CN109842172A - 燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法 - Google Patents

燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109842172A
CN109842172A CN201811300723.8A CN201811300723A CN109842172A CN 109842172 A CN109842172 A CN 109842172A CN 201811300723 A CN201811300723 A CN 201811300723A CN 109842172 A CN109842172 A CN 109842172A
Authority
CN
China
Prior art keywords
secondary cell
fuel cell
boost converter
stop mode
voltage
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.)
Pending
Application number
CN201811300723.8A
Other languages
English (en)
Inventor
广濑遥
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 CN109842172A publication Critical patent/CN109842172A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • 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
    • H01M10/448—End of discharge regulating measures
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • 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
    • 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
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04373—Temperature; Ambient temperature of auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • 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
    • H01M8/04626—Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • 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
    • H01M8/04873—Voltage of the individual fuel cell
    • 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
    • H01M8/04888—Voltage of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • 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
    • H01M8/04932—Power, energy, capacity or load of the individual fuel cell
    • 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
    • H01M8/04947—Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法。燃料电池系统包括控制单元，该控制单元被配置成控制在升压操作模式与升压停止模式之间切换二次电池升压转换器。控制单元被配置成获得与二次电池的可放电电力相关的相关值，当负载的所需电压低于二次电池的输出电压并且相关值落入禁止升压停止模式的禁止范围内时，禁止升压停止模式，并且当所需电压低于二次电池的输出电压并且相关值处于禁止范围外时，执行升压停止模式。

Description

燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法。
相关技术
通常，已知燃料电池系统。在燃料电池系统中，燃料电池和二次电池彼此并联地连接至负载诸如驱动电机，在燃料电池与驱动电机之间设置有升压转换器，并且在二次电池与驱动电机之间设置有升压转换器。在日本未审查专利申请公布第2016-092893号(JP2016-092893A)中描述的燃料电池系统中，当驱动电机的所需电压低于燃料电池电压或二次电池电压时，通过停止各自的升压转换器来减少损耗，从而减少电力消耗。
发明内容
在通过改变燃料电池升压转换器的开关元件的占空比来调节燃料电池的输出电力的配置中，当驱动电机的所需电压在二次电池升压转换器停止期间迅速增加时，燃料电池的输出电力的调节可能无法跟上驱动电机的所需电压的快速增加。由于此时电力的短缺从二次电池侧供应，所以当所需电压在二次电池升压转换器停止期间从二次电池补偿时，可能发生二次电池的过放电，并且二次电池电压会迅速下降。由于燃料电池升压转换器的次级侧电压和二次电池升压转换器的次级侧电压彼此相等，所以当二次电池电压在二次电池升压转换器停止期间从二次电池电压高于燃料电池电压的状态下降到燃料电池电压时，燃料电池升压转换器的初级侧电压和燃料电池升压转换器的次级侧电压彼此相等。为此，不可能使燃料电池升压转换器执行升压操作，因此燃料电池升压转换器停止。在利用燃料电池升压转换器调节燃料电池的输出电力的配置中，如果燃料电池升压转换器停止，则不可能调节输出电力，因此可能无法供应负载的所需电压。另一方面，如果通过使二次电池侧供应电力短缺来继续从二次电池供应高于或等于额定可放电电力的电力，则二次电池可能劣化。为此，在利用燃料电池升压转换器调节输出电力的燃料电池系统中，需要一种用于降低电力消耗同时尽可能地避免燃料电池升压转换器停止并且输出电力不可调节的情况的技术。
本发明能够实现以下方面。
本发明的第一方面涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括燃料电池、二次电池、燃料电池升压转换器、二次电池升压转换器和控制单元。燃料电池被配置成向负载供应电力。二次电池被配置成向负载供应电力。燃料电池升压转换器连接在燃料电池与负载之间。燃料电池升压转换器被配置成升高燃料电池的输出电压。燃料电池升压转换器被配置成调节燃料电池的输出电力。二次电池升压转换器连接在二次电池与负载之间。二次电池升压转换器的输出端子和燃料电池升压转换器的输出端子彼此电连接。二次电池升压转换器被配置成升高二次电池的输出电压。控制单元被配置成执行用于利用燃料电池升压转换器调节输出电力的控制和用于在升压操作模式与升压停止模式之间切换二次电池升压转换器的控制。控制单元被配置成获得与二次电池的可放电电力相关的相关值。控制单元被配置成，当负载的所需电压低于二次电池的输出电压并且所获得的相关值落入禁止升压停止模式的预定禁止范围内时，禁止二次电池升压转换器的升压停止模式。控制单元被配置成，当所需电压低于二次电池的输出电压并且所获得的相关值处于禁止范围外时，执行升压停止模式。对于根据第一方面的燃料电池系统，获得与二次电池的可放电电力相关的相关值，并且当所获得的相关值落入禁止升压停止模式的禁止范围内时，即使所需电压低于二次电池的输出电压，也禁止升压停止模式。因此，当存在二次电池的过放电的可能性时，可以禁止升压停止模式。为此，当负载的所需电压快速增加时，可以尽可能地避免由于因二次电池升压转换器的升压停止模式引起的二次电池的过放电导致的二次电池电压的快速下降。因此，可以尽可能地避免燃料电池升压转换器的初级侧电压和次级侧电压彼此相等的情况，因此可以尽可能地避免燃料电池升压转换器的停止。以这种方式，对于根据上述方面的燃料电池系统，可以在尽可能避免燃料电池升压转换器不能调节输出电力的情况的同时减少电力消耗。
在燃料电池系统中，控制单元可以被配置成，当获得的相关值在升压停止模式被禁止的情况下处于与禁止范围不同且允许升压停止模式的预定允许范围内时，取消对升压停止模式的禁止。对于根据该方面的燃料电池系统，由于在获得的相关值落入允许范围内时取消了升压停止模式的禁止，因此当存在二次电池的过放电的低可能性时，可以进一步通过允许二次电池升压转换器的升压停止模式来降低二次电池升压转换器的电力消耗，并且可以进一步减少负载损耗等。因此，可以进一步降低燃料电池系统的总电力消耗。
燃料电池系统还可以包括温度传感器和荷电状态(SOC)检测单元中至少之一，该温度传感器被配置成检测二次电池的温度，该SOC检测单元被配置成检测在二次电池中存储的电力的量，并且控制单元可以被配置成利用检测到的温度和检测到的存储的电力的量中至少之一来获得相关值。对于根据该方面的燃料电池系统，由于利用显著影响可放电电力的二次电池温度和存储的电力的量中至少之一获得相关值，因此可以抑制相关值与二次电池的可放电电力之间的相关性的降低。可替选地，控制单元可以被配置成利用检测到的温度和检测到的存储的电力的量两者来获得相关值。可替选地，控制单元可以被配置成，当二次电池的温度高于第一预定值或低于第二预定值时，或者当存储的电力的量低于预定值时，禁止升压停止模式。
在燃料电池系统中，相关值可以是二次电池的可放电电力值。对于根据该方面的燃料电池系统，由于与二次电池的过放电直接相关的可放电电力值被用作相关值，因此可以准确地根据二次电池的可放电电力来禁止升压停止模式。此外，控制单元可以存储针对禁止二次电池升压转换器的升压停止模式的可放电电力值的禁止阈值和针对允许升压停止模式的可放电电力值的允许阈值。此外，允许阈值可以被设置成高于禁止阈值。
本发明的第二方面涉及一种用于燃料电池系统的控制方法。该控制方法包括：获得与二次电池的可放电电力相关的相关值；当从二次电池和燃料电池向其供应电力的负载的所需电压低于二次电池的输出电压并且所获得的相关值落入禁止二次电池升压转换器的升压停止模式的预定禁止范围内时，禁止升压停止模式，二次电池升压转换器连接在二次电池与负载之间，二次电池升压转换器的输出端子和燃料电池升压转换器的输出端子彼此电连接，二次电池升压转换器被配置成升高二次电池的输出电压，燃料电池升压转换器连接在燃料电池与负载之间，燃料电池升压转换器被配置成升高燃料电池的输出电压，燃料电池升压转换器被配置成调节燃料电池的输出电力；以及当所需电压低于二次电池的输出电压并且所获得的相关值处于禁止范围外时，执行二次电池升压转换器的升压停止模式。
本发明除燃料电池系统以外还可以以各种形式实现。例如，本发明可以以诸如用于燃料电池系统的控制方法和包括燃料电池系统的车辆的形式实现。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是示出燃料电池系统的电气系统的示意图；
图2是示出升压停止控制的过程的流程图；
图3是示出二次电池温度与可放电电力之间的关系的示例的曲线图；
图4是示出SOC与可放电电力的关系的示例的曲线图；
图5是示出二次电池的电压变化与标志变化的示例的曲线图；以及
图6是示出比较例中的二次电池的电压降的示例的曲线图。
具体实施方式
A.第一实施方式
A-1.燃料电池系统的配置
图1是示出根据本发明的实施方式的燃料电池系统的电气系统的示意图。燃料电池系统10安装在燃料电池车辆(未示出)上，作为用于供应驱动动力的系统。
燃料电池系统10包括燃料电池20、燃料电池升压转换器30、二次电池40、二次电池温度传感器44、SOC检测单元46、二次电池升压转换器50、逆变器60、负载70、辅助设备80和控制单元90。
燃料电池20是燃料电池系统10的电源，并且是所谓的固体聚合物电解质燃料电池。当供应有燃料气体和氧化气体时，燃料电池20生成电力。燃料电池20可以是任何其他类型的燃料电池，例如固体氧化物燃料电池，而不是固体聚合物电解质燃料电池。燃料电池20经由第一线11连接至燃料电池升压转换器30的输入端子。第一电压传感器21连接至燃料电池20的输出端子。第一电压传感器21测量燃料电池20的输出电压。第一电压传感器21将信号输出至控制单元90。该信号指示燃料电池20的输出电压。
燃料电池升压转换器30响应于来自控制单元90的指令升高燃料电池20的输出电压。换句话说，燃料电池升压转换器30将燃料电池升压转换器30的初级侧电压升高到燃料电池升压转换器30的次级侧电压。初级侧是指向其供应电力的一侧，即输入侧。次级侧是指从其供应电力的一侧，即输出侧。升高的电压经由第二线12被供应至逆变器60。燃料电池升压转换器30调节燃料电池20的输出电力。更具体地，通过改变燃料电池升压转换器30的开关电路(未示出)的占空比来调节通过燃料电池升压转换器30的电流量。因此，调节燃料电池20的输出电力。因此，调节燃料电池系统10的输出电力。
在本实施方式中，燃料电池升压转换器30是非隔离DC-DC转换器。燃料电池升压转换器30的输出端子经由第二线12连接至逆变器60的直流端子。第二电压传感器22连接至第二线12。第二电压传感器22测量输入至逆变器60的电压。第二电压传感器22将信号输出至控制单元90。该信号指示输入至逆变器60的电压。
二次电池40是锂离子电池。二次电池40与燃料电池20一起用作燃料电池系统10的电源。代替锂离子电池，二次电池40可以是任何其他类型的二次电池，例如镍金属氢化物电池。二次电池40经由第三线13连接至二次电池升压转换器50的输入端子。第三电压传感器23连接至二次电池40的输出端子。第三电压传感器23测量二次电池40的输出电压。第三电压传感器23将信号输出至控制单元90。该信号指示二次电池40的输出电压。
在本实施方式中，二次电池40的输出电压高于正常操作状态下的燃料电池20的输出电压。二次电池40的输出电压和燃料电池20的输出电压两者都变化并且具有交叠的变化电压范围。正常操作状态是指在二次电池40的温度或SOC落入预定范围内并且由燃料电池20生成的电力量落入预定范围内的情况下的操作状态。
二次电池温度传感器44连接至二次电池40。二次电池温度传感器44检测二次电池40的温度。第二电池温度传感器44将信号输出至控制单元90。该信号指示二次电池40的温度。
SOC检测单元46连接至二次电池40。SOC检测单元46检测指示在二次电池40中存储的电力的量的荷电状态(SOC)，并将SOC输出至控制单元90。SOC由存储的剩余电力的量与在二次电池40中存储的电力的容量的比率表示。在本实施方式中，通过对充电电流和放电电流进行积分来获得SOC。例如，可以基于二次电池电解质的比重和二次电池电压来获得SOC。
二次电池升压转换器50响应于来自控制单元90的命令升高二次电池40的输出电压并且将升高的输出电压输出至第四线14。二次电池升压转换器50的输出端子经由第四线14连接至第二线12。因此，二次电池升压转换器50的输出端子电连接至燃料电池升压转换器30的输出端子。在本实施方式中，二次电池升压转换器50是非隔离DC-DC转换器。二次电池升压转换器50可以是双向DC-DC转换器，该双向DC-DC转换器还能够降低从第四线14输入的电压并且经由第三线13将降低的电压供应至二次电池40。
二次电池升压转换器50包括上臂51、下臂52、电抗器L1和电容器C1。上臂51包括第一开关元件S1和第一二极管D1。第一开关元件S1是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。代替IGBT，第一开关元件S1可以是任何其他开关元件，例如双极晶体管和MOSFET。第一二极管D1以反并联方式连接至第一开关元件S1。下臂52包括第二开关元件S2和第二二极管D2。下臂52具有与上臂51的构造类似的构造。上臂51和下臂52彼此串联连接。电抗器L1连接至上臂51与下臂52之间的连接点。电容器C1连接至第三线13。电容器C1减小正电极侧与负电极侧之间的电压波动。
逆变器60将从燃料电池20和二次电池40经由第二线12供应的直流电转换成三相交流电。逆变器60将经转换的电力供应至负载70。电容器C2连接在逆变器60与第二线12和第四线14之间的连接点之间。电容器C2减小正电极侧与负电极侧之间的电压波动。
负载70包括驱动电机72和空气压缩机74。驱动电机72驱动燃料电池车辆的车轮(未示出)。空气压缩机74将氧气泵送至燃料电池20。当控制单元90控制逆变器60时，驱动电机72的输出转矩和空气压缩机74的同步电机的输出转矩被控制。
辅助设备80连接至第三线13。辅助设备80包括氢泵(未示出)，冷却剂泵(未示出)等。氢泵将从燃料电池20排出的废气返回至燃料气体供应通道。冷却剂泵使通过燃料电池20内部的冷却剂循环。
控制单元90是包括中央处理单元(CPU)和主存储装置的微计算机。控制单元90被配置成电子控制单元。CPU执行预存储在主存储装置中的程序。控制单元90获取分别由电压传感器21、22、23测量的电压，由二次电池温度传感器44测量的温度以及由SOC检测单元46检测的SOC。控制单元90将控制命令输出至燃料电池升压转换器30、二次电池升压转换器50和逆变器60。控制单元90针对负载70的所需电力确定燃料电池升压转换器30的电流和电压以及二次电池升压转换器50的电流和电压。控制单元90利用燃料电池升压转换器30执行用于调节燃料电池20的输出电力的控制。控制单元90基于负载70的所需电压执行用于在升压操作模式与升压停止模式之间切换二次电池升压转换器50的控制，并执行升压停止控制(稍后描述)。
通过接通或关断上臂51和下臂52中的每一个来执行二次电池升压转换器50的升压操作模式。接通状态是指导通状态。关断状态是指非导通状态。在没有二次电池升压转换器50的升压操作的情况下第三线13和第四线14彼此直接连接的模式也被称为升压停止模式。通过接通上臂51并关断下臂52来执行升压停止模式。在本实施方式中，为了方便起见，二次电池升压转换器50的升压停止模式也被称为上臂接通状态。
当包括驱动电机72的负载70的所需电压低于作为二次电池40的输出电压的二次电池电压VL时，控制单元90允许二次电池升压转换器50的上臂接通状态，即控制单元90允许升压停止模式，作为正常控制。当二次电池升压转换器50的升压操作停止时，二次电池升压转换器50的电力消耗减少，并且负载70或辅助设备80的损失减少，因此燃料电池系统10的总电力消耗减少。当二次电池升压转换器50的升压操作停止时，二次电池40的输出电压和输入至逆变器60的电压彼此相等。
顺便提及，如果在燃料电池车辆中发生打滑、抓地等，则负载70诸如驱动电机72的所需电压可能快速增加。如果发生这种所需电压的快速增加，则利用燃料电池升压转换器30对燃料电池20的输出电力的调节可能无法跟上快速增加。由于此时电力的短缺从二次电池40侧供应，所以当所需电压在二次电池升压转换器50的升压操作停止期间从二次电池40补偿时，可能发生二次电池40的过放电，二次电池40的输出电压可能快速下降，因此输入至逆变器60的电压可能快速下降。
在本系统中，处于正常操作状态的二次电池40的输出电压高于燃料电池20的输出电压。因此，当输入至逆变器60的电压快速下降并且变得等于燃料电池20的输出电压时，燃料电池升压转换器30的初级侧电压和次级侧电压彼此相等。因此，不可能使燃料电池升压转换器30执行升压操作，因此燃料电池升压转换器30停止。燃料电池升压转换器30的停止是指开关电路(未示出)的占空比固定为零。由于燃料电池升压转换器30用于控制燃料电池系统10的输出电力，如果燃料电池升压转换器30停止，则不可能调节燃料电池20的输出电力，因此，可能无法供应负载70的所需电压。另一方面，如果通过使二次电池40侧供应电力的短缺来继续从二次电池40供应高于或等于二次电池40的额定可放电电力的电力，则二次电池40可能劣化。根据本实施方式的燃料电池系统10执行下面描述的升压停止控制。因此，当由于二次电池40的过放电而存在快速电压降的可能性时，禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式。因此，燃料电池系统10尽可能地避免燃料电池升压转换器30的初级侧电压和次级侧电压彼此相等的情况，并且还尽可能地避免燃料电池升压转换器30的停止。
A-2.升压停止控制
图2是示出升压停止控制的过程的流程图。在燃料电池系统10由于按下燃料电池车辆的启动开关(未示出)而启动之后，重复执行升压停止控制。
控制单元90获取由二次电池温度传感器44检测的二次电池温度和由SOC检测单元46检测的SOC(步骤S210)。控制单元90基于二次电池温度和SOC获得二次电池40的当前可放电电力Wout(步骤S220)。可放电电力Wout取决于二次电池温度、SOC等。因此，可放电电力Wout与二次电池温度之间的关系通过实验等预先获得并且被映射，并且可放电电力Wout与SOC之间的关系通过实验等预先获得并被映射。在步骤S220中，通过查阅这些映射，基于二次电池温度和SOC获得可放电电力Wout。
图3是示出二次电池温度与可放电电力Wout之间的关系的示例的曲线图。在图3中，纵轴表示二次电池40的可放电电力Wout，横轴表示二次电池温度。当二次电池温度高于第一预定值时或者当二次电池温度低于第二预定值时，可放电电力Wout迅速降低。
图4是示出SOC与可放电电力Wout的关系的示例的曲线图。在图4中，纵轴表示二次电池40的可放电电力Wout，横轴表示二次电池40的SOC。当SOC低于预定值时，可放电电力Wout迅速降低。
在可放电电力Wout减小的同时，当负载70的所需电压在二次电池升压转换器50的升压停止模式期间快速增加时，存在由于二次电池40的过放电导致快速电压降的可能性。因此，当可放电电力Wout较低并且存在二次电池40的过放电的可能性时，控制单元90禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式。
在图3和图4中，用图案填充来表示禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式的范围的示例。以这种方式，当二次电池温度高于第一预定值或低于第二预定值时或者当SOC低于预定值时，可放电电力Wout低，因此禁止升压停止模式。
控制单元90的主存储装置预存储针对禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式的可放电电力Wout的禁止阈值Wng和针对允许升压停止模式的可放电电力Wout的允许阈值Wok。在本实施方式中，从减少振荡的角度来看，允许阈值Wok被设置成高于禁止阈值Wng。例如，允许阈值Wok可以被设置成比禁止阈值Wng高约10kW。图3和图4所示的升压停止模式禁止范围中的每一个中的可放电电力Wout低于禁止阈值Wng。
如图2所示，控制单元90从主存储装置获取升压停止模式的禁止阈值Wng和升压停止模式的允许阈值Wok(步骤S230)。控制单元90从主存储装置获取当前升压停止标志F(步骤S240)。升压停止标志F具有允许状态和禁止状态。升压停止标志F被设置成允许状态作为初始状态，并且在步骤S270和步骤S290中被重置(稍后描述)。
控制单元90确定当前升压停止标志F是否是允许状态(步骤S250)。当确定当前升压停止标志F是允许状态时(步骤S250中的是)，控制单元90确定在步骤S220中获得的可放电电力Wout是否低于禁止阈值Wng(步骤S260)。当确定可放电电力Wout低于禁止阈值Wng时(步骤S260中的否)，控制单元90返回至步骤S210。在这种情况下，升压停止标志F保持在允许状态。
另一方面，当在步骤S260中确定可放电电力Wout低于禁止阈值Wng时(步骤S260中的是)，控制单元90将升压停止标志F设置成禁止状态(步骤S270)，并且返回至步骤S210。
当在步骤S250中确定当前升压停止标志F不是允许状态时(步骤S250中的否)，即，当标志F处于禁止状态时，控制单元90确定在步骤S220中获得的可放电电力Wout是否高于允许阈值Wok(步骤S280)。当确定可放电电力Wout不高于允许阈值Wok时(步骤S280中的否)，控制单元90返回至步骤S210。在这种情况下，升压停止标志F保持在禁止状态。
可放电电力Wout可以由于例如二次电池温度的增加而增加。因此，当可放电电力Wout增加并且存在由于二次电池40的过放电导致快速电压降的降低的可能性时，控制单元90取消二次电池升压转换器50的升压停止模式的禁止。
当在步骤S280中确定可放电电力Wout高于允许阈值Wok时(步骤S280中的是)，控制单元90将升压停止标志F设置成允许状态(步骤S290)。即，在禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式的同时，当可放电电力Wout变得高于允许阈值Wok时，控制单元90取消升压停止模式的禁止。在步骤S290之后，控制单元90返回至步骤S210。
在本实施方式中，可放电电力Wout对应于发明内容中的相关值的下位概念，可放电电力Wout低于禁止阈值Wng的条件对应于发明内容中的相关值落入禁止范围内的条件的下位概念，并且可放电电力Wout高于允许阈值Wok的条件对应于发明内容中的相关值落入允许范围内的条件的下位概念。
图5是示出二次电池40的电压变化与标志变化的示例的曲线图。在图5中，上图的纵轴表示电压(V)，下图的纵轴表示升压停止标志F的状态，横轴表示时间。在图5中，表示燃料电池20的输出电压的燃料电池电压Vfc和表示二次电池40的输出电压的二次电池电压VL均由交替的长短划线表示，包括驱动电机72的负载70的所需的电压由点划线表示，并且输入至逆变器60的逆变器电压VH由实线表示。
在图5的示例中，所需电压在时间t0与时间t1之间经历局部高点，然后随着时间的推移直到时间t4逐渐减小。由于在从时间t0到时间t2的时段期间所需电压高于二次电池电压VL，所以控制单元90通过使二次电池升压转换器50执行升压操作来将二次电池电压VL升高到逆变器电压VH。如果二次电池升压转换器50的初级侧电压与次级侧电压之间的差小，则升压操作不稳定，并且因此，升压操作的准确性劣化。因此，针对二次电池升压转换器50设置最小升压比。由于在从时间t1到时间t2的时段期间所需电压与二次电池电压VL之间的差小于最小升压比，所以二次电池升压转换器50以最小升压比执行升压操作。
由于二次电池40的可放电电力Wout在从时间t0到时间t3的时段期间高于升压停止模式的允许阈值Wok(图2中的步骤S250中的是和步骤S260中的否)，所以升压停止标志F被设置成允许状态。因此，随着在时间t2处所需电压变得低于二次电池电压VL，控制单元90允许二次电池升压转换器50的上臂接通状态，即，允许升压停止模式。因此，逆变器电压VH变得等于二次电池电压VL。
随着在时间t3处二次电池40的可放电电力Wout由于SOC的降低、二次电池温度的降低或增加等而变得比升压停止模式的禁止阈值Wng低(图2的步骤S260中的是)，升压停止标志F被设置成禁止状态(图2的步骤S270)。因此，即使在所需电压低于二次电池电压VL的状态下，也禁止二次电池升压转换器50的上臂接通状态，即，禁止升压停止模式。因此，二次电池升压转换器50以最小升压比或比最小升压比高的升压比将初级侧电压(VL)升高到次级侧电压(VH)。因此，逆变器电压VH变得比二次电池电压VL高。
在图5的示例中，在时间t4处，负载70诸如驱动电机72的所需电压由于例如燃料电池车辆的打滑或抓地而快速增加。如果所需电压以这种方式快速增加，则利用燃料电池升压转换器30对燃料电池20的输出电力的调节不能跟上所需电压的快速增加，引起从燃料电池20侧供应的电力可能短缺并且逆变器电压VH可能减小。然而，在图5的示例中，在时间t3处禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式，并且在时间t3之后，在时间t4处也维持二次电池升压转换器50的升压操作。因此，保持二次电池电压VL，并且即使当逆变器电压VH从时间t4开始减小时，抑制逆变器电压VH到燃料电池电压Vfc的降低。因此，尽可能避免燃料电池升压转换器30的初级侧电压(Vfc)和次级侧电压(VH)彼此相等的情况，并且尽可能避免燃料电池升压转换器30的停止。
对于根据本实施方式的燃料电池系统10，当负载70诸如驱动电机72的所需电压低于二次电池电压VL并且二次电池40的可放电电力Wout低于升压停止模式的禁止阈值Wng时，控制单元90禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式。也就是说，当可放电电力Wout低于禁止阈值Wng时，即使所需电压低于二次电池电压VL，也禁止升压停止模式。因此，当存在二次电池40的过放电的可能性时，可以禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式。因此，当负载70的所需电压快速增加时，可以避免由于因直接耦合二次电池升压转换器50引起的二次电池40的过放电导致的二次电池电压VL和逆变器电压VH的快速下降。为此，可以尽可能地避免燃料电池升压转换器30的初级侧电压(Vfc)和次级侧电压(VH)彼此相等的情况，因此可以尽可能地避免燃料电池升压转换器30的停止。因此，可以在尽可能地避免燃料电池20的输出电力不可调节的情况的同时减少电力消耗。还可以尽可能地避免燃料电池升压转换器30的输出电力不可调节从而不能供应所需电压的情况。此外，可以减轻由于从二次电池40的高于或等于二次电池40的额定可放电电力的电力的连续供应而引起的二次电池40的劣化。
当可放电电力Wout在二次电池升压转换器50的升压停止模式被禁止的情况下变得高于允许阈值Wok时，控制单元90取消升压停止模式的禁止。为此，例如，当存在由于因二次电池温度增加等引起的可放电电力Wout的增加而导致的二次电池40过放电的降低的可能性时，可以进一步通过允许二次电池升压转换器50的升压停止模式来减少二次电池升压转换器50的电力消耗，因此可以进一步减少负载70或辅助设备80的损耗。因此，可以进一步降低燃料电池系统10的总电力消耗。
由于控制单元90在可放电电力Wout低于禁止阈值Wng时禁止升压停止模式，并且在可放电电力Wout变得高于比禁止阈值Wng高的允许阈值Wok时取消升压停止模式。与禁止阈值Wng和允许阈值Wok彼此相等的配置相比，可以减少振荡。
由于控制单元90利用显著影响可放电电力Wout的二次电池温度和SOC获得可放电电力Wout，因此可以抑制计算可放电电力Wout的准确度的降低。由于控制单元90利用与二次电池40的过放电直接相关的可放电电力Wout来确定是禁止升压停止模式还是允许升压停止模式，因此可以准确地根据二次电池40的可放电电力来禁止升压停止模式。
B.比较例
图6是示出根据比较例的燃料电池系统中的二次电池的电压降的示例的曲线图。在图6中，纵轴表示电压(V)，横轴表示时间。在图6中，燃料电池电压Vfc和二次电池电压VL均由交替的长短划线表示，包括驱动电机的负载的所需电压由点划线表示，并且逆变器电压VH由实线表示。
在根据比较例的燃料电池系统中，不禁止二次电池升压转换器的升压停止模式。因此，当负载的所需电压低于二次电池电压VL时，控制单元一定会停止二次电池升压转换器的升压操作模式。在图6中，在负载的所需电压变得低于二次电池电压VL的时间t2处，停止二次电池升压转换器的升压操作。因此，在从时间t2到时间t4的时段期间，逆变器电压VH和二次电池电压VL彼此相等。
随着在时间t4处负载的所需电压由于例如燃料电池车辆的打滑或抓地而迅速增加，由于二次电池升压转换器处于升压停止模式，发生二次电池的过放电，因此二次电池电压VL和逆变器电压VH迅速下降。因此，随着二次电池电压VL和逆变器电压VH降低直到在时间t5处二次电池电压VL和逆变器电压VH变得等于燃料电池电压Vfc，燃料电池升压转换器的初级侧电压(Vfc)和次级侧电压(VH)变得彼此相等，因此燃料电池升压转换器停止。
相对地，由于根据本实施方式的燃料电池系统10通过在存在由于二次电池40的过放电导致的快速电压降的可能性时执行升压停止控制来禁止二次电池升压转换器50的升压停止模式，因此可以尽可能地避免燃料电池升压转换器30的初级侧电压(Vfc)和次级侧电压(VH)彼此相等的情况，因此可以尽可能地避免燃料电池升压转换器30的停止。
C.替选实施方式
C-1.第一替选实施方式
在上述实施方式中，利用禁止阈值Wng和允许阈值Wok执行确定；然而，本发明不限于这种配置。例如，代替禁止阈值Wng和允许阈值Wok，可以通过查阅图3和图4中所示的映射来执行确定。在该实施方式中，在当前可放电电力Wout落入如图3和图4中的图案填充所示的升压停止模式被禁止的禁止范围中的任何一个禁止范围内时，可以禁止升压停止模式。类似地，在当前可放电电力Wout落入升压停止模式被允许的允许范围内时，可以取消升压停止模式的禁止。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。
C-2.第二替选实施方式
在上述实施方式中，利用禁止阈值Wng和比禁止阈值Wng高的允许阈值Wok执行确定；然而，本发明不限于这种配置。例如，可以省略针对允许升压停止模式的允许阈值Wok，并且即使在可放电电力Wout在升压停止模式被禁止的情况下增加的情况下也可以维持升压停止模式的禁止。此外，例如，禁止阈值Wng和允许阈值Wok可以彼此相等。换句话说，可以利用不彼此区分禁止阈值Wng和允许阈值Wok的阈值来执行升压停止控制的确定。即，通常，当负载70的所需电压低于二次电池40的输出电压并且可放电电力Wout落入禁止升压停止模式的预定禁止范围内时，禁止升压停止模式。当所需电压低于二次电池40的输出电压并且可放电电力Wout处于禁止范围外时，可以执行升压停止模式。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。
C-3.第三替选实施方式
在上述实施方式中，利用二次电池温度和SOC获得可放电电力Wout；然而，本发明不限于该配置。例如，可以获得仅基于二次电池温度的可放电电力Wout1和仅基于SOC的可放电电力Wout2，并且可以利用仅基于二次电池温度的可放电电力Wout1的禁止阈值Wng1和允许阈值Wok1以及仅基于SOC的可放电电力Wout2的禁止阈值Wng2和允许阈值Wok2来执行确定。利用这种配置，在图2所示的升压停止控制的步骤S260中，可以确定可放电电力Wout1、Wout2中的至少一个是否低于禁止阈值Wng1、Wng2中的相应一个，或者，在步骤S280中，可以确定可放电电力Wout1、Wout2两者是否都高于相应的允许阈值Wok1、Wok2。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。
C-4.第四替选实施方式
在上述实施方式中，利用二次电池温度和SOC通过查阅图3和图4中示出的映射来获得可放电电力Wout；然而，本发明不限于该配置。例如，可以通过查阅示出二次电池温度、SOC以及可放电电力Wout之间的关系的三维映射来获得可放电电力Wout。例如，可以仅利用二次电池温度和SOC中的任何一个来计算可放电电力Wout。在这种情况下，可以将二次电池温度与SOC之间的不用于计算可放电电力Wout的参数被处理为最差条件。例如，在仅利用SOC获得可放电电力Wout的实施方式中，可以假设二次电池温度低或高并且可放电电力Wout低。也就是说，通常，控制单元90可以利用检测到的二次电池温度和检测到的SOC中至少之一来获得与二次电池40的可放电电力相关的相关值。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。例如，除了二次电池温度和SOC以外或者替代二次电池温度和SOC，可以利用影响可放电电力Wout的任何其他参数诸如二次电池40的放电持续时间来获得可放电电力Wout。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。
C-5.第五替选实施方式
在上述实施方式中，利用可放电电力Wout执行确定。可替选地，可以利用二次电池温度或SOC而不是可放电电力Wout来执行确定。例如，在利用二次电池温度执行确定的实施方式中，基于图3所示的映射的禁止升压停止模式的二次电池温度的禁止范围以及允许升压停止模式的二次电池温度的允许范围可以被预存储在主存储装置中，并且可以通过将范围与当前二次电池温度进行比较来执行确定。在这种情况下二次电池温度对应于发明内容中的相关值的下位概念。例如，在利用SOC执行确定的实施方式中，基于图4所示的映射的禁止升压停止模式的SOC禁止范围和允许升压停止模式的SOC允许范围可以被预存储在主存储装置中，并且可以通过将范围与当前SOC进行比较来执行确定。在这种情况下SOC对应于发明内容中的相关值的下位概念。例如，禁止升压停止模式的二次电池温度的禁止范围可以被设置成-10°或更低或者50°或更高等，并且禁止升压停止模式的SOC禁止范围可以被设置成30％或更低等。也就是说，通常，控制单元90可以获得与二次电池40的可放电电力相关的相关值，并且可以在负载70的所需电压低于二次电池40的输出电压并且所获得的相关值落入禁止升压停止模式的预定禁止范围内时禁止升压停止模式。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。
C-6.第六替选实施方式
在上述实施方式中，燃料电池系统10在安装在燃料电池车辆上的同时被使用。可替选地，燃料电池系统10可以安装在任何其他移动物体上，例如船舶和机器人而不是车辆，并且可以被用作固定燃料电池。利用这种配置，同样获得了与上述实施方式类似的有益效果。
本发明不限于上述实施方式。在不脱离本发明的范围的情况下，可以以各种形式实现本发明。例如，与在发明内容中描述的方面的技术特征对应的实施方式的技术特征可以根据需要进行替换或组合，以解决以上描述的困难中的一部分或全部或者实现以上描述的有益效果中的一部分或全部。除非技术特征在说明书中被描述为不可或缺的技术特征，否则可以根据需要省略技术特征。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：
燃料电池，被配置成向负载供应电力；
二次电池，被配置成向所述负载供应电力；
连接在所述燃料电池与所述负载之间的燃料电池升压转换器，所述燃料电池升压转换器被配置成升高所述燃料电池的输出电压，所述燃料电池升压转换器被配置成调节所述燃料电池的输出电力；
连接在所述二次电池与所述负载之间的二次电池升压转换器，所述二次电池升压转换器的输出端子和所述燃料电池升压转换器的输出端子彼此电连接，所述二次电池升压转换器被配置成升高所述二次电池的输出电压；以及
控制单元，被配置成执行用于利用所述燃料电池升压转换器调节所述燃料电池的输出电力的控制和用于在升压操作模式与升压停止模式之间切换所述二次电池升压转换器的控制，所述控制单元被配置成获得与所述二次电池的可放电电力相关的相关值，所述控制单元被配置成：当所述负载的所需电压低于所述二次电池的输出电压并且所述相关值处于禁止所述升压停止模式的预定禁止范围内时，禁止所述二次电池升压转换器的所述升压停止模式，所述控制单元被配置成：当所述所需电压低于所述二次电池的输出电压并且所述相关值处于所述禁止范围外时，执行所述升压停止模式。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于所述控制单元被配置成：当所述相关值在所述升压停止模式被禁止的情况下处于与所述预定禁止范围不同且允许所述升压停止模式的预定允许范围内时，取消对所述升压停止模式的禁止。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括被配置成检测所述二次电池的温度的温度传感器和被配置成检测在所述二次电池中存储的电力的量的荷电状态检测单元中至少之一，其中，所述控制单元被配置成利用由所述温度传感器检测的所述温度和由所述荷电状态检测单元检测的所述电力的量中至少之一来获得所述相关值。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制单元被配置成利用所述温度和所存储的电力的量两者来获得所述相关值。
5.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制单元被配置成：当所述二次电池的所述温度高于第一预定值或低于第二预定值时，或者当所存储的电力的量低于预定值时，禁止所述升压停止模式。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述相关值是所述二次电池的可放电电力值。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制单元存储用于禁止所述二次电池升压转换器的所述升压停止模式的所述可放电电力值的禁止阈值和用于允许所述升压停止模式的所述可放电电力值的允许阈值。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述允许阈值被设置成高于所述禁止阈值。
9.一种用于燃料电池系统的控制方法，其特征在于包括：
获得与二次电池的可放电电力相关的相关值；
当被从所述二次电池和燃料电池供应电力的负载的所需电压低于所述二次电池的输出电压并且所述相关值处于禁止二次电池升压转换器的升压停止模式的预定禁止范围内时，禁止所述升压停止模式，所述二次电池升压转换器连接在所述二次电池与所述负载之间，所述二次电池升压转换器的输出端子和燃料电池升压转换器的输出端子彼此电连接，所述二次电池升压转换器被配置成升高所述二次电池的输出电压，所述燃料电池升压转换器连接在所述燃料电池与所述负载之间，所述燃料电池升压转换器被配置成升高所述燃料电池的输出电压，所述燃料电池升压转换器被配置成调节所述燃料电池的输出电力；以及
当所述所需电压低于所述二次电池的输出电压并且所述相关值处于所述预定禁止范围外时，执行所述二次电池升压转换器的所述升压停止模式。
CN201811300723.8A 2017-11-28 2018-11-02 燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法 Pending CN109842172A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017227356A JP7021511B2 (ja) 2017-11-28 2017-11-28 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP2017-227356 2017-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109842172A true CN109842172A (zh) 2019-06-04

Family

ID=66442227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811300723.8A Pending CN109842172A (zh) 2017-11-28 2018-11-02 燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190165439A1 (zh)
JP (1) JP7021511B2 (zh)
CN (1) CN109842172A (zh)
DE (1) DE102018125021A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113644300A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法、非暂时性存储介质

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102528007B1 (ko) * 2020-12-21 2023-05-03 현대모비스 주식회사 대용량 양방향 절연형 dc-dc 컨버터 어셈블리 및 냉각구조

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050237686A1 (en) * 2002-08-30 2005-10-27 Yuji Satoh Overdischarge preventing circuit apparatus and overdischarge preventing method
CN102458905A (zh) * 2009-06-08 2012-05-16 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其电力控制方法
CN103619638A (zh) * 2011-06-28 2014-03-05 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法
US20160375792A1 (en) * 2015-06-25 2016-12-29 Honda Motor Co., Ltd. Method for controlling fuel cell vehicle, and fuel cell vehicle
US20170066337A1 (en) * 2015-09-04 2017-03-09 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system control method and fuel cell vehicle
JP2017191701A (ja) * 2016-04-13 2017-10-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5888315B2 (ja) * 2013-12-18 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP2015133862A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 トヨタ自動車株式会社 車両の電源装置
JP6174528B2 (ja) * 2014-07-08 2017-08-02 本田技研工業株式会社 ２電源負荷駆動燃料電池システムの制御方法及び燃料電池自動車
JP6185899B2 (ja) 2014-10-30 2017-08-23 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの制御方法及び燃料電池自動車

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050237686A1 (en) * 2002-08-30 2005-10-27 Yuji Satoh Overdischarge preventing circuit apparatus and overdischarge preventing method
CN102458905A (zh) * 2009-06-08 2012-05-16 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其电力控制方法
CN103619638A (zh) * 2011-06-28 2014-03-05 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法
US20160375792A1 (en) * 2015-06-25 2016-12-29 Honda Motor Co., Ltd. Method for controlling fuel cell vehicle, and fuel cell vehicle
US20170066337A1 (en) * 2015-09-04 2017-03-09 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system control method and fuel cell vehicle
JP2017191701A (ja) * 2016-04-13 2017-10-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113644300A (zh) * 2020-05-11 2021-11-12 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法、非暂时性存储介质
CN113644300B (zh) * 2020-05-11 2024-04-26 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法、非暂时性存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018125021A1 (de) 2019-05-29
JP2019096565A (ja) 2019-06-20
JP7021511B2 (ja) 2022-02-17
US20190165439A1 (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102785584B (zh) 燃料电池车辆
US10538167B2 (en) Power supply system, transportation device, and power transmission method
US9096142B2 (en) Vehicle including secondary battery and control method for vehicle including secondary battery
CN102785583B (zh) 燃料电池车辆
US9873343B2 (en) Power storage system and temperature control method for the same
CN103329388B (zh) 二次电池的输出控制装置
US11180050B2 (en) Power supply system, transportation device, and power transmission method
JP2012235610A (ja) 電池システム
CA2935019A1 (en) Temperature control apparatus for electricity storage device
US9837948B2 (en) Power supply system
CN109962270B (zh) 燃料电池系统
JP2012234700A (ja) 電池システム
CN103222148A (zh) 车辆的电池系统及其控制方法
JP5796457B2 (ja) バッテリシステムおよびバッテリシステムの制御方法
JP5971408B2 (ja) 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
JP6361545B2 (ja) 電流制御装置
US20190198899A1 (en) Fuel cell system and control method of fuel cell system
JP7252807B2 (ja) 電源システム
CN108454419A (zh) 电池系统的控制装置和电池系统
CN108232251A (zh) 驱动系统和车辆
CN109842172A (zh) 燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法
JP2013110912A (ja) 蓄電システム及び蓄電システムを搭載した車両の制御装置
CN108493524A (zh) 燃料电池系统
CN107005077B (zh) 电力控制装置以及电力控制系统
JP6485871B2 (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190604