；以及怠速停止中堆电压恢复操作部，其当执行怠速停止中实际堆电压小于怠速停止中堆设定电压的下限值时执行恢复操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】燃料电池系统具备电动机、燃料电池堆、燃料供给装置以及对包括燃料电池堆和燃料供给装置的发电设备进行控制的控制器，控制器具备：堆输出响应要求运算部，其运算对燃料电池堆要求的堆输出响应要求；怠速停止中堆电压设定部，其对作为执行怠速停止中的堆电压而设定的怠速停止中堆设定电压的下限值进行设定，使得上述堆输出响应要求越大则怠速停止中堆设定电压的下限值越高，上述堆输出响应要求越小则怠速停止中堆设定电压的下限值越低；以及怠速停止中堆电压恢复操作部，其当执行怠速停止中实际堆电压小于怠速停止中堆设定电压的下限值时执行恢复操作。【专利说明】燃料电池系统
本专利技术涉及燃料电池系统的怠速停止中的堆电压控制。
技术介绍
在利用由燃料电池系统发出的电力来行驶的车辆等中，在负载比较低的行驶状态下等，有时会进行中止燃料电池的发电的所谓的怠速停止。在怠速停止中，停止对正极(cathode)供给空气，而残留在正极内的氧通过与透到正极来的氢发生反应而被消耗，堆总电压渐渐下降。怠速停止在电池组(battery)充电量低于规定阈值的情况下、在由于加速要求等而负载增大的情况下结束。但是，从重新开始供给燃料到能够取出电流为止需要时间。另夕卜，就电动机的特性来说，即使是相同的加速操作，也是车速越高，加速时所要求的电力响应性能越高。而且，电池组可输出电力是由电池组的充电状态、温度、劣化状态等决定的。因此，在从怠速停止恢复时，若以与加速要求的大小相应的输出来对驱动用的电动机进行驱动，则存在以下担忧:要从电池组供给以燃料电池的发电量不足够的部分的电力，其结果导致电池组的过放电。另一方面，若限制电动机的输出，则会导致运转性能(driveability)的下降。因此，在日本JP4182732中，在估计出要求电力的增大的情况下，在从怠速停止恢复之前重新开始氢或者空气的供给。另外，在怠速停止中堆电压变为规定电压以下的情况下，也重新开始氢或者空气的供给。通过这些控制，来避免从怠速停止恢复时的发电延迟。
技术实现思路
然而，在日本JP4182732的方法中，会基于换挡操作、制动关闭(brake-off)、或者由导航系统对上坡的检测等而推测为之后可能会踏下加速踏板，从而重新开始燃料供给。而且，如上所述，从重新开始供给燃料到堆电压恢复为止需要时间。因而，根据要求电力的大小不同，有时会无法避免电池组的过放电、运转性能的下降。因而，本专利技术的目的在于在本专利技术中提供一种当从怠速停止恢复时能够可靠地避免电池组的过放电、运转性能的下降的燃料电池系统。为了达到上述目的，本专利技术的燃料电池系统具备:驱动部，其利用电力的供给来使移动体行驶；燃料电池堆，其向驱动部供给用于行驶的电力；燃料供给装置，其供给燃料电池堆的发电所需的燃料；以及控制器，其对包括燃料电池堆和燃料供给装置的发电设备进行控制。而且，控制器具备堆输出响应要求运算部，该堆输出响应要求运算部运算对燃料电池堆要求的电力响应，即堆输出响应要求。另外，具备怠速停止中堆电压设定部，该怠速停止中堆电压设定部对作为执行怠速停止中的堆电压而设定的怠速停止中堆设定电压的下限值进行设定，使得堆输出响应要求越大则怠速停止中堆设定电压的下限值越高，堆输出响应要求越小则怠速停止中堆设定电压的下限值越低。并且，具备怠速停止中堆电压恢复操作部，该怠速停止中堆电压恢复操作部当在执行怠速停止中燃料电池堆的实际电压小于怠速停止中堆设定电压的下限值时执行供给燃料气体或者空气的恢复操作。本专利技术的详情以及其它特征和优点在说明书的之后的记载中说明，并且在附图中示出。【专利附图】【附图说明】图1是应用第一实施方式的车辆用的电力供给系统的结构图。图2是表示燃料电池系统的一例的图。图3是表示控制器所执行的第一实施方式所涉及的控制例程的流程图。图4是表示车速与堆输出响应要求的关系的对应表的一例。图5是表不电动机扭矩和电动机输出与车速的关系的图。图6是表示怠速停止时堆电压与堆输出响应要求的关系的对应表的一例。图7是表示为了判定是否驱动压缩机而由控制器执行的子例程的流程图。图8是执行第一实施方式所涉及的控制例程的情况下的时序图。图9是表示控制器所执行的第二实施方式所涉及的控制例程的流程图。图10是用于计算电池组可输出电力的运算模块的一例。图11是表不堆输出响应要求与电池组可输出电力的关系的对应表的一例。图12是执行第二实施方式所涉及的控制例程的情况下的时序图。图13是表示控制器所执行的第三实施方式所涉及的控制例程的流程图。图14是表示发电设备输出响应要求性能与堆冷却水温的关系的对应表的一例。图15是用于说明堆劣化系数的图。图16是表示发电设备输出响应要求性能与堆劣化系数的关系的对应表的一例。图17是表不发电设备输出响应要求性能与堆内部电阻的关系的对应表的一例。图18是表示发电设备输出响应要求性能与怠速停止持续时间的关系的对应表的一例。图19是表不发电设备输出响应要求性能与大气压的关系的对应表的一例。图20是表不堆输出响应要求与发电设备输出响应性能的关系的对应表的一例。图21是表示控制器所执行的第四实施方式所涉及的控制例程的流程图。图22是表不堆输出响应要求与辅机消耗电力的关系的对应表的一例。【具体实施方式】(第一实施方式)图1是应用本专利技术的第一实施方式的车辆用的电力供给系统的结构图。图2是表示燃料电池系统的一例的图。电力供给系统具备燃料电池堆1、作为负载的电动机2、电池组3、辅机类6以及电力管理器(Power Manager)5，该电力管理器5对该燃料电池堆1、电动机2、电池组3以及辅机类6之间的电压进行调整。燃料电池堆I是直流电源，具有层叠多个单电池的构造，该单电池如图2所示那样以负极(anode) IA和正极IB夹持电解质膜1C。此外，在图2中仅示出了单电池。从氢供给通路25对负极IA供给作为燃料的氢气。从空气供给通路26对正极IB供给作为氧化剂气体的空气。氢供给通路25中安装有压力调整阀22。由此，氢罐20内的高压氢在降为规定压力之后供给到负极1A。此外，压力调整阀22仅记载有一个，但是也可以串联配置多个阀，阶段性地降低压力。负极IA的出口侧处具备净化阀24，该净化阀24将没有被负极IA消耗的燃料气体放出。空气通过压缩机21从空气供给通路26供给到正极IB。正极IB的出口侧处设置有空气压力调整阀23。由此来控制正极压力。电池组3是直流电源，例如由锂离子电池构成。电动机2经由逆变器4来与燃料电池堆I和电池组3连接，利用从燃料电池I或者电池组3供给的电力来驱动车轮11。辅机类6除了压缩机21以外，还包括刮水器等与行驶有关的电装备、音响、车载导航、空气调节器等设备。电力管理器5构成为包括DC/DC转换器。而且，从燃料电池堆I取出电力，将该电力供给到电动机2或者电池组3。此外，有时会由于内部元件过热等而对能够通过电力管理器5的电力施加限制。在这种情况下，会对从燃料电池堆1、电池组3供给到电动机2和辅机类6的电力施加限制。此外，在下面的说明中，有时将燃料电池堆1、电力管理器5以及压缩机21等包括在内称为发电设备(Power Plant)。上述的电力供给系统的各结构是由控制器7来控制的。检测车速的车速传感器8、检测燃料电池堆I的电压的堆电压传感器9以及检测电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具备：驱动部，其利用电力的供给来使移动体行驶；燃料电池堆，其向上述驱动部供给用于行驶的电力；燃料供给装置，其供给上述燃料电池堆的发电所需的燃料；以及控制器，其对包括上述燃料电池堆和燃料供给装置的发电设备进行控制，该燃料电池系统的特征在于，上述控制器具备：堆输出响应要求运算部，其运算对燃料电池堆要求的电力响应，即堆输出响应要求；怠速停止中堆电压设定部，其对作为执行怠速停止中的堆电压而设定的怠速停止中堆设定电压的下限值进行设定，使得上述堆输出响应要求越大则上述怠速停止中堆设定电压的下限值越高，上述堆输出响应要求越小则上述怠速停止中堆设定电压的下限值越低；以及怠速停止中堆电压恢复操作部，其当在执行怠速停止中上述燃料电池堆的实际电压小于上述怠速停止中堆设定电压的下限值时执行供给燃料气体或者空气的恢复操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊田光德，牧野真一，浅井祥朋，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：
国别省市：