CN102714335A - 燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

燃料电池系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102714335A
CN102714335A CN2010800617779A CN201080061777A CN102714335A CN 102714335 A CN102714335 A CN 102714335A CN 2010800617779 A CN2010800617779 A CN 2010800617779A CN 201080061777 A CN201080061777 A CN 201080061777A CN 102714335 A CN102714335 A CN 102714335A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
transducer
voltage
power
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800617779A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102714335B (zh
Inventor
吉田道雄
挂布裕史
小川朋也
河森央光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN102714335A publication Critical patent/CN102714335A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102714335B publication Critical patent/CN102714335B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

在燃料电池的间歇操作期间，要求FC电压计算部（110）计算低于升高电势避免阈值电压的预定电压作为要求FC电压（Vrf），并且向转换器输出电压（Vrf）。当在燃料电池的间歇操作期间，通过从在燃料电池系统中容许的系统容许功率（Psy）减去燃料电池的产生功率（Pfc）而获得的偏差（D）变为小于或者等于值0时，要求FC电压校正部（201）校正为转换器而提供的命令值，使得偏差（D）变为等于值0。

Description

燃料电池系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种包括燃料电池和二次电池的燃料电池系统以及用于该燃料电池系统的控制方法。
背景技术
近年来，具有独立于主能源的二次电池的混合动力系统正在得到关注。与这种混合动力系统相结合，已知一种执行电压反馈控制的构造，该电压反馈控制使用沿着电力线在检测电压和目标电压之间的偏差（参见例如日本专利申请公布No.2008-29050（JP-A-2008-29050））。
前述的混合动力系统包括使用燃料电池的燃料电池系统。该燃料电池系统执行间歇操作，其中在低负载操作期间，诸如在怠速操作期间、在低速行进期间、在再生制动期间等，燃料电池的发电被暂时地停止，并且使二次电池向负载（车辆电动机等）供应电力，从而改进燃料经济性。附带说一句，在间歇操作期间，有时执行强制发电以便增加燃料电池的耐久性。
然而，在其中在燃料电池系统中采用执行电压反馈控制的现有技术的情形中，存在燃料电池的间歇操作期间未能执行适当的电力控制并且因此引起二次电池过度充电的可能性。
发明内容
本发明提供一种在燃料电池的间歇操作期间防止二次电池过度充电的燃料电池系统，并且还提供一种用于该燃料电池系统的控制方法。
本发明的第一方面是一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池和二次电池，并且向负载供应电力，并且进一步包括：控制燃料电池的输出电压的转换器；以及高电势避免控制部，该高电势避免控制部通过控制在燃料电池的间歇操作期间为转换器提供的命令值来抑制燃料电池的输出电压变为大于或者等于比燃料电池的开路电压低的预定升高电势避免阈值电压，其中该高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，该转换器命令值校正部对用于转换器的命令值进行校正，使得在通过从在燃料电池系统中容许的系统容许功率减去燃料电池的产生功率而获得的偏差低于值0时该偏差变为等于值0。
根据基于本发明的第一方面的燃料电池系统，在燃料电池的间歇操作期间，抑制了燃料电池的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压，并且当在这个控制期间通过从系统容许功率减去燃料电池的产生功率而获得的偏差变为低于值0时，执行电力控制，使得该偏差变为等于值0。因此，这个系统能够防止其中当在燃料电池的间歇操作期间执行发电以便避免升高电势时，二次电池的充电继续并且二次电池变为过度充电的情况。
在根据本发明的第一方面的燃料电池系统中，转换器命令值校正部可以通过对于燃料电池系统的要求功率和关于二次电池的充电力限制值求和而获得系统容许功率。
这个构造使得可以以高精度测量系统容许功率。
此外，该燃料电池系统可以进一步包括检测燃料电池的输出电流或者燃料电池的输出电压的输出检测部，并且转换器命令值校正部可以包括：反馈控制部，其基于该偏差来执行反馈控制；确定部，其用于确定在由曲率达到最大值处的弯曲点划分的燃料电池的电流-电压曲线的两个区段中的哪一个区段包含有由输出检测部检测的输出电流或者输出电压的点；以及增益切换部，其基于确定部的确定结果来切换反馈控制的增益。
由于这个构造，在反馈控制中的增益能够在电流-电压曲线上的弯曲点处切换（即，为电流-电压曲线被弯曲点划分的两个区段设定了不同的增益），从而反馈控制的可控性能够得以提高。
本发明的第二方面是一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池和二次电池，并且向负载供应电力，并且进一步包括：转换器，其控制燃料电池的输出电压；以及高电势避免控制部，该高电势避免控制部通过在燃料电池的间歇操作期间对为转换器提供的命令值进行控制来抑制燃料电池的输出电压变为大于或者等于比燃料电池的开路电压低的预定升高电势避免阈值电压，其中该高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，该转换器命令值校正部对用于转换器的命令值进行校正，使得当通过从二次电池的上限电压减去二次电池的输出电压而获得的偏差低于值0时该偏差变为等于值0。
根据基于本发明的第二方面的燃料电池系统，在燃料电池的间歇操作期间，抑制了燃料电池的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压，并且当在这个控制期间通过从二次电池的上限电压减去二次电池的输出电压而获得的偏差变为低于值0时，执行电力控制，使得该偏差变为等于值0。因此，这个系统能够防止其中当在燃料电池的间歇操作期间执行发电以便避免升高电势时，二次电池的充电继续并且二次电池变为过度充电的情况。
本发明的第三方面是一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池和二次电池，并且向负载供应电力，并且进一步包括：转换器，其控制燃料电池的输出电压；以及高电势避免控制部，该高电势避免控制部通过在燃料电池的间歇操作期间对为转换器提供的命令值进行控制来抑制燃料电池的输出电压变为大于或者等于比燃料电池的开路电压低的预定升高电势避免阈值电压，其中该高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，该转换器命令值校正部校正用于转换器的命令值，从而当通过从二次电池的下限电流减去二次电池的输出电流而获得的偏差大于值0时该偏差变为等于值0。
根据基于本发明第三方面的燃料电池系统，在燃料电池的间歇操作期间，抑制了燃料电池的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压，并且当在这个控制期间通过从二次电池的下限电流减去二次电池的输出电流而获得的偏差变为大于值0时，电力控制受到控制，使得该偏差变为等于值0。因此，这个系统能够防止其中当在燃料电池的间歇操作期间执行发电以便避免升高电势时，二次电池的充电继续并且二次电池变为过度充电的情况。
本发明的第四方面是一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池和二次蓄电池，并且向负载供应电力，并且进一步包括：转换器，其控制燃料电池的输出电压；转换器命令值校正部，该转换器命令值校正部基于通过从燃料电池的要求输出电力减去燃料电池的产生电力而获得的偏差对用于为转换器提供的命令值进行校正值的反馈控制，并且将校正值添加到为转换器提供的命令值；以及输出检测部，其检测燃料电池的输出电流或者燃料电池的输出电压，其中该转换器命令值校正部包括：确定部，其确定在由弯曲点划分的燃料电池的电流-电压曲线的两个区段中的哪一个区段包含有由输出检测部检测到的燃料电池的输出电流或者输出电压的点；以及增益切换部，其基于确定部的确定结果来切换反馈控制的增益。
根据基于本发明第四方面的燃料电池系统，能够使得燃料电池的产生电力等于要求输出电力，并且能够在电流-电压曲线上的弯曲点处切换在反馈控制中的增益（即，为电流-电压曲线被弯曲点划分的两个区段设定了不同的增益），从而在反馈控制中的可控性能够得以提高。
此外，本发明还能够以除了第一到第四方面之外的各种形式实现。例如，还能够利用包括执行前面的、在本发明的燃料电池系统中设置的各种部分的动作的步骤的控制方法来实现本发明。
附图说明
参考附图，根据示例性实施例的以下说明，本发明前面的和进一步的特征和优点将变为清楚，其中使用类似的数字来代表类似的元件，并且其中：
图1是示出作为本发明的第一实施例的燃料电池系统的部分的构造的系统构造图表；
图2是示出在间歇操作期间在要求FC电压Vrf、FC产生功率Pfc和系统容许功率Psy中的依赖时间变化的时序图；
图3是示出转换器命令电压输出部的框图；
图4是示出在本发明的第二实施例中的转换器命令电压输出部的示意图；
图5是示出在本发明的第三实施例中的转换器命令电压输出部的示意图；
图6是示出在本发明的第四实施例中的转换器命令电压输出部的示意图；
图7是示出I-V曲线的实例的曲线图；以及
图8是示出在本发明的第五实施例中的转换器命令电压输出部的示意图。
具体实施方式
将在下文中参考附图来描述本发明的实施例。
图1是示出作为本发明的第一实施例的燃料电池系统100的部分的构造的系统构造图表。虽然这个实施例在这里被假设为被安装在诸如燃料电池混合动力车辆（FCHV）、电动机车辆、混合机动车辆等的车辆中的燃料电池系统，但是该实施例还可应用于各种其他移动单元（例如，二轮车辆、船和艇、飞机、机器人等）。除了被安装在移动单元中的燃料电池系统，该实施例还可应用于固定燃料电池系统和便携式燃料电池系统。
这个车辆通过使用经由减速齿轮62被联结到轮子63L和663R的牵引电机61作为驱动力源而运行。牵引电机61的电力源是电力源系统1。从电力源系统1输出的直流电被换流器60转换成三相交流电，并且三相交流电被供应到牵引电机61。牵引电机61还能够在车辆的制动期间用作发电机。电力源系统1由燃料电池40、蓄电池20、DC/DC转换器30等来构造。
燃料电池40从供应于此的反应性气体（燃料气体和氧化气体）产生电力，并且可以具有各种类型中的任何一种，包括固体聚合物型、磷酸型、熔融碳酸盐型等。燃料电池40包括由例如从氟基树脂等形成的质子传导离子交换膜制成的聚合物电解质膜41。铂催化剂（电极催化剂）被施加到聚合物电解质膜的表面。
附带说一句，被施加到聚合物电解质膜41的催化剂不限于铂催化剂，而是还可以是铂钴催化剂（在下文中，被简单地称作“催化剂”）等。构成燃料电池40的单元电池中的每一个均包括其中通过在聚合物电解质膜41的两个相对侧上进行丝网印刷而形成的阳极电极42和阴极电极43的膜电极组件44。燃料电池40具有其中多个单元电池被串联堆叠的堆叠结构。
燃料电池40的输出电压（在下文中，被称作FC电压）和其输出电流（在下文中，被称作FC电流）分别地由电压传感器92和电流传感器93检测。燃料电池40的燃料电极（阳极）被从燃料气体供应源70供应有诸如氢气的燃料气体等，而其氧电极（阴极）被从氧化剂气体供应源80供应有诸如空气等的氧化剂气体。
燃料气体供应源70由例如氢气罐、各种阀门等构造，并且通过调节阀开度、开/关时间等来控制被供应到燃料电池40的燃料气体的量。此外，燃料电池40经由冷却剂通道（未示出）而被供应有冷却剂。这个冷却剂通道设置有检测燃料电池40的温度（在下文中，被称作“FC温度”）的温度传感器96。
氧化剂气体供应源80由例如空气压缩机、驱动空气压缩机的电动机、换流器等构造。氧化剂气体供应源80通过调节电动机的旋转速度等来调节被供应到燃料电池40的氧化剂气体的量。
蓄电池20是能够充电和放电的二次电池，并且由例如镍金属氢化物蓄电池等构造。显然，蓄电池20还可以被除了二次电池之外的任何可充电-可放电蓄电器（例如，电容器）替代。蓄电池20被插入燃料电池40的放电路径中，并且与燃料电池40并联连接。蓄电池20和燃料电池40并联连接到牵引电机换流器60。DC/DC转换器30被设置在蓄电池20和换流器60之间。
蓄电池20的输出电压（在下文中，被称作蓄电池电压）和其输出电流（在下文中，被称作蓄电池电流）分别地由电压传感器94和电流传感器95检测。
换流器60例如是由多个切换元件构造的PWM（脉冲宽度调制）换流器。换流器60将从燃料电池40或者蓄电池20输出的直流电力转换成三相交流电力，并且根据从控制装置10给出的控制命令向牵引电机61供应经转换的功率。牵引电机61是用于驱动轮63L和63R的电动机。这个电机的旋转速度由换流器60控制。
DC/DC转换器30例如是由四个功率晶体管和专用驱动电路（均未示出）构造的全桥转换器。DC/DC转换器30具有升高或者降低从蓄电池20输入的DC电压并且向燃料电池40侧输出经升高或者降低的电压的功能，以及升高或者降低从燃料电池40等输入的DC电压并且向蓄电池20侧输出经升高或者降低的电压的功能。此外，DC/DC转换器30的功能实现了蓄电池20的充电和放电。
诸如车辆附件、FC附件等的附件（等）50被连接在蓄电池20和DC/DC转换器30之间。蓄电池20用作附件50的电源。附带说一句，术语车辆附件指的是在车辆等的操作期间使用的各种电力器具（照明器具、空气调节器具、液压泵等），并且术语FC附件指的是被用于操作燃料电池40的各种电力器具（用于供应气体或者氧化剂气体的泵等）。
前述元件的操作等由控制装置（控制部）10控制。控制装置10配备有在其中具有CPU、ROM和RAM的微型计算机。
控制装置10基于输入到控制装置10的传感器信号来控制该系统的各种部分，包括在燃料气体通道上提供的压力调节阀71、被设置在氧化剂气体通道上的压力调节阀81、燃料气体供应源70、氧化剂气体供应源80、蓄电池20、DC/DC转换器30、换流器60等。各种传感器信号被输入到控制装置10，例如由压力传感器91检测的燃料气体供应压力、由电压传感器92检测的FC电压、由电流传感器93检测的FC电流、由电压传感器94检测的蓄电池电压、由电流传感器95检测的蓄电池电流、由温度传感器96检测的FC温度、由SOC传感器21检测的、表示蓄电池20的荷电状态（SOC）的SOC值等。
为了改进燃料经济性，这个实施例的燃料电池系统100执行间歇操作，其中在低负载操作，诸如怠速操作、低速行进、再生制动操作等期间，燃料电池40的发电暂时地停止并且使用蓄电池20向负载（牵引电机61等）供应电力。通过由控制装置10关闭在燃料气体通道上提供的压力调节阀71和在氧化剂气体通道上提供的压力调节阀81并且因此停止反应性气体向燃料电池40的供应，来执行这个间歇操作。
此外，在这个实施例的燃料电池系统100的间歇操作期间（具体地，在间歇操作中的停止期间；在下文中，相同的含义适用），为了增加燃料电池40的耐久性等，燃料电池40被强制产生电力。即，在间歇操作期间，控制装置10通过向DC/DC转换器30命令要求燃料电池电压（在下文中，被称作“要求FC电压”）而强制燃料电池40产生电力。附带说一句，通过强制发电产生的功率（电力；在下文中，相同的含义适用）被存储到蓄电池20中。
图2是示出在间歇操作期间在要求FC电压Vrf，FC产生功率Pfc和系统的容许功率Psy中的依赖时间变化的时序图。附带说一句，系统容许功率Psy是能够通过在燃料电池系统100中的消耗或者存储而在燃料电池系统100中利用的最大电力。
如在图2中所示，在间歇操作期间的要求FC电压Vrf是低于升高电势避免阈值电压（在下文中，被称作“阈值电压”）Vth的预定电压Vc。阈值电压Vth低于燃料电池40的开路电压，并且是通过试验等预先得出的，并且当燃料电池40得以制造或者装运等时被存储在控制装置10的内存储器11中。即，当要求FC电压Vrf变为高于或者等于阈值电压Vth时，燃料电池40进入升高电势状态。此外，阈值电压Vth可以是固定的值，或者还可以例如是能够根据周边环境（外侧空气温度、燃料电池温度、湿度、操作模式等）而被连续地更新的值。要求FC电压比阈值电压Vth低多少能够被任意地设定。
在另一方面，系统容许功率Psy在间歇操作期间随着时间的流逝而逐渐地下降，如由图2中的单点短划线示出地。这是因为FC产生功率Pfc随着时间的流逝而被积聚。从图2上的时间点t1起，FC产生功率Pfc超过系统容许功率Psy。具体地，从时间点t1起，FC产生功率Pfc变为不能被蓄电池20吸收。
因此，在该实施例中，从时间点t1起，使得FC产生功率Pfc跟随系统容许功率Psy降低，如由图2中的双点短划线示出地。附带说一句，在图2的图表中，仅仅为了示意方便起见，双点短划线稍微地从示出系统容许功率Psy的单点短划线移位。实际上，FC产生功率Pfc被控制成等于系统容许功率Psy。具体地，控制装置10包括降低FC产生功率Pfc的转换器命令电压输出部12（图1）。
图3是示出转换器命令电压输出部12的框图。如在图3中所示，转换器命令电压输出部12包括要求FC电压计算部110和要求FC电压校正部201。附带说一句，虽然在该实施例中，要求FC电压计算部110和要求FC电压校正部201由离散的电子构件部件构造，但是要求FC电压计算部110和要求FC电压校正部201还可以构造成由在控制装置10中设置的CPU执行的控制过程。
要求FC电压计算部110是计算燃料电池40的要求功率并且通过使用代表I-V特性和I-P特性的特性映射（未示出）来计算作为要求FC电压Vrf的、与要求功率相称的、燃料电池40的输出电压的单元。要求功率例如是用于驱动牵引电机61或者附件50的电力。特性映射是预先通过试验等得出的，并且在制造或者装运时被存储在控制装置10的内存储器11中。此外，在间歇操作期间，在与燃料电池40的要求功率的情况下（即，即使在其中要求功率为零的情形中），要求FC电压计算部110计算作为要求FC电压Vrf的、低于升高电势避免阈值电压Vth的预定电压Vc。
要求FC电压校正部201是计算用于校正由要求FC电压计算部110计算的要求FC电压Vrf的电压校正值的单元。要求FC电压校正部201包括FC产生功率计算部210、系统容许功率计算部220、减法部230、驱动条件确定部240和PID控制部250。附带说一句，这些部分210到250是在燃料电池40的间歇操作期间实现的构造，并且当间歇操作未被执行时采取其他的构造。这些其他的构造将不与该实施例相结合地描述。
FC产生功率计算部210基于由电压传感器92检测的FC电压和由电流传感器93检测的FC电流计算FC产生功率Pfc。
系统容许功率计算部220是计算燃料电池系统100的系统容许功率Psy的单元。通常，系统容许功率Psy是燃料电池系统100的要求功率和关于蓄电池20的充电功率限制值之和。燃料电池系统100的要求功率包括在燃料电池系统100中由例如牵引电机61、附件50等要求的、所有类型的电力。关于蓄电池20的充电功率限制值是能够用以对蓄电池20充电的最大电力。附带说一句，如何得出燃料电池系统100的要求功率和关于蓄电池20的充电功率限制值是众所周知的，并且在这里不予描述。
虽然在前面的实施例中，通过将燃料电池系统100的要求功率添加到关于蓄电池20的充电功率限制值而得出系统容许功率Psy，但是可以替代地通过例如将另一个电力量添加到前面的要求功率和充电功率限制值之和而得出系统容许功率Psy。简言之，可以以任何方式得出系统容许功率Psy，只要能够在整个燃料电池系统100中允许该功率（电力量）。
由FC产生功率计算部210得出的FC产生功率Pfc和由系统容许功率计算部220得出的系统容许功率Psy被发送到减法部230，减法部230通过从系统容许功率Psy减去FC产生功率Pfc而得出偏差D。偏差D被发送到驱动条件确定部240和PID控制部250。
驱动条件确定部240基于偏差D来确定是否驱动PID控制部250，并且向PID控制部250发送与确定结果相称的控制命令S。具体地，当偏差D小于或者等于零时，驱动条件确定部240输出控制命令S以允许驱动。当偏差D超过零时，驱动条件确定部240输出控制命令S以禁止驱动。附带说一句，也可以采用其中当偏差D变为小于零（降至低于零）时，输出用于允许驱动的控制命令S的构造。
当从驱动条件确定部240接收到用于允许驱动的控制命令S时，PID控制部250通过使用偏差D作为输入而执行PID控制，并且由此计算电压校正值MV，电压校正值MV是用于使得作为控制目标的FC产生功率Pfc等于作为目标值的系统容许功率Psy的操作量。附带说一句，当从驱动条件确定部240接收到用于禁止驱动的控制命令S时，PID控制部250将电压校正值MV设置为零。
附带说一句，PID控制部250还可以被诸如执行仅仅比例控制的P控制部、执行比例加积分控制的PI控制的PI控制部、执行比例加微分控制的PD控制部等的各种反馈控制部来替代。此外，PID控制部250可以被任何控制部替代，只要该控制部执行使得偏差D等于值0的控制。
由要求FC电压计算部110得出的要求FC电压Vrf以及由要求FC电压校正部201得出的电压校正值MV被发送到加法部115，并且被相加到一起。相加结果作为转换器命令电压而被发送到DC/DC转换器30（图1）。结果，DC/DC转换器30能够控制燃料电池40的输出，从而该输出变为等于要求FC电压Vrf和电压校正值MV之和。因为电压校正值MV是用于使得FC产生功率Pfc等于系统容许功率Psy的操作量，所以燃料电池40的产生功率Pfc等于系统容许功率Psy。附带说一句，当在驱动条件确定部240已经确定偏差D小于或者等于值0之后驱动PID控制部250时，在功率Pfc和功率Psy之间的相等性发生。
因此，根据转换器命令电压输出部12，从图2中的时间点t1起，FC产生功率Pfc随着系统容许功率Psy的降低而降低。
根据如上所述构造的第一实施例的燃料电池系统100，在燃料电池40的间歇操作期间，抑制燃料电池40的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压Vth。此外，在这个抑制期间，执行电力控制，使得燃料电池40的产生功率Pfc不超过系统容许功率Psy。因此，当在燃料电池40的间歇操作期间使得燃料电池40产生电力以便避免电势升高时，可以避免其中蓄电池20由于蓄电池20的继续充电而变为过度充电的情况。
将描述本发明的第二实施例。根据第二实施例的燃料电池系统不同于第一实施例的燃料电池系统100之处仅在于转换器命令电压输出部中提供的要求FC电压校正部的构造，而其他构造保持相同。附带说一句，与在第一实施例中的那些相同的部分由与在第一实施例中相同的附图标记表示。
图4是示出在第二实施例中的转换器命令电压输出部300的示意图。虽然在第一实施例中的要求FC电压校正部201通过从系统容许功率Psy减去FC产生功率Pfc而得出偏差D，但是在第二实施例中被设置在转换器命令电压输出部300中的要求FC电压校正部301得出通过如在图4中所示减法部330的使用而通过从蓄电池上限电压减去蓄电池电压获得的偏差Dbv。蓄电池上限电压是蓄电池20的上限电压值，并且是预先通过试验等得出的。附带说一句，蓄电池上限电压可以是已经经历基于由温度传感器（未示出）检测的蓄电池温度的温度校正的预定值。蓄电池电压是由电压传感器94检测的、蓄电池20的输出电压。
使用偏差Dbv，PID控制部350以与在第一实施例中基本相同的方式执行PID控制。附带说一句，当偏差Dbv小于或者等于值0时，驱动条件确定部340向PID控制部350输出用于允许驱动的控制命令S。当偏差Dbv超过值0时，驱动条件确定部340向PID控制部350输出用于禁止驱动的控制命令S。还可以采用其中当偏差Dbv变为小于值0（降至低于值0）时，输出用于允许驱动的控制命令S的构造。
根据如上所述构造的第二实施例的燃料电池系统，如在第一实施例中，在燃料电池40的间歇操作期间，抑制了燃料电池40的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压。此外，在抑制期间，执行电力控制，使得蓄电池电压不超过蓄电池上限电压。因此，当在燃料电池40的间歇操作期间使燃料电池40产生电力以便避免电势升高时，可以避免其中蓄电池20由于蓄电池20的继续充电而变为过度充电的情况。
将描述本发明的第三实施例。第三实施例的燃料电池系统不同于第一实施例的燃料电池系统100之处仅在于转换器命令电压输出部中提供的要求FC电压校正部的构造，而其他构造保持相同。附带说一句，与在第一实施例中的那些相同的部分由与在第一实施例中相同的附图标记表示。
图5是示出第三实施例中的转换器命令电压输出部400的示意图。虽然在第一实施例中的要求FC电压校正部201通过从系统容许功率Psy减去FC产生功率Pfc而得出偏差D，但是在第三实施例中被设置在转换器命令电压输出部400中的要求FC电压校正部401如在图4中所示通过减法部430的使用而得出通过从蓄电池下限电流减去蓄电池电流获得的偏差Dbi。蓄电池下限电流是蓄电池20的下限电流值，并且是蓄电池20的最大充电电流量。蓄电池下限电流是预先通过试验等得出的值。蓄电池电流是由电流传感器95检测的、蓄电池20的输出电流。
使用偏差Dbi，PID控制部450以与在第一实施例中基本相同的方式执行PID控制。附带说一句，当偏差Dbi大于或者等于值0时，驱动条件确定部440向PID控制部450输出用于允许驱动的控制命令S。当偏差Dbi小于值0时，驱动条件确定部440向PID控制部450输出用于禁止驱动的控制命令S。还可以采用其中当偏差Dbi变为大于值0（超过值0）时输出用于允许驱动的控制命令S的构造。
根据如上所述构造的第三实施例的燃料电池系统，如在第一实施例中，在燃料电池40的间歇操作期间，抑制燃料电池40的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压。此外，在抑制期间，执行电力控制，使得蓄电池电流不降至低于蓄电池下限电流。因此，当在燃料电池40的间歇操作期间使燃料电池40产生电力以便避免电势升高时，可以避免其中蓄电池20由于蓄电池20的继续充电而变为过度充电的情况。
将描述本发明的第四实施例。第四实施例的燃料电池系统不同于第一实施例的燃料电池系统100之处仅在于被设置在转换器命令电压输出部中的要求FC电压校正部的构造，而其他构造保持相同。附带说一句，与在第一实施例中的那些相同的部分由与在第一实施例中相同的附图标记表示。
图6是示出第四实施例中的转换器命令电压输出部500的示意图。被设置在转换器命令电压输出部500中的要求FC电压校正部501包括与在第一实施例中被设置在要求FC电压校正部201中的那些相同的部分210到250，并且进一步包括弯曲点估计部560和增益切换部570。虽然PID控制部250由与在第一实施例中相同的附图标记表示，但是在精确的意义上，在第四实施例中的PID控制部250在以下方面是不同的。虽然在第一实施例中的PID控制部250中增益（P增益和I增益）是固定值，但是在第四实施例中，根据输入到增益切换部570的增益指定信号GS而切换增益（P和I增益）。
弯曲点估计部560接受由温度传感器96检测的FC温度，并且基于FC温度来估计示出燃料电池40的电流-电压特性的曲线（在下文中，被称作“I-V曲线”）的弯曲点。
图7是示出I-V曲线的实例的曲线图。在该曲线图中，水平轴代表FC电流I，以及竖直轴代表FC电压V。在I-V曲线上，电压V随着电流I增加而降低。I-V曲线具有使曲率达到最大值的弯曲点X。弯曲点估计部560估计弯曲点X的位置（I0，V0）。
因为I-V曲线根据FC温度而改变，所以能够通过预先通过试验等得出与各种温度相称的I-V曲线而对于每一个温度值估计弯曲点X（I0，V0）。弯曲点估计部560预先存储用于各种温度的弯曲点I0、V0（I0，V0），以便能够基于由温度传感器96检测的FC温度得出弯曲点X（I0，V0）。附带说一句，虽然在该实施例中，弯曲点X由电流I和电压V代表，但是弯曲点X可以替代地仅由电压V代表，即，可以是X（V0）。
增益切换部570接受由电压传感器92检测的FC电压以及由弯曲点估计部560得出的弯曲点X，并且选择性地切换用于在PID控制部250中使用的增益（P增益和I增益）。
增益切换部570包括存储第一P增益值和第一I增益值的第一存储器571、以及存储第二P增益值和第二I增益值的第二存储器572。第一P增益值和第一I增益值的组合在用于升高在PID控制中的增益的这种方向上作出改变，而第二P增益值和第二I增益值的组合在关于降低PID控制中的增益的这种方向上作出改变。
增益切换部570确定FC电压是否大于或者等于弯曲点X的电压值V0。如果确定FC电压大于或者等于电压值V0，则增益切换部570从第一存储器571提取第一P增益值和第一I增益值，并且向PID控制部250发送该两个值作为增益指定信号GS。在另一方面，如果确定FC电压低于电压值V0，则增益切换部570从第二存储器572提取第二P增益值和第二I增益值，并且向PID控制部250发送该两个值作为增益指定信号GS。结果，当FC电压大于或者等于弯曲点X的电压值V0时，在PID控制中的增益在增加方向上改变。当FC电压低于弯曲点X的电压值V0时，在PID控制中的增益在降低方向上改变。由于以下原因而采用其中在PID控制中的增益改变的构造。
如果在图7中的水平轴上的电流I被功率P替代，则如此获得的I-P曲线示出与图7所示I-V曲线相同的变化。关于相对于预定量的功率变化的电压变化，当FC电压大于或者等于弯曲点X的电压值V0时发生的电压变化ΔV1大于当FC电压小于弯曲点X的电压值V0时发生的电压变化ΔV2，如在图7中示出。在由PID控制部250执行的PID控制中，如上与第一实施例相结合描述地，使系统容许功率Psy和FC产生功率Pfc之间的电功率偏差成为值0。因此，如能够根据前面的电压变化ΔV1和ΔV2理解地，用于电功率偏差的电压校正值在被弯曲点X划分的曲线的两个区段（或者区域）之间（在当电压大于弯曲点X的电压值V0时和当电压小于电压值V0时之间）是明显不同的。因此，PID控制的可控性降低。因此，通过增加在弯曲点X左侧区域（其中电压大于弯曲点X的电压值V0）中执行的PID控制中的增益并且降低在弯曲点X右侧区域（其中电压小于弯曲点X的电压值V0）中执行的PID控制中的增益，PID控制的可控性提高。
因此，第四实施例的燃料电池系统能够实现与第一实施例相同的效果，并且还能够提高电力控制的可控性。
此外，能够如在以下段落（1）到（4）中描述地修改第四实施例的燃料电池系统。
（1）虽然在第四实施例中，通过比较FC电压与弯曲点X的电压值V0而确定I-V曲线的、被弯曲点X划分的两个区段中的哪一个区段包含与给定FC电压相对应的点，但是还容许采用这样一种构造，其中通过比较FC电流与弯曲点X的电流值I0而确定I-V曲线的、被弯曲点X划分的两个区段中的哪一个区段包含在与FC电流相对应的同一曲线上的点。
（2）虽然在第四实施例中，基于FC温度得出弯曲点X，但是还容许采用这样一种构造，其中基于由电压传感器92检测的FC电压和由电流传感器93检测的FC电流得出燃料电池的阻抗值，并且其中基于该阻抗值得出弯曲点X。根据燃料电池的阻抗值，能够知道由燃料电池的电阻过电压引起的电压降低量（与在燃料电池内包含的水的量成比例），使得能够估计I-V曲线的弯曲点X。
（3）虽然第四实施例具有如此构造，其中弯曲点X由弯曲点估计部560估计，并且其中如此获得的弯曲点与目前的FC电压相比较以确定弯曲点的哪一侧包含与目前的FC电压相对应的点，但是还容许利用以下构造替代这个构造，其中基于由电压传感器92检测的FC电压和由电流传感器93检测的FC电流得出表示相对于电流变化的电压变化的微分电阻dV/dI并且其中确定弯曲点X的哪一侧包含检测FC电压和检测FC电流的点。具体地，预先得出当达到弯曲点X时微分电阻是多大（即，在弯曲点X处的微分电阻的幅度被预先得出），并且通过比较在该点处的微分电阻dV/dI与前面的弯曲点微分电阻而确定弯曲点X的哪一侧包含目前检测到的FC电压和FC电流的点。
（4）虽然第四实施例具有如此构造，其中电压由PID控制进行控制，并且其中当FC电压大于或者等于弯曲点X的电压值V0时，在关于升高PID控制中的增益的这种方向上实现增益变化，并且当FC电压小于电压值V0时，在关于降低PID控制中的增益的这种方向上实现增益变化，但是还容许利用以下构造替代这个构造，其中电流由PID控制进行控制，并且其中当FC电压大于或者等于弯曲点X的电压值V0时，在关于降低PID控制中的增益的这种方向上实现增益变化，并且当FC电压小于弯曲点X的电压值V0时，在关于升高PID控制中的增益的这种方向上实现增益变化。
将描述本发明的第五实施例。根据第五实施例的燃料电池系统不同于第四实施例的燃料电池系统之处仅在于被设置在转换器命令电压输出部中的要求FC电压校正部的构造，而其他构造保持相同。附带说一句，与在第四实施例中的那些相同的部分由与在第一实施例中相同的附图标记表示。
图8是示出在第五实施例中的转换器命令电压输出部600的示意图。被设置在转换器命令电压输出部600中的要求FC电压校正部601与在第四实施例中设置的要求FC电压校正部501相同之处在于要求FC电压校正部601包括FC产生功率计算部210、减法部230、PID控制部250、弯曲点估计部560和增益切换部570，并且在以下方面i）到iii）不同。
即，在转换器命令电压输出部600中的要求FC电压校正部601和在第四实施例中的要求FC电压校正部501不同之处在于：i）在第四实施例中的要求FC电压校正部501的内部构造是在间歇操作期间实现的，而在第五实施例中的要求FC电压校正部601的内部构造是在通常操作期间实现的；ii）在第四实施例中设置了系统容许功率计算部220，而在第五实施例中设置了要求FC功率计算部620；以及iii）在第四实施例中设置了驱动条件确定部240，而没有在第五实施例中设置驱动条件确定部。
要求FC功率计算部620是计算燃料电池40的要求输出功率Prf的单元。具体地，要求FC功率计算部620基于从被设置在牵引电机61中的旋转速度检测传感器（未示出）、检测加速器踏板的操作量的加速器踏板传感器（未示出）等发送的传感器信号来计算燃料电池40的要求输出功率。
如上所述构造的第五实施例的转换器命令电压输出部600基于通过从燃料电池的要求输出功率Prf减去燃料电池的产生功率Pfc获得的偏差来执行电压校正值MV的PID控制。因此，在燃料电池的通常操作期间，能够使燃料电池的产生功率Pfc等于要求输出功率Prf。此外，在第五实施例的燃料电池系统中，在PID控制中的增益在I-V曲线上的弯曲点X处切换（即，为I-V曲线的被弯曲点X划分的两个区段设定不同的增益），使得如在第四实施例中那样，能够提高在PID控制中的可控性。
本发明不限于第一到第五实施例及其修改，而是能够在不偏离本发明的主旨的情况下被以各种形式执行；例如，以下修改是可能的。
虽然在第一到第五实施例和它们的修改中，向转换器输出作为命令电压值的要求FC电压，但是这个构造可以被其中向转换器输出命令电流值的构造替代。关于在此情形中从PID控制部输出的校正值，电压校正值MV被电流校正值替代。这个经修改的构造还实现了与前面的实施例基本相同的效果。
此外，本发明还可以被应用于与实施例和它们的修改的那些不同的各种燃料电池。例如，本发明能够被应用于直接甲醇型燃料电池。本发明还可以被应用于具有除了固体聚合物之外的电解质层的燃料电池，并且应用于此的本发明将实现基本相同的效果。
附带说一句，在前面的实施例和修改的构件中，除了在用于专利的权利要求中描述的元件之外的元件是附加元件，并且能够被适当地省略。此外，本发明根本不限于前面的实施例或者其修改，并且能够在不偏离本发明的主旨的情况下被以各种形式执行。

Claims (7)

1.一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括燃料电池和二次电池并且用于向负载供应电力，其特征在于包括：
转换器，所述转换器控制所述燃料电池的输出电压；以及
高电势避免控制部，所述高电势避免控制部通过在所述燃料电池的间歇操作期间对用于所述转换器的命令值进行控制来抑制所述燃料电池的输出电压变为大于或者等于预定升高电势避免阈值电压，所述预定升高电势避免阈值电压比所述燃料电池的开路电压低，其中，
所述高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，所述转换器命令值校正部对用于所述转换器的所述命令值进行校正，以在当通过从在所述燃料电池系统中容许的系统容许功率减去所述燃料电池的产生功率而获得的偏差低于值0时使得该偏差变为等于值0。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述转换器命令值校正部通过对所述燃料电池系统的要求功率和关于所述二次电池的充电功率限制值进行求和而获得所述系统容许功率。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，进一步包括：
输出检测部，所述输出检测部检测所述燃料电池的输出电流或者所述燃料电池的输出电压，其中，
所述转换器命令值校正部包括：
反馈控制部，所述反馈控制部基于所述偏差来执行反馈控制；
确定部，所述确定部用于确定在由曲率达到最大值处的弯曲点划分的所述燃料电池的电流-电压曲线的两个区段中的哪一个区段包含有由所述输出检测部检测到的输出电流或者输出电压的点；以及
增益切换部，所述增益切换部基于所述确定部的确定结果来切换所述反馈控制的增益。
4.一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括燃料电池和二次电池并且用于向负载供应电力，其特征在于包括：
转换器，所述转换器控制所述燃料电池的输出电压；以及
高电势避免控制部，所述高电势避免控制部通过在所述燃料电池的间歇操作期间对用于所述转换器的命令值进行控制来抑制所述燃料电池的输出电压变为大于或者等于预定升高电势避免阈值电压，所述预定升高电势避免阈值电压比所述燃料电池的开路电压低，其中，
所述高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，所述转换器命令值校正部对用于所述转换器的所述命令值进行校正，以在当通过从所述二次电池的上限电压减去所述二次电池的输出电压而获得的偏差低于值0时使得该偏差变为等于值0。
5.一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括燃料电池和二次电池并且用于向负载供应电力，其特征在于包括：
转换器，所述转换器控制所述燃料电池的输出电压；以及
高电势避免控制部，所述高电势避免控制部通过在所述燃料电池的间歇操作期间对用于所述转换器的命令值进行控制来抑制所述燃料电池的输出电压变为大于或者等于预定升高电势避免阈值电压，所述预定升高电势避免阈值电压比所述燃料电池的开路电压低，其中，
所述高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，所述转换器命令值校正部对用于所述转换器的所述命令值进行校正，以在当通过从所述二次电池的下限电流减去所述二次电池的输出电流而获得的偏差大于值0时使得该偏差变为等于值0。
6.一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括燃料电池和二次电池并且用于向负载供应电力，其特征在于包括：
转换器，所述转换器控制所述燃料电池的输出电压；
转换器命令值校正部，所述转换器命令值校正部基于通过从所述燃料电池的要求输出电力减去所述燃料电池的产生电力而获得的偏差来对用于所述转换器的命令值进行校正值的反馈控制，并且将所述校正值添加到用于所述转换器的所述命令值；以及
输出检测部，所述输出检测部检测所述燃料电池的输出电流或者所述燃料电池的输出电压，其中，
所述转换器命令值校正部包括：
确定部，所述确定部确定在由弯曲点划分的所述燃料电池的电流-电压曲线的两个区段中的哪一个区段包含有由所述输出检测部检测到的所述燃料电池的输出电流或者输出电压的点；以及
增益切换部，所述增益切换部基于所述确定部的确定结果来切换所述反馈控制的增益。
7.一种用于燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统包括：燃料电池；二次电池；以及控制所述燃料电池的输出电压的转换器，并且所述燃料电池系统用于向负载供应电力，
所述控制方法包括：
通过在所述燃料电池的间歇操作期间对用于所述转换器的命令值进行控制来抑制所述燃料电池的输出电压变为大于或者等于预定升高电势避免阈值电压，所述预定升高电势避免阈值电压比所述燃料电池的开路电压低；
通过从在所述燃料电池系统中容许的系统容许功率减去所述燃料电池的产生功率来得出偏差；以及
校正用于所述转换器的所述命令值，以在当所述偏差小于值0时使得该偏差变为等于值0。
CN201080061777.9A 2010-01-18 2010-12-13 燃料电池系统及其控制方法 Active CN102714335B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010007906A JP5041010B2 (ja) 2010-01-18 2010-01-18 燃料電池システム
JP2010-007906 2010-01-18
PCT/IB2010/003210 WO2011086411A1 (en) 2010-01-18 2010-12-13 Fuel cell system and control method therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102714335A true CN102714335A (zh) 2012-10-03
CN102714335B CN102714335B (zh) 2015-03-25

Family

ID=43797794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080061777.9A Active CN102714335B (zh) 2010-01-18 2010-12-13 燃料电池系统及其控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9437888B2 (zh)
JP (1) JP5041010B2 (zh)
CN (1) CN102714335B (zh)
DE (1) DE112010005145B8 (zh)
WO (1) WO2011086411A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207232A (zh) * 2015-05-27 2016-12-07 丰田自动车株式会社 燃料电池车辆
CN107020962A (zh) * 2015-11-25 2017-08-08 马格纳斯泰尔汽车技术两合公司 燃料电池增程器
CN112550086A (zh) * 2020-12-22 2021-03-26 一汽解放汽车有限公司 一种车辆能量管理方法、装置、车辆及存储介质
CN112786928A (zh) * 2019-11-04 2021-05-11 财团法人工业技术研究院 燃料电池系统及其控制方法
CN112886808A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 广东美的制冷设备有限公司 控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5509655B2 (ja) * 2009-03-31 2014-06-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びこれを備えた車両
JP5970774B2 (ja) * 2011-10-27 2016-08-17 スズキ株式会社 バッテリ保護装置
JP6354794B2 (ja) 2016-06-21 2018-07-11 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
EP3664205A4 (en) * 2017-07-31 2020-08-19 Nissan Motor Co., Ltd. POWER SUPPLY SYSTEM AND CONTROL PROCEDURES FOR IT
JP7103115B2 (ja) * 2018-09-25 2022-07-20 株式会社デンソー 電力変換器
JP6973657B2 (ja) * 2019-01-21 2021-12-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置および電力変換システム
DE102020125212A1 (de) 2020-09-28 2022-03-31 Audi Aktiengesellschaft System und Verfahren zur Steuerung eines Brennstoffzellenwandlers in einem Fahrzeug
CN113733914B (zh) * 2021-08-27 2024-03-19 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池的保护方法、保护装置及电力驱动车辆
CN113964352B (zh) * 2021-10-29 2023-02-21 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池系统控制方法及控制装置
CN115000469B (zh) * 2022-07-11 2022-11-08 佛山市清极能源科技有限公司 一种燃料电池系统的功率控制方法
CN116373695B (zh) * 2023-05-25 2023-08-04 北京新研创能科技有限公司 基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009117070A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009129639A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN101512883A (zh) * 2006-10-12 2009-08-19 丰田自动车株式会社 转换器控制装置
CN101529705A (zh) * 2006-10-20 2009-09-09 丰田自动车株式会社 转换器控制装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4464474B2 (ja) 1998-06-25 2010-05-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、燃料電池車両及び燃料電池制御方法
JP3911435B2 (ja) * 2002-04-11 2007-05-09 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびその制御方法
KR20040009370A (ko) * 2002-07-23 2004-01-31 현대자동차주식회사 연료 전지 하이브리드 전기자동차의 연료 전지 출력 파워제어방법
JP4182732B2 (ja) * 2002-11-22 2008-11-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、およびこれを搭載した移動体、および燃料電池システムの制御方法
JP4379441B2 (ja) 2006-07-18 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、蓄電装置の昇温制御方法、ならびに蓄電装置の昇温制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP5007665B2 (ja) * 2007-02-05 2012-08-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
WO2008099743A1 (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池システム
JP2009087741A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Toshiba Corp 燃料電池の劣化検出装置及び燃料電池システム
JP4492824B2 (ja) * 2007-11-21 2010-06-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4459266B2 (ja) * 2007-11-30 2010-04-28 株式会社東芝 燃料電池装置、および燃料電池装置の制御方法
JP4551942B2 (ja) * 2008-03-14 2010-09-29 本田技研工業株式会社 ハイブリッド直流電源システム、燃料電池車両及び蓄電装置の保護方法
JP4536128B2 (ja) * 2008-05-19 2010-09-01 本田技研工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置及びこのｄｃ／ｄｃコンバータ装置が搭載された燃料電池車両、並びにｄｃ／ｄｃコンバータの制御方法
JP5434197B2 (ja) 2009-03-31 2014-03-05 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システムを搭載した電動車両
JP5434196B2 (ja) 2009-03-31 2014-03-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びこれを備えた車両
US8206860B2 (en) * 2009-10-09 2012-06-26 GM Global Technology Operations LLC Method to perform adaptive voltage suppression of a fuel cell stack based on stack parameters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101512883A (zh) * 2006-10-12 2009-08-19 丰田自动车株式会社 转换器控制装置
CN101529705A (zh) * 2006-10-20 2009-09-09 丰田自动车株式会社 转换器控制装置
JP2009117070A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009129639A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207232A (zh) * 2015-05-27 2016-12-07 丰田自动车株式会社 燃料电池车辆
CN107020962A (zh) * 2015-11-25 2017-08-08 马格纳斯泰尔汽车技术两合公司 燃料电池增程器
US10189463B2 (en) 2015-11-25 2019-01-29 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Fuel cell range extender
CN107020962B (zh) * 2015-11-25 2020-03-10 马格纳斯泰尔汽车技术两合公司 燃料电池增程器
CN112786928A (zh) * 2019-11-04 2021-05-11 财团法人工业技术研究院 燃料电池系统及其控制方法
CN112786928B (zh) * 2019-11-04 2022-05-13 财团法人工业技术研究院 燃料电池系统及其控制方法
CN112886808A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 广东美的制冷设备有限公司 控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质
CN112886808B (zh) * 2019-11-29 2022-06-10 广东美的制冷设备有限公司 控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质
CN112550086A (zh) * 2020-12-22 2021-03-26 一汽解放汽车有限公司 一种车辆能量管理方法、装置、车辆及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
DE112010005145B4 (de) 2021-02-04
DE112010005145B8 (de) 2021-07-29
JP5041010B2 (ja) 2012-10-03
US20120274137A1 (en) 2012-11-01
CN102714335B (zh) 2015-03-25
DE112010005145T5 (de) 2012-10-25
WO2011086411A1 (en) 2011-07-21
US9437888B2 (en) 2016-09-06
JP2011146326A (ja) 2011-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102714335B (zh) 燃料电池系统及其控制方法
CN102458911B (zh) 燃料电池系统
CN101657926B (zh) 燃料电池系统
US8343675B2 (en) Fuel cell system
US9368850B2 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
CN101828288B (zh) 燃料电池系统
WO2008152950A1 (ja) 燃料電池システム
EP2241473A1 (en) Fuel cell vehicle
US10892504B2 (en) Power supply device, apparatus, and control method
US10661665B2 (en) Two-power-supply load driving fuel cell system
CN103518281B (zh) 燃料电池系统
CN106299419B (zh) 燃料电池系统
US8329351B2 (en) Fuel cell system
CN102473943A (zh) 燃料电池系统
KR20180014130A (ko) 연료 전지 시스템 및 최대 전력 산출 방법
US20100084923A1 (en) Fuel cell system
US20160167545A1 (en) Control method of fuel cell system, fuel cell automobile, and fuel cell system
JP2010057284A (ja) 車両用電源装置
JP2008304290A (ja) 漏電検出器
US20230170507A1 (en) Method for controlling fuel cell system, fuel cell system, and fuel cell vehicle
JP5148424B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置、ｄｃ／ｄｃコンバータの制御システム及び電気車両

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant