CN105584379B - 燃料电池车的控制方法和燃料电池车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够向处于车辆的外部的用户通知燃料电池可能会停止发电、外部供电可能会停止从而避免产生无法预期的供电停止所导致的不良情况的燃料电池车的控制方法和燃料电池车。具备外部供电装置(50)的燃料电池车(100)的控制方法中，在外部供电期间判断为超过了产生燃料电池(20)的劣化或用于向燃料电池(20)供给燃料的驱动装置的故障的临界点的情况下，在燃料电池(20)停止发电之前向车辆(10)的外部发出警告。

Description

燃料电池车的控制方法和燃料电池车
技术领域
本发明涉及具备外部供电装置而能够进行外部供电的燃料电池车的控制方法。
背景技术
燃料电池是使作为燃料气体的氢与空气(氧)发生电化学反应来进行发电，仅排出水的清洁能源。燃料电池车利用由该燃料电池发出的电来驱动电动机，从而进行行驶。
近年来，燃料电池车也作为能够进行外部供电的发电装置受到关注。因此，在燃料电池车中，存在具备用于将由燃料电池发出的电力向外部供给的外部供电装置的燃料电池车。作为外部供电装置，已知有具备变换器电路的装置。
作为与具备外部供电装置的燃料电池车的外部供电相关联的技术，例如公开了，在外部供电期间产生了变换器异常的情况下，向驾驶席的驾驶员进行警告(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-198292号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，在外部供电期间产生了变换器异常的情况下，对驾驶席的驾驶员进行警告。但是，在来自外部供电装置的外部供电期间，可设想用户大多情况下处于车辆的外部。由此，在专利文献1所公开的警告方法中，无法向处于车辆的外部的用户通知燃料电池的故障和/或劣化，可能会在用户没有意识到的情况下停止供电。
本发明是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供一种能够向处于车辆的外部的用户通知燃料电池可能停止发电、外部供电可能停止的燃料电池车的控制方法。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的，本发明的燃料电池车的控制方法是具备外部供电装置的燃料电池车的控制方法，其特征在于，在外部供电期间判断为燃料电池的状态超过了燃料电池产生劣化或用于向燃料电池供给燃料的驱动装置产生故障的临界点的情况下，在燃料电池停止发电之前朝向车辆的外部发出警告。
本发明的燃料电池车，具备：燃料电池；用于向所述燃料电池供给燃料的驱动装置；将由所述燃料电池产生的电力向外部供给的外部供电装置；以及控制单元，所述控制单元被编程为使得：在外部供电期间判断为所述燃料电池的状态超过了所述燃料电池产生劣化或所述驱动装置产生故障的临界点的情况下，朝向车辆的外部发出警告。
在上述燃料电池车的控制方法中，上述警告优选由受燃料电池的控制部控制的辅机来进行。
例如，上述警告可以由燃料电池车的喇叭或灯来进行。另外，上述警告也可以通过燃料电池车的散热器的风扇的旋转来进行。
另外，也可以进行控制以使得在上述警告后判断为上述燃料电池的状态返回到上述临界点以内的情况下停止上述警告。
发明效果
根据本发明的燃料电池车的控制方法，由于在燃料电池停止发电之前向车辆的外部发出警告，所以能够对处于车辆的外部的用户告知燃料电池可能停止发电、外部供电可能中断。因此，用户能够在外部供电停止之前实施适当的处理，能够避免产生无法预期的供电停止所导致的不良情况。
附图说明
图1是应用本发明的第一实施方式的燃料电池车的控制方法的燃料电池车的示意图。
图2是第一实施方式的燃料电池车的控制方法的流程图。
图3是用于说明第一实施方式的燃料电池车的控制方法的图。
图4是应用本发明的第二实施方式的燃料电池车的控制方法的燃料电池车的示意图。
图5是用于说明第二实施方式的燃料电池车的控制方法的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对于相同或类似的部分，用相同或类似的标号来表示。但是，附图是示意图。因此，具体的尺寸等应该参照以下的说明来判断。另外，附图彼此之间当然也包括彼此的尺寸的关系和/或比率不同的部分。
〔第一实施方式〕
首先，参照图1，对应用本发明的第一实施方式的燃料电池车的控制方法的燃料电池车进行说明。图1是应用本发明的第一实施方式的燃料电池车的控制方法的燃料电池车的示意图。
如图1所示，燃料电池车100利用由燃料电池20发出的电来驱动电动机30，从而行驶。作为燃料气体，由泵22从氢罐40向燃料电池20供给氢，并且由压缩机24供给空气。此外，构成为能够由未图示的电池来蓄积燃料电池20的剩余电力和/或燃料电池车100的再生电力。
燃料电池20具有层叠多个燃料电池单元而成的燃料电池组(均未图示)。例如，固体高分子型燃料电池的燃料电池单元至少具备：膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)，其包括离子透过性的电解质膜和夹持该电解质膜的阳极侧催化剂层(电极层)和阴极侧催化剂层(电极层)；和气体扩散层，其用于向该膜电极接合体供给燃料气体或氧化剂气体。燃料电池单元由一对分隔件夹持。
燃料电池车100具备用于向外部供给电力的外部供电装置50。外部供电装置50例如具备变换器电路，与燃料电池20电连接。燃料电池20由作为控制部的电子控制单元(ECU；Electronic Control Unit)60控制。
ECU60电连接有用于向车辆10的外部发出警告的专用的辅机70。作为辅机70，例如可举出喇叭、灯、外部仪表等能够向车辆10的外部告知异常的设备。这些灯、喇叭、外部仪表是在外部供电时处于车辆10的外部的用户可察觉的设备。
接着，参照图1～图4，对第一实施方式的燃料电池车的控制方法进行说明。图2是第一实施方式的燃料电池车的控制方法的流程图。图3是用于说明第一实施方式的燃料电池车的控制方法的图。
如图1所示，由燃料电池车100的燃料电池20发出的电力能够通过外部供电装置50来进行外部供电。在该外部供电时，根据燃料电池20的负载，有时会产生无法确保输出的状况。若勉强地持续高负载，则会招致燃料电池20的故障和/劣化或者用于向燃料电池供给燃料的驱动装置(例如，泵22、压缩机24)的故障和/或劣化，所以在某些状况下需要限制对燃料电池20的要求功率(发电指示量)或者使外部供电停止。
如图2所示，ECU60对燃料电池车100整体进行控制。即，当外部供电开始后(S110)，ECU60监视燃料电池20的状态(S120)。燃料电池20的状态例如通过由未图示的温度传感器测定燃料电池20的内部温度和/或周边温度来掌握。通过监视燃料电池20的状态，ECU60能够在外部供电期间预测是否处于可能产生燃料电池20的劣化或用于向燃料电池20供给燃料的驱动装置(泵22和/或压缩机24等)的故障的状态(S130)。
在ECU60预测为处于可能产生燃料电池20的劣化或用于向燃料电池20供给燃料的驱动装置的故障的状态的情况下(S130/是)，在燃料电池20停止发电之前向车辆10的外部发出警告(S140)。
可能产生燃料电池20的劣化或驱动装置的故障的状态能够根据燃料电池20的状态是否超过了临界点来判断，该临界点是能够判断为燃料电池20产生劣化或者驱动装置产生故障的阈值。这样的临界点例如如图3所示，可以设为用于燃料电池20的输出控制开始温度T'。在燃料电池系统中由于持续高负载状态的运转而燃料电池20的内部温度和/或周边温度成为了图3所示的输出限制开始温度T’以上的情况下，燃料电池20不再能够将发电量保持为恒定，规定燃料电池20的发电电力的上限值的输出限制电力P会减少。进而，若输出限制电力P降低而低于预定的阈值Pth，则燃料电池20的输出电压FCV达到关机(shutdown)的电压，燃料电池20停止发电。ECU60将由未图示的温度传感器测定的燃料电池20的内部温度和/或环境温度设为输入值，参照记录有与图3对应的燃料电池温度T与输出限制值P的关系的关系表或关系式，来与临界点(在图3的例子中为输出限制开始温度T’)进行比较。并且，在燃料电池20的输出电压FCV达到关机的阈值之前，在燃料电池20的内部温度和/或环境温度超过了作为临界点的输出限制开始温度T’的阶段向车辆10的外部发出警告。
向车辆10的外部的警告例如由受ECU60控制的辅机70来进行。具体而言，优选由喇叭或灯来进行。这是因为，通过声音、光，能够更容易地向处于外部的用户告知高负载状态。通过在外部供电期间由受外部供电所需的ECU60控制的辅机70来进行警告，无需另外设置用于警告的ECU。另一方面，在ECU60未预测到燃料电池的故障和/或劣化、驱动装置的故障的情况下(S130：否)，ECU60继续监视燃料电池。
例如，在辅机70是灯的情况下，可以通过以使其点亮或闪烁的方式控制灯，来告知外部供电过负载的情况。在辅机70是喇叭的情况下，可以通过使喇叭持续地或断续地发出声音，来能够告知外部供电过负载的情况。在辅机70是外部仪表的情况下，可以通过进行达到了过负载区域的显示，来告知外部供电过负载的情况。另外，也可以由这多个辅机一起实施警告。
进而，也可以根据燃料电池20的状态使辅机70的警告形态变化。例如，可以举出如下方法：在图3中，若燃料电池20的温度超过了输出限制开始温度T’，则开始利用灯进行警告，若未进行减轻外部供电的负载等措施而燃料电池20的温度超过了FCV关机的温度或者燃料电池20的输出限制值P降低到小于阈值Pth，则一并利用喇叭进行警告。通过使辅机70的警告形态变化，能够告知事态的紧急度。
在向车辆10的外部发出警告之后继续进行外部供电的情况下(S150：是)，再次返回步骤S120，反复监视燃料电池20的状态(S130～S140)。另一方面，在停止外部供电的情况下(S150：否)，结束该处理(S160)。
此外，从图2的流程图可以看出，即使一度超过燃料电池20的劣化或驱动装置的故障的临界点(S130：是)而向车辆的外部发出了警告(S140)，若在之后的继续进行外部供电的过程中(S150：是)燃料电池20的状态返回到临界点以下(S130：否)，则也会停止向车辆的外部发出警告。通过这样的处理，处于车辆的外部的用户能够得知，在通过警告而得知过负载状态之后，通过采取暂时休止外部供电或者减少供电量的措施，结果燃料电池20再次摆脱了过负载状态。然后，能够无需中断外部供电作业而接着继续进行作业。
如以上所说明，根据第一实施方式的燃料电池车的控制方法，在燃料电池20停止发电之前，ECU60向车辆10的外部发出警告。向车辆10的外部的警告由受燃料电池车100的ECU60控制的辅机70来进行。因此，通过辅机70的警告，能够向处于车辆10的外部的用户告知燃料电池20停止发电、外部供电中断之虞。可起到如下的优异效果：用户通过在外部供电停止之前进行减少向外部供电装置50要求的功率或者减少负载等处理，能够避免难以预料的供电停止。
〔第二实施方式〕
接着，参照图4和图5，对应用本发明的第二实施方式的燃料电池车的控制方法的燃料电池车进行说明。图4是应用本发明的第二实施方式的燃料电池车的控制方法的燃料电池车的示意图。图5是用于说明第二实施方式的燃料电池车的控制方法的图。
在上述第一实施方式中，由燃料电池车100的辅机70来实施向外部的警告，但在该第二实施方式的燃料电池车的控制方法中，如图4所示，向车辆10外部的警告通过燃料电池车100的散热器80的风扇81的旋转来进行。散热器80的风扇81与控制燃料电池20的ECU60电连接。因此，在第二实施方式中，无需另外针对辅机起动或控制警告用的ECU。
具体而言，如图5所示，在燃料电池20的发电停止之前，通过进行使散热器80的风扇81的旋转反复切换高速旋转和低速旋转的振荡控制82，来使风扇81的旋转声断续地变化。通过风扇81的旋转声的变化，能够对处于车辆10外部的用户发出警告。
此外，也可以根据燃料电池20的状态使利用风扇81的旋转控制实现的警告形态变化。例如，可举出如下方法：在图3中，若燃料电池20的温度超过了输出限制开始温度T’，则以相对长的周期使风扇81的旋转振荡(hunting)，若未采取减轻外部供电的负载等措置而燃料电池20的温度超过了FCV关机的温度或者燃料电池20的输出限制值P降低到小于阈值Pth，则以相对短的周期使风扇81的旋转振荡。通过使利用风扇81的旋转的振荡实现的警告的形态变化，能够告知事态的紧急度。
进而，也可以将上述第一实施方式的辅机70的警告和风扇81的旋转的警告组合。例如，可举出如下方法：在图3中，若燃料电池20的温度超过了输出限制开始温度T’，则使风扇81的旋转的振荡开始，若未采取减轻外部供电的负载等措施而燃料电池20的温度超过了FCV关机的温度或者燃料电池20的输出限制值P降低到小于阈值Pth，则还追加辅机70的警告。通过组合风扇81的警告和辅机70的警告而使警告的形态变化，能够告知事态的紧急度。
第二实施方式的燃料电池车的控制方法基本上起到与第一实施方式的燃料电池车的控制方法同样的作用效果。特别是，根据第二实施方式的燃料电池车的控制方法，由于由在外部供电期间使用的辅机进行警告，所需可起到无需另外驱动与外部供电没有直接关系的辅机这一有利的效果。
〔其他实施方式〕
虽然如上所述通过实施方式对本发明进行了记载，但构成本公开的一部分的记述和附图不应理解为对本发明进行限定。对于本领域技术人员来说，通过本公开，各种代替实施方式、实施例以及运用技术应该会变得明了。例如，在上述实施方式中，虽然由单一的辅机向车辆的外部进行警告，但也可以组合多个辅机来进行警告。这样，本发明应该理解为包括在此未记载的各种实施方式等。
标号说明
10 车辆
20 燃料电池
22 泵
24 压缩机
50 外部供电装置
60 电子控制单元(ECU)
70 辅机
80 散热器
81 风扇
100 燃料电池车

Claims (14)

1.一种燃料电池车的控制方法，所述燃料电池车具备外部供电装置，所述控制方法的特征在于，
在外部供电期间判断为燃料电池的状态超过了所述燃料电池产生劣化或用于向所述燃料电池供给燃料的驱动装置产生故障的临界点的情况下，在所述燃料电池停止发电之前朝向车辆的外部发出警告。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车的控制方法，
所述警告由受所述燃料电池的控制部控制的辅机来进行。
3.根据权利要求1所述的燃料电池车的控制方法，
所述警告由所述燃料电池车的喇叭或灯来进行。
4.根据权利要求2所述的燃料电池车的控制方法，
所述警告由所述燃料电池车的喇叭或灯来进行。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池车的控制方法，
所述警告通过所述燃料电池车的散热器的风扇的旋转来进行。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池车的控制方法，
在所述警告后判断为所述燃料电池的状态返回到所述临界点以内的情况下，停止所述警告。
7.根据权利要求5所述的燃料电池车的控制方法，
在所述警告后判断为所述燃料电池的状态返回到所述临界点以内的情况下，停止所述警告。
8.一种燃料电池车，具备：
燃料电池；
用于向所述燃料电池供给燃料的驱动装置；
将由所述燃料电池产生的电力向外部供给的外部供电装置；以及
控制单元，
所述控制单元被编程为使得：
在外部供电期间判断为所述燃料电池的状态超过了所述燃料电池产生劣化或所述驱动装置产生故障的临界点的情况下，在所述燃料电池停止发电之前朝向车辆的外部发出警告。
9.根据权利要求8所述的燃料电池车，
具备所述燃料电池的辅机，
所述控制单元控制所述辅机来发出所述警告。
10.根据权利要求8所述的燃料电池车，
具备喇叭和灯，
所述控制单元控制所述喇叭或所述灯来发出所述警告。
11.根据权利要求9所述的燃料电池车，
具备喇叭和灯，
所述控制单元控制所述喇叭或所述灯来发出所述警告。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的燃料电池车，
具备散热器，
所述控制单元控制所述散热器的风扇来发出所述警告。
13.根据权利要求8～11中任一项所述的燃料电池车，
所述控制单元进一步被编程为使得：在所述警告后判断为所述燃料电池的状态返回到所述临界点以内的情况下，停止所述警告。
14.根据权利要求12所述的燃料电池车，
所述控制单元进一步被编程为使得：在所述警告后判断为所述燃料电池的状态返回到所述临界点以内的情况下，停止所述警告。
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