燃料電池系統、燃料電池車輛及燃料電池系統的控制方法
【專利說明】燃料電池系統、燃料電池車輛及燃料電池系統的控制方法
[0001 ] 本申請主張基于在2014年11月14日提出申請的申請編號2014-231646號的日本專利申請的優先權、及基于在2015年5月26日提出申請的申請編號2015-106092號的日本專利申請的優先權，并將它們的公開的全部通過參照而援引于本申請。
技術領域
[0002]本發明涉及搭載于車輛的燃料電池系統、燃料電池車輛及燃料電池系統的控制方法。
【背景技術】
[0003]以往，在搭載于車輛的燃料電池系統中，已知有根據加速踏板踏入量來算出燃料電池的發電要求電力(指示電力)，以使燃料電池的發電電力與指示電力一致的方式控制向燃料電池供給的氧量及氫量的結構(JP2011-15580A)。該燃料電池系統在車輛的減速時那樣電動機的消耗電力減少時，使燃料電池的指示電力減少。
【發明內容】
[0004]【發明要解決的課題】
[0005]然而，在由于加速踏板踏入量的急劇減少等而電動機的消耗電力急劇減少的情況下，對應地到燃料電池的發電電力減少為止存在時間上的延遲，因此在此期間發電的電力的過剩部分向二次電池充電，在二次電池中存在發生過充電的問題。
[0006]【用于解決課題的方案】
[0007]本發明為了解決上述的課題而作出，能夠作為以下的方式來實現。
[0008](I)根據本發明的一方式，提供一種搭載于車輛的燃料電池系統。該燃料電池系統具備:燃料電池，向驅動所述車輛的電動機供給電力；二次電池，向所述電動機供給電力；SOC檢測部，檢測所述二次電池的溫度及蓄電量;加速踏板位置檢測部，檢測所述車輛的加速踏板踏入量;及控制部，控制所述燃料電池的發電電力，所述控制部具備:發電要求電力計算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次電池的溫度及蓄電量，算出對所述燃料電池指示的發電要求電力;及上限要求電力計算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次電池的溫度及蓄電量，算出所述燃料電池能夠發電的上限要求電力，所述上限要求電力中包括基于所述二次電池的溫度及蓄電量而算出的允許充電電力，所述控制部判斷是否滿足作為所述電動機的消耗電力急劇減少的條件而預先設定的條件，當判斷為滿足所述條件時，所述控制部使所述允許充電電力為零來算出所述上限要求電力，當判斷為不滿足所述條件時，所述控制部使用基于所述二次電池的溫度及蓄電量而算出的允許充電電力來算出所述上限要求電力，在算出的所述發電要求電力超過算出的所述上限要求電力的情況下，所述控制部使所述燃料電池執行與算出的所述上限要求電力對應的發電。根據該結構，在電動機的消耗電力急劇減少時，二次電池的允許充電電力成為零而燃料電池的上限要求電力(指示電力)減少，因此能夠使燃料電池的發電電力迅速減少。由此，能夠使電動機消耗電力的急劇減少時的二次電池的過充電的發生減少。
[0009](2)在上述方式的燃料電池系統中，可以是，所述預先設定的條件是所述加速踏板踏入量的減少速度成為第一閾值以上。根據該結構，能夠容易地檢測電動機消耗電力急劇減少的狀態。
[0010](3)在上述方式的燃料電池系統中，可以是，所述預先設定的條件是所述車輛的檔位從行駛檔切換為空檔且所述燃料電池的發電電力成為第二閾值以上。根據該結構，能夠容易地檢測電動機消耗電力急劇減少的狀態。
[0011](4)根據本發明的另一方式，提供一種搭載于車輛的燃料電池系統。該燃料電池系統具備:燃料電池，向驅動所述車輛的電動機供給電力;二次電池，向所述電動機供給電力；SOC檢測部，檢測所述二次電池的溫度及蓄電量;加速踏板位置檢測部，檢測所述車輛的加速踏板踏入量;及控制部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次電池的溫度及蓄電量，算出對所述燃料電池指示的發電要求電力，所述發電要求電力包括根據所述二次電池的溫度及蓄電量而算出的充電電力，所述控制部判斷是否滿足作為所述電動機的消耗電力急劇減少的條件而預先設定的條件，當判斷為滿足所述條件時，所述控制部使基于所述二次電池的溫度及蓄電量而算出的充電電力為零來算出所述發電要求電力，當判斷為不滿足所述條件時，所述控制部使用基于所述二次電池的溫度及蓄電量而算出的充電電力來算出所述發電要求電力。根據該結構，在電動機的消耗電力急劇減少時，發電要求電力(指示電力)中包含的充電電力成為零而燃料電池的發電要求電力減少，因此能夠使燃料電池的發電電力迅速減少。由此，能夠使電動機消耗電力的急劇減少時的二次電池的過充電的發生減少。
[0012](5)根據本發明的又一方式，提供一種搭載于車輛的燃料電池系統。該燃料電池系統具備:燃料電池，向驅動所述車輛的電動機供給電力;二次電池，向所述電動機供給電力；SOC檢測部，檢測所述二次電池的溫度及蓄電量;加速踏板位置檢測部，檢測所述車輛的加速踏板踏入量;及控制部，控制所述燃料電池的發電電力，所述控制部具備:發電要求電力計算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次電池的溫度及蓄電量，算出對所述燃料電池指示的發電要求電力;及上限要求電力計算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次電池的溫度及蓄電量，算出所述燃料電池能夠發電的上限要求電力，所述上限要求電力中包括基于所述二次電池的溫度及蓄電量、校正系數而算出的允許充電電力，所述控制部判斷是否滿足作為所述電動機的消耗電力急劇減少的條件而預先設定的條件，當判斷為滿足所述條件時，所述控制部使所述校正系數與不滿足所述條件的情況下相比減少，從而使所述允許充電電力減少而算出所述上限要求電力，當判斷為不滿足所述條件時，所述控制部使所述校正系數與滿足所述條件的情況下相比增大，從而使所述允許充電電力增加而算出所述上限要求電力，在算出的所述發電要求電力超過算出的所述上限要求電力的情況下，所述控制部使所述燃料電池執行與算出的所述上限要求電力對應的發電。根據該結構，在電動機的消耗電力急劇減少時，二次電池的允許充電電力減少而上限要求電力(指示電力)減少，因此能夠使燃料電池的發電電力迅速減少。由此，能夠使電動機消耗電力的急劇減少時的二次電池的過充電的發生減少。
[0013](6)在上述方式的燃料電池系統中，可以是，所述預先設定的條件是由制動器產生的所述車輛的制動力大于由所述電動機產生的所述車輛的驅動力。根據該結構，能夠容易地檢測電動機消耗電力急劇減少的狀態。
[0014](7)在上述方式的燃料電池系統中，可以是，當判斷為滿足所述條件時，在所述加速踏板踏入量為預先設定的值以下的情況下，所述控制部使所述校正系數與所述加速踏板踏入量大于所述預先設定的值的情況下相比增大。根據該結構，即使在加速踏板踏入量小的情況下，也能夠抑制由于燃料電池的發電電力的下降而燃料電池的電位上升的情況。
[0015]需要說明的是，本發明能夠以各種形態實現，例如，能夠以搭載有燃料電池的車輛、搭載于車輛的燃料電池系統的控制方法、執行該控制方法的控制裝置、實現該控制方法的計算機程序、記錄有該計算機程序的記錄介質等方式實現。
【附圖說明】
[0016]圖1是搭載有第一實施方式的燃料電池系統的燃料電池車輛的概略圖。
[0017]圖2是用于說明控制裝置的結構的圖。
[0018]圖3是用于說明校正系數設定控制的流程圖。
[0019]圖4是表示校正系數α與二次電池的溫度及蓄電量的關系的說明圖。
[0020]圖5是例示了第一實施方式的燃料電池車輛的狀態的時間圖。
[0021]圖6是例示了比較例I的燃料電池車輛的狀態的時間圖。
[0022]圖7是例示了比較例2的燃料電池車輛的狀態的時間圖。
[0023]圖8是例示了第二實施方式的燃料電池車輛的狀態的時間圖。
[0024]圖9是例示了第三實施方式的校正系數設定控制的流程圖。
[0025]圖10是例示了第三實施方式的校正系數α的說明圖。
[0026]圖11是表示第三實施方式的燃料電池車輛的狀態的時間圖。
[0027]圖12是例示了第四實施方式的校正系數設定控制的流程圖。
[0028]圖13是表示第四實施方式的燃料電池車輛的狀態的時間圖。
[0029]圖14是例示了第五實施方式的校正系數設定控制的流程圖。
[0030]【標號說明】
[0031]10…燃料電池車輛
[0032]100…燃料電池系統
[0033]110…燃料電池
[0034]120…FC升壓轉換器
[0035]130…動力控制單元
[0036]132…電動機驅動器
[0037]136…牽引電動機
[0038]138…空氣壓縮器
[0039]139…車速檢測部
[0040]140…二次電池
[0041]142...S0C 檢測部
[0042]150 …FC 輔機
[0043]180…控制裝置
[0044]19(l...加速踏板位置檢測部
[0045]WL...車輪
【具體實施方式】
[0046]Α.第一實施方式:
[0047]圖1是表示搭載有第一實施方式的燃料電池系統100的燃料電池車輛10的結構的概略圖。燃料電池車輛10具備燃料電池110、FC升壓轉換器120、動力控制單元(P⑶)130、牽引電動機136、空氣壓縮器(六0?)138、車速檢測部139、二次電池140、30(:檢測部142、？(:輔機150、控制裝置180、加速踏板位置檢測部190、車輪WL。燃料電池車輛10通過從燃料電池110及二次電池140供給的電力而使牽引電動機136驅動來行駛。燃料電池系統100例如由上述的燃料電池車輛10的功能部中的除了牽引電動機136、車輪WL之外的功能部構成。
[0048]燃料電池110是接受作為反應氣體的氫和氧的供給而發電的固體高分子型燃料電池。需要說明的是，作為燃料電池110，并不局限于固體高分子型燃料電池，也可以采用其他的各種類型的燃料電池。燃料電池110經由FC升壓轉換器120而與高壓直流配線DCH連接，經由高壓直流配線DCH而與P⑶130中包含的電動機驅動器132及ACP驅動器137連接。FC升壓轉換器120將燃料電池110的輸出電壓VFC升壓成電動機驅動器132及ACP驅動器137能夠利用的高壓電壓VH。
[0049]電動機驅動器132由三相逆變器電路構成，并與牽引電動機136連接。電動機驅動器132將經由FC升壓轉換器120供給的燃料電池110的輸出電力、及經由DC/DC轉換器134供給的二次電池140的輸出電力轉換成三相交流電力向牽引電動機136供給。牽引電動機136由具備三相線圈的同步電動機構成，經由齒輪等來驅動車輪WL。而且，牽引電動機136在燃料電池車輛10的制動時，作為使燃料電池車輛10的運動能量再生而產生再生電力的發電機發揮功能。車速檢測部139檢測燃料電池車輛10的車速SVHa[km/h]，向控制裝置180發送。
[0050]DC/DC轉換器134根據來自控制裝置180的驅動信號來調整高壓直流配線DCH的電壓水平，來切換二次電池140的充電/放電的狀態。需要說明的是，在牽引電動機136中產生再生電力的情況下，該再生電力由電動機驅動器132轉換成直流電力，經由DC/DC轉換器134向二次電池140充電。
[0051 ] ACP驅動器137由三相逆變器電路構成，且與ACP138連接。ACP驅動器137將經由FC升壓轉換器120供給的燃料電池110的輸出電力、及經由DC/DC轉換器134供給的二次電池140的輸出電力轉換成三相交流電力向ACP138供給。ACP138由具備三相線圈的同步電動機構成，根據供給的電力使電