JP2000348748A - 燃料電池の発電制御方法 - Google Patents
燃料電池の発電制御方法Info
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- Fuel Cell (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部負荷が急激に減少しまたは回生した場合
に、安定した電力を外部負荷に対して供給できるように
燃料電池の発電制御を行う。 【解決手段】定常時における目標値が急激に減少したと
きに、限界値を目標値に応じて減少させるとともに、指
令値を目標値の減少率が所定の減少率を超えたときに、
指令値を、目標値の減少率よりも小さく、目標値の減少
率に応じて決定される減少率で減少させる。また、指令
値が限界値から規定値を差し引いた値を超える場合に
は、指令値を限界値から規定値を差し引いた値と一致さ
せ、指令値が限界値から規定値を差し引いた値以下の場
合には、指令値を前記減少率で減少させながら、目標値
と一致するまで指令値を減少させるように制御する。
に、安定した電力を外部負荷に対して供給できるように
燃料電池の発電制御を行う。 【解決手段】定常時における目標値が急激に減少したと
きに、限界値を目標値に応じて減少させるとともに、指
令値を目標値の減少率が所定の減少率を超えたときに、
指令値を、目標値の減少率よりも小さく、目標値の減少
率に応じて決定される減少率で減少させる。また、指令
値が限界値から規定値を差し引いた値を超える場合に
は、指令値を限界値から規定値を差し引いた値と一致さ
せ、指令値が限界値から規定値を差し引いた値以下の場
合には、指令値を前記減少率で減少させながら、目標値
と一致するまで指令値を減少させるように制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の発電制
御方法に係り、特に、燃料電池と過渡応答対応電気エネ
ルギバッファとを備えるいわゆるハイブリッド型の燃料
電池電源システムにおける燃料電池の発電制御方法に関
する。
御方法に係り、特に、燃料電池と過渡応答対応電気エネ
ルギバッファとを備えるいわゆるハイブリッド型の燃料
電池電源システムにおける燃料電池の発電制御方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料電池を搭載したいわゆる燃料
電池電気自動車の開発が盛んになってきている。この燃
料電池電気自動車の一つとして、電源として燃料電池と
バッテリなどの過渡応答対応電気エネルギバッファを搭
載したいわゆるハイブリッド型の燃料電池電気自動車が
知られている。このハイブリッド型の燃料電池電気自動
車においては、燃料電池応答速度範囲内の時は燃料電池
によって電流を供給する。また、加速時などの過渡時で
あって、燃料電池のみでは電流を十分に供給できない、
あるいは燃料供給系の遅れによって要求速度に追従でき
ないような場合には、過渡応答対応電気エネルギバッフ
ァより電流を供給する出力電流制御が行われる。
電池電気自動車の開発が盛んになってきている。この燃
料電池電気自動車の一つとして、電源として燃料電池と
バッテリなどの過渡応答対応電気エネルギバッファを搭
載したいわゆるハイブリッド型の燃料電池電気自動車が
知られている。このハイブリッド型の燃料電池電気自動
車においては、燃料電池応答速度範囲内の時は燃料電池
によって電流を供給する。また、加速時などの過渡時で
あって、燃料電池のみでは電流を十分に供給できない、
あるいは燃料供給系の遅れによって要求速度に追従でき
ないような場合には、過渡応答対応電気エネルギバッフ
ァより電流を供給する出力電流制御が行われる。
【０００３】しかし、この出力電流制御では、燃料電池
からは一定の電流が供給されているため、外部負荷が小
さい場合には、別途設けた抵抗負荷などによって、余剰
電力を消費しており、その分無駄な電流を生じるもので
あった。
からは一定の電流が供給されているため、外部負荷が小
さい場合には、別途設けた抵抗負荷などによって、余剰
電力を消費しており、その分無駄な電流を生じるもので
あった。
【０００４】このような無駄を防止するため、特開平５
−１５１９８３号公報においては、燃料電池の出力電流
を制御している燃料電池電源システムが開示されてい
る。図５に示すように、この燃料電池電源システムＭ′
は、燃料電池５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２、および
過渡応答対応電気エネルギバッファであるバッテリ５３
を備えている。さらに、要求される外部負荷（要求負
荷）５４に応じて燃料電池５１の電流供給量およびＤＣ
／ＤＣコンバータ５２の出力制限値を制御する制御装置
５５が設けられている。また、燃料電池５１の出力電流
を測定する電流計５６およびバッテリ５３の出力電流を
測定する電流計５７が設けられている。さらには、ＤＣ
／ＤＣコンバータ５２の出力回路には、出力電圧を測定
するための電圧計５８が設けられている。
−１５１９８３号公報においては、燃料電池の出力電流
を制御している燃料電池電源システムが開示されてい
る。図５に示すように、この燃料電池電源システムＭ′
は、燃料電池５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２、および
過渡応答対応電気エネルギバッファであるバッテリ５３
を備えている。さらに、要求される外部負荷（要求負
荷）５４に応じて燃料電池５１の電流供給量およびＤＣ
／ＤＣコンバータ５２の出力制限値を制御する制御装置
５５が設けられている。また、燃料電池５１の出力電流
を測定する電流計５６およびバッテリ５３の出力電流を
測定する電流計５７が設けられている。さらには、ＤＣ
／ＤＣコンバータ５２の出力回路には、出力電圧を測定
するための電圧計５８が設けられている。
【０００５】この燃料電池電源システムＭ′において
は、電流計５６によって燃料電池５１に出力電流を測定
するとともに、電流計５７によってバッテリ５３の出力
電流を測定している。また、電圧計５８の測定値および
バッテリ５３に設けられた図示しない温度計の測定値に
基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２の出力電圧を制御
している。
は、電流計５６によって燃料電池５１に出力電流を測定
するとともに、電流計５７によってバッテリ５３の出力
電流を測定している。また、電圧計５８の測定値および
バッテリ５３に設けられた図示しない温度計の測定値に
基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２の出力電圧を制御
している。
【０００６】そして、外部負荷５４が急増した際、これ
らの電流計５６，５７の測定値に基づいて、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ５２において電流の出力制限を行い、燃料電
池５１の出力電流の制限を燃料電池５１が追従できる速
度で変化させている。一方、外部負荷５４に対して不足
する分の電流については、バッテリ５３から供給するよ
うにしている。このようにして、外部負荷５４が急増し
た際にも、安定して電流を供給できるように制御してい
る。また、これらの制御は、すべて制御装置５５におい
て行われている。
らの電流計５６，５７の測定値に基づいて、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ５２において電流の出力制限を行い、燃料電
池５１の出力電流の制限を燃料電池５１が追従できる速
度で変化させている。一方、外部負荷５４に対して不足
する分の電流については、バッテリ５３から供給するよ
うにしている。このようにして、外部負荷５４が急増し
た際にも、安定して電流を供給できるように制御してい
る。また、これらの制御は、すべて制御装置５５におい
て行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術においては、ハイブリッド型の燃料電池電気自動車が
急減速したり、あるいは急停止するなど、外部負荷が急
激に減少する場合、あるいはそこから電力が回生する場
合についてはなんら対処していない。このように、外部
負荷が急激に減少した場合に、燃料電池の発生電流をそ
の外部負荷の減少に対応させて減少させると、図示しな
い水素吸蔵合金から燃料電池に供給される水素の供給量
も当然に減少させなけばならない。
術においては、ハイブリッド型の燃料電池電気自動車が
急減速したり、あるいは急停止するなど、外部負荷が急
激に減少する場合、あるいはそこから電力が回生する場
合についてはなんら対処していない。このように、外部
負荷が急激に減少した場合に、燃料電池の発生電流をそ
の外部負荷の減少に対応させて減少させると、図示しな
い水素吸蔵合金から燃料電池に供給される水素の供給量
も当然に減少させなけばならない。
【０００８】しかし、水素の供給量を減少させる際には
一定の遅れが避けられないものである。そのため、余分
な水素を燃料電池に供給してしまうことになり、燃料電
池の内部に圧力が掛かった水素が残留することになる。
その結果、酸素系との圧力バランスが崩れ、圧力平衡が
とれなくなって燃料電池が非常停止してしまうことがあ
る。さらには、燃料電池の反応膜が破損してしまうおそ
れもある。
一定の遅れが避けられないものである。そのため、余分
な水素を燃料電池に供給してしまうことになり、燃料電
池の内部に圧力が掛かった水素が残留することになる。
その結果、酸素系との圧力バランスが崩れ、圧力平衡が
とれなくなって燃料電池が非常停止してしまうことがあ
る。さらには、燃料電池の反応膜が破損してしまうおそ
れもある。
【０００９】そこで、本発明の課題は、外部負荷が急激
に増大した場合のみならず、外部負荷が急激に減少しま
たは回生した場合についても、燃料電池内部の残留水素
を安全に消費しかつ非常停止することなく、常に安定し
た電力を外部負荷に対して供給できるように燃料電池の
発電制御を行うことにある。
に増大した場合のみならず、外部負荷が急激に減少しま
たは回生した場合についても、燃料電池内部の残留水素
を安全に消費しかつ非常停止することなく、常に安定し
た電力を外部負荷に対して供給できるように燃料電池の
発電制御を行うことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、燃料電池と過渡応答対応電気エネルギバッファと
を備える燃料電池電源システムにおける燃料電池の発電
制御方法であって、前記燃料電池電源システムの要求負
荷に応じて決定される燃料電池出力電流目標値に応じ
て、燃料電池出力電流限界値および燃料電池出力電流指
令値を定めるにあたり、要求負荷安定時における前記燃
料電池出力電流目標値が減少したときに、前記燃料電池
出力電流限界値を前記燃料電池出力電流目標値に応じて
減少させるとともに、前記燃料電池出力電流目標値の減
少率が所定の減少率を超えたときに、前記燃料電池出力
電流指令値を、前記燃料電池出力電流目標値の減少率よ
りも小さく、前記燃料電池出力電流目標値の減少率に応
じて決定される減少率で減少させ、前記燃料電池出力電
流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値を差
し引いた値を超える場合には、前記燃料電池出力電流指
令値を前記燃料電池出力電流限界値から規定値を差し引
いた値と一致させ、前記燃料電池出力電流指令値が前記
燃料電池出力電流限界値から規定値を差し引いた値以下
の場合には、前記燃料電池出力電流指令値を前記所定の
減少率で減少させながら、前記燃料電池出力電流目標値
と一致するまで前記燃料電池出力電流指令値を減少させ
るように制御することを特徴とする燃料電池の発電制御
方法である。
明は、燃料電池と過渡応答対応電気エネルギバッファと
を備える燃料電池電源システムにおける燃料電池の発電
制御方法であって、前記燃料電池電源システムの要求負
荷に応じて決定される燃料電池出力電流目標値に応じ
て、燃料電池出力電流限界値および燃料電池出力電流指
令値を定めるにあたり、要求負荷安定時における前記燃
料電池出力電流目標値が減少したときに、前記燃料電池
出力電流限界値を前記燃料電池出力電流目標値に応じて
減少させるとともに、前記燃料電池出力電流目標値の減
少率が所定の減少率を超えたときに、前記燃料電池出力
電流指令値を、前記燃料電池出力電流目標値の減少率よ
りも小さく、前記燃料電池出力電流目標値の減少率に応
じて決定される減少率で減少させ、前記燃料電池出力電
流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値を差
し引いた値を超える場合には、前記燃料電池出力電流指
令値を前記燃料電池出力電流限界値から規定値を差し引
いた値と一致させ、前記燃料電池出力電流指令値が前記
燃料電池出力電流限界値から規定値を差し引いた値以下
の場合には、前記燃料電池出力電流指令値を前記所定の
減少率で減少させながら、前記燃料電池出力電流目標値
と一致するまで前記燃料電池出力電流指令値を減少させ
るように制御することを特徴とする燃料電池の発電制御
方法である。
【００１１】本発明においては、前記燃料電池出力電流
目標値の減少率が所定の減少率を超えたときに、前記燃
料電池出力電流指令値を、前記燃料電池出力電流目標値
の減少率よりも小さく、前記燃料電池出力電流目標値の
減少率に応じて決定される減少率で減少させている。し
たがって、急激に燃料電池出力電流指令値が減少するこ
とがなく、もって燃料電池内における圧力がかかった水
素の残存を抑制することができる。なお、ここでいう
「所定の減少率」とは、この減少に追従させて燃料電池
出力電流指令値を減少させると、余剰水素が発生する程
の急激な減少を意味する。また、ここでいう「燃料電池
出力電流目標値の減少率に応じて決定される減少率」
は、燃料電池に余剰水素が残存しない範囲内における減
少率を意味する。さらに、燃料電池出力電流限界値から
差し引く「規定値」とは、燃料電池出力指令値が燃料電
池出力電流値を超えないように与えられるマージンであ
り、具体的には、たとえば１Ａ程度に設定することがで
きる。
目標値の減少率が所定の減少率を超えたときに、前記燃
料電池出力電流指令値を、前記燃料電池出力電流目標値
の減少率よりも小さく、前記燃料電池出力電流目標値の
減少率に応じて決定される減少率で減少させている。し
たがって、急激に燃料電池出力電流指令値が減少するこ
とがなく、もって燃料電池内における圧力がかかった水
素の残存を抑制することができる。なお、ここでいう
「所定の減少率」とは、この減少に追従させて燃料電池
出力電流指令値を減少させると、余剰水素が発生する程
の急激な減少を意味する。また、ここでいう「燃料電池
出力電流目標値の減少率に応じて決定される減少率」
は、燃料電池に余剰水素が残存しない範囲内における減
少率を意味する。さらに、燃料電池出力電流限界値から
差し引く「規定値」とは、燃料電池出力指令値が燃料電
池出力電流値を超えないように与えられるマージンであ
り、具体的には、たとえば１Ａ程度に設定することがで
きる。
【００１２】また、請求項２に係る発明は、前記燃料電
池出力電流目標値が回生状態にあるときに、前記燃料電
池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規
定値を差し引いた値を超える場合には、前記燃料電池出
力電流指令値を前記燃料電池出力電流限界値から規定値
を差し引いた値と一致させ、前記燃料電池出力電流指令
値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値を差し引い
た値以下の場合には、前記燃料電池出力電流指令値を前
記所定の減少率で減少させながら、前記燃料電池出力電
流目標値と一致するまで前記燃料電池出力電流指令値を
減少させるように制御することを特徴とする請求項１に
記載の燃料電池の発電制御方法である。請求項２に係る
発明のように、燃料電池出力電流目標値が回生状態にあ
るときにも、燃料電池出力電流目標値が急激に減少する
場合と同様の問題が生じうる。したがって、燃料電池出
力電流目標値が回生状態にあるときにも、同様の制御を
行うのが好適である。
池出力電流目標値が回生状態にあるときに、前記燃料電
池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規
定値を差し引いた値を超える場合には、前記燃料電池出
力電流指令値を前記燃料電池出力電流限界値から規定値
を差し引いた値と一致させ、前記燃料電池出力電流指令
値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値を差し引い
た値以下の場合には、前記燃料電池出力電流指令値を前
記所定の減少率で減少させながら、前記燃料電池出力電
流目標値と一致するまで前記燃料電池出力電流指令値を
減少させるように制御することを特徴とする請求項１に
記載の燃料電池の発電制御方法である。請求項２に係る
発明のように、燃料電池出力電流目標値が回生状態にあ
るときにも、燃料電池出力電流目標値が急激に減少する
場合と同様の問題が生じうる。したがって、燃料電池出
力電流目標値が回生状態にあるときにも、同様の制御を
行うのが好適である。
【００１３】さらに、請求項３に係る発明は、前記燃料
電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流目標値を上
回るときに、前記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電
池出力電流限界値から規定値を差し引いた値を超える場
合には、前記燃料電池出力電流指令値を前記燃料電池出
力電流限界値から規定値を差し引いた値と一致させ、前
記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界
値から規定値を差し引いた値以下の場合には、前記燃料
電池出力電流指令値を前記所定の減少率で減少させなが
ら、前記燃料電池出力電流目標値と一致するまで前記燃
料電池出力電流指令値を減少させるように制御すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池
の発電制御方法である。
電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流目標値を上
回るときに、前記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電
池出力電流限界値から規定値を差し引いた値を超える場
合には、前記燃料電池出力電流指令値を前記燃料電池出
力電流限界値から規定値を差し引いた値と一致させ、前
記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界
値から規定値を差し引いた値以下の場合には、前記燃料
電池出力電流指令値を前記所定の減少率で減少させなが
ら、前記燃料電池出力電流目標値と一致するまで前記燃
料電池出力電流指令値を減少させるように制御すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池
の発電制御方法である。
【００１４】請求項３に係る発明のように、燃料電池出
力電流指令値が前記燃料電池出力電流目標値を上回ると
きにも、燃料電池出力電流目標値が急激に減少する場合
と同様の問題が生じうる。したがって、燃料電池出力電
流指令値が前記燃料電池出力電流目標値を上回るときに
も、同様の制御を行うのが好適である。
力電流指令値が前記燃料電池出力電流目標値を上回ると
きにも、燃料電池出力電流目標値が急激に減少する場合
と同様の問題が生じうる。したがって、燃料電池出力電
流指令値が前記燃料電池出力電流目標値を上回るときに
も、同様の制御を行うのが好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明
に係る発電制御が行われる燃料電池電源システムにおけ
る電気系システムのブロック図、図２は、その燃料供給
系システムのブロック図である。燃料電池電源システム
Ｍは、たとえば燃料電池電気自動車に搭載して使用され
るため、ここでは燃料電池電源システムＭを図示しない
燃料電池電気自動車に搭載して使用する例について説明
する。
面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明
に係る発電制御が行われる燃料電池電源システムにおけ
る電気系システムのブロック図、図２は、その燃料供給
系システムのブロック図である。燃料電池電源システム
Ｍは、たとえば燃料電池電気自動車に搭載して使用され
るため、ここでは燃料電池電源システムＭを図示しない
燃料電池電気自動車に搭載して使用する例について説明
する。
【００１６】図１に示すように、燃料電池電源システム
Ｍにおける電気系システムＭ１は燃料電池１を備えてい
る。燃料電池１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して過
渡応答対応電気エネルギバッファであるバッテリ３に接
続されている。また、図示しない主モータや各補機の要
求負荷からなる外部負荷４に応じて要求される電流を燃
料電池１およびバッテリ３から図示しない主モータや各
補機に対して供給している。この外部負荷４は、電流計
８により検出された電流値に基づいて算出などする。
Ｍにおける電気系システムＭ１は燃料電池１を備えてい
る。燃料電池１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２を介して過
渡応答対応電気エネルギバッファであるバッテリ３に接
続されている。また、図示しない主モータや各補機の要
求負荷からなる外部負荷４に応じて要求される電流を燃
料電池１およびバッテリ３から図示しない主モータや各
補機に対して供給している。この外部負荷４は、電流計
８により検出された電流値に基づいて算出などする。
【００１７】さらに、燃料電池１の電流供給量を制御す
るとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力制限値を制
御する制御装置５が設けられている。そして、燃料電池
１およびバッテリ３からの出力電流を測定する電流計
６，７および外部負荷電流を測定する電流計８が設けら
れている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力電
圧を測定するための電圧計９が設けられている。そし
て、これらの電流計６，７，８および電圧計９によって
測定された各電流値および電圧値は制御装置５に送られ
る。制御装置５においては、これらの電流値および電圧
値に基づいて、燃料電池１の出力電流値とＤＣ／ＤＣコ
ンバータ２の出力制限値、およびＤＣ／ＤＣコンバータ
２の出力電圧値を制御している。
るとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力制限値を制
御する制御装置５が設けられている。そして、燃料電池
１およびバッテリ３からの出力電流を測定する電流計
６，７および外部負荷電流を測定する電流計８が設けら
れている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力電
圧を測定するための電圧計９が設けられている。そし
て、これらの電流計６，７，８および電圧計９によって
測定された各電流値および電圧値は制御装置５に送られ
る。制御装置５においては、これらの電流値および電圧
値に基づいて、燃料電池１の出力電流値とＤＣ／ＤＣコ
ンバータ２の出力制限値、およびＤＣ／ＤＣコンバータ
２の出力電圧値を制御している。
【００１８】また、図２に示すように、燃料供給系シス
テムＭ２において、燃料電池１に対しては、たとえば吸
蔵水素合金からなる水素供給源１１からレギュレータ１
２およびイジェクタ１３を介して水素が供給される。レ
ギュレータ１２においては、供給される水素の供給量を
制御しており、イジェクタ１３によって直接燃料電池１
に水素を噴出している。
テムＭ２において、燃料電池１に対しては、たとえば吸
蔵水素合金からなる水素供給源１１からレギュレータ１
２およびイジェクタ１３を介して水素が供給される。レ
ギュレータ１２においては、供給される水素の供給量を
制御しており、イジェクタ１３によって直接燃料電池１
に水素を噴出している。
【００１９】さらに、燃料電池１に対しては、酸素リッ
チである空気が供給される。空気は、エアポンプ１４の
作用により、燃料電池１へと供給されるが、エアポンプ
１４によって空気を吸引する前に、エアフィルタ１５で
塵埃などを捕捉し、エアポンプ１４から排出された後は
熱交換器１６によって空気を冷却する。その後の空気
は、フィルタ１７を介して、燃料電池１へと供給され
る。
チである空気が供給される。空気は、エアポンプ１４の
作用により、燃料電池１へと供給されるが、エアポンプ
１４によって空気を吸引する前に、エアフィルタ１５で
塵埃などを捕捉し、エアポンプ１４から排出された後は
熱交換器１６によって空気を冷却する。その後の空気
は、フィルタ１７を介して、燃料電池１へと供給され
る。
【００２０】燃料電池１には、水素と空気（酸素）とが
それぞれ水素極および酸素極に供給され、燃料電池１内
を加湿器１８で加湿して、水素と空気中の酸素の電気化
学的反応を促進する。そして、燃料電池１において、水
素と空気中の酸素が電気化学的に反応して電流が発生す
る。電気化学的反応によって電流が発生するとともに余
剰水が発生するが、ここで発生した余剰水は、デミスタ
１９を介して除去される。また、余剰水には不純物が混
合した水素が混在するが、この水素は、デミスタ１９お
よびパージバルブ２０を介して大気中に放出される。
それぞれ水素極および酸素極に供給され、燃料電池１内
を加湿器１８で加湿して、水素と空気中の酸素の電気化
学的反応を促進する。そして、燃料電池１において、水
素と空気中の酸素が電気化学的に反応して電流が発生す
る。電気化学的反応によって電流が発生するとともに余
剰水が発生するが、ここで発生した余剰水は、デミスタ
１９を介して除去される。また、余剰水には不純物が混
合した水素が混在するが、この水素は、デミスタ１９お
よびパージバルブ２０を介して大気中に放出される。
【００２１】さらに、燃料電池１内は、水素極と酸素極
の極間差圧の圧力バランスが崩れないように、エア調圧
弁２１によって圧力バランスが適正に保たれている。燃
料電池１内の圧力バランスが崩れそうなときには、適宜
空気をエア調圧弁２１を開放するなどして圧力調整を行
う。
の極間差圧の圧力バランスが崩れないように、エア調圧
弁２１によって圧力バランスが適正に保たれている。燃
料電池１内の圧力バランスが崩れそうなときには、適宜
空気をエア調圧弁２１を開放するなどして圧力調整を行
う。
【００２２】次に、本発明に係る燃料電池の発電制御方
法について説明する。図３は、本発明における発電制御
を行った際の電流値の変化の例を示すグラフである。こ
こでは、図３に実線で示すように、外部負荷４に応じた
燃料電池出力電流目標値（以下「目標値」という。）Ｉ
CMDが変動する場合の制御について説明する。この目標
値ＩCMDは、外部負荷４を検出する電流計８の電流値に
基づいて制御装置５において算出される。
法について説明する。図３は、本発明における発電制御
を行った際の電流値の変化の例を示すグラフである。こ
こでは、図３に実線で示すように、外部負荷４に応じた
燃料電池出力電流目標値（以下「目標値」という。）Ｉ
CMDが変動する場合の制御について説明する。この目標
値ＩCMDは、外部負荷４を検出する電流計８の電流値に
基づいて制御装置５において算出される。
【００２３】燃料電池電気自動車の走行開始前であるア
イドリング状態（領域Ａ）では目標値ＩCMDは０であ
る。次に、アクセルが踏まれ、燃料電池電気自動車が走
行を開始すると、外部負荷４が急増して目標値ＩCMDが
瞬時に高まり、その後一定の値Ｉ1で安定し（領域
Ｂ）、要求負荷安定状態となる。
イドリング状態（領域Ａ）では目標値ＩCMDは０であ
る。次に、アクセルが踏まれ、燃料電池電気自動車が走
行を開始すると、外部負荷４が急増して目標値ＩCMDが
瞬時に高まり、その後一定の値Ｉ1で安定し（領域
Ｂ）、要求負荷安定状態となる。
【００２４】続いて、たとえば燃料電池電気自動車が急
減速して外部負荷４が急減すると目標値ＩCMDは所定の
減少率を超えた減少率で急激に減少し（領域Ｃ）、やが
て負の領域に突入して回生状態となる（領域Ｄ）。その
後、アクセルを踏み直して外部負荷４が再び高まると目
標値ＩCMDが増加して回生状態を脱し（領域Ｅ）、走行
速度が一定になると、外部負荷４は安定し、目標値Ｉ
CMDも一定の値Ｉ2で安定する。そして、目標値ＩCMDが
一定の値Ｉ2を維持する状態となる（領域Ｆ）。
減速して外部負荷４が急減すると目標値ＩCMDは所定の
減少率を超えた減少率で急激に減少し（領域Ｃ）、やが
て負の領域に突入して回生状態となる（領域Ｄ）。その
後、アクセルを踏み直して外部負荷４が再び高まると目
標値ＩCMDが増加して回生状態を脱し（領域Ｅ）、走行
速度が一定になると、外部負荷４は安定し、目標値Ｉ
CMDも一定の値Ｉ2で安定する。そして、目標値ＩCMDが
一定の値Ｉ2を維持する状態となる（領域Ｆ）。
【００２５】このように、外部負荷４が変動する場合に
おいて、まず、燃料電池出力電流限界値（以下「限界
値」という。）ＩLMTの制御について説明する。ここで
算出された限界値ＩLMTはＤＣ／ＤＣコンバータ２に送
信され、この限界値ＩLMTがＤＣ／ＤＣコンバータ２の
電流制限値とされる。
おいて、まず、燃料電池出力電流限界値（以下「限界
値」という。）ＩLMTの制御について説明する。ここで
算出された限界値ＩLMTはＤＣ／ＤＣコンバータ２に送
信され、この限界値ＩLMTがＤＣ／ＤＣコンバータ２の
電流制限値とされる。
【００２６】目標値ＩCMDが０である領域Ａにおいて
は、限界値ＩLMTは、少しの余裕をもたせるために目標
値ＩCMDより若干高めの値Ｉ3に設定される。次に、アク
セルが踏まれて目標値ＩCMDが瞬時に増加すると、続く
領域Ｂでは、燃料電池１からの発生電流の遅れを考慮し
て、限界値ＩLMTを増加させる。このとき、目標値ＩCMD
と同様に限界値ＩLMTを瞬時に増加させられればよい
が、限界値ＩLMTの増加率は、水素供給源１１の性能な
どにより制限される。したがって、限界値ＩLMTを瞬時
に増加させることはできず、水素供給源１１の性能にお
ける最大限の大きさをもって限界値ＩLMTを増加させ
る。この最大限の大きさの増加率をもって限界値ＩL MT
を目標値ＩCMDよりも若干高めの値まで増加させてその
値Ｉ4に維持する。
は、限界値ＩLMTは、少しの余裕をもたせるために目標
値ＩCMDより若干高めの値Ｉ3に設定される。次に、アク
セルが踏まれて目標値ＩCMDが瞬時に増加すると、続く
領域Ｂでは、燃料電池１からの発生電流の遅れを考慮し
て、限界値ＩLMTを増加させる。このとき、目標値ＩCMD
と同様に限界値ＩLMTを瞬時に増加させられればよい
が、限界値ＩLMTの増加率は、水素供給源１１の性能な
どにより制限される。したがって、限界値ＩLMTを瞬時
に増加させることはできず、水素供給源１１の性能にお
ける最大限の大きさをもって限界値ＩLMTを増加させ
る。この最大限の大きさの増加率をもって限界値ＩL MT
を目標値ＩCMDよりも若干高めの値まで増加させてその
値Ｉ4に維持する。
【００２７】その後、外部負荷４が急激に減少する領域
Ｃでは、目標値ＩCMDの減少に応じて限界値ＩLMTも減少
させる。ここで、目標値ＩCMDを減少させる際の減少率
の大きさは、特に水素供給源１１の性能に左右されるこ
とはない。さらに、外部負荷４が回生する領域Ｄでは、
目標値ＩCMDの減少に応じて限界値ＩLMTも減少させると
ともに、目標値ＩCMDの増加に応じて限界値ＩLMTも増加
させる。そして、回生状態を脱してから外部負荷４が安
定して目標値ＩCMDも一定の値Ｉ2となるまでの領域Ｅで
は、目標値ＩCMDの増加に応じて限界値ＩLMTも増加さ
せ、目標値ＩCMDが一定の値Ｉ2で安定した領域Ｆでは、
限界値ＩLMTは目標値ＩCMDの一定の値Ｉ2よりも若干大
きい値Ｉ5で安定させる。
Ｃでは、目標値ＩCMDの減少に応じて限界値ＩLMTも減少
させる。ここで、目標値ＩCMDを減少させる際の減少率
の大きさは、特に水素供給源１１の性能に左右されるこ
とはない。さらに、外部負荷４が回生する領域Ｄでは、
目標値ＩCMDの減少に応じて限界値ＩLMTも減少させると
ともに、目標値ＩCMDの増加に応じて限界値ＩLMTも増加
させる。そして、回生状態を脱してから外部負荷４が安
定して目標値ＩCMDも一定の値Ｉ2となるまでの領域Ｅで
は、目標値ＩCMDの増加に応じて限界値ＩLMTも増加さ
せ、目標値ＩCMDが一定の値Ｉ2で安定した領域Ｆでは、
限界値ＩLMTは目標値ＩCMDの一定の値Ｉ2よりも若干大
きい値Ｉ5で安定させる。
【００２８】このように目標値ＩCMDおよび限界値ＩLMT
が設定される状況における燃料電池出力電流指令値（以
下「指令値」という。）ＩREFの制御について説明す
る。この指令値ＩREFは、燃料電池１に送信され、燃料
電池１では指令値ＩREFによって与えられた値の電流が
出力される。
が設定される状況における燃料電池出力電流指令値（以
下「指令値」という。）ＩREFの制御について説明す
る。この指令値ＩREFは、燃料電池１に送信され、燃料
電池１では指令値ＩREFによって与えられた値の電流が
出力される。
【００２９】目標値ＩCMDが０である領域Ａにおいて
は、指令値ＩREFも０に設定しておく。次に、目標値Ｉ
CMDが瞬時に増加した後の領域Ｂでは、指令値ＩREFを最
大限上昇させるのが望ましいが、指令値ＩREFが限界値
ＩLMTを超えると余剰水素が発生するなどの弊害が生じ
る。その一方で、指令値ＩREFを限界値ＩLMTに一致させ
ながら増加させると、指令値ＩREFが限界値ＩLMTを超え
ることが懸念される。そこで、指令値ＩREFが限界値Ｉ
LMTから規定値αを差し引いた値と一致したら、指令値
ＩREFを限界値ＩLMTから規定値αを差し引いた値に一致
させたまま増加させる。なお、規定値αは、前記のよう
に、たとえば１Ａとすることができる。この領域Ｂにお
いて、指令値ＩREFを増加させてやがて目標値ＩCMDであ
る値Ｉ 1に到達するまでは限界値ＩLMTから規定値αを差
し引いた値と一致した状態で増加を続ける（領域Ｂ
１）。この領域Ｂ１では、指令値ＩREFが目標値ＩLMTよ
りも小さいので、燃料電池１のみでは、外部負荷４が要
求する電流を供給することができない。このときに不足
する電流については、バッテリ３からの持ち出しによっ
てまかなうことができる。
は、指令値ＩREFも０に設定しておく。次に、目標値Ｉ
CMDが瞬時に増加した後の領域Ｂでは、指令値ＩREFを最
大限上昇させるのが望ましいが、指令値ＩREFが限界値
ＩLMTを超えると余剰水素が発生するなどの弊害が生じ
る。その一方で、指令値ＩREFを限界値ＩLMTに一致させ
ながら増加させると、指令値ＩREFが限界値ＩLMTを超え
ることが懸念される。そこで、指令値ＩREFが限界値Ｉ
LMTから規定値αを差し引いた値と一致したら、指令値
ＩREFを限界値ＩLMTから規定値αを差し引いた値に一致
させたまま増加させる。なお、規定値αは、前記のよう
に、たとえば１Ａとすることができる。この領域Ｂにお
いて、指令値ＩREFを増加させてやがて目標値ＩCMDであ
る値Ｉ 1に到達するまでは限界値ＩLMTから規定値αを差
し引いた値と一致した状態で増加を続ける（領域Ｂ
１）。この領域Ｂ１では、指令値ＩREFが目標値ＩLMTよ
りも小さいので、燃料電池１のみでは、外部負荷４が要
求する電流を供給することができない。このときに不足
する電流については、バッテリ３からの持ち出しによっ
てまかなうことができる。
【００３０】それから、指令値ＩREFが目標値ＩCMDであ
る値Ｉ1に到達してから以降は、指令値ＩREFが目標値Ｉ
CMDである値Ｉ1に一致した状態を維持する（領域Ｂ
２）。指令値ＩREFが目標値ＩCMDである値Ｉ1に一致し
た状態では、外部負荷４が要求する電流を燃料電池１の
みから供給することができる。
る値Ｉ1に到達してから以降は、指令値ＩREFが目標値Ｉ
CMDである値Ｉ1に一致した状態を維持する（領域Ｂ
２）。指令値ＩREFが目標値ＩCMDである値Ｉ1に一致し
た状態では、外部負荷４が要求する電流を燃料電池１の
みから供給することができる。
【００３１】その後、外部負荷４が急激に減少する領域
Ｃでは、目標値ＩCMDの減少に伴い、指令値ＩREFも減少
させる。このとき、目標値ＩCMDと同じ割合で指令値Ｉ
REFを減少させると、燃料電池１に水素供給手段１１か
ら供給される水素ガスの制御遅れなどに起因して、燃料
電池１内に余剰水素が残存してしまうことになる。この
余剰水素の残存を防止すべく、目標値ＩCMDの減少率よ
りも小さく、目標値ＩC MDに応じて決定される減少率で
指令値ＩREFを減少させる（領域Ｃ１）。このように、
指令値ＩREFの減少率を小さくすることによって、制御
遅れに伴う余剰水素の残存を大幅に減少し、またはなく
すことができる。
Ｃでは、目標値ＩCMDの減少に伴い、指令値ＩREFも減少
させる。このとき、目標値ＩCMDと同じ割合で指令値Ｉ
REFを減少させると、燃料電池１に水素供給手段１１か
ら供給される水素ガスの制御遅れなどに起因して、燃料
電池１内に余剰水素が残存してしまうことになる。この
余剰水素の残存を防止すべく、目標値ＩCMDの減少率よ
りも小さく、目標値ＩC MDに応じて決定される減少率で
指令値ＩREFを減少させる（領域Ｃ１）。このように、
指令値ＩREFの減少率を小さくすることによって、制御
遅れに伴う余剰水素の残存を大幅に減少し、またはなく
すことができる。
【００３２】この減少率で指令値ＩREFを減少させてい
くと、限界値ＩLMTの方が減少率が大きいので、やがて
指令値ＩREFと限界値ＩLMTとが出会うことになる。この
ままの減少で指令値ＩREFを減少させると、指令値ＩREF
が限界値ＩLMTを超えてしまい、やはり余剰水素が燃料
電池１内に残存する原因となる。そこで、指令値ＩREF
が限界値ＩLMTとなった時点で指令値ＩREFを限界値Ｉ
LMTに一致させることが考えられる。しかし、指令値Ｉ
REFが限界値ＩLMTとなった時点で指令値ＩREFを限界値
ＩLMTに一致させると指令値ＩREFと限界値ＩLMTを超え
てしまうことが懸念される。そこで、指令値ＩREFが限
界値ＩLMTから規定値αを差し引いた値となった時点で
指令値ＩREFを限界値ＩLMTから規定値を差し引いた値に
一致させながら減少させる（領域Ｃ２）。このようにし
て、余剰水素の残存を防止することができる。
くと、限界値ＩLMTの方が減少率が大きいので、やがて
指令値ＩREFと限界値ＩLMTとが出会うことになる。この
ままの減少で指令値ＩREFを減少させると、指令値ＩREF
が限界値ＩLMTを超えてしまい、やはり余剰水素が燃料
電池１内に残存する原因となる。そこで、指令値ＩREF
が限界値ＩLMTとなった時点で指令値ＩREFを限界値Ｉ
LMTに一致させることが考えられる。しかし、指令値Ｉ
REFが限界値ＩLMTとなった時点で指令値ＩREFを限界値
ＩLMTに一致させると指令値ＩREFと限界値ＩLMTを超え
てしまうことが懸念される。そこで、指令値ＩREFが限
界値ＩLMTから規定値αを差し引いた値となった時点で
指令値ＩREFを限界値ＩLMTから規定値を差し引いた値に
一致させながら減少させる（領域Ｃ２）。このようにし
て、余剰水素の残存を防止することができる。
【００３３】その後、外部負荷４が回生する領域Ｄのう
ち、目標値ＩCMDが減少している領域Ｄ１では限界値Ｉ
LMTも減少している。ここで、指令値ＩREFは限界値Ｉ
LMTと一致しているので、引き続き限界値ＩLMTと一致さ
せた状態で指令値ＩREFを減少させる。続いて、回生状
態において、加速を生じるなどして目標値ＩCMDが上昇
する場合には、限界値ＩLMTもこれに応じて増加する
（領域Ｄ２）。このときには、再び領域Ｃ１における指
令値ＩREFの減少率と同じ減少率で指令値ＩREFを減少さ
せる。
ち、目標値ＩCMDが減少している領域Ｄ１では限界値Ｉ
LMTも減少している。ここで、指令値ＩREFは限界値Ｉ
LMTと一致しているので、引き続き限界値ＩLMTと一致さ
せた状態で指令値ＩREFを減少させる。続いて、回生状
態において、加速を生じるなどして目標値ＩCMDが上昇
する場合には、限界値ＩLMTもこれに応じて増加する
（領域Ｄ２）。このときには、再び領域Ｃ１における指
令値ＩREFの減少率と同じ減少率で指令値ＩREFを減少さ
せる。
【００３４】その後、車両は再び要求負荷安定状態とな
るが（領域Ｅ）、この要求負荷安定状態にあっても指令
値ＩREFは目標値ＩCMDに一致しておらず、未だ指令値Ｉ
REFの方が目標値ＩCMDよりも大きい。ここでは、指令値
ＩREFが目標値ＩCMDに到達するまで領域Ｃ１における指
令値ＩREFの減少率と同じ減少率で指令値ＩREFを減少さ
せる。そして、指令値ＩREFが目標値ＩCMDに出会った時
点で、指令値ＩREFを目標値ＩCMDに一致させる（領域
Ｆ）。
るが（領域Ｅ）、この要求負荷安定状態にあっても指令
値ＩREFは目標値ＩCMDに一致しておらず、未だ指令値Ｉ
REFの方が目標値ＩCMDよりも大きい。ここでは、指令値
ＩREFが目標値ＩCMDに到達するまで領域Ｃ１における指
令値ＩREFの減少率と同じ減少率で指令値ＩREFを減少さ
せる。そして、指令値ＩREFが目標値ＩCMDに出会った時
点で、指令値ＩREFを目標値ＩCMDに一致させる（領域
Ｆ）。
【００３５】なお、領域Ｃから領域Ｅにおいては、指令
値ＩREFが目標値ＩCMDを上回っている。したがって、外
部負荷４に要求される電流に対して余分な電流を発生し
ていることになるが、この余分な電流については、バッ
テリ３に充電しておくことができる。
値ＩREFが目標値ＩCMDを上回っている。したがって、外
部負荷４に要求される電流に対して余分な電流を発生し
ていることになるが、この余分な電流については、バッ
テリ３に充電しておくことができる。
【００３６】続いて、ここまでの発電制御の手順を、図
４に示すフローチャートに基づいて説明する。この発電
制御は制御装置５において行われる。まず、発電制御を
開始すると（Ｓ１）、目標値ＩCMDが急激に減少してい
るか否かを判断すべく、今回の目標値ＩCMDと前回の目
標値ＩCMDOLDとの差が所定の規程値βより小さいか否か
を判断する（Ｓ２）。このときの規定値βは、たとえば
およそ−７００Ａ／sec〜−１３００Ａ／secの範囲に設
定することができる。ここで、規定値βの絶対値が大き
すぎると、圧力の補償ができず、燃料電池のイオン交換
膜が破損するおそれがある。また、規定値βの絶対値が
小さすぎると、システム全体としての効率が低下してし
まう。ここで、今回の目標値ＩCMDと前回の目標値Ｉ
CMDOLDとの差が所定の規程値βより小さいと判断された
場合には、目標値ＩCMDが急激に減少している状態にあ
るので、後述するステップＳ６に進む。一方、今回の目
標値ＩCMDと前回の目標値ＩCMDOLDとの差が所定の規程
値βより小さくないと判断された場合には、目標値Ｉ
CMDが急激に減少している状態にはない。この場合に
は、いわゆるエンジンブレーキを掛けていたり、急な坂
を下りているなどの回生充電状態にあるか否かを判断す
べく、目標値ＩCMDが０未満であるか否かを判断する
（Ｓ３）。
４に示すフローチャートに基づいて説明する。この発電
制御は制御装置５において行われる。まず、発電制御を
開始すると（Ｓ１）、目標値ＩCMDが急激に減少してい
るか否かを判断すべく、今回の目標値ＩCMDと前回の目
標値ＩCMDOLDとの差が所定の規程値βより小さいか否か
を判断する（Ｓ２）。このときの規定値βは、たとえば
およそ−７００Ａ／sec〜−１３００Ａ／secの範囲に設
定することができる。ここで、規定値βの絶対値が大き
すぎると、圧力の補償ができず、燃料電池のイオン交換
膜が破損するおそれがある。また、規定値βの絶対値が
小さすぎると、システム全体としての効率が低下してし
まう。ここで、今回の目標値ＩCMDと前回の目標値Ｉ
CMDOLDとの差が所定の規程値βより小さいと判断された
場合には、目標値ＩCMDが急激に減少している状態にあ
るので、後述するステップＳ６に進む。一方、今回の目
標値ＩCMDと前回の目標値ＩCMDOLDとの差が所定の規程
値βより小さくないと判断された場合には、目標値Ｉ
CMDが急激に減少している状態にはない。この場合に
は、いわゆるエンジンブレーキを掛けていたり、急な坂
を下りているなどの回生充電状態にあるか否かを判断す
べく、目標値ＩCMDが０未満であるか否かを判断する
（Ｓ３）。
【００３７】ここで、目標値ＩCMDが０未満であると判
断された場合には、回生充電状態にあるので、後述する
ステップＳ６に進む。一方、目標値ＩCMDが０未満では
ないと判断された場合には、回生充電状態にはない。こ
の場合には、余剰水素処理が行われているか否かを判断
すべく、指令値ＩREFが目標値ＩCMDよりも大きいか否か
を判断する（Ｓ４）。そして、指令値ＩREFが目標値Ｉ
CMDよりも大きいと判断された場合には、余剰水素処理
が行われているので、後述するステップＳ６に進む。一
方、指令値ＩREFが目標値ＩCMDよりも大きくないと判断
された場合には、減少過渡の状態にはなく、要求負荷安
定状態または上昇過渡のいずれかの状態にある。
断された場合には、回生充電状態にあるので、後述する
ステップＳ６に進む。一方、目標値ＩCMDが０未満では
ないと判断された場合には、回生充電状態にはない。こ
の場合には、余剰水素処理が行われているか否かを判断
すべく、指令値ＩREFが目標値ＩCMDよりも大きいか否か
を判断する（Ｓ４）。そして、指令値ＩREFが目標値Ｉ
CMDよりも大きいと判断された場合には、余剰水素処理
が行われているので、後述するステップＳ６に進む。一
方、指令値ＩREFが目標値ＩCMDよりも大きくないと判断
された場合には、減少過渡の状態にはなく、要求負荷安
定状態または上昇過渡のいずれかの状態にある。
【００３８】ここで、要求負荷安定状態と上昇過渡のい
ずれの状態にあるかを判断すべく、限界値ＩLMTが目標
値ＩCMDより大きいか否かを判断する（Ｓ５）。そし
て、限界値ＩLMTが目標値ＩCMDよりも大きい場合には、
要求負荷安定状態にあるので、目標値ＩCMDを指令値Ｉ
REFとして設定する（Ｓ５−１）。一方、限界値ＩLMTが
目標値ＩCMDよりも大きくないと判断された場合には、
加速時などの上昇過渡の状態にあるので、限界値ＩLMT
から規定値αを差し引いた値を指令値ＩREFに設定する
（Ｓ５−２）。
ずれの状態にあるかを判断すべく、限界値ＩLMTが目標
値ＩCMDより大きいか否かを判断する（Ｓ５）。そし
て、限界値ＩLMTが目標値ＩCMDよりも大きい場合には、
要求負荷安定状態にあるので、目標値ＩCMDを指令値Ｉ
REFとして設定する（Ｓ５−１）。一方、限界値ＩLMTが
目標値ＩCMDよりも大きくないと判断された場合には、
加速時などの上昇過渡の状態にあるので、限界値ＩLMT
から規定値αを差し引いた値を指令値ＩREFに設定する
（Ｓ５−２）。
【００３９】さて、ステップＳ２において、今回の目標
値ＩCMDと前回の目標値ＩCMDOLDとの差が所定の規程値
βより小さい、ステップＳ３において、目標値ＩCMDが
０未満である、ステップＳ４において、指令値ＩREFが
目標値ＩCMDよりも大きいとそれぞれ判断された場合に
進んだステップＳ６では減少過渡の状態にある。この減
少過渡の状態にある場合において、指令値ＩREFを急激
に減少させると、燃料電池１内に余剰水素を残存させる
ことになる。したがって、指令値ＩREFは所定の減少率
で減少させなければならない。その一方において、目標
値ＩCMDの急激な減少に伴って、限界値ＩLMTも急激に減
少する。このとき、指令値ＩCMDの減少率を低くする
と、ともすれば指令値ＩCMDが限界値ＩLMTを超えてしま
うことになる。指令値ＩCMDが限界値ＩLMTを超えると、
燃料電池１内に過剰な水素が送り込まれ、余剰水素の原
因となる。そこで、限界値ＩLMTが指令値ＩCMD以下であ
るか否かを判断する（Ｓ６）。
値ＩCMDと前回の目標値ＩCMDOLDとの差が所定の規程値
βより小さい、ステップＳ３において、目標値ＩCMDが
０未満である、ステップＳ４において、指令値ＩREFが
目標値ＩCMDよりも大きいとそれぞれ判断された場合に
進んだステップＳ６では減少過渡の状態にある。この減
少過渡の状態にある場合において、指令値ＩREFを急激
に減少させると、燃料電池１内に余剰水素を残存させる
ことになる。したがって、指令値ＩREFは所定の減少率
で減少させなければならない。その一方において、目標
値ＩCMDの急激な減少に伴って、限界値ＩLMTも急激に減
少する。このとき、指令値ＩCMDの減少率を低くする
と、ともすれば指令値ＩCMDが限界値ＩLMTを超えてしま
うことになる。指令値ＩCMDが限界値ＩLMTを超えると、
燃料電池１内に過剰な水素が送り込まれ、余剰水素の原
因となる。そこで、限界値ＩLMTが指令値ＩCMD以下であ
るか否かを判断する（Ｓ６）。
【００４０】そして、ステップＳ６において、限界値Ｉ
LMTから規定値αを差し引いた値が指令値ＩCMD以下の場
合には、指令値ＩCMDが限界値ＩLMTを超えないようにす
るために、限界値ＩLMTから規定値αを差し引いた値を
指令値ＩCMDとして設定する（Ｓ６−１）。一方、限界
値ＩLMTが指令値ＩCMD以下でない場合には、前回の指令
値ＩCMDOLDから所定の規定値γを減じた値を指令値Ｉ
CMDとして設定する（Ｓ６−２）。ここで、規定値γと
しては、−３００Ａ／sec〜−１００Ａ／secの範囲内、
たとえば−２００Ａ／secに設定することができる。規
定値γの絶対値が大きすぎると、圧力の補償ができず、
燃料電池１のイオン交換膜が破損するおそれがある。一
方、規定値γの絶対値が小さすぎると、システム全体と
しての効率が低下する不具合が生じるものである。
LMTから規定値αを差し引いた値が指令値ＩCMD以下の場
合には、指令値ＩCMDが限界値ＩLMTを超えないようにす
るために、限界値ＩLMTから規定値αを差し引いた値を
指令値ＩCMDとして設定する（Ｓ６−１）。一方、限界
値ＩLMTが指令値ＩCMD以下でない場合には、前回の指令
値ＩCMDOLDから所定の規定値γを減じた値を指令値Ｉ
CMDとして設定する（Ｓ６−２）。ここで、規定値γと
しては、−３００Ａ／sec〜−１００Ａ／secの範囲内、
たとえば−２００Ａ／secに設定することができる。規
定値γの絶対値が大きすぎると、圧力の補償ができず、
燃料電池１のイオン交換膜が破損するおそれがある。一
方、規定値γの絶対値が小さすぎると、システム全体と
しての効率が低下する不具合が生じるものである。
【００４１】このようにして、各ステップＳ５−１，Ｓ
５−２，Ｓ６−１，Ｓ６−２において、指令値ＩCMDが
設定された後、運転が継続されているか否かを判断する
（Ｓ７）。そして、運転が継続されている場合には、ス
テップＳ２に戻って同様の制御が繰り返される。一方、
運転が継続されておらず、停止した場合には制御は終了
する（Ｓ８）。
５−２，Ｓ６−１，Ｓ６−２において、指令値ＩCMDが
設定された後、運転が継続されているか否かを判断する
（Ｓ７）。そして、運転が継続されている場合には、ス
テップＳ２に戻って同様の制御が繰り返される。一方、
運転が継続されておらず、停止した場合には制御は終了
する（Ｓ８）。
【００４２】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでは
なく、たとえば、燃料電池電気自動車が停止し、回生し
ない場合などにおいても適用できるものである。
明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでは
なく、たとえば、燃料電池電気自動車が停止し、回生し
ない場合などにおいても適用できるものである。
【００４３】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、外部負
荷が急激に減少しまたは回生した場合に、燃料電池内部
の残留水素を安全に消費しかつ非常停止することなく、
常に安定した電力を外部負荷に対して供給するように、
燃料電池の発電制御を行うことが可能となる。
荷が急激に減少しまたは回生した場合に、燃料電池内部
の残留水素を安全に消費しかつ非常停止することなく、
常に安定した電力を外部負荷に対して供給するように、
燃料電池の発電制御を行うことが可能となる。
【図１】本発明に係る発電制御が行われる燃料電池電源
システムの電気系システムのブロック図である。
システムの電気系システムのブロック図である。
【図２】本発明に係る発電制御が行われる燃料電池電源
システムの燃料系システムのブロック図である。
システムの燃料系システムのブロック図である。
【図３】本発明における発電制御を行った際の電流値の
変化の例を示すグラフである。
変化の例を示すグラフである。
【図４】本発明に係る発電制御を行う手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】従来のハイブリッド型燃料電池電源システムの
ブロック図である。
ブロック図である。
１ 燃料電池 ２ ＤＣ／ＤＣコンバータ ３ バッテリ（過渡応答対応電気エネルギバッファ） ４ 外部負荷（要求負荷） ５ 制御装置 ６，７，８ 電流計 ９ 電圧計 Ｍ 燃料電池電源システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 浩之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 佐伯 響 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H027 BA14 DD03 KK51 MM26 5H030 AS08 BB08 5H032 AA10 BB08 5H115 PA08 PG04 PI16 PI18 PI29 PI30 PU01 PV02 TI06 TO12 TO13
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料電池と過渡応答対応電気エネルギバ
ッファとを備える燃料電池電源システムにおける燃料電
池の発電制御方法であって、 前記燃料電池電源システムの要求負荷に応じて決定され
る燃料電池出力電流目標値に応じて、燃料電池出力電流
限界値および燃料電池出力電流指令値を定めるにあた
り、 要求負荷安定時における前記燃料電池出力電流目標値が
減少したときに、前記燃料電池出力電流限界値を前記燃
料電池出力電流目標値に応じて減少させるとともに、前
記燃料電池出力電流目標値の減少率が所定の減少率を超
えたときに、前記燃料電池出力電流指令値を、前記燃料
電池出力電流目標値の減少率よりも小さく、前記燃料電
池出力電流目標値の減少率に応じて決定される減少率で
減少させ、 前記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限
界値から規定値を差し引いた値を超える場合には、前記
燃料電池出力電流指令値を前記燃料電池出力電流限界値
から規定値を差し引いた値と一致させ、前記燃料電池出
力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値
を差し引いた値以下の場合には、前記燃料電池出力電流
指令値を前記所定の減少率で減少させながら、 前記燃料電池出力電流目標値と一致するまで前記燃料電
池出力電流指令値を減少させるように制御することを特
徴とする燃料電池の発電制御方法。 - 【請求項２】 前記燃料電池出力電流目標値が回生状態
にあるときに、 前記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限
界値から規定値を差し引いた値を超える場合には、前記
燃料電池出力電流指令値を前記燃料電池出力電流限界値
から規定値を差し引いた値と一致させ、前記燃料電池出
力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値
を差し引いた値以下の場合には、前記燃料電池出力電流
指令値を前記所定の減少率で減少させながら、 前記燃料電池出力電流目標値と一致するまで前記燃料電
池出力電流指令値を減少させるように制御することを特
徴とする請求項１に記載の燃料電池の発電制御方法。 - 【請求項３】 前記燃料電池出力電流指令値が前記燃料
電池出力電流目標値を上回るときに、 前記燃料電池出力電流指令値が前記燃料電池出力電流限
界値から規定値を差し引いた値を超える場合には、前記
燃料電池出力電流指令値を前記燃料電池出力電流限界値
から規定値を差し引いた値と一致させ、前記燃料電池出
力電流指令値が前記燃料電池出力電流限界値から規定値
を差し引いた値以下の場合には、前記燃料電池出力電流
指令値を前記所定の減少率で減少させながら、 前記燃料電池出力電流目標値と一致するまで前記燃料電
池出力電流指令値を減少させるように制御することを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池の発
電制御方法。
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| JP16095299A JP4456197B2 (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 燃料電池の発電制御方法 |
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- 1999-06-08 JP JP16095299A patent/JP4456197B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4456197B2 (ja) | 2010-04-28 |
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