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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
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Stand der Technik
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Die nachfolgend genannte Patentschrift 1 offenbart ein Brennstoffzellensystem mit einem FC-Wandler, der eine Ausgangsspannung einer Brennstoffzelle verstärkt bzw. erhöht. In diesem Brennstoffzellensystem wird der FC-Wandler derart geregelt, dass ein Eingangsstrom des FC-Wandlers ein Sollstrom wird.
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Referenzen zum Stand der Technik Patentschriften
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- Patentschrift 1: japanische Offenlegungsschrift Nr. JP 2007 – 318938
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Kurzfassung der Erfindung
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Mit der Erfindung zu lösendes Problem
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In der vorgenannten Patentschrift 1 wird ein Sollstrom basierend auf einer elektrischen Sollleistung eines Motors berechnet, wobei die von einer Brennstoffzelle ausgegebene elektrische Leistung jedoch auch von anderen Bestandteilen als dem Motor verbraucht werden kann. Daher kann, solange die Ausgabe der Brennstoffzelle nicht unter Berücksichtigung des Verbrauchs durch andere Bestandteile als dem Motor gesteuert wird, eine dem Motor zugeführte Menge an elektrischer Leistung weniger als eine benötigte Menge an elektrischer Leistung sein. Abhängig vom Grad der Verringerung kann beispielsweise ein Motormoment verglichen mit einem Sollmoment verringert sein, und dadurch die Fahreigenschaft verschlechtert werden, und eine Menge an von einer Batterie entladener elektrische Energie kann über eine Sollmenge hinaus erhöht werden, wodurch eine Überentladung verursacht wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehende Problem des Standes der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das geeignet ist, die Ausgabe einer Brennstoffzelle in geeigneter Weise zu steuern.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Um das vorgenannte Problem zu lösen, weist das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung auf: eine Brennstoffzelle, die mit einem Brenngas und einem Oxidationsgas gespeist wird und elektrische Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen dem Brenngas und dem Oxidationsgas erzeugt; eine Leistungsspeichereinheit, die geeignet ist, mit von der Brennstoffzelle erzeugter elektrischer Leistung geladen zu werden; eine elektrische Leistung verbrauchende Vorrichtung, die elektrische Leistung von der Brennstoffzelle und/oder der Leistungsspeichereinheit verbraucht; eine Spannungswandlereinheit, die zwischen der Brennstoffzelle und der die elektrische Leistung verbrauchenden Vorrichtung angeordnet ist; ein Berechnungsmittel für eine benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge, das eine benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge, die von der Brennstoffzelle gefordert werden soll, berechnet; und ein Berechnungsmittel für eine elektrische Verlustleistung, das eine Menge an elektrischer Verlustleistung, die in der Spannungswandlereinheit verloren geht, berechnet, wobei das Berechnungsmittel für die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge mit der Menge an elektrischer Verlustleistung ergänzt wird, wenn es die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge berechnet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn die von der Brennstoffzelle zu fordernde benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge berechnet wird, die Menge an elektrischer Verlustleistung, die in der Spannungswandlereinheit verloren geht, berechnet werden und der benötigten elektrischen Leistungserzeugungsmenge hinzu addiert werden. Dies macht es möglich, von der Brennstoffzelle die Erzeugung elektrischer Leistung gemäß der benötigten elektrischen Leistungserzeugungsmenge mit hierzu hinzu addierter Menge an elektrischer Verlustleistung, die in der Spannungswandlereinheit verloren geht, zu fordern, wodurch die Situation, bei welcher die der elektrische Leistung verbrauchenden Vorrichtung zugeführte elektrische Leistung auf weniger als die benötigte Menge an elektrischer Leistung abnimmt weitestgehend verhindert werden kann.
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Bei dem vorstehend genannten Brennstoffzellensystem kann das Berechnungsmittel für die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge mit der Menge an elektrischer Verlustleistung durch Addieren der elektrischen Verlustleistung zu anderen Größen an erzeugter elektrischer Leistung, die in der benötigten elektrischen Leistungserzeugungsmenge enthalten sind, ergänzt werden.
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Bei dem vorstehend genannten Brennstoffzellensystem kann das Berechnungsmittel für die Menge an elektrischer Verlustleistung die elektrische Verlustleistung unter Verwendung von: einer Menge an elektrischer Leistung, die entweder in die Spannungswandlereinheit eingegeben oder aus der Spannungswandlereinheit ausgegeben wird; und zumindest einem Parameter ausgewählt aus einem Druckerhöhungsverhältnis in der Spannungswandlereinheit, einer Ausgangsspannung in der Spannungswandlereinheit und/oder einer Temperatur der Spannungswandlereinheit, berechnen. Das Berechnungsmittel für die elektrische Verlustleistung kann die Menge elektrischer Verlustleistung zudem unter Verwendung von: einer Menge an elektrischer Leistung, die in die Spannungswandlereinheit eingegeben wird; und einer Menge an elektrischer Leistung, die aus der Spannungswandlereinheit ausgegeben wird, berechnen.
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Bei der vorstehend genannten Brennstoffzellensystem kann die die elektrische Leistung verbrauchende Vorrichtung umfassen: einen als Hauptleistungsquelle dienenden Motor; und eine Hilfsvorrichtung, die zum Betreiben der Brennstoffzelle notwendig ist.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Ausgabe einer Brennstoffzelle in geeigneter Weise gesteuert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Darstellung, die schematisch einen Konfiguration eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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2 ist eine Darstellung, die ein spezielles Beispiel eines Kennfelds für elektrische Verlustleistung zeigt; und
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3 ist ein Flussdiagramm zum erläutern eines Ablaufs einer Ausgangsbegrenzungsverarbeitung für den FC-Wandler gemäß einer Ausführungsform.
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Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung beschreibt eine Ausführungsform, bei der das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung als fahrzeugbasiertes Stromerzeugungssystem in einem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug (FCHV) verwendet wird. Es sei angemerkt, dass das Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung auch für verschiedene andere mobile Objekte (einem Roboter, Seefahrzeug, Flugzeug, etc.) als das Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug, sowie als stationäres Stromerzeugungssystem, das als Stromerzeugungseinrichtung für Bauwerke (ein Haus, ein Gebäude, etc.) verwendet werden kann.
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Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 die Konfiguration eines Brennstoffzellensystems der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine Darstellung, die schematisch ein Brennstoffzellensystem der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst ein Brennstoffzellensystem 1: eine Brennstoffzelle 2, die elektrische Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Oxidationsgas und einem Brenngas, die als Reaktionsgase dienen, erzeugt; einen DC/DC-Wandler (Spannungswandlereinheit, nachfolgend als „FC-Wandler” bezeichnet) 3 für die Brennstoffzelle; eine Batterie (Leistungsspeichereinheit) 4 die als Sekundärzelle dient; einen DC/DC-Wandler (nachfolgend als „Bat-Wandler” bezeichnet) 5 für die Batterie; einen Traktionsinverter 6 sowie einen Traktionsmotor 7 (Leistung verbrauchende Vorrichtungen), die beide als Last fungieren; sowie eine Steuereinheit 8, die das gesamte System zentral steuert.
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Die Brennstoffzelle 2 ist beispielsweise eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle mit einer Stapelstruktur, in der eine Vielzahl von Einheitszellen gestapelt ist. Jede Einheitszelle hat eine Luftelektrode auf einer Seite eines aus einer Ionenaustauschmembran gebildeten Elektrolyts und eine Brennstoffelektrode an der anderen Seite des Elektrolyts, wobei die Einheitszelle ferner ein paar Separatoren umfasst, welche die Luftelektrode und die Brennstoffelektrode sandwichartig zwischen sich aufnehmen. Bei dieser Konfiguration wird Wasserstoff, der als Brenngas dient, einem Brenngaspfad eines Separators zugeführt, während Sauerstoff, der als Oxidationsgas dient, einem Oxidationsgaspfad des anderen Separators zugeführt wird, wobei elektrische Leistung durch eine chemische Reaktion zwischen diesen Reaktionsgasen erzeugt wird. Die Brennstoffzelle 2 ist, an ihrer Ausgangsseite, mit einem Spannungssensor V1 ausgestattet, die eine Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 2 erfasst, sowie mit einem Stromsensor A1, der einen Ausgangsstrom der Brennstoffzelle 2 erfasst.
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Der FC-Wandler 3 ist ein Gleichstromspannungswandler, der eine von der Brennstoffzelle 2 ausgegebene Gleichstromspannung erhöht und die erhöhte Gleichstromspannung an den Traktionsinverter 6 ausgibt, der eine Leistung verbrauchende Vorrichtung ist. Der FC-Wandler 3 steuert die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle 2. Der FC-Wandler 3 ist an seiner Ausgangsseite mit einem Spannungssensor V2 ausgestattet, die eine Ausgangsspannung des FC-Wandlers 3 erfasst, sowie einem Stromsensor A2, der den Ausgangsstrom des FC-Wandlers 3 erfasst. Der FC-Wandler 3 ist weiter mit einem Temperatursensor T ausgestattet, der eine Temperatur des FC-Wandlers 3 erfasst. Der Temperatursensor T erfasst die Temperatur des FC-Wandlers 3 beispielsweise durch Erfassen einer Temperatur des Kühlwassers zum Kühlen des FC-Wandlers 3.
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Die Batterie 4 umfasst gestapelte Batteriezellen und gibt eine bestimmte Hochspannung als Klemmenspannung aus, wobei die Batterie 4 geeignet ist, mit überschüssiger elektrischer Leistung von der Brennstoffzelle 2 geladen zu werden, und hilfsweise elektrische Leistung unter Steuerung eines (nicht dargestellten) Batteriecomputers auszugeben.
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Der Bat-Wandler 5 ist ein Gleichstromspannungswandler, der: eine von der Batterie 4 eingegebene Gleichstromspannung erhöht und die erhöhte Gleichstromspannung an den Traktionsinverter 6 ausgibt, der eine Leistung verbrauchende Vorrichtung ist; und eine von Seiten der Brennstoffzelle 2 oder dem Traktionsmotor 7 eingegebene Gleichstromspannung senkt und die gesenkte Gleichstromspannung an die Batterie 4 ausgibt. Aufgrund dieser Funktionen des Bat-Wandlers 5 wird das Laden und Entladen der Batterie 4 ausgeführt. Wenn beispielsweise eine Lademenge der Batterie 4 einen als Sollzustand dienenden Bereich übersteigt, entlädt der Bat-Wandler 5 elektrische Leistung von der Batterie 4 und gibt die entladene elektrische Leistung an den Traktionsinverter 6 aus. Wenn dagegen eine Lademenge der Batterie unter einen als Sollzustand dienenden Bereich fällt, lädt der Bat-Wandler 5 die Batterie 4 durch Ausgeben von von der Brennstoffzelle 2 ausgegebener Leistung zur Batterie 4.
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Der Traktionsinverter 6 wandelt einen Gleichstrom in einen Drei-Phasen-Wechselstrom um, und gibt den Drei-Phasen-Wechselstrom an den Traktionsmotor 7 aus. Der Traktionsmotor 7 ist beispielsweise ein Drei-Phasen-Wechselstrommotor, der eine Hauptleistungsquelle für das Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug darstellt, das mit dem Brennstoffzellensystem 1 ausgestattet ist.
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Die Steuereinheit 8 erfasst einen Betätigungsbetrag eines Beschleunigungselements (eines Gaspedals, etc.), das im Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug vorgesehen ist, empfängt Steuerinformationen, wie beispielsweise einen Beschleunigungsanforderungswert (z. B. die Menge an zu erzeugende elektrischer Leistung, die von den Leistung verbrauchenden Vorrichtungen wie dem Traktionsmotor 7 benötigt wird), und steuert den Betrieb verschiedener Vorrichtungen im System. Die Leistung verbrauchenden Vorrichtungen können, zusätzlich zum Traktionsmotor 7, andere Hilfsvorrichtungen umfassen. Beispiele für derartige Hilfsvorrichtungen können FC-Hilfsvorrichtungen umfassen, die zum Betreiben der Brennstoffzelle 2 benötigt werden, sowie andere Fahrzeughilfsvorrichtungen im Fahrzeug als die Brennstoffzelle 2. Beispiele derartige FC Hilfsvorrichtungen umfassen Motoren für einen Kompressor, eine Brenngaspumpe und eine Kühlwasserpumpe, etc. Beispiele für Fahrzeughilfsvorrichtungen umfassen: Aktuatoren für ein Getriebe, eine Radsteuervorrichtung, ein Lenkgetriebe und eine Radaufhängung; sowie eine Klimaanlage, Beleuchtungseinrichtung, Audiosysteme, etc., die in Fahrgastraum angeordnet sind.
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Die Steuereinheit 8 umfasst physikalisch beispielsweise: eine CPU; Speicher; sowie ein Input-Output-Interface. Der Speicher umfasst: ein ROM, das ein Steuerprogramm und Steuerdaten speichert, die von der CPU verarbeitet werden; und eine RAM, dass vorwiegend als Bereich für verschiedene Operationen der Steuerverarbeitung verwendet wird. Diese Elemente sind miteinander über einen Bus verbunden. Das Input-Output-Interface ist mit verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise den Spannungssensoren V und den Stromsensoren A, verbunden, sowie mit verschiedenen Antrieben bzw. Stellgliedern zum betätigen bzw. betreiben des Traktionsmotor 7, etc.
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Die CPU führt verschiedene Arten von Steuerverarbeitung im Brennstoffzellensystem durch Empfangen von Erfassungsergebnissen von verschiedenen Sensoren über das Input-Output-Interface und Verarbeiten der empfangenen Erfassungsergebnisse unter Verwendung von verschiedenen Datenstücken, etc., im RAM basierend auf dem im ROM gespeicherten Steuerprogramm aus. Die CPU steuert zudem das gesamte Brennstoffzellensystem 1 durch Ausgeben von Steuersignalen an die verschiedenen Stellglieder über das Input-Output-Interface. Die nachfolgende Beschreibung beschreibt, von den unterschiedlichen Arten der Steuerverarbeitung, die durch die Steuereinheit 8 ausgeführt werden, eine FC-Ausgabe-Steuerverarbeitung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
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Die Steuereinheit 8 umfasst funktionell beispielsweise: eine Berechnungseinheit für eine benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge (Berechnungsmittel für eine benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge) 81; eine Berechnungseinheit für eine elektrische Leistungsverlustmenge bzw. Menge an elektrischer Verlustleistung (Berechnungsmittel für die Menge an elektrischer Verlustleistung) 82; eine Addiereinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung (Berechnungsmittel für die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge) 83; sowie eine Einheit zum Anfordern der elektrischen Leistungserzeugung 84.
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Die Berechnungseinheit für die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge 81 berechnet die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung (nachfolgend als „benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge” bezeichnet) für die Brennstoffzelle 2. Die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge entspricht beispielsweise der Menge an elektrischer Leistung, die dem Traktionsmotor 7 zugeführt werden soll, der Menge an elektrischer Leistung, die den FC-Hilfsvorrichtungen zugeführt werden soll, der Menge an elektrischer Leistung, die den Fahrzeughilfsvorrichtungen zugeführt werden soll, und der Menge an elektrischer Leistung, die der Batterie 4 und dem Traktionsmotor 7 gemäß dem Laden und Entladen der Batterie 4 zugeführt werden soll, etc. Die Berechnungseinheit für die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge 81 berechnet diese unterschiedlichen Mengen an zuzuführender elektrischer Leistung und berechnet die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge durch Addieren eines jeden dieser Werte. Die Menge an elektrischer Leistung, die dem Traktionsmotor 7 zugeführt werden soll, kann beispielsweise basierend auf der Drehzahl des Traktionsmotor 7, einem Beschleuniger-Öffnungsgrad und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. berechnet werden.
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Die Berechnungseinheit für die Menge der elektrischen Verlustleistung 82 berechnet die elektrische Verlustleistungsmenge (nachfolgend als „Menge der elektrischen Verlustleistung” bezeichnet) im FC-Wandler 3. Die Berechnungseinheit für die Menge der elektrischen Verlustleistung 82 berechnet die Menge an elektrischer Verlustleistung unter Verwendung der benötigten elektrischen Leistungserzeugungsmenge (in anderen Worten: der Menge an elektrischer Leistung, die in den FC-Wandler 3 eingegeben wird), die durch die Berechnungseinheit für die benötigte elektrische Leistungserzeugungsmenge 81 berechnet wurde, und jedem Parameter des FC-Wandlers 3. Beispiele der Parameter umfassen ein Druckerhöhungsverhältnis im FC-Wandler 3, eine Ausgangsspannung des FC-Wandlers 3, eine Temperatur des FC-Wandlers 3, etc. Das Druckerhöhungsverhältnis im FC-Wandler 3 kann durch Bestimmen des Verhältnisses des Erfassungswerts des Spannungssensors V1 zum Erfassungswert des Spannungssensors V2 berechnet werden. Die Ausgangsspannung des FC-Wandlers 3 kann durch Bestimmen des Erfassungswerts des Spannungssensor das V2 berechnet werden. Die Temperatur des FC-Wandlers 3 kann durch Bestimmen des Erfassungswerts des Temperatursensor sind T berechnet werden.
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Die Berechnungseinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung 82 berechnet insbesondere die Menge an elektrischer Verlustleistung unter Bezug auf ein Kennfeld für die Menge an elektrischer Verlustleistung (Verlustleistungskennfeld) basierend auf der Menge an elektrischer Leistung, die in den FC-Wandler 3 eingegeben wird, und jedem der vorstehend genannten Parameter. Wie in 2 dargestellt, entspricht das Kennfeld für die Menge an elektrischer Verlustleistung einer Tabelle, die eine Korrelation darstellt zwischen: der Menge an elektrischer Leistung, die in den FC-Wandler 3 eingegeben wird und jedem der vorgenannten Parameter; sowie der Menge an elektrischer Verlustleistung. Das Kennfeld für die Menge an elektrischer Verlustleistung kann vorab experimentell etc. erhalten und im Speicher hinterlegt werden. Zwischen der Menge an elektrischer Leistung, die in den FC-Wandler 3 eingegeben wird, und jedem der vorstehend genannten Parameter; sowie der Menge an elektrischer Verlustleistung, besteht eine Korrelation, wonach, je größer die Menge an elektrischer Leistung wird, die in den FC-Wandler 3 eingegeben wird, und die Werte eines jeden Parameters sind, die Menge an elektrischer Verlustleistung umso größer wird.
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Es sei angemerkt, dass nicht alle von den vorstehend beschriebenen Parameter verwendet werden müssen, sondern einzelne Parameter verwendet werden können. Darüber hinaus sind die Parameter nicht auf die vorstehend beschriebenen Parameter begrenzt sondern es können auch (einzelne) andere Parameter verwendet werden, solange die Menge an elektrischer Verlustleistung damit gemäß der Menge an in den FC-Wandler 3 eingegebener elektrischer Leistung berechnet werden kann.
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Zudem kann die Menge an elektrischer Verlustleistung unter Bezugnahme auf ein Kennfeld für eine Menge an elektrischer Verlustleistung, das nachfolgend beschrieben wird, basierend auf der Menge an vom FC-Wandler 3 ausgegebener elektrischer Leistung und jedem der Parameter des FC-Wandlers 3 berechnet werden. Das Kennfeld für die Menge an elektrischer Verlustleistung in dieser Situation entspricht einer Tabelle, die eine Korrelation anzeigt zwischen: der Menge an elektrischer Leistung, die vom FC-Wandler 3 ausgegeben wird und jedem der vorgenannten Parameter; und der elektrischen Verlustleistungsmenge.
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Darüber hinaus kann die Menge an elektrischer Verlustleistung ohne Bezugnahme auf ein Kennfeld für die Menge an elektrischer Verlustleistung berechnet werden, indem die Menge an in den FC-Wandler 3 eingegebener elektrischer Leistung von der vom FC-Wandler 3 ausgegebenen elektrischen Leistung subtrahiert wird. Die Menge an vom FC-Wandler 3 ausgegebener elektrischer Leistung kann unter Verwendung des Erfassungswerts des Spannungssensor V2 und des Erfassungswerts des Stromsensors A2 berechnet werden. Die Menge an in den FC-Wandler 3 eingegebener elektrischer Leistung kann durch Verwendung des Erfassungswerts des Spannungssensor V1 und des Erfassungswerts des Stromsensors A1 berechnet werden.
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Die Addiereinheit für die Menge der elektrischen Verlustleistung 83 aus 1 korrigiert die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung durch Addieren der von der Berechnungseinheit für die Menge der elektrischen Verlustleistung 82 berechneten Menge an elektrischer Verlustleistung zu der von der Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung 81 berechnete benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung.
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Die Einheit zum Anfordern der elektrischen Leistungserzeugung 84 gibt eine Anweisung zum Anfordern der elektrischen Leistungserzeugung an die Brennstoffzelle 2 aus, so dass die Leistung entsprechend der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung nach Korrektur durch die Addiereinheit für die Menge der elektrischen Verlustleistung 83 erzeugt wird.
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Nachfolgend wird der Ablauf der FC-Ausgangssteuerverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung des Flussschaubilds aus 3 beschrieben. Die FC-Ausgangssteuerverarbeitung startet beispielsweise, wenn ein Zündschlüssel gedreht wird, und wird wiederholt ausgeführt, bis die Fahrt beendet ist.
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Zunächst berechnet die Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung 81 die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung für die Brennstoffzelle 2 durch Addieren verschiedener Mengen zugeführter elektrischer Leistung (Schritt S101).
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Dann berechnet die Berechnungseinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung 82 die Menge an elektrischer Verlustleistung des FC-Wandlers 3 unter Bezugnahme auf das Kennfeld für die Menge an elektrischer Verlustleistung basierend auf der im vorstehend beschriebenen Schritt S101 berechneten benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung und jedem Parameter (Schritt S102).
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Dann addiert die Addiereinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung die im vorstehend beschriebenen Schritt S102 berechnete Menge an elektrischer Verlustleistung zur im vorstehend beschriebenen Schritt S101 berechneten benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung (Schritt S103).
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Dann gibt die Einheit zum Anfordern der elektrischen Leistungserzeugung 84 eine Anweisung zum Anfordern der Leistungserzeugung an die Brennstoffzelle aus, so dass die Leistung gemäß der im vorstehend beschriebenen Schritt S103 berechneten benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung erzeugt wird (Schritt S104).
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Wie vorstehend beschrieben kann, gemäß dem Brennstoffzellensystem 1 der vorliegenden Ausführungsform, wenn die benötigte Menge der erzeugten elektrischen Leistung, die von der Brennstoffzelle 2 gefordert werden soll, berechnet wird, die Menge an elektrischer Verlustleistung, die im FC-Wandler verloren geht, berechnet werden und zu der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung hinzu addiert werden. Dies ermöglicht es, dass von der Brennstoffzelle 2 gefordert werden kann, elektrische Leistung entsprechend der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung mit hierzu hinzu addierter Menge an elektrischer Verlustleistung, die im FC-Wandler verloren geht, zu erzeugen. Dementsprechend kann die Situation, bei der die Menge der dem Traktionsmotor 7 zugeführten elektrischen Leistung auf weniger als die benötigte Menge an elektrischer Leistung absinkt, weitestgehend verhindert werden. Dadurch kann die Ausgabe der Brennstoffzelle geeignet gesteuert werden.
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Es sei angemerkt, dass, obgleich bei der vorstehenden Ausführungsform die Menge der elektrischen Verlustleistung, die durch die Berechnungseinheit für die Menge der elektrischen Verlustleistung 82 berechnet wurde, zu der von der Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischen Leistung 81 berechneten benötigten Menge an erzeugter elektrischen Leistung hinzu addiert wurde, das Verfahren zum Berechnen der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung hierauf nicht begrenzt ist. Beispielsweise kann man die Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung 81 die Menge an elektrischer Verlustleistung zum Zeitpunkt der Berechnung unterschiedlicher Mengen an zuzuführender elektrischer Leistung berechnen, und die Menge an elektrischer Verlustleistung kann zum Zeitpunkt des Addierens der verschiedenen Mengen an zuzuführender elektrischer Leistung zum Berechnen der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung hinzu addiert werden. In dieser Situation ist es nur notwendig, jede der vorstehend beschriebenen Funktionen der Berechnungseinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung 82 in die Funktionen der Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung 81 hinzuzufügen. So kann es nämlich ausreichend sein, dass die Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung mit der Menge an elektrischer Verlustleistung ergänzt wird, wenn die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung berechnet wird.
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Obgleich bei der vorstehenden Ausführungsform zudem die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung unter Verwendung der elektrischen Verlustleistung des FC-Wandlers 3 korrigiert wird, ist das Verfahren zum Korrigieren der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung hierauf nicht begrenzt. Beispielsweise kann die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung durch Berechnen des Wirkungsgrads des FC-Wandlers 3 und Teilen der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung durch den Wirkungsgrad berechnet bzw. korrigiert werden. Der Wirkungsgrad des FC-Wandlers 3 wird unter Bezugnahme auf ein Wirkungsgradkennfeld basierend auf der benötigten Menge an erzeugter elektrischer Leistung (Menge an in den FC-Wandler 3 eingegebener elektrischen Leistung), die durch die Berechnungseinheit für die benötigte Menge an elektrischer Leistung 81 berechnet wurde, und jedem der vorstehend genannten Parameter, berechnet werden. Das Wirkungsgradkennfeld entspricht einer Tabelle, die eine Korrelation zwischen: der Menge an in den FC-Wandler 3 eingegebener elektrischer Leistung und jedem der vorstehend beschriebenen Parameter; und dem Wirkungsgrad anzeigt, und wird vorab experimentell etc. erhalten und im Speicher hinterlegt. Der Wirkungsgrad des FC-Wandlers 3 kann durch Bestimmen des Verhältnisses der Menge an aus dem FC-Wandler 3 ausgegebenen elektrischen Leistung zur Menge der in den FC-Wandler 3 eingegebenen elektrischen Leistung berechnet werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das Brennstoffzellensystem 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet, um die Ausgabe einer Brennstoffzelle angemessen zu steuern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzellensystem,
- 2
- Brennstoffzelle,
- 3
- FC-Wandler,
- 4
- Batterie,
- 5
- Bat-Wandler,
- 6
- Traktionsinverter,
- 7
- Traktionsmotor,
- 8
- Steuereinheit,
- 81
- Berechnungseinheit für die benötigte Menge an erzeugter elektrischer Leistung,
- 82
- Berechnungseinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung,
- 83
- Addiereinheit für die Menge an elektrischer Verlustleistung,
- 84
- Einheit zum Anfordern der elektrischen Leistungserzeugung,
- V1, V2
- Spannungssensoren,
- A1, A2
- Stromsensoren, und
- T
- Temperatursensor.
