BR112018012973B1

BR112018012973B1 - Sistema de célula de combustível e método para controlar sistema de célula de combustível

Info

Publication number: BR112018012973B1
Application number: BR112018012973-9A
Authority: BR
Inventors: Mitsunori Kumada; Tatsuya Yaguchi; Kenta Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2022-08-02
Also published as: EP3396764B1; CA3009598A1; EP3396764A1; EP3396764A4; US20180375135A1; BR112018012973A2; CN108432018A; JPWO2017110390A1; WO2017110390A1; CN108432018B; CA3009598C; JP6586999B2

Abstract

SISTEMA DE CÉLULA DE COMBUSTÍVEL E MÉTODO PARA CONTROLAR SISTEMA DE CÉLULA DE COMBUSTÍVEL. Um sistema de célula de combustível supre um combustível e um oxidante e emite uma energia gerada da célula de combustível para uma bateria secundária. Em um método para controlar o sistema de célula de combustível, uma quantidade carregada da bateria secundária é adquirida, quando a quantidade carregada da bateria secundária se torna igual ou menor que um valor prescrito, a célula de combustível é iniciada a partir de um estado em que a célula de combustível para a geração de energia, ou a energia gerada da célula de combustível é aumentada. No método para controlar, uma quantidade restante do combustível que pode ser suprido para a célula de combustível é adquirida e quando a quantidade restante do combustível se torna pequena, o valor prescrito é definido para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de célula de combustível que emite uma energia gerada de uma célula de combustível para uma bateria secundária e um método para controlar um sistema de célula de combustível.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O Pedido de Patente Aberto à Inspeção Pública n° U.S. 2014/0113162 revela em seu relatório descritivo um sistema de célula de combustível dotado de uma célula de combustível de óxido sólido que recebe um combustível e gera uma energia de acordo com uma carga.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] O sistema de célula de combustível conforme mencionado acima também pode ser usado como o sistema, no qual a fim de garantir uma saída de uma bateria secundária, a energia gerada de uma célula de combustível é carregada para uma bateria secundária que fornece uma energia para uma carga, como, por exemplo, um motor.

[004] No sistema como esse, quando a célula de combustível é iniciada a partir do estado parado da mesma, ou a geração de energia da célula de combustível é aumentada, a temperatura da célula de combustível precisa ser elevada até a temperatura de ação adequada para a geração de energia; e, então, além de um combustível para geração de energia, um combustível para aquecer a célula de combustível é necessário.

[005] Portanto, durante a partida inicial da célula de combustível ou quando a geração de energia da mesma é aumentada, o consumo do combustível que não contribui para o carregamento da bateria secundária aumenta; e, então, visto que o número de repetições na partida inicial da célula de combustível e aumento de geração de energia é aumentado, em resposta a isso, o consumo de combustível do sistema de célula de combustível diminui.

[006] A presente invenção foi feita tendo em vista o problema mencionado acima. Portanto, a presente invenção tem um objetivo de fornecer o sistema de célula de combustível com o qual a deterioração no consumo de combustível é suprimida enquanto garante a saída da bateria secundária, e também de fornecer o método para controlar o sistema de célula de combustível.

[007] De acordo com um aspecto dessa invenção, é fornecido um método para controlar um sistema de célula de combustível em que um combustível e um oxidante são fornecidos para uma célula de combustível e uma energia gerada da célula de combustível é emitida para uma bateria secundária. O método inclui uma etapa de aquisição de quantidade carregada em que uma quantidade carregada da bateria secundária é adquirida, uma etapa de controle de geração de energia em que quando a quantidade carregada da bateria secundária se torna igual ou menor que um valor prescrito, a célula de combustível é iniciada a partir de um estado que a célula de combustível para a geração de energia, ou a energia gerada da célula de combustível é aumentada, uma etapa de aquisição de quantidade de combustível em que uma quantidade restante do combustível que pode ser fornecida para a célula de combustível é adquirida, e uma etapa de definição em que quando a quantidade restante do combustível torna-se pequena, o valor prescrito é definido para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [Figura 1]

[008] A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra componentes principais do sistema de célula de combustível na primeira modalidade da presente invenção.

[Figura 2]

[009] A Figura 2 é um fluxograma que mostra um exemplo do método de partida inicial do sistema de célula de combustível nessa modalidade.

[Figura 3]

[010] A Figura 3 é um fluxograma que exemplifica o conteúdo do processo de controle de geração de energia da célula de combustível nessa modalidade.

[Figura 4]

[011] A Figura 4 é um fluxograma que exemplifica o conteúdo do processo de controle de geração de energia da célula de combustível na segunda modalidade da presente invenção.

[Figura 5]

[012] A Figura 5 é uma figura explicativa que mostra a relação entre a quantidade carregada da bateria e a energia gerada da célula de combustível nessa modalidade.

[Figura 6]

[013] A Figura 6 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de definição com o qual um limite de partida inicial de FC que determina o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível é definido de acordo com o histórico de carga em execução.

[Figura 7]

[014] A Figura 7 é um gráfico de tempo que mostra a alteração de uma energia gerada da célula de combustível de acordo com a quantidade carregada da bateria.

[Figura 8]

[015] A Figura 8 é um gráfico de tempo que mostra a alteração da quantidade restante do combustível de acordo com a quantidade carregada da bateria.

[Figura 9]

[016] A Figura 9 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de definição com o qual o valor de deslocamento que é determinado para a proteção de bateria é definido de acordo com a margem de bateria.

[Figura 10]

[017] A Figura 10 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de cálculo da margem de bateria.

[Figura 11]

[018] A Figura 11 é uma figura explicativa que exemplifica a relação entre a quantidade carregada da bateria e a energia gerada da célula de combustível na terceira modalidade da presente invenção.

[Figura 12]

[019] A Figura 12 é uma figura explicativa que mostra a eficiência de energia da célula de combustível na unidade de priorização de consumo de combustível e na unidade protetora de bateria.

[Figura 13]

[020] A Figura 13 é uma figura que mostra um exemplo do método de definição com o qual uma seção da unidade de priorização de consumo de combustível é definida de acordo com o histórico de carga em execução.

[Figura 14]

[021] A Figura 14 é um fluxograma que exemplifica o conteúdo do processo de controle de geração de energia da célula de combustível nessa modalidade.

[Figura 15]

[022] A Figura 15 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de cálculo com o qual a margem de bateria para definir o valor de deslocamento é calculada.

[Figura 16]

[023] A Figura 16 é um diagrama de blocos que mostra componentes principais do sistema de célula de combustível na quarta modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[024] Abaixo, as modalidades da presente invenção serão explicadas em referência às figuras.

(Primeira Modalidade)

[025] A Figura 1 é um diagrama de blocos que mostra componentes principais do sistema de célula de combustível 10 na primeira modalidade da presente invenção.

[026] O sistema de célula de combustível 10 é um sistema auxiliar de bateria para fazer com que uma pilha de célula de combustível 1 gere uma energia de acordo com a condição de carga de uma bateria 9. O sistema de célula de combustível 10 dessa modalidade é o sistema de célula de combustível com o qual a energia gerada é fornecida para o equipamento de carga 8 ou a bateria 9 montada em um veículo.

[027] O equipamento de carga 8 é uma carga elétrica conectada à bateria 9 e ao sistema de célula de combustível 10. O equipamento de carga 8 inclui um motor de acionamento 81 cuja carga elétrica altera. O equipamento de carga 8 dessa modalidade inclui, além do motor de acionamento 81, um ar condicionado ambiente, equipamento auxiliar de veículo, etc., que não são mostrados na figura.

[028] O motor de acionamento 81 é uma fonte de energia para acionar o veículo. O motor de acionamento 81 gera uma energia regenerativa ao aplicar uma parada no veículo, em que essa energia regenerativa pode ser carregada na bateria 9.

[029] A bateria 9 é uma fonte de fornecimento de energia para o motor de acionamento 81, e isso é realizado, por exemplo, por uma bateria de íons de lítio, uma bateria de acumulador de chumbo, ou similares. A bateria 9 altera a energia regenerativa do motor de acionamento 81 e a potência emitida do sistema de célula de combustível 10. Nessa modalidade, a potência de saída classificada da bateria 9 é maior que a potência de saída classificada da pilha de célula de combustível 1. A saber, a bateria 9 é uma fonte de fornecimento de energia principal para o equipamento de carga 8, e a pilha de célula de combustível 1 é uma fonte de fornecimento de energia auxiliar para o equipamento de carga 8.

[030] A bateria 9 é dotada de uma sensor de quantidade carregada 61 para detectar a quantidade carregada (quantidade restante) que mostra a energia armazenada na bateria 9. O sensor de quantidade carregada 61 dessa modalidade detecta o estado de alteração (SOC) da bateria 9 como a quantidade carregada da bateria 9, e emite esse valor detectado para uma unidade de controle 6. À medida que a quantidade carregada da bateria 9 aumenta, o SOC da bateria 9 aumenta. Doravante, o SOC da bateria 9 é denominado “SOC de bateria”.

[031] O sistema de célula de combustível 10 compreende equipamento de fornecimento de combustível 2 que fornece um gás de ânodo (gás de combustível) para a pilha de célula de combustível 1 e equipamento de fornecimento de oxidante 3 que fornece um gás de catodo (gás de oxidante) para a pilha de célula de combustível 1. Além disso, o sistema de célula de combustível 10 é dotado de equipamento de descarga de gás 4 que descarrega um efluente gasoso de ânodo (efluente gasoso de combustível) e um efluente gasoso de catodo (efluente gasoso de oxidante), em que esses gases são descarregados da pilha de célula de combustível 1 para fora. O equipamento de descarga de gás 4 compreende uma trajetória de descarga de gás de ânodo 29 e uma trajetória de descarga de gás de catodo 39, bem como um queimador de gás descarregado 40 e uma trajetória de descarga de gás de exaustão 41. Além disso, o sistema de célula de combustível 10 compreende: equipamento de conversão de potência 5, que tira a energia da pilha de célula de combustível 1 e fornece a mesma para pelo menos qualquer um dentre o equipamento de carga 8 e a bateria 9; e a unidade de controle 6 que controla todo o sistema de célula de combustível.

[032] A pilha de célula de combustível 1 é uma célula de combustível de óxido sólido (SOFC). A pilha de célula de combustível 1 é uma pilha de uma pluralidade das células, cada uma das quais tem uma composição em que uma camada de eletrólito formada de um óxido sólido, como uma cerâmica, é ensanduichada entre um eletrodo de ânodo (eletrodo de combustível) e um eletrodo de catodo (eletrodo de ar).

[033] Para o eletrodo de ânodo da pilha de célula de combustível 1 é fornecido o gás de ânodo que é reformado pelo equipamento de fornecimento de combustível 2, e para o eletrodo de catodo da pilha de célula de combustível 1 é fornecido um ar que inclui oxigênio, como o gás de catodo, pelo equipamento de fornecimento de oxidante 3. Na pilha de célula de combustível 1, faz-se com que o hidrogênio incluído no gás de ânodo reaja com o oxigênio incluído no gás de catodo gerando, através disso, uma energia, e ao mesmo tempo, o efluente gasoso de ânodo e o efluente gasoso de catodo que são formados após a reação são descarregados para um ar externo.

[034] A uma tubulação formada no lado de ânodo da pilha de célula de combustível 1 são conectadas uma trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 e uma trajetória de descarga de gás de ânodo 29 cujo ambas constituem a trajetória através da qual o gás de ânodo flui; e a uma tubulação formada no lado de catodo da mesma são conectadas uma trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 e uma trajetória de descarga de gás de catodo 39 cujo ambas constituem a trajetória através da qual o gás de catodo flui.

[035] A trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 é uma via ao longo da qual o gás de ânodo é fornecido para a pilha de célula de combustível 1, e a trajetória de descarga de gás de ânodo 29 é uma via ao longo da qual o efluente gasoso de ânodo da pilha de célula de combustível 1 é introduzido no queimador de gás descarregado 40. Além disso, a trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 é uma via ao longo da qual o gás de catodo é fornecido para a pilha de célula de combustível 1, e a trajetória de descarga de gás de catodo 39 é uma via ao longo da qual o efluente gasoso de catodo da pilha de célula de combustível 1 é introduzido no queimador de gás descarregado 40.

[036] O equipamento de fornecimento de combustível 2 compreende um tanque de combustível 20, uma bomba 21, a trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22, uma válvula de fornecimento de combustível 23, um evaporador 24, um trocador de calor 25 e um reformador 26.

[037] O tanque de combustível 20 armazena um líquido que inclui um combustível. No tanque de combustível 20, um combustível a ser reformado, por exemplo, um líquido formado da mistura de etanol e água é armazenado. O tanque de combustível 20 é dotado de um sensor de quantidade de combustível 62. O sensor de quantidade de combustível 62 detecta uma quantidade restante do combustível a ser reformado que é armazenado no tanque de combustível 20. O valor detectado do sensor de quantidade de combustível 62 é emitido para a unidade de controle 6.

[038] A bomba 21 suga o combustível a ser reformado de modo a fornecer o mesmo para o equipamento de fornecimento de combustível 2 com uma certa pressão.

[039] A trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 é a trajetória que conecta a bomba 21 e a pilha de célula de combustível 1. A trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 compreende a válvula de fornecimento de combustível 23, o evaporador 24, o trocador de calor 25 e o reformador 26.

[040] A válvula de fornecimento de combustível 23 fornece para um bocal de injeção o combustível a ser reformado que é fornecido da bomba 21 injetando, através disso, o combustível a ser reformado no evaporador 24 a partir do bocal de injeção.

[041] O evaporador 24 gaseifica o combustível a ser reformado pela utilização de um calor do gás de exaustão que é descarregado do queimador de gás descarregado 40.

[042] A fim de reformar o combustível a ser reformado no reformador 26, pelo calor que é fornecido do queimador de gás descarregado 40, o trocador de calor 25 ainda aquece o combustível a ser reformado que é gaseificado.

[043] O reformador 26 reforma o combustível a ser reformado para o gás de ânodo que inclui o hidrogênio por uma reação catalítica fornecendo, através disso, o gás de ânodo para o eletrodo de ânodo da pilha de célula de combustível 1. No reformador 26, uma reformação de vapor, em que o combustível é reformado pelo uso de um vapor, é executada, em que, no caso em que o vapor necessário para a reformação de vapor é insuficiente, a reformação de oxidação parcial, em que a reformação é feita pela queima do combustível com um ar em vez de um vapor, é executada.

[044] O equipamento de fornecimento de oxidante 3 compreende um filtro 30, uma trajetória de aspiração de ar 31, um compressor 32, a trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 e uma válvula de controle de taxa de fluxo de gás de catodo 34, bem como equipamento de aquecimento que compreende um trocador de calor 351, um queimador de difusão 352 e um queimador de combustão catalítica 353.

[045] O filtro 30 remove matérias estranhas incluídas no ar externo de modo a introduzir esse ar para dentro do sistema de célula de combustível 10.

[046] A trajetória de aspiração de ar 31 é a trajetória através da qual o ar que tem as matérias estranhas removidas pelo filtro 30 é fornecido para o compressor 32. À extremidade da trajetória de aspiração de ar 31 conecta-se o filtro 30, e à outra extremidade conecta-se uma porta de sucção do compressor 32.

[047] O compressor 32 é um atuador de modo a fornecer o gás de catodo para a pilha de célula de combustível 1. O compressor 32 dessa modalidade tira o ar externo através do filtro 30, e, então, fornece esse ar para a pilha de célula de combustível 1, etc.

[048] À trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 é fixada uma válvula de alívio 36. Quando a pressão dentro da trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 passa de um certo valor, a mesma abre a trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 de modo a não aplicar uma carga maior que um certo valor ao compressor 32.

[049] A válvula de controle de taxa de fluxo de catodo 34 é uma válvula de controle para controlar uma taxa de fluxo do gás de catodo que é fornecido para a pilha de célula de combustível 1. Por exemplo, a válvula de controle de taxa de fluxo de catodo 34 é composta por uma válvula eletromagnética. O grau de abertura da válvula de controle de taxa de fluxo de catodo 34 pode ser alterado em estágios, e o mesmo é controlado pela unidade de controle 6.

[050] O trocador de calor 351 aquece o ar para o gás de combustão ou o ar para o gás de catodo pela utilização de um calor do gás de exaustão descarregado do queimador de gás descarregado 40.

[051] Na partida inicial do sistema de célula de combustível 10, o ar aquecido pelo trocador de calor 351 e o combustível para o aquecimento, que é fornecido de uma trajetória de ramificação 222 e é aquecido por um aquecedor elétrico 242, são fornecidos para o queimador de difusão 352 de modo a serem misturados. Além disso, com um dispositivo de ignição fixado ao queimador de difusão 352, a mistura do ar e do combustível para o aquecimento é queimada para constituir um queimador de pré-aquecimento para o queimador de combustão catalítica 353. Após a conclusão da partida inicial, o ar fornecido do trocador de calor 351 é fornecido para o queimador de combustão catalítica 353.

[052] Na partida inicial do sistema de célula de combustível 10, o queimador de combustão catalítica 353 gera um gás de combustão de alta temperatura pelo uso de um catalisador e um queimador de pré-aquecimento. No queimador de combustão catalítica 353, o ar para o gás de combustão fornecido através de uma trajetória de ramificação 331 e o combustível para o aquecimento fornecido de uma trajetória de ramificação 223 são misturados em um estado em que esses gases são colocados em contato com um catalisador de combustão. Além disso, pela ignição da mistura do ar e do combustível para o aquecimento com o queimador de pré-aquecimento, uma grande quantidade do gás de combustão é gerada. Esse gás de combustão é principalmente composto por um gás inerte que não inclui oxigênio. O gás de combustão é fornecido para o eletrodo de catodo da pilha de célula de combustível 1, e aquece a pilha de célula de combustível 1. Entretanto, após a conclusão da partida inicial, a geração do gás de combustão é terminada, através disso, o ar passado através do trocador de calor 351 e do queimador de difusão 352 é fornecido para a pilha de célula de combustível 1 como o gás de catodo.

[053] O equipamento de descarga de gás 4 compreende a trajetória de descarga de gás de ânodo 29, a trajetória de descarga de gás de catodo 39, o queimador de gás descarregado 40 e a trajetória de descarga de gás de exaustão 41.

[054] À trajetória de descarga de gás de ânodo 29 é fixada uma válvula de fechamento 28. A válvula de fechamento 28 é fechada quando o sistema de célula de combustível 10 é parado. Com isso, pode-se impedir que o efluente gasoso de catodo, etc. flua de modo inverso para o eletrodo de ânodo da pilha de célula de combustível 1 através da trajetória de descarga de gás de ânodo 29, de modo que a deterioração do ânodo possa ser evitada.

[055] O queimador de gás descarregado 40 mistura o efluente gasoso de ânodo com o efluente gasoso de catodo, e queima esse gás misturado por uma combustão catalítica, em que um gás de exaustão (gás de pós-combustão) que compreende principalmente dióxido de carbono e água é gerado; e ao mesmo tempo, transmite o calor gerado pela combustão catalítica para o trocador de calor 25. O queimador de gás descarregado 40 descarrega o gás de exaustão para a trajetória de descarga de gás de exaustão 41.

[056] A trajetória de descarga de gás de exaustão 41 é a trajetória através da qual o gás de exaustão do queimador de gás descarregado 40 é descarregado no ar externo. A trajetória de descarga de gás de exaustão 41 é conectada a um silenciador (não mostrado na figura) após passar através do evaporador 24. Com isso, o evaporador 24 é aquecido pelo gás de exaustão do queimador de gás descarregado 40.

[057] O equipamento de conversão de potência 5 inclui um conversor de CC-CC 51 que emite a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 do sistema de célula de combustível 10 para pelo menos qualquer um dentre o equipamento de carga 8 e a bateria 9.

[058] O conversor de CC-CC 51 é o equipamento de conversão de potência que tira a energia gerada da pilha de célula de combustível 1. O conversor de CC-CC 51 aumenta a tensão de saída da pilha de célula de combustível 1 e fornece a energia gerada para pelo menos qualquer um dentre o motor de acionamento 81 e a bateria 9. Ao terminal lateral primário do conversor de CC-CC 51 é conectada a pilha de célula de combustível 1; e ao terminal lateral secundário do mesmo é conectado o motor de acionamento 81 e a bateria 9.

[059] Além disso, a fim de aquecer a pilha de célula de combustível 1, o sistema de célula de combustível 10 compreende: uma trajetória de ramificação 221, a trajetória de ramificação 222 e a trajetória de ramificação 223, que são ramificadas da trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 para o queimador de gás descarregado 40, o queimador de difusão 352 e o queimador de combustão catalítica 353, respectivamente, de modo a fornecer o combustível para o aquecimento para esse respectivo equipamento; e a trajetória de ramificação 331 que é ramificada da trajetória de fornecimento de gás de catodo 33 de modo a fornecer o ar para o queimador de combustão catalítica 353.

[060] Cada uma das trajetórias de ramificação 221, 222, e 223 é dotada de uma válvula de controle 231, uma válvula de controle 232 e uma válvula de controle 233, respectivamente; e a trajetória de ramificação 331 é dotada de uma válvula de controle 341.

[061] A válvula de controle 341 fornece uma certa quantidade do ar para o queimador de combustão catalítica 353 durante a partida inicial da pilha de célula de combustível 1, e o desligamento da trajetória de ramificação 331 mediante a conclusão da partida inicial.

[062] Na partida inicial do sistema de célula de combustível 10, as válvulas de controle 231, 232, e 233 abrem as respectivas trajetórias de ramificação 221, 222, e 223 de modo a fluir o combustível para o aquecimento, e desligam as respectivas trajetórias de ramificação 221, 222, e 223 mediante a conclusão da partida inicial das mesmas. Por outro lado, a válvula de fornecimento de combustível 23 desliga a trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 durante a partida inicial do sistema de célula de combustível 10, mas abre a trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22 de modo a fluir o combustível a ser reformado mediante a conclusão da partida inicial.

[063] Durante a partida inicial do sistema de célula de combustível 10, para o queimador de gás descarregado 40 é fornecido a partir da trajetória de ramificação 221 o combustível para o aquecimento que é aquecido por um aquecedor elétrico 241, e, através disso, isso é misturado com o ar que passou através da pilha de célula de combustível 1, de modo que o queimador de gás descarregado 40 gere um calor por uma reação catalítica. Com isso, o combustível a ser reformado que é aquecido pelo trocador de calor 25 é fornecido para o reformador 26, através disso, a temperatura do gás de ânodo reformada no reformador 26 é elevada; e, então, a pilha de célula de combustível 1 é aquecida.

[064] A unidade de controle 6 compreende um circuito eletrônico amplamente usado que inclui um microcomputador, um microprocessador e uma CPU, bem como equipamento periférico, em que pela execução de um programa específico do mesmo, o processo para controlar o sistema de célula de combustível 10 é executado.

[065] A unidade de controle 6 recebe sinais de saída dos vários sensores, como o sensor de quantidade carregada 61 e o sensor de quantidade de combustível 62; e que responde a esses sinais recebidos, a mesma controla as condições de operação do equipamento de fornecimento de combustível 2, do equipamento de fornecimento de oxidante 3, do equipamento de descarga de gás 4 e do equipamento de conversão de potência 5.

[066] À unidade de controle 6 é conectada uma unidade de operação 101 com a qual um sinal de direção de partida inicial ou um sinal de direção de parada para o sistema de célula de combustível 10 é emitido para a unidade de controle 6. A unidade de operação 101 inclui uma chave de EV (veículo elétrico) não mostrada na figura, em que quando um condutor opera para ligar a chave do EV, a mesma emite o sinal de direção de partida inicial para a unidade de controle 6, e quando a operação de desligar a chave do EV é feita, a mesma emite o sinal de direção de parada para a unidade de controle 6.

[067] Quando a unidade de controle 6 recebe o sinal de direção de partida inicial da unidade de operação 101, a mesma executa o controle de partida inicial para iniciar o sistema de célula de combustível 10, e mediante a conclusão do controle de partida inicial, a mesma executa a operação de geração de energia para fazer com que a pilha de célula de combustível 1 gere uma energia de acordo com o estado da carga na bateria 9.

[068] Por exemplo, quando a quantidade carregada da bateria 9 torna-se igual ou menor que um limite prescrito, a unidade de controle 6 faz com que a pilha de célula de combustível 1 gere uma energia pelo fornecimento do gás de ânodo e do gás de catodo para a pilha de célula de combustível 1, e causa o fornecimento de energia assim gerada para o equipamento de carga 8 ou a bateria 9. Por outro lado, quando a quantidade carregada da bateria 9 torna-se menor que o limite prescrito, a unidade de controle 6 faz com que a pilha de célula de combustível 1 pause a geração de energia.

[069] Quando a unidade de controle 6 recebe o sinal de direção de parada da unidade de operação 101, a mesma executa o controle de parada para parar a ação do sistema de célula de combustível 10.

[070] A Figura 2 é um fluxograma que mostra um exemplo do procedimento de processo do controle de partida inicial do sistema de célula de combustível 10 nessa modalidade.

[071] Quando o sistema de célula de combustível 10 inicia o controle de partida inicial, na Etapa S900, a unidade de controle 6 executa o processo de controle de geração de energia em que o tempo de comutação da condição de funcionamento da pilha de célula de combustível 1 é determinado. O tempo de comutação da pilha de célula de combustível 1 inclui o tempo de geração de energia para despertar a pilha de célula de combustível 1 do estado de estar parado de modo a iniciar a geração de energia, o tempo de aumento de energia para aumentar a geração de energia pela pilha de célula de combustível 1, o tempo de parada para parar a geração de energia pela pilha de célula de combustível 1, e similares.

[072] Nessa modalidade, a unidade de controle 6 define o limite de partida inicial de FC que determina o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 bem como o limite de parada de FC que determina o tempo de parada para parar a geração de energia da pilha de célula de combustível 1. Entretanto, o processo de controle de geração de energia na Etapa 900 será explicado posteriormente em referência à Figura 3.

[073] Na Etapa S100, a unidade de controle 6 determina se a quantidade carregada da bateria 9 se torna igual ou menor que o limite de partida inicial de FC ou não. Desse modo, se a quantidade carregada da bateria 9 for maior que o limite de partida inicial de FC, a unidade de controle 6 espera a partida inicial da pilha de célula de combustível 1 até que a quantidade carregada da bateria 9 alcance o limite de partida inicial de FC. Por outro lado, quando a quantidade carregada da bateria 9 é diminuída para o limite de partida inicial de FC, o processo prossegue para a Etapa S101.

[074] Na Etapa S101, quando a quantidade carregada da bateria 9 é diminuída para o limite de partida inicial de FC, a unidade de controle 6 inicia o compressor 32, e abre a válvula de controle de taxa de fluxo de catodo 34, a válvula de controle 341 e uma válvula de controle 342 com respectivos certos graus de abertura. Com isso, o ar (gás para queima) é fornecido para o queimador de difusão 352 e para o queimador de combustão catalítica 353.

[075] Na Etapa S102, a unidade de controle 6 inicia a bomba 21 e o queimador de difusão 352 (dispositivo de ignição), e também abre a válvulas de controle 231 a 233. Com isso, o combustível para o aquecimento é fornecido para o queimador de difusão 352, o queimador de combustão catalítica 353 e o queimador de gás descarregado 40, respectivamente. Desse modo, no queimador de difusão 352, o queimador de pré-aquecimento é formado, e pelo uso desse queimador de pré-aquecimento, o gás de combustão é formado no queimador de combustão catalítica 353; e esse gás de combustão passa através da pilha de célula de combustível 1 de modo que a pilha de célula de combustível 1 seja aquecida. Além disso, o gás de combustão que passou através da pilha de célula de combustível 1 alcança o queimador de gás descarregado 40, através disso, o queimador de gás descarregado 40 é aquecido pela combustão catalítica com o combustível para o aquecimento, e o trocador de calor 25 também é aquecido. Além disso, o evaporador 24 e o trocador de calor 351 são aquecidos pelo gás de exaustão descarregado a partir do queimador de gás de descarga 40.

[076] Na Etapa S103, a unidade de controle 6 determina se a temperatura da pilha de célula de combustível 1 alcançou a temperatura de ação necessária para a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 ou não. Entretanto, em relação à determinação do método da temperatura da pilha de célula de combustível 1, por exemplo, se a temperatura do gás de combustão detectada pelo sensor de temperatura ultrapassa um certo valor, então, com isso, pode-se determinar que a pilha de célula de combustível 1 alcançou a temperatura de ação.

[077] Entretanto, em relação ao evaporador 24, ao trocador de calor 25 e ao reformador 26, em princípio, é necessário determinar se a temperatura de cada equipamento alcançou uma temperatura adequada para reformar o combustível a ser reformado suficientemente bem ou não. No entanto, se os tempos para o equipamento mencionado acima para alcançar as respectivas temperaturas adequadas forem mais rápidos que o tempo para a pilha de célula de combustível 1 alcançar a temperatura de ação da mesma, as determinações mencionadas acima não são necessárias.

[078] Na Etapa S104, se for feito a determinação de que a temperatura da pilha de célula de combustível 1 alcançou a temperatura de ação da mesma, a unidade de controle 6 faz com que pare o queimador de difusão 352 e desligue todas as válvulas de controle 231, 232, 233, e 341, e abra a válvula de fornecimento de combustível 23.

[079] Com isso, o combustível a ser reformado que é armazenado no tanque de combustível 20 se transforme em gás de ânodo enquanto passa através do evaporador 24, do trocador de calor 25 e do reformador 26, através disso, esse gás de ânodo é fornecido para o eletrodo de ânodo da pilha de célula de combustível 1. Por outro lado, o ar é continuamente fornecido da válvula de controle de taxa de fluxo de catodo 34, que é aquecida no trocador de calor 351, e, então, fornecido para a pilha de célula de combustível 1 como o gás de catodo. Na pilha de célula de combustível 1, uma reação eletroquímica entre o gás de ânodo e o gás de catodo se inicia, iniciando também, através disso, a geração de energia; e com isso, uma série do procedimento de processo em relação ao controle de partida inicial dessa modalidade termina.

[080] Entretanto, nessa modalidade, faz-se a explicação em relação ao exemplo de que os processos de Etapa S900 e Etapa S100 são executados antes da execução do controle de partida inicial pelas Etapas S101 a S103; no entanto, os processos de Etapa S900 e Etapa S100 podem ser executados após a execução do controle de partida inicial pelas Etapas S101 a S103, ou esses processos podem ser executados em paralelo.

[081] A seguir, a ação do sistema de célula de combustível 10 na operação de geração de energia da pilha de célula de combustível 1 será brevemente explicada.

[082] Na operação de geração de energia do sistema de célula de combustível 10, em primeiro lugar, o combustível a ser reformado que é fornecido do tanque 20 é gaseificado pelo evaporador 24; e, então, o gaseificado combustível a ser reformado é aquecido pelo trocador de calor 25. Desse modo, o aquecido combustível a ser reformado é reformado para o gás de ânodo no reformador 26; e, então, esse gás de ânodo é fornecido para o eletrodo de ânodo da pilha de célula de combustível 1. Por outro lado, a temperatura do ar como o gás de catodo é elevada pelo trocador de calor 351; e, então, a mesma é fornecida para o eletrodo de catodo da pilha de célula de combustível 1 após passar através do queimador de difusão 352 e do queimador de combustão catalítica 353.

[083] Na pilha de célula de combustível 1 para a qual o gás de ânodo e o gás de catodo são fornecidos, a energia é gerada pela reação eletroquímica, e, através disso, essa energia é fornecida para o conversor de CC-CC 51. Ao mesmo tempo, o efluente gasoso de ânodo e o efluente gasoso de catodo após terem sido usados na reação eletroquímica são introduzidos no queimador de gás descarregado 40. Desse modo, sob o estado misto do efluente gasoso de ânodo e do efluente gasoso de catodo, esses gases são queimados no queimador de gás descarregado 40 se tornando, através disso, em um gás de exaustão, que, portanto, aquece o evaporador 24 e o trocador de calor 351.

[084] A Figura 3 é um fluxograma que mostra um exemplo do processo de controle de geração de energia que é executado na Etapa S900 dessa modalidade.

[085] Na Etapa S901, a unidade de controle 6 adquire a quantidade carregada da bateria 9. A unidade de controle 6 nessa modalidade adquire o SOC de bateria do sensor de quantidade carregada 61. Entretanto, também pode-se permitir que um sensor de tensão seja disposto na bateria 9 para detectar sua própria tensão, e com base no valor detectado do sensor de tensão, a unidade de controle 6 calcula o SOC de bateria ou a quantidade carregada de acordo com um mapa prescrito, fórmula de cálculo, ou similares.

[086] Na Etapa S902, a unidade de controle 6 adquire a quantidade restante do combustível que pode ser fornecido para a pilha de célula de combustível 1. A unidade de controle 6 nessa modalidade adquire a quantidade restante do combustível a ser reformado do sensor de quantidade de combustível 62 como a quantidade restante do combustível da pilha de célula de combustível 1. Entretanto, alternativamente, a unidade de controle 6 pode calcular a quantidade restante do combustível pela execução da integração de tempo da quantidade de energia gerada pela pilha de célula de combustível 1, ou da quantidade de injeção do combustível pela válvula de fornecimento de combustível 23, ou similares.

[087] Na Etapa S903, quando a quantidade restante do combustível se torna pequena, a unidade de controle 6 define o limite de partida inicial de FC em relação ao SOC de bateria para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande. Por exemplo, quando a energia de solicitação exigida pelo motor de acionamento 81 é aumentada rapidamente, o limite de partida inicial de FC é definido de modo que, levando em consideração o tempo de partida inicial, etc. do sistema de célula de combustível 10, a quantidade carregada da bateria 9 não pode ser deficiente devido à geração de energia insuficiente devido ao atraso da resposta da pilha de célula de combustível 1.

[088] Com isso, em uma situação em que a descarga da bateria 9 para o motor de acionamento 81 e a carga para a bateria 9 pela energia regenerativa do motor de acionamento 81 e a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 são repetidas, o número de que o SOC de bateria ultrapassa o limite de partida inicial de FC pode ser reduzido. Consequentemente, durante a operação do sistema de célula de combustível 10, o consumo do combustível para o aquecimento devido à partida inicial da pilha de célula de combustível 1 pode ser reduzido.

[089] Devido ao fato de que o consumo do combustível para o aquecimento que não contribui para a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 é suprimido conforme mencionado acima, quando a possibilidade de escassez da saída (quantidade carregada) da bateria 9 é aumentada, faz-se com que a pilha de célula de combustível 1 inicie de modo que a energia gerada da mesma possa ser carregada com precisão para a bateria 9. Consequentemente, a deterioração do consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 pode ser suprimida enquanto garante a saída da bateria 9.

[090] Por exemplo, na Etapa S903, a unidade de controle 6 pode alterar o limite de partida inicial de FC de modo a ser diminuir à medida que a quantidade restante do combustível diminui. Com isso, o limite de partida inicial de FC se torna maior à medida que a quantidade restante do combustível aumenta; e, então, pode- se evitar a situação de que a quantidade carregada da bateria 9 se torna deficiente em um estado em que muito combustível permanece, resultando, através disso, em uma situação em que a energia de solicitação do motor de acionamento 81 não pode ser obtida. Por outro lado, devido ao fato de que o limite de partida inicial de FC se torna menor à medida que a quantidade restante do combustível diminui, o consumo do combustível que não contribui para a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 pode ser suprimido.

[091] Conforme mencionado acima, quando a alteração é feita de modo que o limite de partida inicial de FC diminua à medida que a quantidade restante do combustível diminui, com a facilitação do consumo do combustível na pilha de célula de combustível 1 em preferência ao consumo da quantidade carregada da bateria 9, a deterioração do consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 pode ser suprimida.

[092] Além disso, quando a quantidade restante do combustível for menor conforme comparado ao consumo do combustível para o aquecimento necessário para iniciar a pilha de célula de combustível 1, o limite de partida inicial de FC pode ser definido, por exemplo, para zero de modo a proibir que a pilha de célula de combustível 1 seja iniciada. Com isso, a partida inicial desnecessária da pilha de célula de combustível 1 que não contribui para o carregamento da bateria 9 pode ser suprimida.

[093] Depois disso, a fim de evitar uma escassez da quantidade carregada da bateria 9, a unidade de controle 6 define a energia-alvo gerada, que é o valor-alvo da energia gerada da pilha de célula de combustível 1, para um valor de energia prescrito. Esse valor de energia prescrito pode ser anteriormente obtido por um experimento ou similares, ou pode ser alterado para um valor maior em resposta ao rápido aumento da energia de solicitação do motor de acionamento 81.

[094] Quando o processo de Etapa S903 termina, o processo retorna para o procedimento de processo mostrado na Figura 2, prosseguindo, através disso, para o processo de Etapa S100; e quando o SOC de bateria se torna igual ou menor que o limite de partida inicial de FC, o controle de partida inicial do sistema de célula de combustível 10 é executado.

[095] Conforme mencionado acima, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção, o método para controlar o sistema de célula de combustível 10 inclui a quantidade carregada que adquire a Etapa S901 em que a quantidade carregada da bateria 9 é adquirida, e as Etapas de controle de geração de energia S100 a S103 em que quando a quantidade carregada da bateria 9 se torna igual ou menor que o limite de partida inicial de FC (valor prescrito), faz-se com que a pilha de célula de combustível 1 seja iniciada a partir do estado parado. O sistema de célula de combustível 10 como esse fornece o gás de ânodo que contém combustível e o gás de catodo que contém oxidante para a pilha de célula de combustível 1 de modo a fazer com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia, e emite essa energia gerada para a bateria 9.

[096] Além disso, esse método de controle inclui: a quantidade de combustível que adquire a Etapa S902 em que a quantidade restante do combustível que pode ser fornecido para a pilha de célula de combustível 1 é adquirida; e a Etapa S903 em que quando a quantidade restante do combustível se torna pequena, o limite de partida inicial de FC é definido para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande.

[097] Portanto, ao aumentar o limite de partida inicial de FC quando a quantidade restante do combustível é grande, o consumo do combustível é facilitado em preferência ao consumo da quantidade carregada da bateria 9; e, então, a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 se torna deficiente em um estado em que uma grande quantidade do combustível permanece pode ser suprimida.

[098] Além disso, devido ao fato de que o limite de partida inicial de FC é feito menor quando a quantidade restante do combustível se torna menor, o número da partida inicial da pilha de célula de combustível 1 devido à repetição da carga e descarga da bateria 9 pode ser reduzido; e, então, o consumo do combustível para o aquecimento que não contribui para a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 pode ser reduzido. Além disso, apenas quando a possibilidade de deficiência da quantidade carregada da bateria 9 se torna alta, faz-se com que a pilha de célula de combustível 1 seja iniciada de modo a carregar a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 para a bateria 9; e, então, a deficiência da quantidade carregada da bateria 9 pode ser suprimida.

[099] Portanto, de acordo com essa modalidade, garantindo a saída da bateria 9, a deterioração no consumo do sistema de célula de combustível 10 pode ser suprimida.

[0100] Entretanto, a fim de garantir a saída da bateria 9, pode-se presumir o aumento da energia classificada da própria pilha de célula de combustível 1. Nesse caso, no entanto, não apenas o custo de fabricação da pilha de célula de combustível 1 aumenta, mas também o gabarito da mesma se torna difícil. Portanto, como no caso dessa modalidade, pela diminuição do limite de partida inicial de FC à medida que a quantidade restante do combustível diminui, não apenas a deterioração no consumo de combustível do sistema de célula de combustível pode ser suprimida garantindo a saída da bateria 9, mas também pode-se suprimir o aumento do custo de fabricação da pilha de célula de combustível 1 bem como o gabarito.

(Segunda Modalidade)

[0101] A Figura 4 é um fluxograma que mostra um exemplo do processo de controle de geração de energia na segunda modalidade da presente invenção. Devido ao fato de que as composições do sistema de célula de combustível dessa modalidade são iguais àquelas da Figura 1, abaixo, a explicação será feita dando o mesmo símbolo ao mesmo componente.

[0102] Na Etapa S911, a unidade de controle 6 adquire o SOC de bateria do sensor de quantidade carregada 61.

[0103] Na Etapa S912, a unidade de controle 6 adquire a quantidade restante do combustível do sensor de quantidade de combustível 62; e com base na quantidade restante do combustível então adquirida, a quantidade de hidrogênio restante Hrest é estimada de acordo com uma fórmula de cálculo prescrita. A saber, a unidade de controle 6 adquire a quantidade de hidrogênio restante Hrest como a quantidade restante do combustível que pode ser fornecido para a pilha de célula de combustível 1.

[0104] Na Etapa S913, a unidade de controle 6 adquire um consumo de energia do veículo, que mostra o valor de energia consumida do equipamento de carga 8. A unidade de controle 6 grava o consumo de energia adquirido dos valores de veículo nas informações de histórico, que mostra cronicamente o consumo de energia dos valores de veículo obtidos anteriormente, e calcula o histórico de carga em execução P_veículo pelo uso dessas informações de histórico. Devido ao fato de que o consumo de energia do veículo inclui a energia de solicitação (ou energia consumida atua) do motor de acionamento 81, o consumo de energia do veículo aumenta à medida que a quantidade de pressão do pedal de acelerador torna-se maior.

[0105] A unidade de controle 6 dessa modalidade calcula, como o histórico de carga em execução P_veículo, o valor médio em movimento de vários consumos de energia do veículo obtidos durante um período prescrito. Entretanto, o histórico de carga em execução P_veículo não é limitado ao valor médio em movimento, mas pode ser um valor representativo em relação a vários consumos de energia do veículo obtidos durante um período prescrito, como um valor central, um valor mais frequente, ou um valor máximo; ou o mesmo pode ser um valor representativo corrigido de acordo com o grau de dispersão.

[0106] Na Etapa S914, a unidade de controle 6 calcula a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC, em que essa quantidade de descarga mostra a quantidade de energia descarregada da bateria 9 durante o período de partida inicial T_partida_inicial da pilha de célula de combustível 1. A quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC usado aqui mostra a razão entre a quantidade de energia descarregada durante o período de partida inicial de FC e a capacidade classificada da bateria 9, e a mesma é expressada por porcentagem.

[0107] A quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC pode ser calculada conforme a seguir. A saber, em primeiro lugar, a energia descarregada da bateria 9 é obtida pela adição da energia consumida do equipamento auxiliar de FC, que é o equipamento auxiliar da pilha de célula de combustível 1, ao consumo de energia do veículo, e, então, essa energia descarregada é multiplicada pelo período de partida inicial de FC.T_partida_inicial.

[0108] Nessa modalidade, a unidade de controle 6 calcula a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC com base no histórico de carga em execução P_veículo e na energia de equipamento auxiliar de FC P fm, conforme mostrado na fórmula a seguir (1). A energia de equipamento auxiliar de FC P_fm é a energia consumida pelo equipamento auxiliar da pilha de célula de combustível 1, em que o equipamento auxiliar de FC inclui a bomba 21, o compressor 32, as válvulas de controle 231 a 233, 341, e 342, etc. [Fórmula 1]

[0109] Conforme mostrado na fórmula acima, a quantidade de energia W [kWh] descarregada da bateria 9 durante o período de partida inicial de FC T_partida inicial pode ser expressada pela multiplicação da capacidade classificada X_bateria da bateria 9 pela quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC. Além disso, a quantidade de energia W [kWh] descarregada da bateria 9 durante o período de partida inicial de FC T_partida_inicial pode ser obtida levando em consideração a eficiência de carga e descarga E_bateria da bateria 9 na quantidade de energia consumida obtida pela multiplicação da energia consumida total (P_veículo+P_fm) das cargas conectadas à bateria 9 pelo período de partida inicial de FC T_partida_inicial.

[0110] Entretanto, a capacidade classificada X_bateria da bateria 9 é um valor de limite superior da quantidade de energia carregável para a bateria 9. A energia consumida total (P_veículo+P_fm) das cargas conectadas à bateria 9 é a soma do histórico de carga em execução P_veículo e da energia de equipamento auxiliar de FC P_fm. A eficiência de carga e descarga E_bateria da bateria 9 é expressada por porcentagem, em que a perda de energia devido a uma resistência interna da bateria 9 é levada em consideração. O valor do período de partida inicial de FC T_partida_inicial pode ser obtido por um experimento ou similares, em que a unidade do mesmo é medida em segundos.

[0111] Desse modo, expandindo-se a fórmula acima, a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC pode ser derivada, conforme expressado pela fórmula (1). [Fórmula 2]

[0112] Ao calcular o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, levando em consideração a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC conforme mencionado acima, pode-se suprimir a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente durante a partida inicial da pilha de célula de combustível 1.

[0113] Na Etapa S915, a unidade de controle 6 calcula o período de geração de energia classificada de FC T_taxa, que é o período de geração de energia pela geração de energia classificada da pilha de célula de combustível 1, com base na quantidade restante do combustível Hrest da pilha de célula de combustível 1, conforme mostrado na fórmula a seguir (2). [Fórmula 3]

[0114] Conforme mostrado na fórmula acima, a quantidade de energia W [kWh] que pode ser gerada pela pilha de célula de combustível 1 com a energia classificada P_taxa durante o período de geração de energia classificada de FC T_taxa pode ser obtida levando em consideração a eficiência de geração de energia E_taxa da pilha de célula de combustível 1 na geração de quantidade de energia que é obtida pela multiplicação da quantidade restante do combustível após partida inicial (Hrest- Hpartida_inicial) pela quantidade de geração de calor do combustível (120000).

[0115] Entretanto, a quantidade restante do combustível após a partida inicial (Hrest-Hpartida_inicial) pode ser obtida pela subtração do consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento que é necessário para iniciar a pilha de célula de combustível 1 a partir da quantidade restante do combustível Hrest. O consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento é o valor que pode ser obtido por um experimento ou similares. A eficiência de geração de energia E_taxa da pilha de célula de combustível 1 é a eficiência de geração de energia quando a pilha de célula de combustível 1 gera a energia com a energia classificada P_taxa. A unidade do período de geração de energia classificada de FC T_taxa medida em segundos.

[0116] Desse modo, expandindo-se a fórmula acima, o período de geração de energia classificada de FC T_taxa pode ser derivado, conforme mostrado na fórmula (2). [Fórmula 4]

[0117] Ao calcular o período de geração de energia classificada de FC T_taxa, levando em consideração o consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento que é necessário para iniciar a pilha de célula de combustível 1, a partida inicial da pilha de célula de combustível 1 que não contribui para o carregamento da bateria 9 pode ser suprimida; e além disso, pode-se suprimir a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente em um estado em que o combustível da pilha de célula de combustível 1 permanece. Entretanto, tendo em vista a relação na fórmula (2), o período de geração de energia classificada de FC T_taxa se torna mais curto à medida que a quantidade restante do combustível Hrest se torna menor.

[0118] Na Etapa S916, a unidade de controle 6 calcula a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC T_taxa com base no histórico de carga em execução do veículo P_veículo, conforme mostrado pela fórmula a seguir (3). [Fórmula 5]

[0119] Conforme mostrado na fórmula acima, a quantidade de energia W [kWh] que é descarregada da bateria 9 durante o período de geração de energia classificada de FC T_taxa pode ser obtida pela multiplicação da energia descarregada (P_veículo-P_taxa) da bateria 9 pelo período de geração de energia classificada de FC T_taxa. A energia descarregada (P_veículo-P_taxa) da bateria 9 no período de geração de energia classificada de FC T_taxa pode ser obtida pela subtração da energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1 que auxilia a bateria 9 do histórico de carga em execução P veículo.

[0120] Desse modo, expandindo-se a fórmula acima, a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC pode ser derivada conforme mostrado na fórmula (3). [Fórmula 6]

[0121] Calculando-se a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC, pode-se suprimir a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente durante a geração de energia da pilha de célula de combustível 1. Entretanto, conforme mostrado na fórmula (2), o período de geração de energia classificada de FC T_taxa se torna mais curto à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui, de modo que a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC diminua à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui.

[0122] Na Etapa S917, a fim de suprimir a deficiência da quantidade carregada da bateria 9 em um estado em que o combustível da pilha de célula de combustível 1 permanece, a unidade de controle 6 define o valor de deslocamento SOC_deslocamento. O valor de deslocamento SOC_deslocamento mostra o valor de SOC de bateria com o qual a saída da bateria 9 deve ser garantida quando toda a quantidade restante do combustível for consumida. Entretanto, em relação a como definir o valor de deslocamento SOC_deslocamento será explicado posteriormente em referência à Figura 9 e à Figura 10.

[0123] Na Etapa S918, a unidade de controle 6 calcula o limite de partida inicial de FC que determina o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1. Esse limite de FC é definido de modo que a quantidade carregada da bateria 9 não possa ser deficiente antes de todo o combustível no tanque 20 ser consumido.

[0124] A unidade de controle 6 dessa modalidade calcula o limite de partida inicial de FC SOC_taxa pelo uso do valor de deslocamento SOC deslocamento, da quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC, e a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC, conforme mostrado na próxima fórmula (4). [Fórmula 7]

[0125] Ao calcular o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, levando em consideração a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa é significativamente corrigido, de modo que a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente durante a partida inicial da pilha de célula de combustível 1 possa ser evitada.

[0126] Além disso, conforme mostrado na fórmulas (2) e (3), devido ao fato de que a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC diminui à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa na fórmula (4) se torna menor à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui. A saber, à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui, a partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é mais suprimida; e à medida que a quantidade restante do combustível Hrest aumenta, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 se torna mais rápido.

[0127] O limite de parada de FC SOC_reg na fórmula (4) é o SOC de bateria para determinar o tempo de parada da pilha de célula de combustível 1. O limite de parada de FC SOC_reg é o valor que pode ser obtido por um experimento ou similares, em que isso é definido de modo a ser maior que o limite de partida inicial de FC SOC_taxa. Com isso, o limite de parada de FC SOC_reg e o limite de partida inicial de FC SOC_taxa são dotados de histerese, de modo que as ações de partida inicial e parada da pilha de célula de combustível 1 possam ser estabilizadas.

[0128] Na Etapa S919, se for feito a determinação de que o SOC de bateria alcançou o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, a unidade de controle 6 define a geração de energia alvo da pilha de célula de combustível 1 para a energia classificada P_taxa, e com isso, uma série do procedimento de processo em relação ao processo de controle de geração de energia dessa modalidade termina. Após isso, a fim de executar o controle de partida inicial do sistema de célula de combustível 10, a unidade de controle 6 retorna para o procedimento de processo mostrado na Figura 2, e o processo prossegue para a Etapa S100.

[0129] Com isso, a unidade de controle 6 faz com que se inicie o queimador de difusão 352, o queimador de combustão catalítica 353, etc., de modo a eleve a temperatura da pilha de célula de combustível 1 para a temperatura de ação necessário para a geração de energia classificada; e, então, faz com que forneça o gás de ânodo e o gás de catodo para a pilha de célula de combustível 1 com respectivas taxas de fluxo necessárias para a geração de energia classificada.

[0130] Conforme mencionado acima, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa é definido de modo a ser pelo menos maior que o valor de deslocamento SOC_deslocamento, e também assim a ser mais alto à medida que a quantidade restante do combustível Hrest aumenta. Com isso, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é acelerado, de modo que, com a facilitação do consumo do combustível, a quantidade carregada da bateria 9 possa ser garantida. Consequentemente, a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente em um estado em que uma grande quantidade do combustível permanece pode ser evitada.

[0131] Além disso, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa é definido de modo a ser menor à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui, visto que o SOC de bateria no momento quando toda a quantidade restante do combustível Hrest é consumida não é menor que o valor de deslocamento SOC_deslocamento. Com isso, o número da partida inicial da pilha de célula de combustível 1 pode ser reduzido garantindo a quantidade carregada da bateria 9.

[0132] Além disso, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa é definido de modo a ser maior à medida que o histórico de carga em execução do veículo P_veículo aumenta. Com isso, a partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é acelerada, de modo que a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente em um estado em que o combustível da pilha de célula de combustível 1 permanece possa ser evitada.

[0133] A Figura 5 é uma figura que mostra o método de definição para definir a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 nessa modalidade.

[0134] Na Figura 5, o eixo geométrico horizontal indica o SOC de bateria, e o eixo geométrico vertical indica a energia de saída alvo do sistema de célula de combustível 10. A energia de saída alvo do sistema de célula de combustível 10 é o valor-alvo da energia gerada da pilha de célula de combustível 1 que deve ser emitido para pelo menos qualquer um dentre o motor de acionamento 81 e a bateria 9 do sistema de célula de combustível 10.

[0135] Conforme mencionado na Etapa S917 na Figura 4, a unidade de controle 6 define o valor de deslocamento SOC_deslocamento, e calcula a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC e a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC com base no histórico de carga em execução do veículo P_veículo. Na Figura 5, uma soma de SOC_deslocamento, S_auxiliar, e S_partida_inicial é menor que o limite de parada de FC SOC_reg, de modo que a unidade de controle 6 defina essa soma como o limite de partida inicial de FC SOC_taxa. Com isso, quando o SOC de bateria cai para o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, a unidade de controle 6 faz com que a pilha de célula de combustível 1 inicie, de modo que possa gerar a energia.

[0136] Por exemplo, se o SOC de bateria imediatamente após a operação ATIVA da chave de EV for maior que o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, a pilha de célula de combustível 1 é mantida sob o estado parado. Ao acionar o veículo, a energia é emitida da bateria 9 para o motor de acionamento 81 causando, através disso, a diminuição no SOC de bateria, através disso quando o SOC de bateria é diminuído para o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, o controle de partida inicial do sistema de célula de combustível 10 é executado.

[0137] Na seção de partida inicial do FC, apenas o equipamento auxiliar de FC, como a bomba 21 e o compressor 32, é iniciado, sendo que a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 é zero. Portanto, o consumo de energia total do consumo de energia do veículo adicionado ao consumo de energia do equipamento auxiliar de FC é convertido apenas pela bateria 9.

[0138] Aqui, a energia de saída alvo do sistema de célula de combustível 10 é definida para a energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1. Com isso, a unidade de controle 6 faz com que se inicie o queimador de difusão 352, o queimador de combustão catalítica 353, o queimador de gás descarregado 40, etc., de modo a eleve as respectivas temperaturas para as respectivas faixas de temperatura em que a pilha de célula de combustível 1 pode executar a geração de energia classificada. Ao mesmo tempo, a unidade de controle 6 faz com que acione a válvula de fornecimento de combustível 23, o compressor 32, etc., de modo a forneça o gás de ânodo e o gás de catodo para a pilha de célula de combustível 1 com as respectivas taxas de fluxo necessárias para executar a geração de energia classificada.

[0139] Na seção de geração de energia classificada de FC, a fim de auxiliar a fonte de alimentação pela bateria 9 para o motor de acionamento 81, etc., a energia de saída alvo do sistema de célula de combustível 10 é definida para a energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1. Com isso, a unidade de controle 6 controla a temperatura da pilha de célula de combustível 1, a quantidade de fornecimento do gás de ânodo, e a quantidade de fornecimento do gás de catodo, de modo que a pilha de célula de combustível 1 possa gerar a energia com a energia classificada P taxa.

[0140] Por exemplo, no caso em que o histórico de carga em execução P_veículo não altera, mas é constante, quando a quantidade restante do combustível Hrest armazenado no tanque de combustível 20 esgota, o SOC de bateria com a quantidade do valor de deslocamento SOC_deslocamento pode ser garantido.

[0141] Ou, no caso em que o histórico de carga em execução P_veículo diminui após a partida inicial da pilha de célula de combustível 1, quando a quantidade restante do combustível Hrest esgota, o SOC de bateria se torna maior que o valor de deslocamento SOC deslocamento. Quando o histórico de carga em execução P_veículo se torna zero, toda a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 é carregada na bateria 9, de modo que o SOC de bateria aumente. Quando o SOC de bateria se torna maior que o limite de parada de FC SOC_reg, a unidade de controle 6 para a geração de energia da pilha de célula de combustível 1. Com isso, a geração de energia desnecessária da pilha de célula de combustível 1 pode ser suprimida.

[0142] Por outro lado, no caso em que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta após a partida inicial da pilha de célula de combustível 1, quando a quantidade restante do combustível Hrest esgota, o SOC de bateria se torna menor que o valor de deslocamento SOC_deslocamento. Portanto, o valor de deslocamento SOC_deslocamento é anteriormente determinado de modo que, mesmo no caso em que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta, a bateria 9 não possa se submeter a descarga excessiva quando a quantidade restante do combustível Hrest esgota.

[0143] Conforme mencionado acima, quando o limite de partida inicial de FC SOC_taxa que determina o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é definido de acordo com a quantidade restante do combustível Hrest que pode ser fornecido para a pilha de célula de combustível 1, a quantidade carregada necessária para proteger a bateria 9 pode ser garantida mesmo quando todo o combustível é consumido. Além disso, mesmo no caso em que o consumo de energia do motor de acionamento 81 aumenta rapidamente no momento quando a quantidade restante do combustível Hrest é pequena, fazendo com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia com a energia classificada P_taxa, a descarga excessiva da bateria 9 devido ao atraso na resposta da pilha de célula de combustível 1 pode ser suprimida garantindo a saída de solicitação do motor de acionamento 81.

[0144] A Figura 6 mostra um exemplo da relação entre o histórico de carga em execução P_veículo e o limite de partida inicial de FC SOC_taxa.

[0145] Conforme mostrado na Figura 6, quando o histórico de carga em execução P_veículo é menor que a energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1, o auxílio da pilha de célula de combustível 1 é desnecessário, de modo que o limite de partida inicial de FC SOC_taxa seja definido para o valor de deslocamento SOC_deslocamento.

[0146] Por outro lado, a energia de descarga da bateria 9 aumenta à medida que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta em relação à energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1, de modo que a probabilidade de a bateria 9 se submeter à descarga excessiva se torne alta. Devido a isso, à medida que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta em relação à energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1, a unidade de controle 6 eleva o limite de partida inicial de FC SOC_taxa a fim de acelerar o tempo auxiliar da fonte de alimentação da bateria 9 para o motor de acionamento 81.

[0147] Ao realizar isso, à medida que o consumo de energia do motor 81 aumenta, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa se torna maior, de modo que o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 seja acelerado; e, então, pode-se evitar a situação em que a energia carregada da bateria 9 é deficiente durante a pilha de célula de combustível 1 que gere a energia.

[0148] A Figura 7 é um gráfico de tempo que ilustra a alteração na saída do sistema de célula de combustível 10 com a alteração da SOC de bateria nessa modalidade.

[0149] Na Figura 7, a alteração da SOC de bateria é mostrada pela linha contínua, e a alteração da energia de saída do sistema de célula de combustível 10 é mostrada pela linha pontilhada.

[0150] Em primeiro lugar, no tempo t0, a energia é fornecida para o equipamento de carga, como o motor de acionamento 81, apenas a partir da bateria 9. Portanto, o SOC de bateria diminui gradualmente.

[0151] No tempo t1, o SOC de bateria alcança o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, de modo que o controle de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 comece. Nesse tempo, no sistema de célula de combustível 10, a fim de acionar a bomba 21 e o compressor 32, a energia de equipamento auxiliar de FC P_fm é necessária. Aqui, devido ao fato de que a energia de equipamento auxiliar de FC P fm é coberta com a bateria 9, a taxa de redução da SOC de bateria é grande no período de partida inicial de FC T_partida_inicial, em que o SOC de bateria diminui reduzida pela quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial no período de partida inicial de FC.

[0152] No tempo t2, devido ao fato de que a temperatura da pilha de célula de combustível 1 alcança a temperatura de ação necessária para a geração de energia classificada, a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 com a energia classificada P_taxa começa. Com isso, a energia é fornecida para o equipamento de carga 8 não apenas a partir da bateria 9, mas também a partir da pilha de célula de combustível 1; e, então, a energia de descarga da bateria 9 diminui. Devido a isso, a taxa de redução da SOC de bateria se torna lenta no período de geração de energia classificada de FC T_taxa; e, então, o SOC de bateria diminui pela quantidade de descarga da bateria S_auxiliar no período de geração de energia classificada de FC.

[0153] No tempo t3, toda a quantidade restante do combustível que é armazenado no tanque de combustível 20 é consumida, de modo que a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 pare, em que o SOC de bateria com a quantidade de o valor de deslocamento SOC_deslocamento é garantido. Portanto, durante o momento em que a pilha de célula de combustível 1 está gerando energia, um problema como a diminuição na saída do motor de acionamento 81 devido à escassez da energia da bateria 9 ou descarga excessiva da bateria 9 pode ser evitado.

[0154] Conforme mencionado acima, levando em consideração a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC no limite de partida inicial de FC SOC_taxa, no tempo t3 quando toda a quantidade restante do combustível da pilha de célula de combustível 1 é consumido, a quantidade carregada da bateria 9 com a quantidade de o valor de deslocamento SOC_deslocamento pode ser adequadamente garantida. Além disso, quando a pilha de célula de combustível 1 executa a geração de energia com a energia classificada P_taxa, facilitando o consumo de combustível da pilha de célula de combustível 1, a diminuição na quantidade carregada da bateria 9 pode ser suprimida.

[0155] A Figura 8 é um gráfico de tempo quando a pilha de célula de combustível 1 executa a operação de geração de energia de acordo com o SOC de bateria após conclusão da partida inicial do sistema de célula de combustível 10.

[0156] Aqui, presume-se que na modalidade após a conclusão da partida inicial da pilha de célula de combustível 1, a saber após a temperatura da pilha de célula de combustível 1 alcançar a temperatura de ação com capacidade para realizar a geração de energia classificada, faz-se a determinação em relação a se o SOC de bateria adquirido é igual ou menor que o limite de partida inicial de FC SOC_taxa ou não. Nessa modalidade, devido ao fato de que não há necessidade de usar o combustível para o aquecimento, a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial durante o período de partida inicial de FC é definida para zero.

[0157] Na Figura 8, a alteração na SOC de bateria é mostrada pela linha contínua, e a alteração na quantidade restante do combustível Hrest é mostrada pela linha pontilhada.

[0158] No tempo t0, a energia é fornecida para o equipamento de carga 8, como o motor de acionamento 81 apenas a partir da bateria 9. Portanto, o SOC de bateria diminui gradualmente.

[0159] No tempo t11, o SOC de bateria alcança o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, de modo que a geração de energia pela pilha de célula de combustível 1 com a energia classificada P_taxa comece. Com isso, a quantidade restante do combustível Hrest diminui gradualmente com a passagem do tempo. Entretanto, conforme mencionado acima, devido ao fato de que a temperatura da pilha de célula de combustível 1 é elevada para a temperatura de ação com capacidade para realizar a geração de energia classificada, a execução do controle de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é omitida.

[0160] Devido ao fato de que a pilha de célula de combustível 1 começa a geração de energia, a energia é fornecida não apenas a partir da bateria 9, mas também a partir da pilha de célula de combustível 1; e, então, a energia de descarga da bateria 9 diminui. Devido a isso, a taxa de redução da SOC de bateria se torna mais lenta.

[0161] No tempo t12, a quantidade restante do combustível Hrest se torna zero, de modo que a pilha de célula de combustível 1 pare a geração de energia. Nesse tempo, o SOC de bateria com a quantidade de o valor de deslocamento SOC_deslocamento é garantido. Devido a isso, durante o momento em que a pilha de célula de combustível 1 está gerando a energia, pode-se evitar a situação em que a energia fornecida para o motor de acionamento 81 diminui rapidamente devido à escassez da SOC de bateria.

[0162] Conforme mencionado acima, quando o SOC de bateria é diminuído para o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 é significativamente aumentada, de zero para a energia classificada. A saber, quando a razão entre a quantidade restante do combustível Hrest e o SOC de bateria se torna significativa, a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 é aumentada em estágios de modo a tornar essa razão menor, diminuindo, através disso, a quantidade restante do combustível Hrest.

[0163] Com isso, pode-se evitar a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente em um estado em que o combustível da pilha de célula de combustível 1 permanece. Consequentemente, utilizando de modo eficaz a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 evitando a rápida diminuição na saída do motor de acionamento 81, a quantidade carregada da bateria 9 pode ser garantida.

[0164] A Figura 9 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de definição com o qual o valor de deslocamento SOC_deslocamento para garantir a saída da bateria 9 é definido.

[0165] Na Figura 9, o eixo geométrico horizontal mostra a margem de bateria, que mostra a diferença entre o histórico de carga em execução P_veículo e a saída de limite superior que é o valor de limite superior da energia de saída da bateria 9, e o eixo geométrico vertical mostra o valor de deslocamento SOC_deslocamento.

[0166] Conforme mostrado na Figura 9, à medida que a margem de bateria fica maior, a possibilidade para fazer com que a deficiência da quantidade carregada da bateria 9 antes da quantidade restante do combustível seja consumida diminui mais; e, então, o valor de deslocamento SOC_deslocamento é definido mais baixo.

[0167] A unidade de controle 6 nessa modalidade altera o valor de deslocamento SOC_deslocamento na faixa do valor de limite inferior SOC_deslocamento_L para o valor de limite superior SOC_deslocamento H de acordo com a margem de bateria na seção da primeira margem m1 para a segunda margem m2.

[0168] A primeira margem m1 é a margem de bateria quando o histórico de carga em execução P_veículo é aumentado para a energia classificada do veículo P_veículo_taxa. A energia classificada do veículo P_veículo_taxa é o consumo de energia do veículo quando consumo de energia do equipamento de carga 8 se torna máximo. Entretanto, o método de cálculo da primeira margem m1 será descrito em referência à próxima figura.

[0169] A segunda margem m2 é o valor que pode ser obtido por um experimento ou similares. Por exemplo, isso é definido para a margem de bateria quando o histórico de carga em execução P_veículo se torna o valor obtido pela multiplicação da energia classificada do veículo pelo coeficiente “0,7”.

[0170] Conforme mencionado acima, quando a margem de bateria se torna maior, a unidade de controle 6 diminui o limite de partida inicial de FC SOC_taxa conforme comparado ao tempo quando a margem de bateria é baixa. Ao realizar isso, garantindo a quantidade carregada da bateria 9, a chance de que a pilha de célula de combustível 1 se submeta à geração de energia classificada pode ser diminuída, de modo que o consumo de combustível possa ser aprimorado.

[0171] A Figura 10 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de cálculo para calcular a margem de bateria mostrada na Figura 9.

[0172] A Figura 10(a) é uma figura característica de saída que mostra a relação entre a saída de limite superior da bateria e o SOC de bateria. A Figura 10(b) é uma figura explicativa que mostra o método de cálculo da primeira margem m1.

[0173] Conforme mostrado na Figura 10(b), a primeira margem m1 é definida para o valor que é obtido pela subtração da energia classificada do veículo da saída de limite superior da bateria no tempo quando o SOC de bateria se torna o valor de deslocamento SOC deslocamento. A margem de bateria mostrada na Figura 9 é calculada pela subtração do histórico de carga em execução P_veículo da saída de limite superior da bateria no tempo quando o SOC de bateria se torna o valor de deslocamento SOC_deslocamento.

[0174] Entretanto, conforme mostrado na Figura 10(a), devido ao fato de que a saída de limite superior da bateria altera com o SOC de bateria, o valor de limite inferior SOC_deslocamento_L do valor de deslocamento mostrado na Figura 9 é determinado levando em consideração as características de saída, etc. da bateria 9.

[0175] Aqui, a margem de bateria é calculada pela subtração do histórico de carga em execução P_veículo da saída de limite superior da bateria no tempo quando o SOC de bateria se torna o valor de deslocamento SOC_deslocamento. No entanto, a diferença entre a saída de limite superior da bateria da SOC de bateria e o consumo de energia do veículo nesse momento também pode ser usada como a margem de bateria.

[0176] Conforme descrito acima, a unidade de controle 6 calcula a margem de bateria levando em consideração as características de saída da bateria 9, em que o valor de deslocamento SOC deslocamento é feito menor à medida que a margem de bateria se torna maior. Com isso, o consumo desnecessário da quantidade restante do combustível Hrest pela execução da geração de energia da pilha de célula de combustível 1 apesar de o SOC de bateria ser suficientemente alto pode ser suprimido. Portanto, o consumo de combustível da pilha de célula de combustível 1 pode ser aprimorado.

[0177] Entretanto, nessa modalidade, no caso quando o SOC de bateria diminui para o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, a energia-alvo gerada da pilha de célula de combustível 1 é definida para a energia classificada P_taxa; no entanto, isso pode ser definido para uma energia prescrita que é menor que a energia classificada P_taxa. Mesmo em casos como esse, também, a quantidade carregada da bateria 9 pode ser satisfatoriamente garantida após a quantidade restante do combustível ser consumida.

[0178] De acordo com a segunda modalidade da presente invenção, no processo de controle de geração de energia da Etapa S900 mostrada na Figura 4, conforme mostrado na fórmulas (2) a (4), a unidade de controle 6 altera o limite de partida inicial de FC SOC_taxa para um valor menor à medida que a quantidade restante do combustível Hrest diminui.

[0179] Com isso, o número da partida inicial da pilha de célula de combustível 1 causada pela carga e descarga da bateria 9 pode ser diminuído, de modo que o consumo H_partida_inicial do combustível para o aquecimento que não contribui para a geração de energia da pilha de célula de combustível 1 possa ser reduzido. Consequentemente, garantindo a quantidade carregada da bateria 9, o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 pode ser aprimorado.

[0180] Além disso, de acordo com essa modalidade, no processo de controle de geração de energia de Etapa S900, conforme mostrado na Figura 8, quando o SOC de bateria diminui, a unidade de controle 6 define a energia-alvo gerada da pilha de célula de combustível 1 de zero para um valor de energia mais alto prescrito conforme comparado a quando o SOC de bateria é alta. Com isso, pode-se fornecer a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente em um estado em que o combustível da pilha de célula de combustível 1 permanece.

[0181] O valor de energia prescrito que é definido para a energia-alvo gerada é, de preferência, definido para o valor de energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1. Com isso, a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 que auxilia a bateria 9 é feita máxima, de modo que, mesmo quando o consumo de energia do equipamento de carga 8 aumenta rapidamente, a descarga excessiva dificilmente ocorra na bateria 9. Portanto, com a diminuição de modo rápido da quantidade restante do combustível da pilha de célula de combustível 1, a saída da bateria 9 pode ser adicionalmente garantida

[0182] Além disso, de acordo com essa modalidade, conforme mostrado na Figura 7, quando o SOC de bateria se torna igual ou menor que o limite de partida inicial de FC SOC_taxa, a unidade de controle 6 faz com que aumente em estágios a energia-alvo gerada da pilha de célula de combustível 1 de modo a diminuir a razão da quantidade restante do combustível Hrest para o SOC de bateria.

[0183] Com isso, a quantidade restante do combustível Hrest da pilha de célula de combustível 1 diminui em preferência à quantidade carregada da bateria 9; e, então, pode-se suprimir a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 se torna deficiente em um estado em que o combustível permanece.

[0184] Além disso, de acordo com essa modalidade, conforme mostrado na Figura 5, quando o SOC de bateria se torna maior que um limite de parada de FC específico SOC_reg, a unidade de controle 6 faz com que a pilha de célula de combustível 1 pare a geração de energia da mesma. A, a unidade de controle 6 define o limite de parada de FC SOC_reg para o valor maior que o limite de partida inicial de FC SOC_taxa.

[0185] Ao realizar isso, devido ao fato de que o número de parada de geração de energia da pilha de célula de combustível 1 pode ser reduzido, o número de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 também pode ser reduzido com isso. Consequentemente, o consumo do combustível para o aquecimento que não contribui para o carregamento da bateria 9 pode ser suprimido, de modo que o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 possa ser aprimorado. Além disso, conforme mostrado na Figura 5, devido ao fato de que um histerese é fornecido, a repetição na partida inicial e parada da pilha de célula de combustível 1 não ocorre prontamente, de modo que a ação da pilha de célula de combustível 1 possa ser estabelecida.

[0186] Além disso, de acordo com essa modalidade, conforme mostrado na Figura 4, na Etapa S913, a unidade de controle 6 calcula o histórico de carga em execução P_veículo, que mostra o histórico de alteração da energia que é consumida no equipamento de carga 8. E, pelo uso desse histórico de carga em execução P_veículo, a unidade de controle 6 calcula, na Etapa S914, a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial no período de partida inicial de FC, e também, na Etapa S916, calcula a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar no período de geração de energia classificada de FC. Pelo uso desses resultados de cálculo, a unidade de controle 6 calcula, na Etapa S918, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa.

[0187] A saber, a unidade de controle 6 corrige o limite de partida inicial de FC SOC_taxa de acordo com o histórico de alteração do equipamento de carga 8 que é conectado à bateria 9. Com isso, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é acelerado de acordo com um aumento na quantidade da energia descarregada da bateria 9 para o equipamento de carga 8; e, então, facilitando o consumo de combustível da pilha de célula de combustível 1, pode-se evitar mais seguramente a situação em que a quantidade carregada da bateria 9 é deficiente.

[0188] Por exemplo, conforme mostrado na Figura 6, a unidade de controle 6 eleva o limite de partida inicial de FC SOC_taxa à medida que o histórico de carga em execução P_veícuio — disso mostra que o valor médio em movimento do consumo de energia do equipamento de carga 8 — aumenta.

[0189] Com isso, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é acelerado à medida que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta; e, então, a diminuição na quantidade carregada da bateria 9 pode ser suprimida pela redução da quantidade restante do combustível. Além disso, pelo uso do valor médio em movimento do consumo de energia do equipamento de carga 8, a alteração frequente do limite de partida inicial de FC SOC_taxa causada pela alteração do consumo de energia do equipamento de carga em um período de tempo curto pode ser evitada. Consequentemente, pode-se fornecer a situação em que a partida inicial e parada da pilha de célula de combustível 1 são repetidas.

[0190] Além disso, de acordo com essa modalidade, na Etapa S915, a unidade de controle 6 calcula o período de geração de energia classificada de FC T_taxa pelo uso do consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento que é fornecido para o queimador de difusão 352, o queimador de combustão catalítica 353, e o queimador de gás descarregado 40 durante o período de partida inicial da pilha de célula de combustível 1. E, na Etapa S916, a unidade de controle 6 calcula a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar no período de geração de energia classificada de FC T_taxa, e pelo uso desse resultado de cálculo, calcula, na Etapa S918, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa.

[0191] A saber, a unidade de controle 6 corrige o limite de partida inicial de FC SOC_taxa para um valor menor pelo uso do consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento que é necessário para iniciar a pilha de célula de combustível 1. Com isso, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é atrasado, ou até mesmo a própria partida inicial é suprimida; e, então, a partida inicial da pilha de célula de combustível 1 que não contribui para o carregamento da bateria 9 pode ser suprimida.

[0192] Além disso, de acordo com essa modalidade, a unidade de controle 6 obtém, na Etapa S915, o período de geração de energia classificada de FC T_taxa durante o qual a pilha de célula de combustível 1 gera a energia com a energia classificada P_taxa com base na quantidade restante do combustível Hrest; e, na Etapa S916, calcula, de acordo com o consumo de energia do equipamento de carga 8, a quantidade de descarga da bateria S_auxiliar no período de geração de energia classificada de FC T_taxa. E, além disso, a unidade de controle 6 calcula, na Etapa S918, o limite de partida inicial de FC SOC_taxa pela adição da quantidade de descarga da bateria S_auxiliar durante o período de geração de energia classificada de FC ao valor de deslocamento SOC_deslocamento.

[0193] Fazendo com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia com a energia classificada da maneira conforme mencionado acima, a fonte de alimentação da bateria 9 para o equipamento de carga 8 é auxiliada por um grau máximo mesmo se o consumo de energia do veículo aumentar rapidamente; e, então, a deficiência da quantidade carregada da bateria 9 pode ser suprimida. Além disso, levando em consideração o valor de deslocamento SOC_deslocamento no limite de partida inicial de FC SOC_taxa, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é acelerado; e, então, facilitando o consumo de combustível, a saída da bateria 9 pode ser adicionalmente garantida.

[0194] Também, de acordo com essa modalidade, conforme mostrado na Figura 9, a unidade de controle 6 define o valor de deslocamento SOC_deslocamento para um valor menor à medida que a margem de bateria aumenta para mais alto, em que essa margem mostra a diferença entre a energia de limite superior da bateria e o consumo de energia do veículo.

[0195] A saber, quando há uma permissão na saída da bateria 9, a fim de suprimir a deficiência da quantidade carregada da bateria 9, o valor de deslocamento SOC_deslocamento é feito menor de modo que o aceleramento do tempo de partida inicial da geração de energia da pilha de célula de combustível 1 mais que o necessário possa ser suprimido. Com isso, o consumo de combustível com eficiência insatisfatória na pilha de célula de combustível 1 pode ser suprimido, de modo que o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 possa ser aprimorado.

[0196] Entretanto, nessa modalidade, a fim de priorizar a segurança da quantidade carregada da bateria 9, o exemplo em que faz-se com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia com a geração de energia classificada foi explicado, em que a eficiência de energia do sistema de célula de combustível 10 diminui à medida que a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 aumenta. Portanto, espera-se suprimir a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 enquanto garante a energia da bateria 9. Consequentemente, a próxima modalidade é dotada, além do modo de acionamento protetor de bateria pela geração de energia classificada da pilha de célula de combustível 1, do modo de acionamento que prioriza o consumo de combustível em que o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 pode ser aprimorado.

(Terceira Modalidade)

[0197] A Figura 11 é a figura explicativa que mostra a relação entre a energia de saída alvo do sistema de célula de combustível 10 e a quantidade carregada da bateria 9 na terceira modalidade da presente invenção.

[0198] Conforme mostrado na Figura 11, nessa modalidade, duas seções de acionamento, a seção de acionamento protetor de bateria e a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível, são configuradas.

[0199] A seção de acionamento protetor de bateria é igual à seção de acionamento da pilha de célula de combustível 1 do valor de limite inferior da SOC de bateria para o limite SOC_taxa, conforme mostrado na Figura 5. No seção de acionamento protetor de bateria, a unidade de controle 6 prioriza a segurança da quantidade carregada da bateria 9 definindo, através disso, a energia gerada do sistema de célula de combustível 1 para a energia classificada P_taxa. Entretanto, a fim de fazer com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia com a energia classificada P_taxa, a temperatura da pilha de célula de combustível 1 precisa ser mantida no lado de limite superior na faixa de temperatura em que a energia pode ser gerada.

[0200] A seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit é configurada na região de SOC de bateria que é maior que o limite de comutação de acionamento SOC_taxa que é um valor de limite inferior da seção de acionamento de proteção de bateria. Na seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit, a fim de aprimorar o consumo de combustível da pilha de célula de combustível 1, a unidade de controle 6 define a energia-alvo gerada da pilha de célula de combustível 1 para o valor de energia de alta eficiência P_eco que é menor que o valor de energia classificada P_taxa. Entretanto, o valor de energia de alta eficiência P_eco é definido para o valor de energia em que a eficiência de energia da pilha de célula de combustível 1 é a mais alta sob a condição de que a temperatura da pilha de célula de combustível 1 é mantida no lado inferior na faixa de temperatura em que a energia pode ser gerada.

[0201] Além da seção de acionamento protetor de bateria, pela definição da seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit da maneira conforme mencionado acima, o número de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 pode ser reduzido, de modo que consumo do combustível para o aquecimento usado no controle de partida inicial possa ser reduzido. Além disso, devido ao fato de que o número do acionamento protetor de bateria com eficiência de energia insatisfatória durante a operação de geração de energia da pilha de célula de combustível 1 pode ser reduzido, a eficiência de energia de todo o sistema pode ser melhorada de modo que o consumo de combustível possa ser aprimorado.

[0202] A Figura 12 é uma figura conceitual em relação à eficiência de energia na unidade protetora de bateria e na unidade de priorização de consumo de combustível. Aqui, o eixo geométrico horizontal mostra a energia gerada da pilha de célula de combustível 1, e o eixo geométrico vertical mostra a eficiência de energia da pilha de célula de combustível 1.

[0203] Na unidade de priorização de consumo de combustível, a unidade de controle 6 mantém a temperatura da pilha de célula de combustível 1 no lado de limite inferior da faixa de temperatura com capacidade de geração de energia, por exemplo a 650 °C, e faz com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia de modo que a eficiência de energia da pilha de célula de combustível 1 possa ser o valor de energia de alta eficiência P_eco que é o mais alto na eficiência de energia. A saber, a unidade de controle 6 causa o fornecimento para a pilha de célula de combustível 1 do gás de ânodo e do gás de catodo com as respectivas taxas de fluxo necessárias para executar a geração de energia com o valor de energia de alta eficiência P_eco. Ao mesmo tempo, a unidade de controle 6 opera o conversor de CC-CC 51 de modo a fazer com que a pilha de célula de combustível 1 eleva a tensão da mesma até a energia que é tirada da pilha de célula de combustível 1 para a bateria 9 alcance o valor de tensão do valor de energia de alta eficiência P_eco.

[0204] Na unidade protetora de bateria, a unidade de controle 6 faz com que mantenha a temperatura da pilha de célula de combustível 1 no lado de limite superior da faixa de temperatura com capacidade de geração de energia, por exemplo a 750 °C, e faz com que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia de modo que a energia gerada possa ser o valor de energia classificada P_taxa que corresponde à tensão de limite inferior da pilha de célula de combustível 1. A saber, a unidade de controle 6 causa o fornecimento para a pilha de célula de combustível 1 do gás de ânodo e do gás de catodo com as respectivas taxas de fluxo necessárias para gerar a energia com o valor de energia classificada P_taxa. Ao mesmo tempo, a unidade de controle 6 opera o conversor de CC-CC 51 de modo a fazer com que a pilha de célula de combustível 1 diminua a tensão da mesma até a energia que é tirada da pilha de célula de combustível 1 para a bateria 9 alcance o valor de tensão do valor de energia classificado Ptaxa.

[0205] Conforme mencionado acima, quando o SOC de bateria for maior que o limite de comutação de acionamento SOC_taxa, a unidade de controle 6 faz com que diminua a temperatura da pilha de célula de combustível 1 dentro da faixa de temperatura em que a pilha de célula de combustível 1 pode gerar a energia, e também define a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 para um valor menor. Por outro lado, quando o SOC de bateria se torna menor que o limite de comutação de acionamento SOC_taxa, a unidade de controle 6 faz com que eleve a temperatura da pilha de célula de combustível 1 dentro da faixa de temperatura em que a pilha de célula de combustível 1 pode gerar a energia pelo uso do combustível para o aquecimento, e também define a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 para um valor mais alto.

[0206] A Figura 13 é uma figura explicativa que mostra um exemplo do método de definição para definir a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit. Aqui, o eixo geométrico horizontal mostra o histórico de carga em execução P_veículo, e o eixo geométrico vertical mostra a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit.

[0207] Conforme mostrado na Figura 13, à medida que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta, a necessidade de auxiliar a saída da bateria 9 pela geração de energia da pilha de célula de combustível 1 aumenta, de modo que a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit seja feita maior.

[0208] Especificamente, na seção da energia de alta eficiência P_eco para a energia classificada do veículo P veículo_taxa, a unidade de controle 6 altera a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit na faixa do valor de limite inferior S_fit_L para o valor de limite superior S_fit_H de acordo com o valor do histórico de carga em execução P veículo.

[0209] Conforme mencionado acima, quando o consumo de energia do veículo, que é o consumo de energia do equipamento de carga 8, aumenta, a unidade de controle 6 expande a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit conforme comparado a quando o consumo de energia do veículo é pequeno. Com isso, a eficiência de geração de energia da pilha de célula de combustível 1 aprimora, de modo que a quantidade carregada para a bateria 9 da pilha de célula de combustível 1 aumente, através disso, o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 pode ser aprimorado.

[0210] A Figura 14 é um fluxograma que mostra um exemplo do processo de controle de geração de energia executado pela Etapa S900 nessa modalidade.

[0211] O processo de controle de geração de energia dessa modalidade compreende processos de Etapas S934, S935, e Etapas S937 a S942 em vez de processos de Etapas S914, S915 e Etapas S917 a S920 mostradas na Figura 4. Devido ao fato de que os outros processos são iguais aos processos mostrados na Figura 4, a explicação em relação aos mesmos é omitida enquanto se identifica com os mesmos respectivos símbolos de antes.

[0212] Na Etapa S934, a unidade de controle 6 calcula a quantidade de descarga da bateria S_partida_inicial no período de partida inicial de FC de acordo com a fórmula (1), da mesma maneira que o processo de Etapa S914.

[0213] O período de partida inicial de FC T_partida_inicial dessa modalidade é o valor obtido pela integração do período de partida inicial que é o tempo necessário para transferir do estado de parada da pilha de célula de combustível 1 para a unidade de priorização de consumo de combustível e o período de aquecimento que é o tempo necessário para transferir da unidade de priorização de consumo de combustível para a unidade protetora de bateria. Especificamente, o período de partida inicial é o tempo necessário para elevar a temperatura da pilha de célula de combustível 1 para a temperatura necessário para executar a unidade de priorização de consumo de combustível; e o período de aquecimento é o tempo necessário para elevar a temperatura da pilha de célula de combustível 1 do estado de temperatura da unidade de priorização de consumo de combustível para a temperatura necessária para executar a unidade protetora de bateria.

[0214] Na Etapa S935, a unidade de controle 6 calcula o período de geração de energia classificada de FC T_taxa de acordo com a fórmula (2), de modo similar ao processo de Etapa S915.

[0215] O consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento nessa modalidade é definido para o valor que é obtido pela adição do consumo da partida inicial combustível necessário para elevar a temperatura da pilha de célula de combustível 1 à temperatura de ação da unidade de priorização de consumo de combustível e o consumo do combustível de aquecimento necessário para aquecer a pilha de célula de combustível 1 até a temperatura de ação da acionamento protetor de bateria do estado de temperatura da unidade de priorização de consumo de combustível.

[0216] A seguir, na Etapa S937, a unidade de controle 6 define o SOC_deslocamento a fim de garantir a saída da bateria 9 de acordo com a margem de bateria, conforme mostrado na Figura 9.

[0217] A primeira margem m1 nessa modalidade é obtida pela adição da energia de alta eficiência P_eco ao valor obtido pela subtração da energia classificada do veículo da saída de limite superior da bateria, conforme mostrado na Figura 15. Também, a margem de bateria é obtida pela adição da energia de alta eficiência P_eco ao valor obtido pela subtração o histórico de carga em execução P_veículo da saída de limite superior da bateria quando o SOC de bateria alcança o valor de limite superior SOC_deslocamento_H do valor de deslocamento.

[0218] Na Etapa P938, a unidade de controle 6 define o limite de comutação de acionamento SOC_taxa que determina o tempo de comutação da unidade de priorização de consumo de combustível para a unidade protetora de bateria de acordo com a fórmula (4), similarmente ao processo de Etapa S918.

[0219] Na Etapa S939, a unidade de controle 6 define a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit de acordo com o valor do histórico de carga em execução P_veículo, conforme mostrado na Figura 13.

[0220] Na Etapa S940, a unidade de controle 6 calcula o limite de partida inicial de FC S_eco que determina o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1, conforme mostrado na próxima fórmula (5). [Fórmula 8]

[0221] Na Etapa S941, a unidade de controle 6 define a energia-alvo gerada no tempo quando o SOC de bateria cai para do limite de partida inicial de FC SOC_eco para o valor de energia de alta eficiência P_eco, e a energia-alvo gerada no tempo quando o SOC de bateria cai do limite de comutação de acionamento SOC_taxa para o valor de energia classificada P_taxa. Quando o processo de Etapa S941 termina, a unidade de controle 6 executa o controle de partida inicial pelas Etapas S100 a S104 mostradas na Figura 2.

[0222] Com isso, quando o SOC de bateria se torna o limite de partida inicial de FC SOC_eco, a unidade de controle 6 faz com que eleve a temperatura da pilha de célula de combustível 1 até o lado de limite inferior na faixa da temperatura com capacidade de geração de energia, e ao mesmo tempo, faz com que forneça para a pilha de célula de combustível 1 o gás de catodo e o gás de ânodo com as respectivas taxas de fluxo necessárias para executar a geração de energia com a energia de alta eficiência P_eco.

[0223] E, quando o SOC de bateria se torna igual ou menor que o limite de comutação de acionamento SOC_taxa, a unidade de controle 6 faz com que eleve a temperatura da pilha de célula de combustível 1 até o lado de limite superior na faixa da temperatura com capacidade de geração de energia, e ao mesmo tempo, faz com que forneça para a pilha de célula de combustível 1 o gás de catodo e o gás de ânodo com as respectivas taxas de fluxo necessárias para executar a geração de energia com a energia classificada P_taxa.

[0224] De acordo com a terceira modalidade da presente invenção, quando o SOC de bateria (quantidade carregada) se torna o limite de partida inicial de FC (primeiro limite) SOC_eco, a unidade de controle 6 faz com que execute a unidade de priorização de consumo de combustível. A saber, quando o SOC de bateria diminui para o limite de partida inicial de FC SOC_eco, a unidade de controle 6 faz com que a pilha de célula de combustível 1 inicie de modo que a pilha de célula de combustível 1 gere a energia com a energia de alta eficiência P_eco que é menor que a energia classificada P_taxa. Com isso, a eficiência de energia da pilha de célula de combustível 1 é aprimorada, de modo que o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 possa ser aprimorado.

[0225] Desse modo, quando o SOC de bateria se torna igual ou menor que o limite de comutação de acionamento (segundo limite) SOC_taxa que é menor que o limite de partida inicial de FC SOC_eco, a unidade de controle 6 comuta pelo estado de acionamento da pilha de célula de combustível 1 a partir da unidade de priorização de consumo de combustível para a unidade protetora de bateria. A saber, quando o SOC de bateria é diminuído para o limite de comutação de acionamento SOC_taxa, a unidade de controle 6 faz com que eleve a temperatura da pilha de célula de combustível 1 de modo a aumentar a geração de energia da pilha de célula de combustível 1, conforme mostrado na Figura 12. Ao realizar isso, facilitando o consumo da quantidade restante do combustível, a quantidade carregada da bateria 9 pode ser garantida.

[0226] Se a quantidade carregada da bateria 9 esgotasse antes da quantidade restante do combustível, devido ao fato de que a saída de limite superior da bateria 9 é maior que a energia classificada P_taxa da pilha de célula de combustível 1, quantidade suficiente da energia não pode ser fornecida para o motor de acionamento 81; e, então, seria preocupante a descarga excessiva da bateria 9 fazer com que uma diminuição no desempenho de saída da mesma ocorra. Além disso, leva-se algum tempo para carregar a bateria 9 pela energia gerada da pilha de célula de combustível 1, de modo que antes de o veículo se deslocar haja algum tempo necessário.

[0227] Ao contrário, pela configuração da seção de acionamento protetor de bateria conforme mostrado na Figura 11, a quantidade carregada da bateria 9 pode ser assegurada após a quantidade restante do combustível ser consumida, de modo que, suprimindo a deterioração de desempenho da bateria 9, a diminuição na capacidade de acionamento possa ser suprimida.

[0228] Além disso, de acordo com essa modalidade, na Etapa S935, a unidade de controle 6 calcula o período de geração de energia classificada de FC T_taxa pelo uso do consumo Hpartida_inicial do combustível para o aquecimento que é necessário para iniciar e aquecer a pilha de célula de combustível 1. Com base nesse período de geração de energia classificada de FC T_taxa, o limite de comutação de acionamento SOC_taxa e o limite de partida inicial de FC SOC_eco são calculados.

[0229] Consequentemente, devido ao fato de que o tempo de comutação de acionamento da unidade de priorização de consumo de combustível para a unidade protetora de bateria, bem como o tempo de partida inicial, são corrigido, a pilha de célula de combustível 1 pode ser iniciada com precisão de modo a comutar para a unidade protetora de bateria sem causar deficiência da quantidade carregada na bateria 9.

[0230] Além disso, de acordo com essa modalidade, conforme mostrado na Figura 13, à medida que o histórico de carga em execução P_veículo aumenta, a seção de acionamento priorizada de consumo de combustível S_fit é expandida. A saber, à medida que o consumo de energia do equipamento de carga 8 conectada à bateria 9 aumenta, a seção do limite de partida inicial de FC SOC_eco para o limite de comutação de acionamento SOC_taxa é expandida.

[0231] Com isso, o tempo de partida inicial da pilha de célula de combustível 1 é acelerado prolongando, através disso, o período em que a geração de energia é executada em um estado em que a eficiência de energia da pilha de célula de combustível 1 é alta; e, então, a quantidade de fonte de alimentação da pilha de célula de combustível 1 para a bateria 9 pode ser aumentada, e o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 10 também pode ser aprimorado.

[0232] Entretanto, nessa modalidade, a explicação foi feita em relação ao exemplo em que a faz com que a pilha de célula de combustível 1 gere uma energia em dois pontos de acionamento de acordo com o valor da SOC de bateria; no entanto, o seu modo não se limita a isso. Por exemplo, três ou mais pontos de acionamento podem ser definidos na pilha de célula de combustível 1, em que a unidade de controle 6 controla de modo que a energia gerada da pilha de célula de combustível 1 seja diminuída em estágios à medida que o SOC de bateria diminui. Mesmo dessa maneira, a eficiência de energia da pilha de célula de combustível 1 pode ser aprimorada conforme comparado à segunda modalidade.

(Quarta modalidade)

[0233] A Figura 16 é uma figura de composição que mostra um exemplo de composição de um sistema de célula de combustível 11 dotado de uma célula de combustível de eletrólito de polímero.

[0234] O sistema de célula de combustível 11 fornece uma energia para o motor de acionamento 81 disposto no equipamento de carga 8a e para uma bateria auxiliar 9a que auxilia uma energia da pilha de célula de combustível 1.

[0235] O sistema de célula de combustível 11 compreende uma pilha de célula de combustível 1a que é um laminado de várias células de combustível de eletrólito de polímero, um equipamento de fornecimento de combustível 2a, um equipamento de fornecimento de oxidante 3a, uma energia converter 5a e uma unidade de controle 6a que controla taxas de fluxo de fornecimento do gás de ânodo e do gás de catodo para a pilha de célula de combustível 1a com base em uma energia de solicitação do motor de acionamento 81.

[0236] O equipamento de fornecimento de combustível 2a compreende um tanque de alta pressão 20a que armazena o gás de ânodo em uma alta pressão, uma trajetória de fornecimento de gás de ânodo 22a, uma válvula de controle de pressão de ânodo 23a para controlar uma pressão de gás de ânodo, uma válvula de purga 24a para descarregar o efluente gasoso de ânodo, e uma trajetória de descarga de gás de ânodo 29a.

[0237] O equipamento de fornecimento de oxidante 3a compreende um filtro 30a, um compressor 32a, uma trajetória de fornecimento de gás de catodo 33a, uma válvula de controle de pressão de catodo 34a para controlar uma pressão de gás de catodo e uma trajetória de descarga de gás de catodo 39a. O conversor de energia 5a compreende o conversor de CC-CC 51 para fornecer a energia gerada do sistema de célula de combustível 11 para o equipamento de carga 8a ou para a bateria auxiliar 9a.

[0238] No sistema de célula de combustível 11 como esse, também, a unidade de controle 6a adquire o SOC de bateria do sensor de quantidade carregada 61; e conforme mostrado na Etapa S100 da Figura 2, quando o SOC de bateria se torna igual ou menor que o limite de partida inicial de FC, faz com que a pilha de célula de combustível 1a inicie. Além disso, a unidade de controle 6a adquire a partir do sensor de quantidade de combustível 62 a quantidade restante do combustível que pode ser fornecida para a pilha de célula de combustível 1a; e conforme mostrado na Etapa S903 da Figura 3, quando a quantidade restante do combustível se torna pequena, a mesma define o limite de partida inicial de FC para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande.

[0239] De acordo com a quarta modalidade da presente invenção, similarmente à primeira a terceira modalidades, a partida inicial da pilha de célula de combustível 1a pode ser suprimida, de modo que o consumo do combustível para o aquecimento que não contribui para o carregamento da bateria 9a possa ser suprimido. Consequentemente, o consumo de combustível do sistema de célula de combustível 11 pode ser aprimorado garantindo a saída da bateria 9a.

[0240] Conforme mencionado acima, em todas as modalidades, a partida inicial da célula de combustível é suprimida quando a quantidade restante do combustível é pequena em relação à quantidade carregada da bateria secundária, de modo que o consumo desnecessário do combustível possa ser suprimido. Por outro lado, mediante a circunstância de que a escassez da quantidade carregada da bateria secundária pode ocorrer prontamente, a geração de energia da célula de combustível aumenta, de modo que a escassez na quantidade carregada da bateria secundária possa ser coberta. Portanto, a descarga excessiva da bateria não ocorre prontamente, de modo que a situação em que a bateria performance é danificada possa ser suprimida.

[0241] Na descrição acima, as modalidades da presente invenção foram explicadas. No entanto, as modalidades descritas acima são meros exemplos parciais do pedido da presente invenção; e, então, a descrição não se destina a limitar o escopo da presente invenção dentro da composição específica dessas modalidades.

[0242] Por exemplo, a unidade de controle 6 executa o processo de controle de geração de energia de Etapa S900 mostrada na Figura 2 durante o controle de partida inicial da pilha de célula de combustível 1; no entanto, esse processo pode ser executado durante a operação de geração de energia ou controle de parada da pilha de célula de combustível 1. Ou, a unidade de controle 6 sempre pode renovar os limites SOC_taxa e SOC_eco durante o período da partida inicial para a parado do sistema de célula de combustível 10. Ao realizar isso, podem ser obtidos os mesmos resultados daqueles das modalidades acima.

[0243] Entretanto, as modalidades mencionadas acima podem ser arbitrariamente combinadas.

[0244] O presente pedido reivindica uma prioridade de Pedido de Patente n° JP 2015-254162 depositado com o Escritório de Patente Japonesa no dia 25 de dezembro de 2015, e cujos todos os conteúdos são incorporados ao presente documento a título de referência.

Claims

1. Método para controlar um sistema de célula de combustível, em que o método é um método para controlar um sistema de célula de combustível em que um combustível e um oxidante são fornecidos para uma célula de combustível e uma energia gerada da célula de combustível é emitida para uma bateria secundária, em que o método compreende: uma etapa de aquisição de quantidade carregada em que uma quantidade carregada da bateria secundária é adquirida, uma etapa de controle de geração de energia em que quando a quantidade carregada da bateria secundária se torna igual ou menor que um valor prescrito, a célula de combustível é iniciada a partir de um estado em que a célula de combustível interrompe a geração de energia, ou a energia gerada da célula de combustível é aumentada, e uma etapa de aquisição de quantidade de combustível em que uma quantidade restante do combustível que pode ser fornecida para a célula de combustível é adquirida, CARACTERIZADO por compreender adicionalmente: uma etapa de definição em que quando a quantidade restante do combustível se torna pequena, o valor prescrito é definido para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande.

2. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de controle de geração de energia define, quando a quantidade carregada da bateria secundária se torna igual ou menor que o valor prescrito, a energia gerada da célula de combustível para um valor maior conforme comparado com quando a quantidade carregada é maior que o valor prescrito.

3. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de controle de geração de energia aumenta a energia gerada da célula de combustível em estágios de modo que uma razão entre a quantidade restante do combustível e a quantidade carregada da bateria secundária possa diminuir.

4. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de controle de geração de energia interrompe a geração de energia da célula de combustível quando a quantidade carregada da bateria secundária se torna maior que um limite específico, e a etapa de definição define o limite específico para um valor maior que o valor prescrito.

5. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de definição calcula o valor prescrito de acordo com um histórico de alteração de uma carga que é conectada à bateria secundária.

6. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de definição eleva o valor prescrito à medida que um valor médio em movimento da carga aumenta mais.

7. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de definição corrige o valor prescrito de acordo com uma quantidade consumida do combustível necessária para iniciar ou aquecer a célula de combustível.

8. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de definição obtém um período de geração de energia por uma geração de energia classificada da célula de combustível em uma base da quantidade restante do combustível, e calcula uma quantidade de descarga da bateria secundária no período de geração de energia de acordo com um valor da carga, e calcula o valor prescrito pela adição de um valor de deslocamento prescrito à quantidade de descarga da bateria secundária.

9. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de definição define o valor de deslocamento prescrito para um valor menor à medida que uma diferença entre uma saída de limite superior da bateria secundária e uma energia consumida da carga se torna maior.

10. Método para controlar um sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de controle de geração de energia faz com que a célula de combustível inicie a célula de combustível fazendo, através disso, com que a célula de combustível gere uma energia quando a quantidade carregada da bateria secundária é diminuída para um primeiro limite que é maior que o valor prescrito, e faz com que aumente a energia gerada da célula de combustível elevando uma temperatura da célula de combustível quando a quantidade carregada da bateria secundária diminui para um segundo limite que é o valor prescrito; e a etapa de definição expande uma seção entre o primeiro limite e o segundo limite à medida que a carga da bateria secundária aumenta.

11. Sistema de célula de combustível CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma célula de combustível que é conectada a uma bateria secundária e configurada para gerar uma energia de acordo com um estado da bateria secundária, equipamento de fornecimento de gás configurado para fornecer um combustível e um oxidante para a célula de combustível, um sensor configurado para detectar uma quantidade carregada da bateria secundária, e um controlador configurado para fazer com que a célula de combustível se inicie a partir de um estado em que a célula de combustível está parando a geração de energia ou para fazer com que uma energia gerada da célula de combustível aumente, quando a quantidade carregada da bateria secundária se torna igual a ou menor que um valor prescrito, o controlador é configurado para definir, quando uma quantidade restante do combustível armazenado no equipamento de fornecimento de gás diminui, o valor prescrito para um valor menor conforme comparado a quando a quantidade restante do combustível é grande.