CN101855765B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

缩短燃料电池系统的起动时间，并同时在燃料电池不能起动的情况下不耗尽二次电池的电力而使燃料电池系统停止。在点火键接通时，控制部(6)根据充电到二次电池(52)的电力，计算出能够等待燃料电池(2)起动的可待机时间。在从点火键接通到经过可待机时间为止的期间内燃料电池(2)未起动的情况下，控制部(6)点亮报告燃料电池(2)不能起动的警告灯。另一方面，在燃料电池(2)起动的情况下，利用由燃料电池(2)发电的电力及充电到二次电池(52)的电力，开始使牵引电动机(54)等动作的通常运转。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统。
背景技术
一般情况下，在搭载了燃料电池系统的车辆中，通过来自燃料电池及二次电池的电力供给驱动牵引电动机。在这种车辆中，当存在来自司机的运转要求时，开始燃料电池的起动，在该起动完成后开始牵引电动机的驱动，因此在起动燃料电池系统前需要时间。下述专利文献1公开了以下技术：起动燃料电池系统时，推测燃料电池的起动时间，在燃料电池的起动完成前，利用作为蓄电部的二次电池的电力，开始牵引电动机的驱动，由此缩短燃料电池系统的起动时间。
专利文献1：日本特开2007-149450号公报
发明内容
而在采用了上述缩短起动时间的技术的燃料电池系统中，在例如产生无法向燃料电池供给燃料气体、氧化气体等不良情况而无法起动燃料电池的情况下，在耗尽二次电池的电力时车辆停止，无法行驶。
本发明用于解决上述现有技术中的问题，其目的在于提供一种燃料电池系统，其能够缩短燃料电池系统的起动时间，并在燃料电池不能起动时不耗尽蓄电部的电力而使燃料电池系统停止。
为了解决上述课题，本发明涉及的燃料电池系统，其特征在于，包括：燃料电池，通过燃料气体及氧化气体的电化学反应进行发电；蓄电部，能够将燃料电池中发电的电力予以充电；计算单元，在接收到对燃料电池的起动要求时，根据由蓄电部充电的电力计算出能够等待燃料电池起动的可待机时间；以及报告单元，在从接收到起动要求到经过可待机时间为止的期间内燃料电池未起动的情况下，报告燃料电池不能起动。
根据本发明，在起动燃料电池时，根据充电到蓄电部的电力计算出可待机时间，在从起动开始到经过可待机时间为止的期间内燃料电池未起动的情况下，能够报告燃料电池不能起动。由此，使用者可识别出燃料电池不能起动，因此可采取使燃料电池系统停止的措施。即，可缩短燃料电池系统的起动时间，并同时在燃料电池不能起动的情况下不耗尽蓄电部的电力而使燃料电池系统停止。
在上述燃料电池系统中，上述计算单元在能够利用由蓄电部充电的电力使电力消耗装置动作的时间所包含的范围内，计算出上述可待机时间。
由此，能够在利用由蓄电部充电的电力使电力消耗装置动作的期间报告燃料电池不能起动，因此能够在耗尽蓄电部的电力前使燃料电池系统停止。
在上述燃料电池系统中，还具有控制单元，所述控制单元利用由上述燃料电池发电的电力及由蓄电部充电的电力使电力消耗装置动作，控制单元在从接收到起动要求到经过可待机时间为止的期间内燃料电池未起动的情况下，能够保留由蓄电部充电的电力中至少使电力消耗装置开始动作所需的电力而使燃料电池系统停止。
由此，在燃料电池不能起动的情况下，能够保留至少下一次可使电力消耗装置动作的电力而使燃料电池系统停止。
根据本发明，可缩短燃料电池系统的起动时间，并同时在燃料电池不能起动的情况下不耗尽蓄电部的电力而使燃料电池系统停止。
附图说明
图1是示意地表示实施方式中的燃料电池系统的构成图。
图2是用于说明实施方式中的燃料电池系统的起动处理的流程图。
标号说明
1  燃料电池系统
2  燃料电池
3  氧化气体配管系统
4  氢气配管系统
5  电力系统
6  控制部
30 过滤器
31 压缩机
32 空气供给流路
33 空气排出流路
34 加湿器
40 氢罐
41 氢供给流路
42 循环流路
43 主截止阀
44 调节器
45 氢泵
46 气液分离器
47 排气排水阀
48 排出流路
49 稀释器
51 DC/DC转换器
52  二次电池
53  牵引变换器
54  牵引电动机
55  SOC传感器
具体实施方式
以下参照附图说明本发明涉及的燃料电池系统的优选实施方式。在本实施方式中，说明将本发明涉及的燃料电池系统作为燃料电池车辆(FCHV；Fuel Cell Hybrid Vehicle)的车载发电系统使用的情况。
本实施方式中的燃料电池系统的特征在于，接收到对燃料电池的起动要求时，根据由蓄电部充电的电力，计算出可等待燃料电池起动的可待机时间，在接受到起动要求后到经过可待机时间为止的期间内燃料电池未起动时，报告燃料电池不能起动的情况，从而缩短燃料电池系统的起动时间，并同时在燃料电池不能起动时不耗尽蓄电部的电力而使燃料电池系统停止。以下详细说明具有该特征的燃料电池系统的构成及动作。
参照图1，说明本实施方式中的燃料电池系统的构成。图1是示意地表示实施方式中的燃料电池系统的构成图。
如该图所示，燃料电池系统1具有：燃料电池2，通过作为反应气体的氧化气体和燃料气体的电化学反应产生电力；配管系统3，将作为氧化气体的空气供给到燃料电池2；氢气配管系统4，将作为燃料气体的氢供给到燃料电池2；电力系统5，将系统的电力予以充电放电；以及控制部6，集中控制系统整体。由燃料电池2及氢气配管系统4构成氢气供给机构。
燃料电池2例如是高分子电解质型燃料电池，是层叠多个单电池而成的电池组构造。单电池的构造是，在由离子交换膜构成的电解质的一个面上具有空气极，在另一面上具有燃料极，进一步具有一对隔板，其从两侧夹持空气极及燃料极。这种情况下，向一个隔板的氢气流路供给氢气，向另一个隔板的氧化气体流路供给氧化气体，这些反应气体通过化学反应产生电力。燃料电池2中设有：电流传感器，检测燃料电池2的输出电流；以及电压传感器，检测燃料电池2的输出电压。
氧化气体配管系统3具有：压缩机31，压缩通过过滤器30取入的空气，送出作为氧化气体的压缩空气；空气供给流路32，用于将氧化气体供给到燃料电池2；以及空气排出流路33，用于排出从燃料电池2排出的氧化废气。空气供给流路32及空气排出流路33中设有加湿器34，其使用从燃料电池2排出的氧化废气对从压缩机31压送的氧化气体进行加湿。通过该加湿器34进行水分交换等的氧化废气最终作为废气排出到系统外的大气中。
氢气配管系统4具有：作为燃料供给源的氢罐40，存储高压(例如70MPa)的氢气；作为燃料供给流路的氢供给流路41，用于将氢罐40的氢气供给到燃料电池2；以及循环流路42，使燃料电池2排出的氢废气返回到氢供给流路41。此外，氢罐40是本发明中的燃料供给源的一个实施方式。也可替代本实施方式中的氢罐40而例如采用以下部件作为燃料供给源：利用水蒸气将烃系燃料改性为富氢的燃料气体的改性器；以及使通过该改性器改性后的燃料气体为高压状态并蓄压的高压气罐。并且，也可采用具有储氢合金的罐作为燃料供给源。
氢供给流路41上设有：主截止阀43，切断或允许来自氢罐40的氢气供给；以及调节器44，将氢气的压力调压为提前设定的二次压。
循环流路42上设有氢泵45，其对循环流路42内的氢废气加压，送出到氢供给流路41一侧。并且，循环流路42上，经由气液分离器46及排气排水阀47连接有排出流路48。气液分离器46从氢废气中回收水分。排气排水阀47根据来自控制部6的指令排出(净化)由气液分离器46回收的水分和含有循环流路42内的杂质的氢废气。从排气排水阀47排出的氢废气被稀释器49稀释，与空气排出流路33内的氧化废气合流。
电力系统5具有：DC/DC转换器51、作为蓄电池的二次电池(蓄电部)52、牵引变换器53、牵引电动机54、未图示的各种辅机变换器等。DC/DC转换器51是直流的电压变换器，具有以下功能：调整从二次电池52输入的直流电压，输出到牵引变换器53一侧；调整从燃料电池2或牵引电动机54输入的直流电压，输出到二次电池52。通过该DC/DC转换器51的功能，实现二次电池52的充电放电。并且，通过DC/DC转换器51控制燃料电池2的输出电压。
二次电池52中，将蓄电池单元层叠，以一定的高压作为端子电压，能够通过未图示的蓄电池计算机的控制，将剩余电力充电，或辅助性地供给电力。二次电池52上设有SOC传感器55，用于检测二次电池52的剩余电容(State of Charge：充电状态)。
牵引变换器53将直流电流变换为三相交流，供给到牵引电动机54。牵引电动机54例如是三相交流电动机，构成搭载有燃料电池系统1的燃料电池车辆的主动力源。
辅机变换器是控制各电动机的驱动的电动机控制部，将直流电流变换为三相交流而供给到各电动机。辅机变换器例如是脉宽调制方式的PWM变换器，根据来自控制部6的控制指令，将从燃料电池2或二次电池52输出的直流电压变换为三相交流电压，控制由各电动机产生的转矩。
控制部6检测燃料电池车辆上设置的加速操作部件(油门等)的操作量，接收加速要求值(例如来自牵引电动机54等电力消耗装置的要求发电量)等控制信息，控制系统内的各种设备的动作。此外，电力消耗装置除了牵引电动机54之外，例如还包括：为了使燃料电池2工作所需的辅机装置(例如压缩机31、氢泵45的电动机等)、和车辆行驶相关的各种装置(变速器、车轮控制装置、转向装置、悬架装置等)中使用的促动器、乘员空间的空调装置(空调)、照明、音响等。
控制部6(计算单元)在接收到对燃料电池2的起动要求时，根据充电到二次电池52的电力，计算出能够等待燃料电池2起动的可待机时间。是否接收到对燃料电池2的起动要求，例如可根据点火键是否接通(开始操作)来判断。即，点火键接通时，可判断为接收到了对燃料电池2的起动要求。充电到二次电池52的电力可根据来自SOC传感器55的检测值求出。在能够利用充电到二次电池52的电力使牵引电动机54动作的时间所包含的范围内，计算出可待机时间。由此，能够在可通过二次电池52使牵引电动机54动作的时间内设定可待机时间。
控制部6(报告单元)在从接收到起动要求到经过可待机时间为止的期间内燃料电池2未起动的情况下，点亮报告燃料电池2不能起动的警告灯。即，在通过二次电池52使牵引电动机54动作的期间内，可向司机报告燃料电池2不能起动。由此，司机可识别到燃料电池2不能起动，因此在二次电池52的电力耗尽前可采取使燃料电池系统1停止的措施。此外，报告燃料电池2不能起动的方法不限于点亮警告灯，例如也可使用声音、图像进行警告。
控制部6(控制单元)利用由燃料电池2发电的电力及充电到二次电池52的电力，使牵引电动机54等动作。在点亮警告灯后司机不进行燃料电池车辆的停止操作的情况下，控制部6保留充电到二次电池52的电力中至少使牵引电动机54动作开始所需的电力而使燃料电池系统1停止。由此，能够保留在下一次起动时可使牵引电动机54动作的电力而使燃料电池车辆停止。
此外，控制部6在从接收到起动要求到经过可待机时间为止的期间内燃料电池2未起动的情况下，也可以点亮警告灯并同时使燃料电池系统1停止。由此，能够可靠地保留充电到二次电池52的电力，因此能够在下次起动时可靠地使牵引电动机54动作。
此处，控制部6在物理上例如具有：CPU、储存由CPU处理的控制程序、控制数据的ROM或HDD、主要用作用于控制处理的各种作业区域的RAM、以及输入输出接口。这些元件彼此经由总线连接。输入输出接口上连接有SOC传感器55、电流传感器及电压传感器等各种传感器，并同时连接有用于驱动压缩机31、主截止阀43、氢泵45、排气排水阀47及牵引电动机54等的各种驱动器。
CPU根据ROM中存储的控制程序，经由输入输出接口接收SOC传感器55、电流传感器、电压传感器中的检测结果，使用RAM内的各种数据等进行处理，从而控制燃料电池系统1的起动处理等。并且，CPU经由输入输出接口向各种驱动器输出控制信号，从而控制燃料电池系统1整体。
接着，利用图2所示的流程图说明实施方式中的燃料电池系统的起动处理。
首先，控制部6判断点火键是否接通(步骤S1)。该判断为否的情况(步骤S1：否)下，控制部6重复步骤S1的处理。
另一方面，在上述步骤S1中判断为点火键接通的情况(步骤S1：是)下，控制部6根据充电到二次电池52的电力计算出能够等待燃料电池2起动的可待机时间(步骤S2)。
接着，在从点火键接通到经过可待机时间为止的期间，控制部6判断燃料电池2是否已起动(步骤S3)。在该判断为否的情况(步骤S3：否)下，控制部6点亮报告燃料电池2不能起动的警告灯(步骤S4)。
接着，在司机未进行燃料电池车辆的停止操作时，控制部6保留充电到二次电池52的电力中至少使牵引电动机54的动作开始所需的电力而使燃料电池系统1停止(步骤S5)。由此，能够保留在下一次起动时可使牵引电动机54动作的电力而使燃料电池车辆停止。
另一方面，在上述步骤S3中判断为燃料电池2已起动的情况(步骤S3：是)下，控制部6使用由燃料电池2发电的电力及充电到二次电池52的电力，开始使牵引电动机54等动作的通常运转(步骤S6)。
如上所述，根据实施方式中的燃料电池系统1，在起动燃料电池2时，能够根据充电到二次电池52的电力计算出可待机时间，在从起动开始到经过可待机时间为止的期间内燃料电池2未起动的情况下，可报告燃料电池2不能起动。由此，可缩短燃料电池系统1的起动时间，并同时在燃料电池2不能起动时可不耗尽二次电池52的电力而使燃料电池系统1停止。
此外，在上述实施方式中，可待机时间的计算在接收到对燃料电池2的起动要求时进行，但不限于此。可待机时间的计算也可以在接收到对燃料电池2的起动要求后适当地算出。使牵引电动机54动作所需的电力因例如油门开度等而变化，因此也可以根据油门开度等的变动而重复计算可待机时间。
并且，在上述各实施方式中，说明了将本发明涉及的燃料电池系统搭载到燃料电池车辆的情况，但本发明涉及的燃料电池系统也可适用于燃料电池车辆以外的各种移动体(机器人、船舶、飞船等)。并且，也可将本发明涉及的燃料电池系统适用于作为建筑物(住宅、大厦等)用的发电设备而使用的固定用发电系统中。
本发明涉及的燃料电池系统可缩短起动时间，并同时在燃料电池不能起动时不耗尽二次电池的电力而停止。

Claims (1)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：
燃料电池，通过燃料气体及氧化气体的电化学反应进行发电；
蓄电部，能够将所述燃料电池中发电的电力予以充电；
计算单元，在接收到对所述燃料电池的起动要求时，在能够利用由所述蓄电部充电的电力使电力消耗装置动作的时间所包含的范围内，根据由所述蓄电部充电的电力计算出能够等待所述燃料电池起动的可待机时间；
报告单元，在从接收到所述起动要求到经过所述可待机时间为止的期间内所述燃料电池未起动的情况下，报告所述燃料电池不能起动；以及
控制单元，利用由所述燃料电池发电的电力及由所述蓄电部充电的电力使电力消耗装置动作，
在从接收到所述起动要求到经过所述可待机时间为止的期间内所述燃料电池未起动的情况下，所述控制单元保留所述蓄电部充电的电力中至少使电力消耗装置开始动作所需的电力而使燃料电池系统停止。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101611037B1 (ko) 2014-05-15 2016-04-11 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 주행 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1717828A (zh) * 2002-11-26 2006-01-04 卡西欧计算机株式会社 电源系统及其异常检测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266917A (ja) 2000-03-15 2001-09-28 Toyota Motor Corp 動力装置およびその制御方法
US6580977B2 (en) 2001-01-16 2003-06-17 Ford Global Technologies, Llc High efficiency fuel cell and battery for a hybrid powertrain
JP3908573B2 (ja) 2002-03-18 2007-04-25 株式会社東芝 燃料電池発電システム
JP4193639B2 (ja) * 2003-08-28 2008-12-10 日産自動車株式会社 燃料電池搭載車両の制御装置
JP2005135666A (ja) 2003-10-29 2005-05-26 Ebara Ballard Corp 燃料電池システム
WO2006077970A1 (ja) 2005-01-24 2006-07-27 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha 燃料電池システムおよびその起動方法
JP4821120B2 (ja) 2005-01-27 2011-11-24 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池システム及びその運転方法
JP2006260962A (ja) 2005-03-17 2006-09-28 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007149450A (ja) 2005-11-25 2007-06-14 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、並びに移動体及びその始動方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1717828A (zh) * 2002-11-26 2006-01-04 卡西欧计算机株式会社 电源系统及其异常检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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