CN113734143A - 控制系统、移动体及控制方法 - Google Patents

控制系统、移动体及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113734143A
CN113734143A CN202110548666.0A CN202110548666A CN113734143A CN 113734143 A CN113734143 A CN 113734143A CN 202110548666 A CN202110548666 A CN 202110548666A CN 113734143 A CN113734143 A CN 113734143A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
auxiliary machine
fuel cell
temperature
electric power
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
CN202110548666.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113734143B (zh
Inventor
渡边真也
田村卓也
丰岛宣匡
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN113734143A publication Critical patent/CN113734143A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113734143B publication Critical patent/CN113734143B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • 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
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04738—Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • 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
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
    • 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
    • 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
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • 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
    • 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
    • H01M8/04358—Temperature; Ambient temperature of the coolant
    • 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
    • H01M8/04313—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
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • 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
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04723—Temperature of the coolant
    • 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
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • 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)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供能够更恰当地控制使由燃料电池发出的电力消耗的辅机的动作的控制系统、移动体及控制方法。实施方式的控制系统具备通过阳极和阴极来发电的燃料电池、能够积蓄由所述燃料电池发出的电力的蓄电装置、能够被供给所述电力的辅机、以及控制所述燃料电池及所述辅机的动作的控制部，所述控制部根据所述燃料电池发电时所述蓄电装置的蓄电状况，控制为由所述辅机消耗所述电力，并基于与所述辅机相关的温度信息，来调整对由所述辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方。

Description

控制系统、移动体及控制方法
技术领域
本发明涉及控制系统、移动体及控制方法。
背景技术
以往，作为与燃料电池系统相关的技术已知如下技术，即在独立运转时抑制消耗剩余电力的内部负载的电力损失、根据推定的燃料电池的热量来调整冷却液流量、在变压器存在异常的情况下使燃料电池稳定运转而使系统的运转继续的技术(例如，日本特开2015-156769号公报、日本特开2006-309974号公报、日本特开2007-165104号公报)。
发明内容
例如，在极低温的环境下等使燃料电池系统工作的情况下，有时为了燃料电池的活性化等而需要姑且进行发电。在该情况下，发出的电力积蓄于蓄电池，但在蓄电池为充满电状态的情况下成为剩余电力，因此需要通过辅机等消耗剩余电力等。然而，当断续地进行用于消耗剩余电力的辅机的开启、关闭控制时，有时辅机容易劣化。
本发明是考虑这样的情况而完成的，其目的之一在于提供一种能够更恰当地控制消耗由燃料电池发出的电力的辅机的动作的控制系统、移动体及控制方法。
本发明的控制系统、移动体及控制方法采用了以下的结构。
(1)：本发明的一方案的控制系统，其中，所述控制系统具备：通过阳极和阴极来发电的燃料电池；能够积蓄由所述燃料电池发出的电力的蓄电装置；能够被供给所述电力的辅机；以及控制所述燃料电池及所述辅机的动作的控制部，所述控制部根据所述燃料电池发电时的所述蓄电装置的蓄电状况，控制为由所述辅机消耗所述电力，并基于与所述辅机相关的温度信息，来调整对由所述辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方。
(2)：在上述(1)的方案中，所述控制部在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，在预测出的时刻之前，使通过所述辅机进行的电力的输出量减少。
(3)：在上述(1)的方案中，所述控制部在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，以使通过所述辅机进行的电力的输出量逐渐减少到规定的输出量的方式调整进行抑制的程度。
(4)：在上述(1)的方案中，所述辅机包括向所述燃料电池加压输送氧化气体的压缩机、向所述燃料电池循环供给燃料气体的泵及向所述燃料电池供给冷却介质的冷却泵中的至少一方、以及空调装置。
(5)：在上述(4)的方案中，所述控制部根据所述蓄电装置的状况，通过所述压缩机、所述泵、所述空调装置及所述冷却泵中的至少一方的输出，将所述燃料电池控制为能够升温。
(6)：在上述(1)的方案中，所述辅机包括流路切换阀，该流路切换阀在使用于冷却所述燃料电池的冷却介质在所述控制系统内循环的流路与使所述冷却介质向所述辅机所包含的空调装置供给的流路之间切换。
(7)：在上述(1)的方案中，所述控制部包括使通过所述燃料电池的发电得到的剩余电力由所述辅机消耗的控制模式，所述控制部在执行所述控制模式的情况下，对与所述辅机相关的温度设置规定的范围而控制通过所述辅机进行的电力的输出量。
(8)：本发明的另一方案的移动体，其中，所述移动体具备上述(1)～(7)中任一项所述的控制系统。
(9)：在上述(8)的方案中，所述移动体包括车辆，所述控制部在所述车辆停止时进行所述燃料电池的发电的情况下，根据所述蓄电装置的蓄电状况，不论有无所述车辆的乘员或有无所述乘员的操作，都使所述车辆内的空调装置动作而消耗所述燃料电池的剩余电力。
(10)：在上述(8)的方案中，所述控制部在检测到所述移动体的异常的情况下，进行使所述移动体向规定位置退避的控制。
(11)：本发明的另一方案的控制方法，其中，控制系统具备通过阳极和阴极来发电的燃料电池、能够积蓄由所述燃料电池发出的电力的蓄电装置、以及能够被供给所述电力的辅机，所述控制方法使所述控制系统的计算机进行如下处理：控制所述燃料电池及所述辅机的动作；根据所述燃料电池发电时的所述蓄电装置的蓄电状况，控制为由所述辅机消耗所述电力；以及基于与所述辅机相关的温度信息，来调整对由所述辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方。
(12)：在上述(11)的方案中，其中，所述计算机在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，在预测出的时刻之前，使通过所述辅机进行的输出量减少。
(13)：在上述(11)的方案中，所述计算机在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，以使通过所述辅机进行的电力的输出量逐渐减少到规定的输出量的方式调整进行抑制的程度。
根据上述(1)～(13)的方案，能够更恰当地控制使由燃料电池发出的电力消耗的辅机的动作。
附图说明
图1是表示搭载有实施方式的控制系统的电动车辆的结构的一例的图。
图2是表示实施方式的FC系统的简要结构的一例的图。
图3是表示实施方式的FC冷却系统的简要结构的一例的图。
图4是用于说明基于FC控制装置的要求进行的空调装置的开启、关闭控制的图。
图5是用于说明在执行第一控制模式的场景中基于温度信息来切换是否抑制电力的输出量的图。
图6是表示由包含FC系统的电动车辆执行的一系列处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的控制系统、移动体及控制方法的实施方式。以下，说明控制系统搭载于电动车辆的例子。电动车辆例如是将在燃料电池中发出的电力用作行驶用的电力或车载机器的动作用的电力的燃料电池车辆。电动车辆是移动体的一例，是二轮、三轮、四轮等的机动车。控制系统也可以搭载于电动车辆以外的移动体(例如船舶、飞行体、机器人)。
[电动车辆]
图1是表示搭载有实施方式的控制系统的电动车辆的结构的一例的图。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 Control Unit)34、蓄电池系统(蓄电装置的一例)40、显示装置50、监视单元60、空调装置70、控制装置80及FC(Fuel Cell：燃料电池)系统100。马达12是“负载”的一例。将蓄电池系统40、显示装置50、监视单元60、空调装置70、控制装置80及FC系统100合起来是“控制系统”的一例。将控制装置80与后述的FC控制装置合起来是“控制部”的一例。
马达12例如是三相交流电动机。马达12的转子连结于驱动轮14。马达12使用由FC系统100发出的电力和由蓄电池系统40积蓄的电力中的至少一方，将在电动车辆10的行驶中使用的驱动力向驱动轮14输出。马达12在车辆减速时使用车辆的动能来发电。
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作为备用。制动装置16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例如具备油门开度传感器、车速传感器及制动踩踏量传感器。油门开度传感器安装于作为接受由驾驶员进行的加速指示的操作件的一例的油门踏板，用于检测油门踏板的操作量，并将其作为油门开度向控制装置80输出。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，将由车轮速度传感器检测到的车轮速度综合来导出车辆的速度(车速)，并将其向控制装置80及显示装置50输出。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，并将其作为制动踩踏量向控制装置80输出。
车辆传感器20也可以包括检测电动车辆10的加速度的加速度传感器、检测绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器、检测电动车辆10的朝向的方位传感器等。车辆传感器20也可以包括检测电动车辆10的位置的位置传感器。位置传感器例如从搭载于电动车辆10的GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机、GPS(Global Positioning System)装置取得电动车辆10的位置信息。车辆传感器20也可以包括测定电动车辆10的车室内的温度(室温)的室温传感器。由车辆传感器20检测到的各种信息向控制装置80输出。
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线路DL连接。直流线路DL经由BTVCU34而连接蓄电池系统40。变换器32将由马达12发出的交流电压变换为直流电压并向直流线路DL输出。
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并向直流线路DL输出。BTVCU34将从马达12供给的再生电压或从FC系统100供给的FC电压向蓄电池系统40输出。
蓄电池系统40例如具备蓄电池42和蓄电池传感器44。蓄电池42例如是锂离子电池等二次电池。蓄电池42例如积蓄在马达12或FC系统100中发出的电力，并进行用于电动车辆10行驶的或用于使车载机器动作的放电。
蓄电池传感器44例如具备电流传感器、电压传感器及温度传感器。蓄电池传感器44例如检测蓄电池42的电流值、电压值及温度。蓄电池传感器44将检测出的电流值、电压值、温度等向控制装置80输出。
蓄电池系统40例如也可以与外部的充电设备连接而使蓄电池42中充入从充放电装置供给的电力。
显示装置50例如具备显示部52和显示控制部54。显示部52例如是设置于仪表内或仪表板的显示部或平视显示器(HUD)。显示部52显示与显示控制部54的控制相应的各种信息。显示控制部54使显示部52显示基于由蓄电池系统40输出的信息、由FC系统100输出的信息而得到的图像。显示控制部54使显示部52显示基于由车辆传感器20、控制装置80输出的信息而得到的图像。显示控制部54使显示部52显示表示由车辆传感器20输出的车速等的图像。显示装置50也可以具备输出声音的扬声器，并输出与显示于显示部52的图像建立了对应关系的声音或警报等。
监视单元60例如包括对电动车辆10的外部的空间进行拍摄的相机、以电动车辆10的外部为检测范围的雷达或者LIDAR(Light Detection and Ranging)、基于它们的输出来进行传感器融合处理的物体识别装置等。监视单元60推定存在于电动车辆10的周边的物体的种类(尤其是，车辆、行人及自行车)，并将该种类与该物体的位置、速度的信息一起向控制装置80输出。
空调装置70通过控制装置80的控制来控制车室内的空调。具体而言，空调装置70以由车辆传感器20所包含的室温传感器测定的温度成为由电动车辆10的乘员设定的温度的方式来调整车室内的空气的状态。空调装置70也可以不依赖于乘员的操作而通过FC系统100的控制进行工作以消耗剩余电力。关于空调装置70的详细情况，见后述。
FC系统100包括燃料电池。燃料电池例如是通过阳极和阴极来发电的电池。燃料电池例如通过在燃料气体中作为燃料而包含的氢与在空气中作为氧化剂而包含的氧进行反应来发电。FC系统100将发出的电力例如向变换器32与BTVCU34之间的直流线路DL输出。由此，由FC系统100供给的电力经由变换器32向马达12供给，或者经由BTVCU34向蓄电池系统40供给，并积蓄于蓄电池42。由FC系统100供给的电力也可以向电动车辆10内的辅机供给。关于FC系统100的详细情况，见后述。
控制装置80控制电动车辆10中的行驶及车载机器的动作等。控制装置80例如具备马达控制部82、制动控制部84、电力控制部86、SOC管理部88及行驶控制部89。马达控制部82、制动控制部84、电力控制部86、SOC管理部88及行驶控制部89分别例如通过CPU(CentralProcessing Unit)等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构成要素的中的一部分或全部可以通过LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等硬件(包括电路部：circuitry)来实现，也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电动车辆10的HDD(Hard Disk Drive)、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，并通过存储介质(非暂时性的存储介质)装配于驱动装置而向电动车辆10的HDD、闪存器安装。控制装置80例如可以是一个主ECU(Electronic Control Unit)，也可以置换为至少一部分的结构(例如马达控制部82、制动控制部84、电力控制部86)是分体的控制装置(例如马达ECU、制动ECU、蓄电池ECU、FC(Fuel Cell)ECU)这样的控制装置。
马达控制部82基于车辆传感器20的输出来算出对马达12要求的驱动力，并控制马达12以输出所算出的驱动力。
制动控制部84基于车辆传感器20的输出来算出对制动装置16要求的制动力，并控制制动装置16以输出所算出的制动力。
电力控制部86基于车辆传感器20的输出，来算出对蓄电池系统40和FC系统100要求的总要求电力。例如，电力控制部86基于油门开度和车速来算出马达12应该输出的转矩，并将根据转矩和马达12的转速而求出的驱动轴要求电力与辅机等要求的电力进行合计来算出总要求电力。
SOC管理部88管理蓄电池系统40的充电状况(蓄电状况)。例如，SOC管理部88基于蓄电池传感器44的输出，来算出蓄电池42的SOC(State Of Charge：蓄电池充电率)。算出结果向电力控制部86输出。
电力控制部86例如在由SOC管理部88管理的蓄电池42的SOC小于第一规定值的情况下，执行用于通过由FC系统100进行的发电来对蓄电池42充电的控制，或者使显示装置50输出催促乘员通过来自外部的充电设备的电力供给来进行充电的信息。电力控制部86在蓄电池42的SOC为比第一规定值大的第二规定值以上的情况下，进行用于停止充电控制、通过辅机等来消耗由FC系统100发出的剩余电力的控制。
行驶控制部89例如基于由监视单元60、车辆传感器20取得的信息，来执行对电动车辆10的驾驶控制。行驶控制部89也可以除了由监视单元60、车辆传感器20取得的信息之外还基于地图信息来执行电动车辆10的驾驶控制。驾驶控制例如通过控制电动车辆10的转向和加减速中的一方或双方来使电动车辆10行驶。驾驶控制例如包括ADAS(AdvancedDriver Assistance System)等驾驶支援控制。ADAS例如包括LKAS(Lane KeepingAssistance System)、ACC(Adaptive Cruise Control System)、CMBS(CollisionMitigation Brake System)等。驾驶控制例如也可以包括在电动车辆10中检测到异常的情况下使电动车辆10向规定位置(例如行驶中的道路的路肩等安全的场所)停车的退避驾驶。电动车辆10的异常是指与电动车辆10的行驶相关的异常，例如包括与FC系统100中的发电、蓄电池系统40中的充放电、由辅机等进行的工作相关的异常等。
[FC系统]
接着，说明FC系统100的详细情况。图2是表示实施方式的FC系统100的简要结构的一例的图。本实施方式的FC系统100并不限定于以下的结构，例如只要是通过阳极和阴极来发电的系统结构即可，可以是任何的结构。图2所示的FC系统100例如具备FC堆110、压缩机114、密封入口阀116、加湿器118、气液分离器120、排气循环泵(P)122、氢罐126、氢供给阀128、氢循环部130、气液分离器132、温度传感器(VFT)140、接触器142、FCVCU(Fuel CellVoltage Control Unit)144、FC控制装置146及FC冷却系统200。FCVCU144及FC控制装置146分别例如通过CPU等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构成要素中的一部分或全部可以通过LSI、ASIC、FPGA、GPU等硬件(包括电路部：circuitry)来实现，也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FC系统100的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，并通过存储介质(非暂时性的存储介质)装配于驱动装置来向FC系统100的HDD、闪存器安装。
FC堆110具备层叠有多个燃料电池单体的层叠体(省略图示)、以及将该层叠体从层叠方向的两侧夹入的一对端板(省略图示)。燃料电池单体具备膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)、以及将该膜电极接合体从接合方向的两侧夹入的一对隔离件。膜电极接合体例如具备：包括阳极催化剂及气体扩散层的阳极110A；包括阴极催化剂及气体扩散层的阴极110B；以及被阳极110A及阴极110B从厚度方向的两侧夹入的由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供给作为燃料而包含氢的燃料气体。从压缩机114向阴极110B供给作为氧化剂而包含氧的氧化剂气体(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而离子化，氢离子经由适度加湿后的固体高分子电解质膜110C而向阴极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而向外部电路(FCVCU144等)取出。从阳极110A移动到阴极110B的阴极催化剂上的氢离子与供给到阴极110B的氧及阴极催化剂上的电子反应而生成水。
压缩机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而从外部取入空气并对空气进行压缩，并将压缩后的空气向连接于阴极110B的氧化剂气体供给路150送入，由此向燃料电池加压输送氧化气体。
密封入口阀116设置于将压缩机114与能够向FC堆110的阴极110B供给空气的阴极供给口112a连接的氧化剂气体供给路150，并通过FC控制装置146的控制而开闭。
加湿器118将从压缩机114送入到氧化剂气体供给路150的空气加湿。更详细而言，加湿器118具备例如中空纤维膜等透水膜，经由透水膜接触来自压缩机114的空气，由此向空气添加水分。
气液分离器120将未由阴极110B消耗而从阴极排出口112b排出到氧化剂气体排出路152的阴极废气和液态水经由阴极的排气路162向大气中排出。气液分离器120也可以将排出到氧化剂气体排出路152的阴极废气与液态水分离，并使分离的阴极废气向排气再循环路154流入。
排气循环泵122设置于排气再循环路154，将从气液分离器120流入到排气再循环路154的阴极废气与从密封入口阀116去往阴极供给口112a而在氧化剂气体供给路150中流通的空气混合，并向阴极110B再次供给。
氢罐126将氢以压缩的状态储存。氢供给阀128设置于将氢罐126与能够向FC堆110的阳极110A供给氢的阳极供给口112c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，将储存于氢罐126的氢向燃料气体供给路156供给。
氢循环部130例如是向燃料电池循环供给燃料气体的泵。氢循环部130例如使未由阳极110A消耗而从阳极排出口112d排出到燃料气体排出路158的阳极废气向流入气液分离器132的燃料气体供给路156循环。
气液分离器132将在氢循环部130的作用下从燃料气体排出路158向燃料气体供给路156循环的阳极废气与液态水分离。气液分离器132将从液态水分离出的阳极废气向FC堆110的阳极供给口112c供给。气液分离器132将所分离的液态水经由排放管164向大气中排出。
温度传感器140检测FC堆110的阳极110A及阴极110B的温度，并将检测信号(温度信息)向FC控制装置146输出。
接触器142设置于FC堆110的阳极110A及阴极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之间电连接或切断。
FCVCU144例如是升压型的DC-DC转换器。FCVCU144配置于经过接触器142后的FC堆110的阳极110A及阴极110B与电负载之间。FCVCU144将连接于电负载侧的输出端子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输出的电压升压为目标电压并向输出端子148输出。
FC控制装置146进行与FC系统100中的发电、冷却相关的控制。FC控制装置146也可以置换为例如FCECU这样的控制装置。FC控制装置146也可以与控制装置80协作来进行电动车辆10的控制。例如，FC控制装置146在由电力控制部86判定为需要FC系统100的预热、且对FC系统100要求的发电量为规定量以上的情况下，进行FC系统100的预热控制。电力控制部86例如从FC控制装置146取得由温度传感器140检测到检测信号，在由温度传感器140检测到的FC堆110的温度小于阈值的情况下，判定为需要FC系统100的预热。电力控制部86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检测到的FC堆110的温度为阈值以上的情况下，判定为FC系统100的预热控制完成了。
FC控制装置146在FC系统100处于发电中的情况下，通过FC冷却系统200来使FC堆110加热或冷却，以使由温度传感器140检测的温度维持在规定温度范围。FC控制装置146也可以进行用于使辅机消耗由FC系统100发出的电力的控制。辅机例如可以包括蓄电池系统40、显示装置50、监视单元60、空调装置70及FC系统100所包含的构成要素中的至少一方。一般情况下，通过温度控制进行的电力消耗大，因此在使由FC系统100发出的剩余电力消耗的情况下，为了能够实现高效的电力消耗，辅机优选包括进行温度控制的FC冷却系统200、空调装置70所包含的构成要素中的至少一方。
[FC冷却系统]
接着，使用附图来说明FC冷却系统200的结构。图3是表示实施方式的FC冷却系统的简要结构的一例的图。本实施方式的FC冷却系统200并不限定于以下的结构，只要是能够进行FC系统100的温度调整的结构即可，可以是任何的结构。在图3的例子中，作为使由FC系统100发出的电力消耗的辅机的一例而示出了空调装置70。在图3的例子中，示出了向FC冷却系统200及空调装置70供给的冷却介质的流路。FC冷却系统200具备散热器202、风扇204、恒温器206、冷却介质罐208、冷却介质供给阀210、第一冷却介质供给泵(冷却泵)212、离子交换树脂214及冷却介质温度传感器216。散热器202是用于使从冷却介质流路流出的高温的冷却介质散热的热交换器。冷却介质例如是水。冷却介质也可以是包括例如乙二醇的水，也可以是其他的冷却介质。散热器202使从冷却介质流路流出的冷却介质通过与空气之间的热交换而散热。风扇204设置于散热器202的附近，通过FC控制装置146的控制而朝向散热器202送风。
恒温器206是根据由冷却介质温度传感器216检测到的冷却介质的温度来在冷却介质向散热器202流通与冷却介质绕过散热器202之间切换而调整FC系统100的温度的温度调整机构。冷却介质罐208储存冷却介质。第一冷却介质供给泵212是通过FC控制装置146的控制朝向冷却介质流路压缩冷却介质的冷却介质循环用的泵。冷却介质供给阀210设置于恒温器206与第一冷却介质供给泵212之间。冷却介质供给阀210通过FC控制装置146的控制来进行阀门的切换，以便在系统整体的冷却介质不足的情况下使冷却介质从冷却介质罐208向循环系统供给，在冷却介质过剩的情况下使冷却介质从循环系统向冷却介质罐208移动。
第一冷却介质供给泵212将来自恒温器206的冷却介质或来自冷却介质罐208的冷却介质压缩。由第一冷却介质供给泵212压缩后的冷却介质在FC堆110内的流路巡回并从FC堆110排出。离子交换树脂214设置于绕过FC堆110的旁通路，用来去除冷却介质中的杂质(例如导电成分)。冷却介质温度传感器216检测FC堆110排出的冷却介质的温度。冷却介质温度传感器216也可以设置于冷却介质的流路上的其他的位置，还也可以设置有多个传感器。
在此，在图3所示的冷却介质的流路(配管)设置有使第一流路(循环线)与第二流路(循环线)分支的分支点P1，在该第一流路中，使从FC堆110的冷却介质出口排出的冷却介质向散热器202流入并使冷却介质在FC冷却系统200内循环，在该第二流路中，使从FC堆110的冷却介质出口排出的冷却介质向空调装置70侧供给并循环。由分支点P1向第二流路分支的冷却介质通过三通阀220而向空调装置70流入。三通阀220是通过FC控制装置146的控制来切换冷却介质的流路的流路切换阀。
空调装置70例如具备第二冷却介质供给泵71、加热器72、鼓风机73、蒸发器74、空气混合风门75及加热芯76。图3所示的空调装置70在通道77内从上游侧依次设置有鼓风机73、蒸发器74、空气混合风门75及加热芯76。通道77设置为上游端开口而与车内外连通，并且下游端开口与车室连通。空调装置70的各构成要素中的除了通道77以外的构成要素例如通过控制装置80或FC控制装置146的控制来工作，并因工作而消耗电力。
第二冷却介质供给泵71是朝向空调装置70内的加热芯76加压输送冷却介质的冷却介质循环用泵。加热器72是将通过第二冷却介质供给泵71而流入的冷却介质加热到规定温度的电加热器。加热器72也可以设置有计测冷却介质的温度或加热器主体的温度的温度传感器。从加热器72排出的冷却介质与加热芯76的流入口连接。
鼓风机73设置于通道77内的上游端附近，吸入来自车内外的空气并向下游侧送入。在鼓风机73设置有风扇等，并通过风扇的转速来控制送风量。蒸发器74冷却从鼓风机73送入的空气，在制冷运转时作为蒸发器发挥功能。空气混合风门75调整向加热芯76流入的空气与绕过加热芯76的空气之间的流量比。由此，调整向车室内送入的空气的温度。空气混合风门75可以是加热芯76侧的一方的端部固定、且另一方的端部旋转的转动式，也可以是以遮挡向加热芯76流入的空气或绕过加热芯76的空气的一部分或全部的方式进行滑动的滑动式。加热芯76是将从加热器72侧流入的高温的冷却介质与由空气混合风门75引导而在通道77内流通的空气进行热交换的热交换器。由此，由蒸发器74冷却后的空气或由加热芯76加温后的空气送向车室内。
从加热芯76的冷却介质出口流出的冷却介质向三通阀220侧输出。在图3的例子中，在冷却介质的流路(配管)设置有使第三流路(循环线)与第四流路(循环线)分支的分支点P2，在该第三流路中，将从加热芯76的冷却介质出口流出的冷却介质送向冷却系统，在该第四流路中，使从加热芯76的冷却介质出口流出的冷却介质通过三通阀220流入空调装置70。由分支点P2向第三冷却介质线分支的冷却介质向FC冷却系统200内的散热器202侧流入。另一方面，由分支点P2向第四冷却介质线分支的冷却介质再次流入空调装置70而在空调装置70内循环。
三通阀220通过FC控制装置146的控制来进行阀门的切换，由此控制流路，以使从加热芯76的冷却介质出口流出的冷却介质向FC冷却系统200内的散热器202侧流入或者在空调装置70内循环。
控制装置80例如控制空调装置70的工作，以成为由电动车辆10乘员等设定的送风量及温度。FC控制装置146例如在使由FC系统100发出的电力(例如剩余电力)消耗的情况下，不论乘员的操作如何都使空调装置70工作。
[基于来自FC控制装置的要求进行的辅机控制]
接着，说明基于来自FC控制装置146的要求进行的辅机控制的具体例。以下，作为辅机的一例而使用空调装置70。例如，FC控制装置146在满足规定条件的情况下进行用于使空调装置70动作的控制。规定条件是指例如在电动车辆10停止时存在出于电力生成以外的目的(例如FC系统100等的预热)进行发电的要求、且不能将通过发电而生成的电力充入蓄电池42的状态(以下称作“第一条件”)。不能将通过发电而生成的电力充入蓄电池42的状态是指例如蓄电池42的SOC为规定值以上的情况(例如充满电或接近充满电的情况)的状态。在满足第一条件的情况下，FC控制装置146不论有无乘员或有无乘员的操作，都使空调装置70动作，从而使由FC系统100发出的剩余电力消耗。FC控制装置146例如也可以由上述的图3所示的三通阀220切换为使来自FC堆110的冷却介质经由三通阀220向空调装置70流入，使空调装置70工作。由此，能够消耗剩余电力，并且能够利用FC冷却系统200及空调装置70来控制冷却介质的温度。
所谓规定条件，也可以是，需要不仅使FC系统100工作也使空调装置70动作而增加发热量(以下称为“第二条件”)。第二条件下的控制例如是在短时间内进行FC系统100等的预热的情况下的控制。在满足第二条件的情况下，FC控制装置146由上述的图3所示的三通阀220切换为使来自FC堆110的冷却介质经由三通阀220向空调装置70流入，使空调装置70工作。通过该工作，FC系统100和空调装置70这两方发热，由此能够在短时间内使冷却介质成为高温，其结果是能够在短时间内实现FC系统100的预热。
规定条件也可以是需要通过空调装置70的发热而使FC堆110升温(以下称作“第三条件”)。在满足第三条件的情况下，FC控制装置146通过上述的图3所示的三通阀220而切换为使来自FC堆110的冷却介质经由三通阀220向空调装置70流入，使空调装置70工作。通过该工作，能够由空调装置70提高冷却介质的温度，能够通过将该冷却介质向FC堆110供给来使FC堆110升温。
FC控制装置146根据上述的规定条件，在电动车辆10的乘员的要求以外的情况下控制空调装置70的工作。FC控制装置146在控制空调装置70的动作(开启、关闭)的情况下，进行用于抑制反复开启、关闭所引起的装置(例如加热器72)的劣化的控制。
在此，具体说明基于FC控制装置146的要求进行的空调装置70的开启、关闭控制。图4是用于说明基于FC控制装置146的要求进行的空调装置70的开启、关闭控制的图。在图4的例子中，示出了对空调装置70所包含的加热器72进行的控制的一例。图4的横轴表示时间T，纵轴表示加热器72的最大输出P[kW]。在图4的例子中，图表线L1表示通过第一电力控制进行的加热器72的输出电力的情形，图表线L2表示通过第二电力控制进行的加热器72的输出电力的情形。在图4的例子中，按时刻t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7的顺序而时间推移。
例如，FC控制装置146例如在满足第一条件的情况下要求进行基于加热器72的电力消耗。在此，在第一电力控制的情况下，在时刻t0，以最大输出为输出量P1的方式控制加热器72。输出量P1例如约为6[kW]左右，但不限定于此。当加热器72的温度为第一规定温度以上时，进行加热器72的保护控制，执行将加热器72强制地关闭的控制(以下称作“强制关闭控制”)。在图4的例子中，在时刻t1执行强制关闭控制。由于电源断开而加热器72的温度降低，在时刻t3温度小于第二规定温度(第二规定温度＜第一规定温度)的情况下，再次使加热器72的电源接通而使加热器72工作，再次开始使电力消耗的控制。另外，当在时刻t4温度为规定的温度时，再次执行加热器72的强制关闭控制。时刻t4以后(时刻t5、t6、t7、…)也反复执行上述的控制。然而，上述的第一电力控制在从高负载(最大输出大的状态)执行强制关闭控制的同时反复执行开启控制和关闭控制，因此有可能助长加热器72的劣化。而且，第一电力控制由于存在停止时间(在图3的例子中，为时刻t2～t3、时刻t4～t5、时刻t6～t7)，因此在该期间不能进行基于加热器72的剩余电力的消耗。
于是，FC控制装置146例如执行第二电力控制，该第二电力控制中，基于通过加热器72的冷却介质的温度变化、加热器主体的温度变化，来调整抑制加热器72的输出电力的时机及抑制加热器72的输出电力的程度。在第二电力控制中，FC控制装置146以在时刻t0最大输出为输出量P1的方式使加热器72工作之后，基于冷却介质伴随时间经过发生的温度变化(上升程度)，来预测加热器72的温度将来成为开始强制关闭控制的温度的时刻，并在预测出的时刻之前，开始最大输出即输出值的抑制。在图4的例子中，FC控制装置146在基于伴随时刻t0以后的时间经过发生的温度变化而预测为在时刻t1加热器72的温度为规定值以上的情况下，从距时刻t1规定时间前的时刻ta起，进行使输出电力减少的控制。在图4的例子中，伴随从时刻ta起的时间经过，以恒定的抑制程度逐渐地(线性地)使输出电力减少，但也可以代替于此而阶段性(非线性)地使抑制程度变化，使输出电力减少。这样，FC控制装置146在执行基于加热器72的温度上升进行的强制关闭控制之前，逐渐地抑制基于加热器72的输出电力值，因此能够减少将加热器72强制关闭的次数。其结果是，能够抑制加热器72的劣化。而且，在加热器72中，能够使加热器72的工作持续，因此能够更有效地活用加热器72，维持更恰当的电力消耗。
FC控制装置146也可以在抑制输出电力的情况下，控制为以加热器72的输出电力的输出量P2保持恒定。输出量P2例如是为了由加热器72加热冷却介质而需要的最低限度的值。输出量P2例如也可以是加热器72的温度不会成为执行强制关闭控制的第一规定温度以上而维持基于加热器72的电力消耗的值。输出量P2例如约为4[kW]左右，但不限定于此，也可以根据加热器72的性能等而适当变更。在图4的例子中，FC控制装置146在时刻tb以后，以最大输出成为输出量P2的方式抑制加热器72的输出电力。FC控制装置146通过将输出电力抑制为输出量P2，从而即使在该状态下执行了强制关闭控制的情况下，与从输出量P1的状态执行强制关闭控制相比电力变化也少，因此能够抑制加热器72的劣化。
FC控制装置146也可以基于加热器72的温度变化，在不开始强制关闭控制的范围内调整输出电力。由此，能够抑制如第一电力控制那样反复进行加热器72的强制关闭控制，因此能够确保加热器72的耐久性。
FC控制装置146例如也可以在因温度上升等而进行了强制关闭控制的情况下，从进行强制关闭控制起经过规定时间之前不进行加热器72的开启控制(工作控制)。
实施方式中的辅机除了包括上述的空调装置70之外，作为FC系统100所包含的辅机也可以包括压缩机114、排气循环泵122、第一冷却介质供给泵212等。例如，FC控制装置146在电动车辆10停车时为了FC系统100的预热等而进行发电的控制中，在蓄电池42的SOC为规定值以上的情况下，使空调装置70、压缩机114、排气循环泵122及第一冷却介质供给泵212中的至少一方工作而使电力消耗。
其他的辅机也可以包括三通阀220。能够通过由三通阀220切换冷却介质的流路，使多个辅机协作，从而进行燃料电池和电动车辆10内的温度管理，并且能够增加使电力消耗的辅机的候补。
FC控制装置146也可以根据蓄电池42的状况，通过空调装置70、压缩机114、排气循环泵122及第一冷却介质供给泵212中的至少一方的输出，以FC堆110能够升温的方式进行控制。由此，能够使剩余电力消耗，并且能够通过空调装置70等的温度控制来进行FC系统100的预热控制。因此，能够抑制燃料电池的劣化，并且在极低温的环境下更高效地使燃料电池动作。
控制装置80至少具备通过使辅机动作来使由FC系统100发出的剩余电力消耗的第一控制模式、以及通过来自乘员的指示而使辅机动作的第二控制模式。控制装置80也可以在执行第一控制模式的情况下，对与辅机相关的温度设置规定的范围而控制抑制基于辅机的电力的输出量的时机、抑制基于辅机的电力的输出量的程度。
图5是用于说明在执行第一控制模式的场景中基于温度信息来切换是否抑制电力的输出量的图。图5的横轴表示时间T，纵轴表示与电动车辆10的发电相关的状态、冷却介质的温度变化、针对加热器72的工作的开启、关闭要求、针对加热器72的输出量的抑制要求的激活、非激活、以及加热器72的输出电力量。温度也可以代替冷却介质的温度而是加热器主体的温度。在图5的例子中，按时刻t10、t11、t12、t13、t14、t15的顺序而时间推移。
在图5的例子中，时刻t10是电动车辆10的驱动源为点火接通状态而电动车辆10起动了的时刻。在该时刻t10，FC控制装置146输出使加热器72工作的要求(开启要求)。FC控制装置146将输出电力量设定为抑制前的输出量P1。时刻t11～t12表示通过乘员的操作而驱动源为点火接通状态、且电动车辆10为行驶时的发电中的状态。在该状态下，通过发出的电力而使加热器72动作，因此例如加热器72的温度上升。
时刻t12～15表示电动车辆10停止时处于发电中的状态。时刻t12表示在乘员的操作下驱动源成为点火关闭状态的时间点。在图5的例子中，在时刻t12以后也继续发电并且未进行输出的抑制，因此加热器72的温度上升。在此，FC控制装置146在加热器72的温度成为第一阈值TH1的时刻t13，将抑制输出的控制向加热器72输出。第一阈值TH1是比将加热器72强制关闭控制的温度(第一规定温度以上)小的温度。以接受到输出抑制要求的加热器72伴随时间经过而逐渐成为输出量P2的方式进行输出电力量的控制。
FC控制装置146在温度变得小于第二阈值TH2的时刻t14，以解除输出电力的抑制并再次成为输出量P1的方式控制加热器72的输出电力。第二阈值TH2是比第一阈值TH1小的值。在该情况下，FC控制装置146也可以以输出值不短时间上升而逐渐成为输出量P1的方式进行控制。这样，在切换输出电力的抑制的有无的情况下，考虑迟滞而设置规定的温度范围(第一阈值TH1～第二阈值TH2)，由此能够抑制反复执行基于温度的上下变动(波动)等而进行的抑制控制的切换，能够进行更恰当的辅机的动作控制。
在时刻t15完成停止时发电的情况下，作为停止处理而执行停止加热器72的工作的控制(关闭控制)。图5所示的那样的控制例如也可以仅在基于温度、季节等确定的规定的环境下执行。例如，可以在FC系统100的温度或外气温为规定温度(例如20[℃])以下的情况下执行，也可以进行冬季期间等的判定，若在该期间中，则即使在FC系统100的温度、外气温超过规定温度的情况下也执行。FC控制装置146也可以根据温度、季节等规定的环境来变更对辅机的输出要求。
消耗剩余电力的辅机中的至少一方也可以包括高电压用的辅机。一般情况下，辅机由12[V]系的低压蓄电池控制，但例如通过由基于燃料电池的高压蓄电池(例如电压比12[V]高的蓄电池)进行控制的辅机来使剩余电力消耗，能够更高效地使电力消耗。
[处理流程]
以下，使用流程图来说明由实施方式的FC系统100的计算机执行的处理的流程。在以下的处理中，说明电动车辆10的停止时的FC系统100的发电及基于辅机的电力消耗所涉及的处理。图6是表示由包含FC系统100的电动车辆10执行的一系列处理的流程的流程图。在图6的例子中，控制装置80判定是否在电动车辆10停止时(例如驱动源的点火关闭状态)进行发电(步骤S100)。在判定为在停车时进行发电的情况下，控制装置80在从电动车辆10动作中(例如驱动源的点火接通状态)的状态起未进行发电的情况下，开始发电，在从电动车辆10动作中的状态起进行着发电的情况下，继续发电(步骤S102)。
接着，FC控制装置146判定蓄电池42的SOC是否为规定值以上(步骤S104)。在判定为蓄电池42的SOC为规定值以上的情况下，FC控制装置146使辅机工作而使电力消耗(步骤S106)。在步骤S106的处理中，将最大输出值设为输出量P1。在以下的例子中，使包含使用冷却介质的FC冷却系统200及空调装置70在内的结构的至少一部分作为辅机而进行工作。
接着，FC控制装置146判定向FC堆110及空调装置70供给的冷却介质的温度是否为第一阈值TH1以上(步骤S10g)。在判定为冷却介质的温度为第一阈值TH1以上的情况下，FC控制装置146调整将用于由辅机消耗电力的输出值与通过步骤S106的处理而设定的输出量P1相比进行抑制的时机及进行抑制的程度(步骤S110)。接着，FC控制装置146以调整后的时机及抑制程度使辅机消耗电力(步骤S112)。在步骤S112的处理中，例如从冷却介质的温度达到将空调装置70内的加热器72强制关闭的温度的时刻之前起，以逐渐地成为输出量P2(P2＜P1)的方式一边调整输出值一边执行基于辅机的电力消耗。
接着，FC控制装置146判定冷却介质的温度是否小于第二阈值TH2(步骤S114)。第二阈值TH2是比第一阈值TH1小的值。在判定为温度小于第二阈值TH2的情况下，FC控制装置146进行使由辅机消耗的电力的抑制复原的控制(步骤S116)。由此，能够在不执行强制关闭控制的温度范围内更高效地使电力消耗。
在步骤S104的处理中判定为蓄电池42的SOC不是规定值以上的情况下，FC控制装置146对蓄电池42充电(步骤S118)。在步骤S116或步骤S118的处理结束后，在步骤S108的处理中判定为温度不是第一阈值TH1以上的情况、或者在步骤S114的处理中判定为温度不小于第二阈值TH2的情况下，FC控制装置146判定是否结束发电(步骤S120)。在判定为不结束发电的情况下，返回步骤S104进行处理。在判定为由于电动车辆10的乘员的操作或满足其他的用于结束发电的条件而结束发电的情况下，FC控制装置146结束辅机的工作(步骤S122)，并结束FC系统100中的发电(步骤S124)。在步骤S100的处理中判定为在电动车辆10停止时不进行发电的情况下，FC控制装置146在停止前进行着发电的情况下，结束FC系统100中的发电(步骤S124)，在停止前未进行发电的情况下，直接结束处理。由此，本流程图的处理结束。
根据以上说明的实施方式，在控制系统中，具备通过阳极和阴极来发电的燃料电池、能够积蓄由燃料电池发出的电力的蓄电装置(蓄电池系统40)、能够被供给电力的辅机、以及控制燃料电池及所述辅机的动作的控制部(FC控制装置146、控制装置80)，控制部根据燃料电池发电时的蓄电装置的蓄电状况，控制为由辅机消耗电力，并基于与辅机相关的温度信息，来调整对由辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方，由此能够更恰当地控制使由燃料电池发出的电力消耗的辅机的动作。
具体而言，根据实施方式，通过以避免反复进行用于使剩余电力消耗的辅机的开启、关闭控制的方式进行控制，能够抑制辅机的劣化。根据实施方式，在因基于电力消耗的温度上升而执行使辅机强制地关闭的控制之前，执行调整温度的输出控制，因此不会对辅机强制地进行关闭控制而能够使辅机持续工作。
上述实施方式能够如以下这样表现。
一种控制系统，其构成为具备：
通过阳极和阴极来发电的燃料电池；
能够积蓄由所述燃料电池发出的电力的蓄电装置；
能够被供给所述电力的辅机；
存储装置，其存储有程序；以及
硬件处理器，
所述硬件处理器通过执行存储于所述存储装置的程序来进行如下处理：
控制所述燃料电池及所述辅机的动作；
根据所述燃料电池发电时的所述蓄电装置的蓄电状况，控制为由所述辅机消耗所述电力；以及
基于与所述辅机相关的温度信息，来调整对由所述辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方。
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 (13)

1.一种控制系统，其中，
所述控制系统具备：
通过阳极和阴极来发电的燃料电池；
能够积蓄由所述燃料电池发出的电力的蓄电装置；
能够被供给所述电力的辅机；以及
控制所述燃料电池及所述辅机的动作的控制部，
所述控制部根据所述燃料电池发电时的所述蓄电装置的蓄电状况，控制为由所述辅机消耗所述电力，并基于与所述辅机相关的温度信息，来调整对由所述辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，
所述控制部在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，在预测出的时刻之前，使通过所述辅机进行的电力的输出量减少。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，
所述控制部在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，以使通过所述辅机进行的电力的输出量逐渐减少到规定的输出量的方式调整进行抑制的程度。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，
所述辅机包括向所述燃料电池加压输送氧化气体的压缩机、向所述燃料电池循环供给燃料气体的泵及向所述燃料电池供给冷却介质的冷却泵中的至少一方、以及空调装置。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，
所述控制部根据所述蓄电装置的状况，通过所述压缩机、所述泵、所述空调装置及所述冷却泵中的至少一方的输出，将所述燃料电池控制为能够升温。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，
所述辅机包括流路切换阀，该流路切换阀在使用于冷却所述燃料电池的冷却介质在所述控制系统内循环的流路与使所述冷却介质向所述辅机所包含的空调装置供给的流路之间切换。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，
所述控制部包括使通过所述燃料电池的发电得到的剩余电力由所述辅机消耗的控制模式，所述控制部在执行所述控制模式的情况下，对与所述辅机相关的温度设置规定的范围而控制通过所述辅机进行的电力的输出量。
8.一种移动体，其中，
所述移动体具备权利要求1至7中任一项所述的控制系统。
9.根据权利要求8所述的移动体，其中，
所述移动体包括车辆，
所述控制部在所述车辆停止时进行所述燃料电池的发电的情况下，根据所述蓄电装置的蓄电状况，不论有无所述车辆的乘员或有无所述乘员的操作，都使所述车辆内的空调装置动作而消耗所述燃料电池的剩余电力。
10.根据权利要求8所述的移动体，其中，
所述控制部在检测到所述移动体的异常的情况下，进行使所述移动体向规定位置退避的控制。
11.一种控制方法，其中，
控制系统具备通过阳极和阴极来发电的燃料电池、能够积蓄由所述燃料电池发出的电力的蓄电装置、以及能够被供给所述电力的辅机，
所述控制方法使所述控制系统的计算机进行如下处理：
控制所述燃料电池及所述辅机的动作；
根据所述燃料电池发电时的所述蓄电装置的蓄电状况，控制为由所述辅机消耗所述电力；以及
基于与所述辅机相关的温度信息，来调整对由所述辅机消耗的电力进行抑制的时机及进行抑制的程度中的一方或双方。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，
所述计算机在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，在预测出的时刻之前，使通过所述辅机进行的输出量减少。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其中，
所述计算机在预测为与所述辅机相关的温度将来会达到使所述辅机的动作强制地停止的温度的情况下，以使通过所述辅机进行的电力的输出量逐渐减少到规定的输出量的方式调整进行抑制的程度。
CN202110548666.0A 2020-05-29 2021-05-19 控制系统、移动体及控制方法 Active CN113734143B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-094472 2020-05-29
JP2020094472A JP7455001B2 (ja) 2020-05-29 2020-05-29 制御システム、移動体、および制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113734143A true CN113734143A (zh) 2021-12-03
CN113734143B CN113734143B (zh) 2024-05-28

Family

ID=78704932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110548666.0A Active CN113734143B (zh) 2020-05-29 2021-05-19 控制系统、移动体及控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11677086B2 (zh)
JP (1) JP7455001B2 (zh)
CN (1) CN113734143B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230015787A (ko) * 2021-07-23 2023-01-31 현대모비스 주식회사 연료 전지의 공기 공급 시스템 및 공기 공급 방법
GB202411085D0 (en) * 2022-04-11 2024-09-11 Hydrogen Vehicle Systems Ltd A system for hybrid electric vehicle fleet management
JP7524987B1 (ja) 2023-02-22 2024-07-30 いすゞ自動車株式会社 発電制御装置、発電制御方法及びプログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070154756A1 (en) * 2001-06-15 2007-07-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output device with fuel cell and method therefor
CN103946056A (zh) * 2011-11-21 2014-07-23 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN105667500A (zh) * 2016-02-29 2016-06-15 潍柴动力股份有限公司 单轴并联混合动力公交车电量平衡自适应标定方法
CN111055698A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 丰田自动车株式会社 燃料电池车辆以及燃料电池车辆的控制方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3855657B2 (ja) * 2000-12-28 2006-12-13 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置
JP3596468B2 (ja) * 2001-01-04 2004-12-02 日産自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置
JP4341356B2 (ja) * 2003-09-24 2009-10-07 株式会社デンソー 燃料電池システム
DE112005000264T5 (de) * 2004-02-12 2007-01-18 Toyota Jidosha K.K., Toyota Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Entfernen eines Brenngasrestes
JP4419735B2 (ja) * 2004-07-16 2010-02-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
JP2006309974A (ja) 2005-04-26 2006-11-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4946028B2 (ja) 2005-12-13 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び移動体
JP2008029051A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Suzuki Motor Corp 燃料電池を搭載した車両
JP5282881B2 (ja) * 2008-12-16 2013-09-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2015156769A (ja) 2014-02-21 2015-08-27 株式会社ノーリツ パワーコンディショナ
JP6179672B2 (ja) * 2014-08-08 2017-08-23 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
JP6179560B2 (ja) * 2015-06-26 2017-08-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7047658B2 (ja) * 2018-08-07 2022-04-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US11065936B2 (en) * 2018-08-10 2021-07-20 GM Global Technology Operations LLC Vehicle thermal system architecture
JP7103071B2 (ja) * 2018-08-30 2022-07-20 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
KR20200045727A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070154756A1 (en) * 2001-06-15 2007-07-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output device with fuel cell and method therefor
CN103946056A (zh) * 2011-11-21 2014-07-23 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN105667500A (zh) * 2016-02-29 2016-06-15 潍柴动力股份有限公司 单轴并联混合动力公交车电量平衡自适应标定方法
CN111055698A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 丰田自动车株式会社 燃料电池车辆以及燃料电池车辆的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021190310A (ja) 2021-12-13
CN113734143B (zh) 2024-05-28
US11677086B2 (en) 2023-06-13
US20210376352A1 (en) 2021-12-02
JP7455001B2 (ja) 2024-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113734143B (zh) 控制系统、移动体及控制方法
US11670787B2 (en) Power supply control system, power supply control method, and storage medium
US20240039022A1 (en) Power supply control system, power supply control method, and storage medium
CA2755898A1 (en) Fuel cell system with cooling water circulation control
US20220314817A1 (en) Vehicle system, control method of vehicle system, and control program of vehicle system
US11637305B2 (en) Power generation control system, power generation control method, and storage medium
JP2022157050A (ja) 燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、およびプログラム
US11831052B2 (en) Electric power supply system, controlling method of electric power supply system, and storage medium
CN112615087A (zh) 燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质
JP7042309B2 (ja) 給電制御システムおよび給電制御方法
JP7519485B1 (ja) 車両システム
JP7139391B2 (ja) 給電制御システムおよび給電制御方法
US20240286526A1 (en) Vehicle system

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant