CN101911359B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够将燃料电池的输出电压、输出电流控制为最佳并同时转换运转状态的燃料电池系统。ECU如上所述判断为应从低效率运转转换到通常运转的时刻到来时，作为转换到ΔV控制的前处理，进行使供给到燃料电池组的氧化气体增加规定量的处理(S120)。ECU在所述处理后，检测输出电力并计算出输出电力偏差Pd后，比较该输出电力偏差Pd和设定的偏差阈值ΔP。ECU70在输出电力偏差Pd超过偏差阈值ΔP时，在进行了ΔV控制后，进行I-V控制(S130→S 140→S150→S160)。另一方面，ECU在输出电力偏差Pd未超过偏差阈值ΔP时，判断为ΔV控制的进行时刻尚未到来，不进行ΔV控制，强制开始I-V控制(S130→S140→S170)。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统，尤其涉及考虑到对燃料电池的电容成分的充放电量而进行运转控制的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池是通过电化学过程使燃料氧化从而使伴随着氧化反应放出的能量直接转换为电能的发电系统，具有层叠膜-电极组件而成的电池组构造，上述膜-电极组件用由多孔质材料构成的一对电极夹持用于选择性传送氢离子的电解质膜的两个侧面而形成。其中，尤其是将固体高分子膜作为电解质膜使用的固体高分子电解质型燃料电池成本低、紧凑化，且具有较高的输出密度，因此作为车载电源受到瞩目。
这种燃料电池一般70～80℃是最适宜发电的温度区域，但在寒冷地带等环境下，有时起动后到达到最佳温度区域为止需要较长时间，因此研究了各种预热系统。例如日本特开2004-30979号公报公开了以下方法：通过实施和通常运转相比发电效率低的低效率运转，控制燃料电池自身的发热量，以对燃料电池预热。根据上述方法，燃料电池可自行预热，因此无需搭载预热用装置，便利性良好。
专利文献1：日本特开2004-30979号公报
发明内容
而在结束低效率运转下的预热后转换到通常运转时，需要配合该运转状态的迁移，考虑要求功率的同时改变燃料电池的输出电压、输出电流。但配合上述运转状态的迁移究竟应如何控制燃料电池的输出电压、输出电流，并不存在明确了这一点的现有技术。
本发明鉴于以上说明的问题而提出，其目的在于提供一种能够在将燃料电池的输出电压、输出电压控制为最佳的同时使运转状态迁移的燃料电池系统。
为解决上述课题，本发明涉及的燃料电池系统，通过进行发电效率比通常运转低的低效率运转而使燃料电池预热，其特征在于，具有判断单元，所述判断单元在从上述低效率运转向上述通常运转转换时判断是否满足设定条件，在不满足上述设定条件的情况下，通过执行ΔV控制而从低效率运转经由ΔV控制转换到通常运转，另一方面，在满足上述设定条件的情况下，不经由上述ΔV控制而从低效率运转强制地转换到通常运转，其中，所述ΔV控制是如下所述的控制：考虑相对于上述燃料电池的电容成分的充放电量而控制该燃料电池的输出电压以满足系统要求功率。
根据上述构成，在无需低效率运转下的预热后，当满足设定条件时，从低效率运转强制性转换到通常运转，因此对无需低效率运转下的预热后也无法转换到通常运转、持续进行发电效率差的低效率运转等问题，能够防患于未然。
另一方面，当不满足设定条件时，执行下述ΔV控制：考虑相对于上述燃料电池的电容成分的充放电量的同时，控制该燃料电池的输出电压以满足系统要求功率，从而从低效率运转经由ΔV控制转换到通常运转，因此可防止供给到外部负载(蓄电池等)的电力不足或向外部负载供给过剩电力等问题。
其中，优选下述实施方式，在上述构成中，还具有；供给氧化气体控制单元，在从上述低效率运转向上述通常运转转换时使供给到上述燃料电池的氧化气体增加规定量；以及导出单元，通过检测上述氧化气体增加前后的燃料电池的输出电力来导出该燃料电池的输出电力偏差，在导出的上述燃料电池的输出电力偏差低于设定的电力阈值的情况下，上述判断单元判断为满足上述设定条件。
此外，还优选下述实施方式，在上述构成中，在导出的上述燃料电池的输出电力偏差持续规定时间以上低于设定的电力阈值的情况下，上述判断单元判断为满足上述设定条件。
并且，优选下述实施方式，在上述构成中，还具有：检测单元，检测上述燃料电池的相关温度；以及转移判断单元，根据检测出的上述相关温度判断是否应从上述低效率运转转换到上述通常运转，在由上述转移判断单元判断为应从上述低效率运转转换到上述通常运转的情况下，上述判断单元进行是否满足上述设定条件的判断。
并且，本发明涉及的另一种燃料电池系统，是通过进行发电效率比通常运转低的低效率运转而使燃料电池预热的燃料电池系统，其特征在于，具有：判断单元，判断在低效率运转中是否应变更上述燃料电池的输出电压，以及电压控制单元，在判断为应变更上述输出电压的情况下，通过执行ΔV控制来变更上述输出电压，所述ΔV控制是如下所述的控制：考虑相对于上述燃料电池的电容成分的充放电量而控制该燃料电池的输出电压以满足系统要求功率。
此处，优选下述实施方式，在上述构成中，还具有存储排气氢浓度信息的存储单元，所述排气氢浓度信息表示能够满足排气氢浓度下限值的、上述燃料电池的输出电压和输出电流之间的关系，上述判断单元根据上述排气氢浓度信息来判断在低效率运转中是否应变更上述燃料电池的输出电压。
根据本发明，可将燃料电池的输出电压、输出电流控制为最佳并同时转换运转状态。
附图说明
图1是第1实施方式涉及的燃料电池系统的系统构成图。
图2是燃料电池组的C-V特性图。
图3是燃料电池组的等价电路图。
图4是燃料电池组的运转点的说明图。
图5是表示运转迁移处理的流程图。
图6是表示第2实施方式涉及的燃料电池组20的各温度和排气氢的燃料电池的输出电流、输出电压特性的图。
图7是示例电压/电流切换映射的图。
图8是表示多段固定电压控制处理的流程图。
标号说明
10燃料电池系统
20燃料电池组
30氧化气体供给系统
40燃料气体供给系统
50电力系统
60冷却系统
70控制器
具体实施方式
A.第1实施方式
以下参照各附图说明本发明涉及的实施方式。图1表示本实施方式涉及的搭载到车辆上的燃料电池系统10的系统构成。此外在以下说明中，作为车辆的一例假设是燃料电池汽车(FCHV；Fuel Cell HybridVehicle)，但也可适用于电动汽车、混合动力汽车。并且，不仅可适用于车辆，还可适用于各种移动体(例如船舶、飞机、机器人等)、定置型电源、及便携型的燃料电池系统。
燃料电池系统10作为搭载于燃料电池车辆的车载电源系统起作用，具有：燃料电池组20，接收反应气体(燃料气体、氧化气体)的供给而发电；氧化气体供给系统30，将作为氧化气体的空气供给到燃料电池组20；燃料气体供给系统40，将作为燃料气体的氢气供给到燃料电池组20；电力系统50，控制电力的充放电；冷却系统60，冷却燃料电池组20；以及控制器(ECU)70，控制系统整体。
燃料电池组20是串联层叠多个单电池而成的固体高分子电解质型电池组。燃料电池组20中，在阳极发生(1)式的氧化反应，在阴极发生(2)式的还原反应。作为燃料电池组20整体，发生(3)式的起电反应。
H2→2H++2e-…(1)
(1/2)O2+2H++2e-→H2O…(2)
H2+(1/2)O2→H2O…(3)
燃料电池组20上安装有：用于检测燃料电池组20的输出电压的电压传感器71、及用于检测发电电流的电流传感器72。
氧化气体供给系统30具有：氧化气体通路34，流有供给到燃料电池组20的阴极的氧化气体；以及氧化废气通路36，流有从燃料电池组20排出的氧化废气。氧化气体通路34中设有：空气压缩机32，经由过滤器31从大气中取入氧化气体；加湿器33，用于对供给向燃料电池组20的阴极的氧化气体进行加湿；节流阀35，调整氧化气体供给量。氧化废气通路36中设有：背压调整阀37，用于调整氧化气体供给压力；加湿器33，用于在氧化气体(干燥气体)和氧化废气(湿润气体)之间进行水分交换。
在氧化气体通路34和氧化废气通路36之间设有：旁通通路38，绕过燃料电池组20来连接两者之间；旁通阀39，调整流过旁通通路38的氧化气体流量。旁通阀39在通常时关阀，在下述电压下降处理时开阀。旁通通路38和旁通阀39作为用于调整旁通空气流量的旁通单元起作用。
燃料气体供给系统40具有：燃料气体供给源41；燃料气体通路45，流有从燃料气体供给源41供给到燃料电池组20的阳极的燃料气体；循环通路46，用于使从燃料电池组20排出的燃料废气返回到燃料气体通路45；循环泵47，将循环通路46内的燃料废气压送到燃料气体通路43；排气排水通路48，与循环通路47分支连接。
燃料气体供给源41例如由高压氢罐、储氢合金等构成，存储高压(例如35MPa～70MPa)的氢气。打开切断阀42时，从燃料气体供给源41向燃料气体通路45流出燃料气体。燃料气体通过调节器43、喷射器44例如减压到200kPa左右，供给到燃料电池组20。
并且，燃料气体供给源41也可由以下构成：由烃类燃料生成富氢的改性气体的改性器；使由该改性器生成的改性气体为高压状态并蓄压的高压气罐。
调节器43是将其上游侧压力(一次压)调压为提前设定的二次压的装置，例如由使一次压减压的机械式减压阀等构成。机械式减压阀具有以下构造：具有背压室和调压室隔着隔板形成的壳体，通过背压室内的背压，在调压室内将一次压减压为规定的压力作为二次压。
喷射器44是下述的电磁驱动式的开关阀：通过电磁驱动力直接以规定的驱动周期驱动阀芯使其从阀座离开，从而可调整气体流量、气体压力。喷射器44具备阀座，该阀座具有喷射燃料气体等气体燃料的喷射孔，还具有：将上述气体燃料供给引导到喷射孔的喷嘴主体；阀芯，可相对该喷嘴主体在轴线方向(气体流动方向)上移动地被收容保持，使喷射孔开关。
排气排水通路48上设有排气排水阀49。排气排水阀49通过来自控制器70的指令进行动作，从而使含有循环通路46内的杂质的燃料废气和水分排出到外部。通过排气排水阀49的开阀，可使循环通路46内的燃料废气中的杂质浓度下降，并提高在循环系统内循环的燃料废气中的氢浓度。
经由排气排水阀49排出的燃料废气与流过氧化废气通路34的氧化废气混合，由稀释器(未图示)稀释。循环泵47通过电动机驱动将循环系统内的燃料废气循环供给到燃料电池组20。
电力系统50具有DC/DC转换器51、蓄电池52、牵引变换器53、牵引电动机54、辅机类55。DC/DC转换器51具有以下功能：使从蓄电池52供给的直流电压升压而输出到牵引变换器53的功能；使燃料电池组20发电的直流电力或通过再生制动由牵引电动机54回收的再生电力降压而充电到蓄电池52的功能。通过DC/DC转换器51的这些功能，控制蓄电池52的充放电。并且，通过DC/DC转换器51的电压转换控制，控制燃料电池组20的运转点(输出电压、输出电流)。
蓄电池52作为剩余电力的存储源、再生控制时的再生能量存储源、伴随燃料电池车辆的加速或减速的负载变动时的能量缓冲器起作用。作为蓄电池52例如优选镍/镉蓄电池、镍/氢蓄电池、锂二次电池等二次电池。
牵引变换器53例如是由脉宽调制方式驱动的PWM变换器，根据来自控制器70的控制指令，将从燃料电池组20或蓄电池52输出的直流电压转换为三相交流电压，控制牵引电动机54的转矩。牵引电动机54例如是三相交流电动机，构成燃料电池车辆的动力源。
辅机类55是燃料电池系统10内的各部分中配置的各电动机(例如泵类等的动力源)、驱动这些电动机的变换器类、及各种车辆辅机类(例如空气压缩机、喷射器、冷却水循环泵、散热器等)的总称。
冷却系统60具有：致冷剂通路61、62、63、64，流有在燃料电池组20内部循环的致冷剂；循环泵65，用于压送致冷剂；散热器66，用于在致冷剂和外部气体之间进行热交换；三通阀67，用于切换致冷剂的循环路径；温度传感器74，用于检测致冷剂温度。在预热运转结束后的通常运转时，以下述方式对三通阀67进行开关控制：从燃料电池组20流出的致冷剂在致冷剂通路61、64中流动，由散热器66冷却后，流过致冷剂通路63，再次流入到燃料电池组20。另一方面，在系统起动之后的预热运转时，以下述方式对三通阀67进行开关控制：从燃料电池组20流出的致冷剂流过致冷剂通路61、62、63，再次流入到燃料电池组20。
控制器70是具有CPU、ROM、RAM及输入输出接口等的计算机系统，作为用于控制燃料电池系统10的各部分(氧化气体供给系统30、燃料气体供给系统40、电力系统50、冷却系统60)的控制单元起作用。例如，控制器70接收到从点火开关输出的起动信号IG时，开始燃料电池系统10的运转，根据从油门传感器输出的油门开度信号ACC、从车速传感器输出的车速信号VC等，求出系统整体的要求电力。
系统整体的要求电力是车辆行驶电力和辅机电力的合计值。辅机电力包括：车载辅机类(加湿器、空气压缩机、氢泵、冷却水循环泵等)消耗的电力；车辆行驶所需的装置(变速器、车轮控制装置、转向装置及悬架装置等)所消耗的电力；配置在乘员空间内的装置(空调装置、照明设备、及音响等)所消耗的电力等。
并且，控制器70确定燃料电池组20和蓄电池52各自的输出电力的分配，计算发电指令值，并且以使燃料电池组20的发电量与目标电力一致的方式，控制氧化气体供给系统30及燃料气体供给系统40。进一步，控制器70控制DC/DC转换器51，调整燃料电池组20的输出电压，从而控制燃料电池组20的运转点(输出电压、输出电流)。控制器70为了获得和油门开度对应的目标转矩，例如作为开关指令将U相、V相及W相的各交流电压指令值输出到牵引变换器53，控制牵引电动机54的输出转矩及转速。
图2表示燃料电池组20的C-V特性(周期性电流-电压特性图)。
该C-V特性表示燃料电池组20的动态电气特性，使燃料电池组20的电压以一定的电压上升率升压时，电流沿从外部流向燃料电池组20的方向(负方向)流动，使燃料电池组的电压以一定的电压下降率降压时，电流沿从燃料电池组20流向外部的方向(正方向)流动。已判明该动态电气特性是基于燃料电池组20所具有的寄生性电容成分的。
此处，使发电电流急剧增减时，由构成燃料电池组20的各单电池的电解质膜的欧姆电阻引起的欧姆电压下降相对于发电电流的变化高响应性地追随，但双电荷层中产生的活性化过电压相对于发电电流的变化无法高响应性地追随，而是过一定时间后缓慢稳定在平衡状态。产生这种差异的原因是，电解质膜22的电气特性作为电阻元件可模型化，而与之相对双电荷层的电气特性作为电容可模型化。
图3是使燃料电池组20的动态电气特性模型化后的等价电路图。燃料电池组20具有理想燃料电池28和电容29并联构成的电路构造。理想燃料电池28是使不具有上述C-V特性的假想的燃料电池模型化的燃料电池，在电气特性上进行和可变电源等价的动作。电容29是将上述界面上形成的双电荷层的电气动作作为电容元件而模型化后的部件。外部负载56是将电力系统50模型化的等价电路。设从理想燃料电池28流出的电流为Ifc、理想燃料电池28的输出电压(燃料电池组20的输出电压)为Vfc、流入到电容29的电流为Ic、从燃料电池组20流出到外部负载56的电流为Is、电容29的电容为C、时间为t时，下述公式(4)～(5)成立。
Ifc＝Ic+Is  …(4)
Ic＝C·ΔVfc/Δt  …(5)
如公式(4)～(5)所示，使输出电压Vfc升压时，根据每单位时间的变化量ΔVfc/Δt，流入到电容29的电流Ic增加，因此从燃料电池组20流出到外部负载56的电流Is减少。另一方面，使输出电压Vfc降压时，根据每单位时间的变化量ΔVfc/Δt，流入到电容29的电流Ic减少，因此从燃料电池组20流出到外部负载56的电流Is增加。这样一来，通过控制输出电压Vfc的每单位时间的升降压量，可增加或减少从燃料电池组20流出到外部负载56的电流Is(以下为了方便称为ΔV控制)。
作为ΔV控制的应用例，例如有以下方法：低效率运转时对燃料电池组20的发电要求急剧减少时，通过控制输出电压Vfc，向电容29吸收剩余电力。低效率运转是指，将空气化学计量比设定得小于1.0，控制到燃料电池组20的反应气体供给量，从而提高了电力损失，以较低的发电效率运转。空气化学计量比是指氧剩余率，表示相对于与氢恰好反应所需的氧供给氧剩余多少。将空气化学计量比设定得较低而进行低效率运转时，和通常运转时相比，浓度过电压变大，因此通过氢和氧的反应取出的能量中，热损失(电力损失)增大。
低效率运转作为例如在低温起动时(电池组温度在规定温度以下的起动时)通过有意增大热损失来迅速使燃料电池组20预热的手段，在与车辆行驶前的起动准备阶段或车辆行驶同时的预热运转时实施。
与车辆行驶同时的低效率运转使向燃料电池组20的燃料气体供给量保持一定，同时根据油门开度为了获得所需的电力而调整向燃料电池组20的氧化气体流量，并在电池组温度升温到规定温度(例如0℃)前实施，当电池组温度达到规定温度时，切换为通常运转。
图4表示燃料电池组20的I-V特性。
在通常运转时，为了提高发电效率，以使运转点(输出电流Ifc、输出电压Vfc)位于I-V特性曲线(电流对电压特性曲线)200上的方式进行运转控制。而在低效率运转时，有意降低发电效率并提高热损失，因此运转点被设定为比I-V特性曲线200低的电压点，例如被设定为输出电压Vfc＝V1或Vfc＝V2。此处，燃料电池组20的预热不仅在车辆起动时、停止时进行，在通常行驶时也进行。关于所述预热，从提高热损失(换言之为提高发热效率)的观点出发，最好将输出电压Vfc设定得尽可能低。但是，来自车辆行驶中的负载(牵引电动机、各种辅机等)的要求电压等和车辆起动时等的要求电压等相比被设定得较高，因此通过低效率运转在车辆行驶的同时进行预热运转时的燃料电池组20的输出电压Vfc(例如图4所示的V2)与通过低效率运转在起动时或停止时进行预热运转时的燃料电池组20的输出电压Vfc(例如图4所示的V1)相比，被设定得较高。
此处，低效率运转中的燃料电池组20的输出电压Vfc通常保持一定(例如V1、V2)，通过控制从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体流量来调整输出电流Ifc，实施和负载对应的发电控制(以下称为固定电压控制)。但是，低效率运转的燃料电池组20的输出控制不限于此，也可以是：对应于来自负载等的要求电压，调整燃料电池组20的输出电压Vfc，同时通过控制从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体流量调整输出电流Ifc，实施和负载对应的发电控制。
(从低效率运转转换到通常运转时的动作)
例如设通过低效率运转在车辆行驶的同时进行预热运转时的运转点为OP2(I2，V2)。在进行预热运转的期间，通过温度传感器74检测到燃料电池组20的温度超过规定温度(例如70℃)时，ECU70判断为应从低效率运转迁移到通常运转的时刻到来，进行从低效率运转向通常运转的运转迁移处理。具体而言，通过执行运转迁移处理，使燃料电池组20的运转点从低效率运转时的运转点OP2(I2，V2)迁移到位于I-V特性曲线200上的运转点OP3(I3，V3)。此外，在以下说明中，将迁移到通常运转后的I-V特性曲线200上的发电控制称为I-V控制。
此处，从低效率运转向通常运转转移时，丝毫不考虑在燃料电池组20内部依赖性地存在的电容29的存在，根据来自外部负载56的要求电力改变燃料电池组20的输出电压、输出电流时，从燃料电池组20供给到外部负载56的电力(燃料电池组20的发电电力和来自电容29的放电电力的总和)、及外部负载56要求的电力不一致，例如产生供给到外部负载56的电力不足、或过剩的电力被供给到外部负载56等问题。
因此，为了使从燃料电池组20供给到外部负载56的电力(以下称供给电力)、与外部负载56要求的电力(以下称要求电力)一致，通过进行ΔV控制进行从低效率运转向通常运转的迁移。此外，ΔV控制时，为了使供给电力和要求电力一致，调整燃料电池组20的输出电压的电压变化速度的同时，使该输出电压升降压。
在此详细说明从低效率运转到通常运转的运转迁移处理。
ECU(供给氧化气体控制单元)70如上所述判断为应从低效率运转向通常运转迁移的时刻到来时，作为转移到ΔV控制的前处理，进行使从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体增加规定量(例如0.5mol/s)的处理(以下称为ΔV触发处理)。通常，低效率运转和通常运转相比，在发电效率差的运转区域(比图4所示的I-V特性曲线200靠下的区域)进行运转，因此例如在低效率运转时增加从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体量，则燃料电池组20的输出电流变大，结果使燃料电池组20的输出电力变大。
利用该原理，ECU(导出单元)70检测ΔV触发处理前后的输出电力，计算出输出电力偏差Pd后，比较该输出电力偏差Pd、及设定的偏差阈值(电力阈值)ΔP。ECU(判断单元)70检测到输出电力偏差Pd超过偏差阈值ΔP时(不满足设定条件时)，以此为契机(触发)进行ΔV控制。并且，ECU70根据燃料电池组20的输出电压，判断从ΔV控制到I-V控制的切换时刻。具体而言，ECU70在燃料电池组20的输出电压的指令值为提前设定的阈值以下、且该状态持续一定时间以上时，使运转点迁移到I-V特性曲线200上，开始I-V控制。
另一方面，ECU70在输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP时，判断为ΔV控制的执行时刻尚未到来。如上所述，ΔV控制在通过ECU70判断为输出电力偏差Pd超过偏差阈值ΔP时，以此为触发开始，因此只要输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP，则不进行从低效率运转到通常运转的转换(换言之不进行I-V控制)。
但是，在燃料电池组20的温度为规定温度以上、无需低效率运转引起的预热后，输出电力偏差Pd也不超过偏差阈值ΔP，因此不转移到通常运转而持续低效率运转，存在发电效率差等问题。因此，在本实施方式中，ECU(判断单元)70在开始ΔV处理后在一定时间(t＞0)以上输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP时(满足设定条件时)，不进行ΔV控制，强制开始I-V控制。这样，强制性开始I-V控制是考虑如下的理由：开始ΔV处理后在一定时间以上输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP，即表明低效率运转时的运转点已经在I-V特性曲线200上，或即使不在特性曲线200上也存在于其附近(例如参照图4所示的运转点OP4(I4，V4)。
根据上述方法，在低效率运转的运转点进入I-V特性曲线200上的状态下无需低效率运转引起的预热后，经过一定时间后强制进行I-V控制(即通常运转)，因此如上所述，对无需低效率运转引起的预热后也无法转移到通常运转、发电效率差的低效率运转持续等问题，可防患于未然。
图5是表示ECU70通过执行程序实现的从低效率运转到通常运转的运转迁移处理的流程图。此外，在图5所示的例子中，假设是在行驶中进行低效率运转下的预热并迁移到通常运转的情况。
例如，在图4所示的运转点OP2(I2，V2)上，通过低效率运转使车辆行驶并进行预热的状态下，温度传感器(检测单元)74检测到燃料电池组20的温度(关联温度)超过规定温度(例如70℃)时，ECU(转移判断单元)70判断为应从低效率运转迁移到通常运转的时刻到来(步骤S110，是)。ECU70判断为应从低效率运转迁移到通常运转的时刻到来时，作为转移到ΔV控制的前处理，进行使从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体增加规定量(例如0.5mol)的处理(即ΔV触发处理)(步骤S120)。通常，低效率运转在和通常运转相比发电效率差的运转区域(比图4所示的I-V特性曲线200靠下的区域)进行运转，因此例如在低效率运转时使从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体量增加时，燃料电池组20的输出电流变大，结果使燃料电池组20的输出电力变大。
利用该原理，ECU70首先检测ΔV触发处理前后的输出电力(步骤S 130)，然后，ECU70计算出输出电力偏差Pd后，比较该输出电力偏差Pd和设定的偏差阈值ΔP，判断输出电力偏差Pd是否小于偏差阈值ΔP、且该状态是否持续一定时间以上(步骤S140)。ECU70在输出电力偏差Pd为偏差阈值ΔP以上时，或尽管输出电力偏差Pd小于偏差阈值ΔP但未持续一定时间以上时(步骤S140，否)，以此为契机(触发)进行ΔV控制(步骤S150)。然后，ECU70根据燃料电池组20的输出电压，判断从ΔV控制到I-V控制的切换时刻(步骤S 155)。具体而言，ECU70在燃料电池组20的输出电压的指令值为提前设定的阈值以下、且该状态持续一定时间以上时(步骤S 155，是)，使运转点迁移到I-V特性曲线200上，开始I-V控制(步骤S 160)。
另一方面，ECU70在输出电力偏差Pd小于偏差阈值ΔP、且持续一定时间以上时，判断为ΔV控制的执行时刻尚未到来。如上所述，在由ECU70判断为输出电力偏差Pd超过偏差阈值ΔP时，ΔV控制以此为触发而开始，因此只要输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP，则不进行从低效率运转到通常运转的转移(换言之不进行I-V控制)。
但是，在燃料电池组20的温度处于规定温度以上、无需低效率运转引起的预热后，输出电力偏差Pd也不超过偏差阈值ΔP，因此不转换到通常运转而继续低效率运转，存在发电效率差等问题。因此在本实施方式中，ECU70在开始ΔV触发处理后在一定时间(t＞0)以上输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP时，不进行ΔV控制，强制地开始I-V控制(步骤S170)。这样，强制性开始I-V控制是考虑如下的理由：开始ΔV处理后在一定时间以上输出电力偏差Pd不超过偏差阈值ΔP，即表明低效率运转时的运转点已经在I-V特性曲线200上(或附近)(例如参照图4所示的运转点OP4(I4，V4)。
根据上述方法，在低效率运转的运转点进入I-V特性曲线200上的状态下无需低效率运转引起的预热后，经过一定时间后强制进行I-V控制(即通常运转)，因此如上所述，对无需低效率运转引起的预热后也无法转换到通常运转、发电效率差的低效率运转持续等问题，可防患于未然。
此外在上述实施方式中，输出电力偏差Pd小于偏差阈值ΔP、且持续一定时间以上时，不执行ΔV控制而强制实施I-V控制(图5所示的步骤S140→步骤S170)，但也可以例如在输出电力偏差Pd小于偏差阈值ΔP时，无论其持续时间而总是强制性地实施I-V控制。
并且在本实施方式中，假设是在行驶中从低效率运转迁移到通常运转的情况，但同样也可适用于起动时或停止时等进行的从低效率运转向通常运转迁移的情况。并且在本实施方式中，根据由温度传感器74检测到的燃料电池组20的温度，判断是否应从低效率运转转移到通常运转，但也可以设置检测燃料电池组周边的环境温度、部件温度、外部气温等燃料电池组20的相关温度的传感器(检测单元)，根据由该传感器检测到的关联温度，判断是否应从低效率运转转移到通常运转。
B.第2实施方式
如在第1实施方式中所述，低效率运转中的燃料电池组20的输出电压Vfc保持一定，通过控制从空气压缩机32供给到燃料电池组20的氧化气体流量调整输出电流Ifc，进行和负载对应的发电控制(固定电压控制)。
而在行驶中的低效率运转中可判明，使固定电压控制下的输出电压Vfc一定时，根据输出电流Ifc的值，存在无法满足设定的排气氢允许浓度的区域。因此，在本实施方式中，不管低效率运转中的输出电流Ifc的值，实施总是可满足设定的排气氢允许浓度的多段固定电压控制。此外，多段固定电压控制是指以下控制：低效率运转中不是使燃料电池组20的输出电压Vfc总固定为一定值，而使为了遵守设定的排气氢允许浓度，根据输出电流Ifc将该输出电压Vfc设定为多个值(本实施方式中是2个值)，在设定的输出电压Vfc之间适当切换。
图6是表示燃料电池组20的各温度和排气氢的燃料电池的输出电流、输出电压特性的图。
如图6所示，燃料电池组20的温度越高，排气氢允许浓度下的电压下限值越高。在本实施方式中，提前通过实验设定温度最高时(在此是温度T5时)的排气氢允许浓度下的电压下限值，为了能够遵守排气氢允许浓度，根据输出电流Ifc在输出电压Vfc1、Vfc2(＞Vfc1)之间切换输出电压Vfc。
此处，在输出电压Vfc1和Vfc2之间切换输出电压Vfc时，使用ΔV控制转移燃料电池组20的动作点。此外，进行ΔV控制时，使输出电压Vfc剧烈上下变动(具体而言是Vfc1→Vfc2、Vfc2→Vfc1)时，产生供给到外部负载56的电力不足或过剩的电力供给到外部负载56等问题。因此，进行ΔV控制时，为了使供给电力和要求电力一致，调整燃料电池组20的输出电压的电压变化速度的同时，使该输出电压升降压。
通过进行以上说明的控制，即使进行低效率运转时也可切实遵守排气氢允许浓度，并且对供给到外部负载56的电力不足或过剩的电力供给到外部负载56等问题，也能够防患于未然。
图7是示例了ECU(存储单元)70中存储的电压/电流切换映射MP的图。该电压/电流切换映射MP是表示可满足排气氢浓度(排气氢浓度下限值)的燃料电池组20的输出电压Vfc和输出电流Ifc的关系的映射(排气氢浓度信息)。ECU(判断单元)70通过参照该电压/电流切换映射MP，例如到输出电流Ifc1(50A左右等)为止选择输出电压Vfc1，如果在输出电流Ifc1以上，则选择输出电压Vfc2(＜Vfc1)(参照图6)。
图8是表示由ECU70执行的多段固定电压控制处理的流程图。
开始低效率运转时，首先ECU70根据系统要求电力和电压/电流切换映射MP，确定输出电压Vfc和输出电流Ifc(步骤S210)。
之后，ECU(判断单元)70参照图6所示的排气氢允许浓度下的电压下限值的同时，判断燃料电池组20的输出电压Vfc的切换时刻是否到来(步骤S220)。ECU70例如在现在时刻下设定了输出电压Vfc2、输出电流Ifc1的状态下，必须设定成在输出电流Ifc1以下时，判断燃料电池组20的输出电压Vfc的切换时刻是否到来(步骤S220，是)，ECU70通过进行ΔV控制，从输出电压Vfc2切换到输出电压Vfc1(步骤S230→步骤S240)，结束处理。另一方面，ECU70例如在现在时刻下设定了输出电压Vfc2、输出电流Ifc1的状态下，当无需设定成在输出电流Ifc1以下时，判断为燃料电池组20的输出电压Vfc的切换时刻没有到来(步骤S220，否)，跳过步骤S230、S240，结束处理。
如上所述，根据本实施方式，进行低效率运转时，为了能够遵守设定的排气氢允许浓度，对燃料电池组20的输出电压Vfc实施多段固定电压控制，并且在进行输出电压Vfc的切换时，进行ΔV控制。由此，即使在进行低效率运转时也能够切实遵守排气氢允许浓度，并且对供给到外部负载56的电力不足或过剩的电力供给到外部负载56等问题，能够防患于未然。
(1)此外，在上述本实施方式中，以将燃料电池组20的输出电压Vfc从低输出电压Vfc2切换到高输出电压Vfc1的情况(系统要求功率减少的情况等)为例进行了说明，但对于与此相反地从高输出电压Vfc1切换到低输出电压Vfc2的情况(系统要求功率增加的情况等)，也同样可适用。
(2)此外，在上述本实施方式中，作为多段固定电压控制的一例，示例了在二种输出电压Vfc1、Vfc2下切换的二段固定电压控制，但也可以在三种以上的输出电压下切换。通过增加可切换的输出电压的种类，可进行发电效率(或发热效率)较高的输出电压控制。

Claims (3)

1.一种燃料电池系统，通过进行发电效率比通常运转低的低效率运转而使燃料电池预热，其特征在于，具有：
判断单元，所述判断单元在从所述低效率运转向所述通常运转转换时判断是否满足设定条件；
供给氧化气体控制单元，在从所述低效率运转向所述通常运转转换时使供给到所述燃料电池的氧化气体增加规定量；以及
导出单元，通过检测所述氧化气体增加前后的燃料电池的输出电力来导出该燃料电池的输出电力偏差，
在导出的所述燃料电池的输出电力偏差持续规定时间以上低于设定的电力阈值的情况下，所述判断单元判断为满足所述设定条件，
在不满足所述设定条件的情况下，通过执行ΔV控制而从低效率运转经由ΔV控制转换到通常运转，另一方面，在满足所述设定条件的情况下，不经由所述ΔV控制而从低效率运转强制地转换到通常运转，其中，所述ΔV控制是如下所述的控制：考虑相对于所述燃料电池的电容成分的充放电量而控制该燃料电池的输出电压以满足系统要求功率。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有：
检测单元，检测所述燃料电池的相关温度；以及
转换判断单元，根据检测出的所述相关温度判断是否应从所述低效率运转转换到所述通常运转，
在由所述转换判断单元判断为应从所述低效率运转转换到所述通常运转的情况下，所述判断单元进行是否满足所述设定条件的判断。
3.一种燃料电池系统，通过进行发电效率比通常运转低的低效率运转而使燃料电池预热，其特征在于，具备：
判断单元，判断在低效率运转中是否应变更所述燃料电池的输出电压；
电压控制单元，在判断为应变更所述输出电压的情况下，通过执行ΔV控制来变更所述输出电压，所述ΔV控制是如下所述的控制：考虑相对于所述燃料电池的电容成分的充放电量而控制该燃料电池的输出电压以满足系统要求功率；以及
存储排气氢浓度信息的存储单元，所述排气氢浓度信息表示能够满足排气氢浓度下限值的、所述燃料电池的输出电压和输出电流之间的关系，
所述判断单元根据所述排气氢浓度信息来判断在低效率运转中是否应变更所述燃料电池的输出电压。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8639270B2 (en) 2010-08-06 2014-01-28 Golba Llc Method and system for device positioning utilizing distributed transceivers with array processing
JP5456721B2 (ja) * 2011-05-12 2014-04-02 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
CN104185920B (zh) * 2012-03-15 2016-10-12 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
JP5924228B2 (ja) * 2012-10-17 2016-05-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
US20140193671A1 (en) * 2013-01-04 2014-07-10 Lilliputian Systems, Inc. Portable Fuel Cell System Having a Fuel Cell System Controller
CN103413955B (zh) * 2013-08-07 2015-04-01 东南大学 一种防止固体氧化物燃料电池燃料利用率超限的控制方法
JP5835376B2 (ja) * 2014-03-06 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
DE102014005296A1 (de) * 2014-04-10 2015-10-15 Daimler Ag Verfahren zum Starten des Normalbetriebs
JP5880618B2 (ja) 2014-04-25 2016-03-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
KR101628507B1 (ko) * 2014-10-29 2016-06-08 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 시동 제어방법
KR101628514B1 (ko) * 2014-11-05 2016-06-09 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 온도 제어 방법
JP6137124B2 (ja) 2014-11-12 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池搭載車両
JP6292405B2 (ja) * 2014-11-14 2018-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転制御方法
JP6299684B2 (ja) * 2015-06-25 2018-03-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102017202704A1 (de) 2017-02-20 2018-08-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
KR102441469B1 (ko) * 2017-11-13 2022-09-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
JP6958419B2 (ja) * 2018-02-22 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
DE102019206119A1 (de) * 2019-04-29 2020-10-29 Audi Ag Verfahren zum Starten einer Brennstoffzellenvorrichtung unter Froststartbedingungen sowie Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug
JP7238848B2 (ja) * 2020-04-20 2023-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN113511111B (zh) * 2021-09-01 2024-04-16 潍柴动力股份有限公司 燃料电池系统控制方法、装置、设备及可读存储介质
CN115084588A (zh) * 2022-05-31 2022-09-20 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种多功能分体式燃料电池测试系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329089B1 (en) * 1997-12-23 2001-12-11 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for increasing the temperature of a fuel cell
EP1069636B1 (en) * 1999-07-06 2016-03-23 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack monitoring and system control
JP2002313388A (ja) * 2001-04-10 2002-10-25 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の制御方法と燃料電池電気車両
JP3873803B2 (ja) * 2002-04-19 2007-01-31 日産自動車株式会社 燃料電池制御システム
JP2004030979A (ja) * 2002-06-21 2004-01-29 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
JP3891136B2 (ja) * 2003-03-27 2007-03-14 日産自動車株式会社 車両用燃料電池システムの制御装置
JP2005030948A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Sony Corp 濃度測定装置、濃度測定方法
JP4720105B2 (ja) * 2004-05-20 2011-07-13 日産自動車株式会社 燃料電池診断装置及び燃料電池診断方法
JP4915049B2 (ja) * 2004-08-05 2012-04-11 株式会社デンソー 燃料電池システム
JP2007026933A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び低温起動装置
JP4905847B2 (ja) * 2005-11-30 2012-03-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4905642B2 (ja) 2005-12-05 2012-03-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び移動体
JP5151057B2 (ja) * 2006-04-07 2013-02-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池運転システム及び燃料電池運転システムにおける弁の協調制御方法
JP5120594B2 (ja) * 2006-10-20 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
JP4910791B2 (ja) * 2007-03-12 2012-04-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4821662B2 (ja) * 2007-03-12 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4936126B2 (ja) * 2007-04-16 2012-05-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2003-317765A 2003.11.07
JP特开2004-30979A 2004.01.29
JP特开2007-26933A 2007.02.01
JP特表2003-504807A 2003.02.04

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