CN112615087A - 燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质 - Google Patents

燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质。所述燃料电池系统具备：蓄电装置，其蓄积燃料电池的电力；电负载，其使用燃料电池的电力和蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力；以及电力控制部，其控制从燃料电池和蓄电装置向电负载的电力的供给，电力控制部在需要进行燃料电池的预热且燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行燃料电池的预热控制，在需要进行燃料电池的预热且燃料电池所要求的发电电力为规定值以上的情况下，在燃料电池中发出比燃料电池所要求的发电电力大的电力，将剩余的电力蓄积于蓄电装置。

Description

燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质
本申请基于2019年10月3日提出的日本专利申请第2019-182867号主张优先权，将其内容援引至此。
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质。
背景技术
以往，已知有如下技术：交替地进行以将燃料电池的发电电力供给到辅机和二次电池的方式控制电力分配部的第一处理、与以至少将由二次电池的放电产生的电力供给到辅机和负载中的至少任一个的方式控制电力分配部的第二处理，使燃料电池发电而放热，并且反复进行二次电池的充放电而放热，由此对燃料电池和二次电池进行预热(例如，参照日本特开2008-103228号)。
但是，在现有的技术中，针对提高进行燃料电池的预热时的能量效率的技术尚未研究。
发明内容
本发明的方案提供一种能够提高进行燃料电池的预热时的能量效率的燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质。
本发明的燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质采用以下的结构。
(1)：本发明的一个方案的燃料电池系统具备：燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力；以及电力控制部，其控制从所述燃料电池及所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给，所述电力控制部在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行所述燃料电池的预热控制，在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，在所述燃料电池中发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，将剩余的电力蓄积于所述蓄电装置。
(2)：在上述(1)的方案的基础上，所述预热控制是通过向所述阴极供给从所述阳极排出的未反应的所述燃料来产生放热反应的控制。
(3)：在上述(1)或(2)的方案的基础上，所述电力控制部在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，不进行所述燃料电池的预热控制。
(4)：在上述(1)～(3)的方案的基础上，还具备：温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度低于规定温度、且由所述充电率检测部检测出的充电率为规定比率以上的情况下，使所述燃料电池发出所述燃料电池所要求的发电电力，并且向所述加热部供给蓄积于所述蓄电装置的电力而使所述加热部放热。
(5)：在上述(1)～(4)的方案的基础上，还具备：温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度为规定温度以上、且由所述充电率检测部检测出的充电率为规定比率以上的情况下，使所述燃料电池发出所述燃料电池所要求的发电电力，并且不向所述加热部供给蓄积于所述蓄电装置的电力。
(6)：在上述(1)～(5)的方案的基础上，还具备：温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度为规定温度以上、且由所述充电率检测部检测出的充电率低于规定比率的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使所述蓄电装置蓄积剩余的电力，并且不向所述加热部供给包含所述剩余的电力在内蓄积于所述蓄电装置的电力。
(7)：在上述(1)～(6)的方案的基础上，还具备：温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度低于规定温度、且由所述充电率检测部检测出的充电率低于规定比率的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使所述蓄电装置蓄积剩余的电力，并且向所述加热部供给包含所述剩余的电力在内蓄积于所述蓄电装置的电力而使所述加热部放热。
(8)：本发明的其他方案的燃料电池系统具备：燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力；以及电力控制部，其控制从所述燃料电池及所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给，所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大的情况下，与所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值小的情况相比，降低所述燃料电池的预热控制的程度。
(9)：本发明的其他方案的燃料电池系统的控制方法使燃料电池系统的控制装置进行处理，其中，所述燃料电池系统具备：燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；以及电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力，所述燃料电池系统的控制方法使所述燃料电池系统的控制装置进行如下处理：控制从所述燃料电池和所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给；在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行所述燃料电池的预热控制；以及在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使剩余的电力蓄积于所述蓄电装置。
(10)：本发明的其他方案的存储介质存储有程序，所述程序使燃料电池系统的控制计算机执行处理，其中，所述燃料电池系统具备：燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；以及电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力，所述程序使燃料电池系统的控制计算机执行如下处理：控制从所述燃料电池和所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给；在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行所述燃料电池的预热控制；以及在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使剩余的电力蓄积于所述蓄电装置。
发明效果
根据(1)～(10)的方案，能够提高进行燃料电池的预热时的能量效率。
附图说明
图1是表示实施方式的电动车辆的结构的一例的图。
图2是表示实施方式的FC系统的结构的一例的图。
图3是表示基于蓄电池的温度和蓄电池的SOC的控制的情况划分的一例的表。
图4是表示实施方式的控制装置中的一系列处理的流程的一例的流程图。
图5是表示执行了控制1的场景下的状态量等的一例的时序图。
图6是表示执行了控制2的场景下的状态量等的一例的时序图。
图7是表示执行了控制3的场景下的状态量等的一例的时序图。
图8是表示执行了控制4的场景下的状态量等的一例的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法、及存储有程序的存储介质的实施方式进行说明。在以下的说明中，电动车辆10是将在燃料电池中发出的电力用作行驶用的电力的燃料电池车辆。另外，在以下的说明中，燃料电池系统中的各控制装置也可以分别通过例如CPU等硬件处理器执行程序(软件)来实现。另外，这些构成要素中的一部分或全部也可以通过LSI、ASIC、FPGA、GPU等硬件(包括电路部；circuitry)来实现，还可以通过软件与硬件的协同配合来实现。程序可以预先保存于HDD、闪存器等存储装置(具备非暂时性的存储介质的存储装置)，也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质，并通过将存储介质(非暂时性的存储介质)装配于驱动装置而安装于HDD、闪存器。
[电动车辆]
图1是表示电动车辆10的结构的一例的图。如图1所示，电动车辆10例如具备马达12、驱动轮14、制动装置16、车辆传感器20、变换器32、BTVCU(Battery Voltage ControlUnit)34、蓄电池系统(蓄电装置)40、控制装置50、显示装置60、充电口70、转换器72、以及FC(Fuel Cell：燃料电池)系统100。控制装置50和FC系统100的组合是燃料电池系统的一例。马达12是电负载的一例。
马达12例如是三相交流电动机。马达12的转子与驱动轮14连结。马达12使用由FC系统100发出的电力和由蓄电池系统40蓄积的电力中的至少一方，将电动车辆10的行驶所使用的驱动力输出到驱动轮14。另外，马达12在车辆减速时利用车辆的动能进行发电。
制动装置16例如具备制动钳、向制动钳传递液压的液压缸、以及使液压缸产生液压的电动马达。制动装置16也可以具备将通过制动踏板的操作而产生的液压经由主液压缸向液压缸传递的机构来作为备用。需要说明的是，制动装置16不限于上述说明的结构，也可以是将主液压缸的液压向液压缸传递的电子控制式液压制动装置。
车辆传感器20具备油门开度传感器、车速传感器、以及制动踩踏量传感器。油门开度传感器安装于接受由驾驶员进行的加速指示的操作件的一例即油门踏板，用于检测油门踏板的操作量，并作为油门开度输出到控制装置50。车速传感器例如具备安装于各车轮的车轮速度传感器和速度计算机，综合由车轮速度传感器检测出的车轮速度来导出车辆的速度(车速)，并输出到控制装置50和显示装置60。制动踩踏量传感器安装于制动踏板，用于检测制动踏板的操作量，并作为制动踩踏量输出到控制装置50。
变换器32例如是AC-DC变换器。变换器32的直流侧端子与直流环DL连接。在直流环DL经由BTVCU34连接有蓄电池系统40。变换器32将由马达12发电的交流电压转换为直流电压并输出到直流环DL。
BTVCU34例如是升压型的DC-DC转换器。BTVCU34将从蓄电池系统40供给的直流电压升压而输出到直流环DL。另外，BTVCU34将从马达12供给的再生电压或从FC系统100供给的FC电压输出到蓄电池系统40。
蓄电池系统40例如具备蓄电池42、蓄电池传感器44、以及加热器46。
蓄电池42例如是锂离子电池等二次电池。蓄电池42例如储存在马达12或FC系统100中发出的电力，进行用于电动车辆10的行驶的放电。
蓄电池传感器44例如具备电流传感器、电压传感器、温度传感器。蓄电池传感器44例如检测蓄电池42的电流值、电压值、温度。蓄电池传感器44将检测出的电流值、电压值、温度等输出到控制装置50。蓄电池传感器44的温度传感器是“温度检测部”的一例。
加热器46设置于向蓄电池42传递热量的位置，使用蓄电池42中蓄积的电力对蓄电池42进行加热。例如，在由蓄电池传感器44检测到的蓄电池42的温度低于规定温度的情况下，加热器46对蓄电池42进行加热。加热器46是“加热部”的一例。
FC系统100包括燃料电池。燃料电池通过燃料气体中作为燃料含有的氢和空气中作为氧化剂含有的氧发生反应而发电。FC系统100将发出的电力输出到例如变换器32与BTVCU34之间的直流环。由此，FC系统100供给的电力经由变换器32供给到马达12，或者经由BTVCU34供给到蓄电池系统40，并蓄积于蓄电池42中。
控制装置50例如具备马达控制部52、制动控制部54、电力控制部56、以及SOC计算部58。马达控制部52、制动控制部54、电力控制部56、以及SOC计算部58也可以分别置换为独立的控制装置、例如马达ECU、制动ECU、蓄电池ECU这样的控制装置。
马达控制部52基于车辆传感器20的输出，计算马达12所要求的驱动力，并以输出计算出的驱动力的方式控制马达12。
制动控制部54基于车辆传感器20的输出，计算制动装置16所要求的制动力，并以输出计算出的制动力的方式控制制动装置16。
电力控制部56基于车辆传感器20的输出，计算蓄电池系统40和FC系统100所要求的总要求电力。例如，电力控制部56基于油门开度和车速计算马达12应输出的转矩，将根据转矩和马达12的转速求出的驱动轴要求电力和辅机等要求的电力合计，计算总要求电力。
SOC计算部58基于蓄电池传感器44的输出，计算蓄电池42的SOC(State OfCharge；以下也称为“蓄电池充电率”)。SOC计算部58是“充电率检测部”的一例。
电力控制部56根据蓄电池42的SOC计算蓄电池42的充放电要求电力。并且，电力控制部56从总要求电力减去蓄电池42的充放电要求电力(使放电侧为正)，计算出FC系统100所要求的FC要求电力，使FC系统100发出与计算出的FC要求电力相当的电力。
显示装置60例如具备显示部62和显示控制部64。显示部62显示与显示控制部64的控制对应的信息。显示控制部64使显示部62显示基于由蓄电池系统40输出的信息的图像。另外，显示控制部64使显示部62显示基于由控制装置50输出的信息的图像。另外，显示控制部64使显示部62显示表示由车辆传感器20输出的车速等的图像。
充电口70以朝向电动车辆10的车身外部的方式设置。充电口70经由充电电缆220与充放电装置200连接。充电电缆220具备第一插头222和第二插头224。第一插头222与充放电装置200连接，第二插头224与充电口70连接。从充放电装置200供给的电力经由充电电缆220供给到充申口70。
充电电缆220包括附设于电力电缆的信号电缆。信号电缆居间进行电动车辆10与充放电装置200之间的通信。因此，在第一插头222和第二插头224分别设置有电力连接器和信号连接器。
转换器72设置于充电口70与蓄电池系统40之间。转换器72将经由充电口70从充放电装置200导入的电流、例如交流电流转换为直流电流。转换器72对蓄电池系统40输出转换后的直流电流。
<FC系统100>
图2是表示实施方式的FC系统100的结构的一例的图。
如图2所示，FC系统100例如具备FC堆110、引入口(intake)112、空气泵114、密封入口阀116、加湿器118、气液分离器120、排气再循环泵122、排水阀124、氢罐126、氢供给阀128、氢循环部130、气液分离器132、温度传感器140、接触器142、FCVCU(Fuel Cell VoltageControl Unit)144、以及FC控制装置146。
FC堆110具备层叠有多个燃料电池单元的层叠体(省略图示)、以及从层叠方向的两侧夹持该层叠体的一对端板(省略图示)。
燃料电池单元具备膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)、以及从接合方向的两侧夹持该膜电极接合体的一对隔板。
膜电极接合体具备由阳极催化剂和气体扩散层构成的阳极110A、由阴极催化剂和气体扩散层构成的阴极110B、由通过阳极110A和阴极110B从厚度方向的两侧夹持的阳离子交换膜等构成的固体高分子电解质膜110C。
从氢罐126向阳极110A供给作为燃料含有氢的燃料气体，从空气泵114向阴极110B供给作为氧化剂含有氧的氧化剂气体(反应气体)即空气。
供给到阳极110A的氢在阳极催化剂上通过催化剂反应被离子化，氢离子经由被适度加湿了的固体高分子电解质膜110C向阴极110B移动。伴随氢离子的移动而产生的电子能够作为直流电流取出到外部电路(FCVCU144等)。
从阳极110A向阴极110B的阴极催化剂上移动了的氢离子与供给到阴极110B的氧和阴极催化剂上的电子反应，而生成水。
空气泵114具备由FC控制装置146驱动控制的马达等，通过该马达的驱动力，经由引入口112从外部引入空气并进行压缩，将压缩后的空气送入与阴极110B连接的氧化剂气体供给路150。
密封入口阀116设置于将空气泵114和能够向FC堆110的阴极110B供给空气的阴极供给口110a连接的氧化剂气体供给路150，通过FC控制装置146的控制而进行开闭。
加湿器118对从空气泵114送入氧化剂气体供给路150的空气进行加湿。更详细而言，加湿器118例如具备中空纤维膜等水渗透膜，通过使来自空气泵114的空气经由水渗透膜接触而将水分添加到空气中。
气液分离器120将在阴极110B未被消耗而排出到氧化剂气体排出路152的阴极废气与液态水分离。利用气液分离器120从液态水分离出的阴极废气流入排气再循环路154。
排气再循环泵122设置于排气再循环路154，将从气液分离器120流入排气再循环路154的阴极废气与从密封入口阀116朝向阴极供给口110a在氧化剂气体供给路150中流通的空气混合，再次供给到阴极110B。
利用气液分离器120从阴极废气分离出的液态水经由连接路162向设置于燃料气体供给路156的气液分离器132排出。排出到气液分离器132的液态水经由排放管164向大气中排出。
氢罐126以压缩的状态贮存氢。
氢供给阀128设置于将氢罐126和能够向FC堆110的阳极110A供给氢的阳极供给口110c连接的燃料气体供给路156。氢供给阀128在通过FC控制装置146的控制而开阀的情况下，将贮存于氢罐126的氢供给到燃料气体供给路156。
氢循环部130使在阳极110A未被消耗而排出到燃料气体排出路158的阳极废气循环到燃料气体供给路156。
气液分离器132将通过氢循环部130的作用从燃料气体排出路158向燃料气体供给路156循环的阳极废气和液态水分离。气液分离器132将从液态水分离出的阳极废气供给到FC堆110的阳极供给口110c。
温度传感器140检测FC堆110的阳极110A和阴极110B的温度，将检测信号输出到FC控制装置146。
接触器142设置于FC堆110的阳极110A和阴极110B与FCVCU144之间。接触器142基于来自FC控制装置146的控制，使FC堆110与FCVCU144之间电连接或断开。
FCVCU144例如是升压型DC-DC转换器。FCVCU144配置于经由接触器142的FC堆110的阳极110A和阴极110B与电负载之间。FCVCU144将与电负载侧连接的输出端子148的电压升压为由FC控制装置146决定的目标电压。FCVCU144例如将从FC堆110输出的电压升压到目标电压并输出到输出端子148。
FC控制装置146在由电力控制部56判定为需要进行FC系统100的预热且FC系统100所要求的FC要求电力为规定以上的情况下，进行FC系统100的预热控制。电力控制部56例如从FC控制装置146取得由温度传感器140检测的检测信号，在由温度传感器140检测出的FC堆110的温度低于阈值的情况下，判定为需要进行FC系统100的预热。另外，电力控制部56在进行FC系统100的预热控制的期间，从FC控制装置146取得由温度传感器140检测的检测信号，在由温度传感器140检测出的FC堆110的温度为阈值以上的情况下，判定为FC系统100的预热控制完成。
[FC系统的预热控制]
FC系统100在进行预热控制时，首先，打开排水阀124。接着，FC系统100打开密封入口阀116和氢供给阀128，从引入口112经由氧化剂气体供给路150向FC堆110的阴极110B供给氧化剂气体，并且从氢罐126经由燃料气体供给路156向FC堆110的阳极110A供给氢气。由此，在FC堆110中进行发电。
在该情况下，由于排水阀124打开，因此在通过引入口112引入到氧化剂气体供给路150后、从阴极110B排出的未反应的氧化剂气体被从气液分离器120经由连接路162供给到气液分离器132。并且，通过气液分离器132从液态水分离出的氧化剂气体与从氢罐126供给来的氢气一起被供给到FC堆110的阳极110A。其结果是，通过氧化剂气体和燃料气体，在FC堆110的阳极110A中产生放热反应(催化剂燃烧)。随着该放热反应，FC堆110迅速地被加热。
然后，FC系统100在由电力控制部56判定为FC系统100的预热控制完成的情况下，关闭排水阀124。由此，不再向FC堆110的阳极110A供给氧化剂气体，FC堆110的阳极110A中的放热反应停止。
电力控制部56在判定为需要进行FC系统100的预热且FC系统100所要求的FC要求电力为规定值以上的情况下，按照图3所示的对应关系，切换电力的控制。电力的控制例如是在电动车辆10起动时进行的暂时性控制。电力控制部56在电动车辆10起动时的暂时性控制中，按照图3所示的对应关系，进行基于情况划分的简单控制。需要说明的是，作为前提，电力控制部56在蓄电池42的温度为规定温度以上的情况下将蓄电池42的温度分类为“高”，在蓄电池42的温度低于规定温度的情况下将蓄电池42的温度分类为“低”。另外，电力控制部56在蓄电池42的SOC为规定比率以上的情况下将蓄电池42的SOC分类为“高”，在蓄电池42的SOC低于规定比率的情况下将蓄电池42的SOC分类为“低”。需要说明的是，电力控制部56不仅将蓄电池42的温度和蓄电池42的SOC分类为两个阶段，也可以分类为多个阶段。另外，电力控制部56不仅将蓄电池42的温度和蓄电池42的SOC分类为离散值，例如也可以通过将各个参数输入函数进行运算等，作为连续值使用来决定蓄电池42的温度、SOC的处理。
在本实施方式中，电力控制部56在将蓄电池42的温度分类为“低”且将蓄电池42的SOC分类为“高”的情况下，进行“控制1”。“控制1”是指，对FC系统100和蓄电池系统40进行指示，以使在FC系统100中发出FC系统100所要求的FC要求电力，且将蓄积于蓄电池42的电力供给到加热器46而使加热器46工作。在该情况下，电力控制部56对BTVCU34进行指示，以使切断从FC系统100向蓄电池系统40的电力供给。
电力控制部56在将蓄电池42的温度分类为“高”，且将蓄电池42的SOC分类为“高”的情况下，进行“控制2”。“控制2”是指，对FC系统100、BTVCU34及蓄电池系统40进行指示，以使在FC系统100中发出FC系统100所要求的FC要求电力，并且不使加热器46工作。
电力控制部56在将蓄电池42的温度分类为“高”，且将蓄电池42的SOC分类为“低”的情况下，进行“控制3”。“控制3”是指，对FC系统100、BTVCU34及蓄电池系统40进行指示，以使在FC系统100中发出比FC系统100所要求的FC要求电力大的电力，将剩余的电力蓄积于蓄电池42中，并且不使加热器46工作。其结果是，包含剩余的电力在内蓄积于蓄电池42的电力不被供给到加热器46。
电力控制部56在将蓄电池42的温度分类为“低”，且将蓄电池42的SOC分类为“低”的情况下，进行“控制4”。“控制4”是指，对FC系统100、BTVCU34及蓄电池系统40进行指示，以使在FC系统100中发出比FC系统100所要求的FC要求电力大的电力，将剩余的电力蓄积于蓄电池42中，并且将蓄积于蓄电池42中的电力供给到加热器46而使加热器46工作。其结果是，包含剩余的电力在内蓄积于蓄电池42的电力被供给到加热器46。
[燃料电池系统的处理流程]
以下，使用流程图对实施方式的燃料电池系统的控制计算机中的一系列处理的流程进行说明。图4所示的流程图的处理例如也可以在电力控制部56判定为需要进行FC系统100的预热的情况下执行。
首先，电力控制部56判定FC系统100所要求的FC要求电力是否低于规定值(步骤S10)。电力控制部56在判定为FC系统100所要求的FC要求电力低于规定值的情况下，进行FC系统100的预热控制(步骤S12)。由此，本流程图的处理结束。
电力控制部56在判定为FC系统100所要求的FC要求电力为规定值以上的情况下，判定蓄电池42的温度是否为规定温度以上(步骤S14)。电力控制部56在判定为蓄电池42的温度为规定温度以上的情况下，判定蓄电池42的SOC是否为规定值以上(步骤S16)。电力控制部56在判定为蓄电池42的SOC为规定值以上的情况下，进行“控制2”(步骤S18)。由此，本流程图的处理结束。电力控制部56在判定为蓄电池42的SOC低于规定值的情况下，进行“控制3”(步骤S20)。由此，本流程图的处理结束。
电力控制部56在判定为蓄电池42的温度低于规定温度的情况下，判定蓄电池42的SOC是否为规定值以上(步骤S22)。电力控制部56在判定为蓄电池42的SOC为规定值以上的情况下，进行“控制1”(步骤S24)。由此，本流程图的处理结束。另一方面，电力控制部56在判定为蓄电池42的SOC低于规定值的情况下，进行“控制4”(步骤S26)。由此，本流程图的处理结束。
[控制的时序图]
以下，参照附图对执行了“控制1”～“控制4”的场景进行说明。
首先，参照图5所示的时序图，对执行了“控制1”的场景进行说明。在该情况下，蓄电池42的SOC的初始值X6比用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth2小。另外，蓄电池42的温度的初始值X7比用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth3小。另外，预热标志被维持为断开，不进行FC系统100的预热控制。
在时刻t1，FC系统100所要求的FC要求电力从电力X1上升。并且，在时刻t2，在FC系统100所要求的FC要求电力达到电力X2之后，在FC系统100所要求的FC要求电力维持为电力X2的图5的例子中，电力X2比用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth1大。
接着，在时刻t3，在需要进行FC系统100的预热的情况下，从FC系统100输出的FC电力从电力X3上升。并且，在时刻t4，在从FC系统100输出的FC电力达到电力X4之后，从FC系统100输出的FC电力维持为电力X4。在该情况下，从FC系统100作为FC电力输出的电力X4被控制为与FC系统100所要求的电力X2一致。
另外，在时刻t3，从蓄电池42输出的电力从电力X5(例如，0kW)上升，并且从蓄电池42向加热器46供给的加热器电力增大。另外，随着从蓄电池42输出的电力的上升，蓄电池42的SOC从初始值X6减少。另外，在时刻t3，随着从蓄电池42向加热器46供给的电力的增大，加热器46对蓄电池42的加热量增大，蓄电池42的温度从初始值X7上升。
接着，参照图6所示的时序图，对执行了“控制2”的场景进行说明。在该情况下，蓄电池42的SOC的初始值X6A为用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth2以上。另外，蓄电池42的温度的初始值X7A为用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth3以上。另外，预热标志被维持为断开，不进行FC系统100的预热控制。
在时刻t1，FC系统100所要求的FC要求电力从电力X1上升。并且，在时刻t2，在FC系统100所要求的FC要求电力达到电力X2之后，FC系统100所要求的FC要求电力被维持为电力X2。在图6的例子中，电力量X2比用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth1大。
接着，在时刻t3，在需要进行FC系统100的预热的情况下，从FC系统100输出的FC电力从电力X3上升。并且，在时刻t4，在从FC系统100输出的FC电力达到电力X4之后，从FC系统100输出的FC电力被维持为电力X4。在该情况下，从FC系统100作为FC电力输出的电力X4被控制为与FC系统100中作为发电电力所要求的电力X2一致。
在该情况下，在时刻t3，从蓄电池42输出的电力被维持为电力X5(例如0kW)，并且从蓄电池42向加热器46供给的电力也被维持为0kW。另外，蓄电池42的SOC被维持为初始值X6，并且蓄电池42的温度被维持为初始值X7。
接着，参照图7所示的时序图，对执行了“控制3”的场景进行说明。在该情况下，蓄电池42的SOC的初始值X6A低于用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth2。另外，蓄电池42的温度的初始值X7A为用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth3以上。另外，预热标志被维持为断开，不进行FC系统100的预热控制。
在时刻t1，FC系统100所要求的FC要求电力从电力X1上升。并且，在时刻t2，在FC系统100所要求的FC要求电力达到电力X2之后，FC系统100所要求的FC要求电力被维持为电力X2。在图7的例子中，电力X2比用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth1大。
接着，在时刻t3，在需要进行FC系统100的预热的情况下，从FC系统100输出的FC电力从电力X3上升。并且，在时刻t4，在从FC系统100输出的FC电力达到电力X4A之后，从FC系统100输出的FC电力被维持为电力X4A。在该情况下，从FC系统100作为FC电力输出的电力X4A比FC系统100所要求的电力X2大。从FC系统100作为FC电力输出的电力X4A与FC系统100所要求的电力X2的差值ΔX1相当于剩余电力。
另外，在时刻t3，随着从FC系统100输出的FC电力的增大，从蓄电池42输出的电力从电力X5(例如0kW)减少到电力X5A。即，是指蓄电池42被充电与电力X5A相应的量。在该情况下，电力X5与电力X5A的差值ΔX1被控制为与上述剩余电力相当的差值ΔX2一致。
在该情况下，在时刻t3，即使从蓄电池42输出的电力减少，从蓄电池42向加热器46供给的电力也被维持为0kW，并且，蓄电池42的温度被维持为初始值X6。另一方面，随着对蓄电池42充电的电力的增加，蓄电池42的SOC从初始值X6上升。
接着，参照图8所示的时序图，对执行了“控制4”的场景进行说明。在该情况下，蓄电池42的SOC的初始值X6A为用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth2以上。另外，蓄电池42的温度的初始值X7A为用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth3以上。另外，预热标志被维持为断开，不进行FC系统100的预热控制。
在时刻t1，FC系统100所要求的FC要求电力从电力X1上升。并且，在时刻t2，在FC系统100所要求的FC要求电力达到电力X2之后，FC系统100所要求的FC要求电力被维持为电力X2。在图8的例子中，电力X2比用于由电力控制部56进行的电力控制的切换的阈值Xth1大。
接着，在时刻t3，在需要进行FC系统100的预热的情况下，从FC系统100输出的FC电力从电力X3上升到电力X4A。在该情况下，从FC系统100作为FC电力输出的电力X4A被控制为比FC系统100所要求的电力X2大。从FC系统100作为FC电力输出的电力X4A与FC系统100所要求的电力X2的差值ΔX3相当于剩余电力。并且，随着从FC系统100输出的FC电力的增大，从蓄电池42向加热器46供给的电力从0kW上升，并且，蓄电池42的温度也从初始值X7上升。
接着，在时刻t4，在从蓄电池42向加热器46供给的电力达到X8之后，从蓄电池42向加热器46供给的电力被维持为X8。
并且，在时刻t5，在蓄电池42的温度达到X7B的情况下，从蓄电池42向加热器46供给的电力从X8减少到0kW。在该情况下，在时刻t5，从蓄电池42输出的电力减少，充电蓄电池42被充电与电力X5和电力X5B的差值ΔX4相应的量。并且，随着充电到蓄电池42的电力的增加，蓄电池42的SOC从初始值X6上升。即，使用在FC系统100中发出的剩余的电力对蓄电池42进行蓄电。
如以上所说明的那样，根据实施方式的燃料电池系统，能够提高进行FC系统100的预热时的能量效率。例如，在需要进行FC系统100的预热的情况下，在FC系统100发电时，在通过使燃料气体中作为燃料含有的氢与空气中作为氧化剂含有的氧发生反应而生成的反应热充分大的情况下，通过利用该反应热对FC系统100进行加热，有时不需要FC系统100的预热控制。因此，根据实施方式的燃料电池系统，电力控制部56在需要进行FC系统100的预热且FC系统100所要求的FC要求电力低于规定值的情况下，进行FC系统100的预热控制，在需要进行FC系统100的预热且FC系统100所要求的FC要求电力为规定值以上的情况下，在FC系统100中发出比系统100所要求的FC要求电力大的电力，将剩余的电力蓄积于蓄电池42中。由此，能够提高进行FC系统100的预热时的能量效率。
另外，根据实施方式的燃料电池系统，能够抑制低温环境下的电动车辆10的续航距离的降低。例如，在蓄电池42的温度低于规定温度的情况下，有时蓄电池42的充电容量减少，电动车辆10的续航距离降低。因此，根据实施方式的燃料电池系统，电力控制部56在蓄电池42的温度低于规定温度且蓄电池42的SOC为规定比率以上的情况下，在FC系统100中发出FC系统100所要求的FC要求电力，并且将蓄积于蓄电池42的电力供给至加热器46而对蓄电池42进行加热。由此，即使在低温环境下也能够提高电动车辆10的续航距离。
另外，根据实施方式的燃料电池系统，能够更进一步抑制电动车辆10的续航距离的降低。例如，在尽管不需要蓄电池42的加热但还从蓄电池42向加热器46供给电力的情况下，有时会浪费蓄电池42的SOC而缩短电动车辆10的续航距离。因此，根据实施方式的燃料电池系统，电力控制部56在蓄电池42的温度为规定温度以上且蓄电池42的SOC为规定比率以上的情况下，在FC系统100中发出FC系统100所要求的FC要求电力，并且不将蓄电池42中蓄积的电力供给到加热器46。由此，能够更进一步提高电动车辆10的续航距离。
另外，根据实施方式的燃料电池系统，能够确保电动车辆10的续航距离。例如，即使蓄电池42的SOC降低而将在FC系统100中发出的电力供给到蓄电池42，在为了加热蓄电池42而从蓄电池42向加热器46供给了电力的情况下，有时无法确保电动车辆10的续航距离。因此，根据实施方式的燃料电池系统，电力控制部56在蓄电池42的温度为规定温度以上且蓄电池42的SOC低于规定比率的情况下，在FC系统100中发出比FC系统100所要求的FC要求电力大的电力，将剩余的电力蓄积于蓄电池42，且不将包含剩余的电力在内蓄积于蓄电池42的电力向加热器供给。由此，能够确保电动车辆10的续航距离。
另外，根据实施方式的燃料电池系统，能够确保低温环境下的电动车辆10的续航距离。例如，在蓄电池42的充电容量随着蓄电池42的温度降低而降低的情况下，即使在FC系统100中发出比FC系统100所要求的发电电力大的电力、将由FC系统100发出的电力蓄积于蓄电池42中，也存在无法确保电动车辆10的续航距离的情况。因此，根据实施方式的燃料电池系统，电力控制部56在蓄电池42的温度低于规定温度且蓄电池42的SOC低于规定比率的情况下，在FC系统100中发出比FC系统100所要求的FC要求电力大的电力，将剩余的电力蓄积于蓄电池42，且不将包含剩余的电力在内蓄积于蓄电池42的电力向加热器46供给来加热蓄电池42。由此，能够确保低温环境下的电动车辆10的续航距离。
<实施方式的变形例>
在上述实施方式中，电力控制部56例如也可以在FC堆110的温度在规定期间以上为阈值以上的情况下、或者在FC堆110的温度上升到阈值以上的次数为规定次数以上的情况下，判定为需要进行FC堆110的预热。
在上述实施方式中，电力控制部56也可以在FC系统100所要求的FC要求电力比规定值大的情况下，与FC系统100所要求的FC要求电力比规定值小的情况相比，降低FC系统100的预热控制的程度。电力控制部56例如在进行FC系统100的预热控制的情况下，也可以通过减小从气液分离器120经由连接路162向气液分离器132排出的燃料气体的流量，来降低FC系统100的预热控制的程度。
以上，使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形及替换。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统具备：
燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；
蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；
电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力；以及
电力控制部，其控制从所述燃料电池及所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给，
所述电力控制部在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行所述燃料电池的预热控制，
所述电力控制部在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使剩余的电力蓄积于所述蓄电装置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述预热控制是通过向所述阴极供给从所述阳极排出的未反应的所述燃料来产生放热反应的控制。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述电力控制部在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，不进行所述燃料电池的预热控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统还具备：
温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；
充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及
加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，
所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度低于规定温度、且由所述充电率检测部检测出的充电率为规定比率以上的情况下，使所述燃料电池发出所述燃料电池所要求的发电电力，并且向所述加热部供给蓄积于所述蓄电装置的电力而使所述加热部放热。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统还具备：
温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；
充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及
加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，
所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度为规定温度以上、且由所述充电率检测部检测出的充电率为规定比率以上的情况下，使所述燃料电池发出所述燃料电池所要求的发电电力，并且不向所述加热部供给蓄积于所述蓄电装置的电力。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统还具备：
温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；
充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及
加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，
所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度为规定温度以上、且由所述充电率检测部检测出的充电率低于规定比率的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使所述蓄电装置蓄积剩余的电力，并且不向所述加热部供给包含所述剩余的电力在内蓄积于所述蓄电装置的电力。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统还具备：
温度检测部，其检测所述蓄电装置的温度；
充电率检测部，其检测所述蓄电装置的充电率；以及
加热部，其设置于向所述蓄电装置传递热的位置，使用电力进行放热，
所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大、由所述温度检测部检测出的所述蓄电装置的温度低于规定温度、且由所述充电率检测部检测出的充电率低于规定比率的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使所述蓄电装置蓄积剩余的电力，并且，向所述加热部供给包含所述剩余的电力在内蓄积于所述蓄电装置的电力而使所述加热部放热。
8.一种燃料电池系统，其中，
所述燃料电池系统具备：
燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；
蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；
电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力；以及
电力控制部，其控制从所述燃料电池及所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给，
所述电力控制部在所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值大的情况下，与所述燃料电池所要求的发电电力比所述规定值小的情况相比，降低所述燃料电池的预热控制的程度。
9.一种燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统的控制方法使所述燃料电池系统的控制装置进行处理，其中，
所述燃料电池系统具备：
燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；
蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；以及
电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力，
所述燃料电池系统的控制方法使所述燃料电池系统的控制装置进行如下处理：
控制从所述燃料电池和所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给；
在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行所述燃料电池的预热控制；以及
在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使剩余的电力蓄积于所述蓄电装置。
10.一种存储介质，计算机可读取，该存储介质存储有程序，该程序使燃料电池系统的控制计算机执行处理，其中，
所述燃料电池系统具备：
燃料电池，其通过阳极的燃料和阴极的氧化剂发生反应而发电；
蓄电装置，其对由所述燃料电池发出的电力进行蓄积；以及
电负载，其使用由所述燃料电池发出的电力和蓄积于所述蓄电装置的电力中的至少一方，来供给电力，
所述程序使燃料电池系统的控制计算机执行如下处理：
控制从所述燃料电池和所述蓄电装置向所述电负载的电力的供给；
在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力低于规定值的情况下，进行所述燃料电池的预热控制；以及
在需要进行所述燃料电池的预热且所述燃料电池所要求的发电电力为所述规定值以上的情况下，使所述燃料电池发出比所述燃料电池所要求的发电电力大的电力，使剩余的电力蓄积于所述蓄电装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1864296A (zh) * 2003-03-14 2006-11-15 日产自动车株式会社 燃料电池系统及控制方法
JP2009277502A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2013243022A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2014220156A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置
US20150280262A1 (en) * 2012-10-01 2015-10-01 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method
CN108432018A (zh) * 2015-12-25 2018-08-21 日产自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103228A (ja) 2006-10-20 2008-05-01 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1864296A (zh) * 2003-03-14 2006-11-15 日产自动车株式会社 燃料电池系统及控制方法
JP2009277502A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2013243022A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20150280262A1 (en) * 2012-10-01 2015-10-01 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method
JP2014220156A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置
CN108432018A (zh) * 2015-12-25 2018-08-21 日产自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

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