JP2002305011A - 燃料電池電源装置 - Google Patents

燃料電池電源装置

Info

Publication number
JP2002305011A
JP2002305011A JP2001107501A JP2001107501A JP2002305011A JP 2002305011 A JP2002305011 A JP 2002305011A JP 2001107501 A JP2001107501 A JP 2001107501A JP 2001107501 A JP2001107501 A JP 2001107501A JP 2002305011 A JP2002305011 A JP 2002305011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
fuel cell
capacitor
voltage
target supply
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
JP2001107501A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4294884B2 (ja
Inventor
Akira Aoyanagi
暁 青柳
Kazuo Kadaka
和男 香高
Hibiki Saeki
響 佐伯
Kazunori Watanabe
和典 渡邉
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
Priority to JP2001107501A priority Critical patent/JP4294884B2/ja
Priority to US10/117,298 priority patent/US7005204B2/en
Publication of JP2002305011A publication Critical patent/JP2002305011A/ja
Priority to US11/319,884 priority patent/US7485383B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4294884B2 publication Critical patent/JP4294884B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • 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
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • 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
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • 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
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04567—Voltage of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/427—Voltage
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/429—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—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
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04597—Current of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04895—Current
    • H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • 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
    • Y02T10/64—Electric machine technologies 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
    • 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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池とキャパシタを並列に接続して構成さ
れ、該燃料電池への反応ガスの供給の過不足が生じるこ
とを抑制した燃料電池電源装置を提供する。 【解決手段】燃料電池とキャパシタが並列に接続され、
目標供給電流に基づいて燃料電池に対する反応ガスの供
給量が制御される燃料電池電源装置において、キャパシ
タ開放電圧算出部４３は、キャパシタの検出電流（Ｉca
p）と出力電圧（Ｖout）と内部抵抗（Ｒcap）とから、
キャパシタの開放電圧（Ｖcap_O）を算出し、補正量算
出部４５は、キャパシタの開放電圧（Ｖcap_O）と出力
電圧（Ｖout）と目標供給電流（Ｉfc_REQ）とに基づい
て、燃料電池の電流−電圧特性（Ｉcap−Ｖcap）及びキ
ャパシタの電流−電圧特性（Ｉfc−Ｖcap）に応じて、
エアコンプレッサの過剰な作動や燃料電池のガス欠を抑
制するように目標供給電流（Ｉfc_REQ）を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池とキャパ
シタを並列に接続して構成された燃料電池電源装置に関
し、特に燃料電池に対する反応ガスの供給量の制御に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、燃料電池とキャパシタを並列
に接続することにより、負荷の要求電流が急激に増加し
て、燃料電池の応答遅れにより燃料電池の出力電流が不
足する状態となった場合に、キャパシタからの放電電流
により不足分の電流を補うようにしたハイブリッド型の
燃料電池電源装置が知られている（特開平６−２７５２
９６号等）。
【０００３】かかるハイブリッド型の燃料電池電源装置
において、燃料電池に対する反応ガス（燃料となる水素
等の還元性ガス及び／又は該還元性ガスと反応させて電
子を取出すための空気等の酸化性ガス）の供給量は、負
荷の要求電流に基づいて決定される目標供給電流に応じ
て制御されていた。しかし、本願発明者らは、燃料電池
とキャパシタを並列に接続したハイブリッド型の燃料電
池電源装置において、このように、燃料電池に対する反
応ガスの供給量を負荷の要求電流に基づいて決定された
目標決定される目標供給電流に応じて制御したときに、
反応ガスの供給系の応答遅れに起因して、反応ガスを供
給するコンプレッサが過剰に作動する場合や反応ガスの
供給が不足する場合があることを知見した。
【０００４】そして、このようにコンプレッサが過剰に
作動すると電力が無駄に消費されるという不都合があ
り、また、反応ガスの供給が不足すると、燃料電池の電
解質膜の劣化等が生じて燃料電池の性能悪化を招くとい
う不都合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消し、燃料電池とキャパシタを並列に接続して構成
され、該燃料電池の出力電流を制御する際に無駄な電力
消費や反応ガスの過不足が生じることを抑制した燃料電
池電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、燃料電池と、該燃料電
池に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記燃料
電池を負荷と接続して該負荷に電流を供給する際に、該
負荷の要求電流に応じて決定された目標供給電流に基づ
いて、前記反応ガス供給手段から前記燃料電池に供給す
る反応ガスの供給量を制御する燃料電池制御手段と、前
記燃料電池により充電され、前記燃料電池制御手段によ
り前記燃料電池の出力電流を制御する際に生じる応答遅
れよりも短い時間で前記目標供給電流が増大して、前記
要求電流に対して前記燃料電池の出力電流が不足する状
態となるときに、放電が生じて前記要求電流の供給が確
保されるように、前記燃料電池と並列に接続されたキャ
パシタとを備えた燃料電池電源装置の改良に関する。
【０００７】かかる電源装置によれば、前記目標供給電
流が増加したときに前記遅れ時間が生じて負荷に対する
前記燃料電池の供給電流が不足すると、前記キャパシタ
から不足分の電流が放電される。そして、この場合に、
前記負荷の要求電流に基づいて決定された前記目標供給
電流に応じて、前記反応ガス供給手段により反応ガスの
供給量を制御すると、前記応答遅れが解消していく過程
において、前記反応ガス供給手段が過剰に作動すること
になって、無駄なエネルギーが消費される。
【０００８】一方、前記目標供給電流が減少したときに
前記応答遅れが生じて負荷に対する前記燃料電池の供給
電流が過剰となると、前記キャパシタは過剰分の電流に
より充電される。そして、この場合に、前記負荷の要求
電流に基づいて決定された前記目標供給電流に応じて、
前記反応ガス供給手段による反応ガスの供給量を制御す
ると、前記応答遅れが解消していく過程において、前記
キャパシタの充電に使用される分だけ、反応ガスの供給
が不足する。
【０００９】そこで、本発明は、前記キャパシタの充放
電状態を把握する充放電状態把握手段と、前記応答遅れ
が生じる前記目標供給電流の変更があった場合に、前記
充放電状態把握手段により把握された前記キャパシタの
充放電状態に応じて、該変更が前記目標供給電流を増加
させるものであるときに前記目標供給電流を減少させる
第１の補正と、該変更が前記目標供給電流を減少させる
ものであるときに前記目標供給電流を増加させる第２の
補正とのうちの少なくともいずれか一方を行なう目標供
給電流補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】かかる本発明によれば、前記目標供給電流
が増加する場合に、前記目標供給電流補正手段により該
目標供給電流を減少させる前記第１の補正を行なうこと
によって、前記反応ガス供給手段が過剰に作動して無駄
なエネルギーが消費されることを抑制することができ
る。また、前記目標供給電流が減少する場合には、前記
目標供給電流補正手段により該目標供給電流を増加させ
る前記第２の補正を行なうことによって、前記キャパシ
タへの充電電流により、反応ガスの供給が不足すること
を抑制することができる。
【００１１】また、前記充放電状態把握手段は、前記充
放電状態として前記キャパシタの開放電圧を把握し、前
記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池の電圧−電流
特性データから把握される所定電圧に応じた前記燃料電
池の出力電流に、前記充放電状態把握手段により把握さ
れた前記キャパシタの開放電圧に基づく前記キャパシタ
の電圧−電流特性データから把握された該所定電圧に応
じた前記キャパシタの放電電流を加えた電流が、前記目
標供給電流と一致するような該所定電圧を求め、前記目
標供給電流から該所定電圧に応じた前記キャパシタの放
電電流を減じることによって前記第１の補正を行なうこ
とを特徴とする。
【００１２】かかる本発明によれば、前記第１の補正に
おいて、前記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池の
電圧−電流特性データと前記キャパシタの電圧−電流特
性データとに基づいて、前記キャパシタの放電電流を前
記燃料電池の出力電流に加えた電流が前記目標供給電流
と一致する前記所定電圧を求める。そして、このように
前記燃料電池と前記キャパシタの実際の電圧−電流特性
に基づいて求めた前記所定電圧に応じた前記キャパシタ
の放電電流を前記目標供給電流から減じることにより、
前記目標供給電流補正手段は、前記反応ガス供給手段の
作動が過剰とならないように、精度良く前記目標供給電
流を補正することができる。
【００１３】また、前記充放電状態把握手段は、前記充
放電状態として前記キャパシタの開放電圧を把握し、前
記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池の電圧−電流
特性データから把握される所定電圧に応じた前記燃料電
池の出力電流から、前記充放電状態把握手段により把握
された前記キャパシタの開放電圧に基づいて前記キャパ
シタの電圧−電流特性データから把握される該所定電圧
に応じた前記キャパシタへの充電電流を減じた電流が、
前記目標供給電流と一致するような該所定電圧を求め、
前記目標供給電流に該所定電圧に応じた前記キャパシタ
の充電電流を加算することによって前記第２の補正を行
なうことを特徴とする。
【００１４】かかる本発明によれば、前記第２の補正に
おいて、前記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池の
電圧−電流特性データと前記キャパシタの電圧−電流特
性データとに基づいて、前記キャパシタへの充電電流を
前記燃料電池の出力電流から減じた電流が前記目標供給
電流と一致する前記所定電圧を求める。そして、このよ
うに前記燃料電池と前記キャパシタの実際の電圧−電流
特性に基づいて求めた前記所定電圧に応じた前記キャパ
シタの充電電流を、前記目標供給電流に加えることによ
り、前記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池に対す
る反応ガスの供給が不足しないように、精度良く前記目
標供給電流を補正することができる。
【００１５】また、前記キャパシタの出力電圧を検出す
るキャパシタ電圧検出手段と、前記キャパシタの内部抵
抗の抵抗値データを記憶した記憶手段と、前記キャパシ
タへの充電電流と前記キャパシタからの放電電流とを検
出するキャパシタ電流検出手段とを備え、前記充放電状
態把握手段は、前記記憶手段に記憶された前記キャパシ
タの内部抵抗の抵抗値データと前記キャパシタ電流検出
手段による検出された電流とに基づいて該内部抵抗にお
ける電圧降下を算出し、前記キャパシタ電圧検出手段に
よる検出電圧と該電圧降下から、前記キャパシタの開放
電圧を把握することを特徴とする。
【００１６】かかる本発明によれば、前記充放電状態把
握手段は、前記キャパシタ電圧検出段の検出電圧と前記
キャパシタ電流検出手段の検出電流に基づいて、前記キ
ャパシタの開放電圧を精度良く把握することができる。
そのため、前記目標供給電流補正手段は、前記充放電状
態把握手段により把握された前記キャパシタの開放電圧
に応じて、より精度良く前記目標供給電流を補正するこ
とができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て、図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の燃
料電池電源装置の構成図、図２は図１に示した燃料電池
電源装置の等価回路、図３は燃料電池の電流出力に応答
遅れが生じた場合のキャパシタの出力電流の推移を示し
たグラフ、図４は目標供給電流の補正量の算出方法を示
したグラフ、図５は目標供給電流を補正するための制御
ブロック図、図６は目標供給電流を補正するためのデー
タテーブルを示した図である。
【００１８】図１を参照して、本発明の燃料電池電源装
置１は、車両に搭載されて該車両の駆動用電源として機
能する。燃料電池電源装置１は、水素と空気を反応ガス
とした電気化学反応を生じさせて電流を出力する燃料電
池２と、電気二重層キャパシタ３（以下、単にキャパシ
タ３という）を並列に接続して構成されたハイブリッド
型の燃料電池電源装置であり、その出力電力が、マイク
ロコンピュータ等により構成される電力管理手段４と燃
料電池制御手段５により制御される。
【００１９】燃料電池電源装置１の出力電力は、モータ
駆動ユニット６、エアコン７、及びＤＣ／ＤＣコンバー
タ８を介して１２Ｖ負荷９に供給される。モータ駆動ユ
ニット６は、角度センサ１４によりモータ１０のロータ
（図示しない）の電気角を検知し、該電気角に応じた３
相の交流電圧をモータ１０の電機子（図示しない）に出
力するものであり、電気自動車制御ユニット９から出力
されるトルク指令（TRQ_CMD）に応じて、モータ１０の
電機子に流れる電流を制御する。そして、モータ１０の
駆動力はトランスミッション１１を介して駆動輪１２に
伝達される。
【００２０】電気自動車制御ユニット９は、アクセルペ
ダル１３の踏込み量（Ａp）、モータ１０の回転数（Ｎ
ｍ）、及びモータ１０の電機子に印加される電圧（Ｖpd
u）と該電機子に流れる電流（Ｉpdu）に基づいて、モー
タ駆動ユニット６で必要となる電力（PCMDMG）を知らせ
る信号を電力管理手段４に出力する。
【００２１】電力管理手段４には、モータ１０以外の電
装補機で消費される電力を把握するために、負荷電流セ
ンサ１５により検出される負荷電流（Ｉ_load）の検出
信号と、負荷電圧センサ１６により検出される負荷電圧
（Ｖ_load）の検出信号とが入力され、これらの検出信
号により、電力管理手段４は、モータ１０以外の電装補
機で消費される電力を把握する。
【００２２】そして、電力管理手段４は、燃料電池制御
手段５から出力される燃料電池２から供給可能な電流の
上限値（Ｉfc_LMT）と、キャパシタ３を構成するキャパ
シタセル（図示しない）の個々の出力電圧（Ｖcap_indi
v）と温度（Ｔcap_indiv）等を考慮して、モータ駆動ユ
ニット６で消費される電力とモータ４以外の電装補機で
消費される電力との合計電力に応じた目標供給電流（Ｉ
fc_REQ）を決定し、該目標供給電流（Ｉfc_REQ）を指示
する信号を燃料電池制御手段５に出力する。また、電気
自動車制御ユニット９に対して、供給可能な電力（PL
D）を知らせる信号を出力する。
【００２３】なお、燃料電池制御手段５には、空気供給
センサ部２３から出力される燃料電池２の空気極に供給
される空気の圧力（Ｐair）、量（Ｑair）、及び温度
（Ｔair）の検出信号と、水素供給センサ部２２から出
力される燃料電池２の水素極に供給される水素の圧力
（ＰH2）、量（ＱH2）、及び温度（ＴH2）の検出信号
と、モニタユニット２４から出力される燃料電池２のス
タック（図示しない）を構成する燃料電池セル（図示し
ない）の個々の状態の検出信号とが入力され、燃料電池
制御手段５は、これらの検出信号から把握される燃料電
池２の状態を考慮して燃料電池３から供給可能な電流の
上限値（Ｉfc_LMT）を決定する。
【００２４】また、電気自動車制御ユニット９は、電力
管理手段４から知らされた供給可能な電力（PLD）を超
えないように、モータ駆動ユニット６に対してトルク指
令（TRQ_CMD）を出力し、モータ駆動ユニット６は、モ
ータ１０が該トルク指令（TRQ_CMD）に応じたトルクを
発生するように、モータ１０の電機子電流を制御する。
【００２５】また、燃料電池制御手段５は、電力管理手
段４から出力された目標供給電流（Ｉfc_REQ）が燃料電
池２から出力されるように、燃料電池２の空気極に空気
を供給するエアコンプレッサ１７のコンプレッサモータ
（図示しない）の回転数を制御するエアコンプレッサ制
御器１８に対して、該コンプレッサモータの回転数指令
値（SCN_CMD）を出力する。
【００２６】これにより、エアコンプレッサ制御器１８
によってエアコンプレッサモータの回転数が回転数指令
値（SCN_CMD）に制御され、目標供給電流（Ｉfc_REQ）
に応じた流量の空気が燃料電池２の空気極に供給され
る。そしてこのとき、エアコンプレッサ１７からの空気
の供給圧力に応じてその開度が変化する比例圧力レギュ
レータ１９により、高圧水素タンク２０から燃料電池２
の水素極に供給される水素の圧力が調節され、燃料電池
２に対する空気の供給量と水素の供給量とがバランスさ
れる。
【００２７】なお、エアコンプレッサ制御器１８、エア
コンプレッサ１７、高圧水素タンク２０、及び比例圧力
レギュレータ１９により本発明の反応ガス供給手段が構
成される。
【００２８】そして、比例圧力レギュレータ１９により
圧力調整された水素は、イジェクタ（図示しない）及び
加湿器（図示しない）を経由して燃料電池２の水素極に
供給され、空気極に供給される空気中の酸素と電気化学
反応を生じて水となり、排気バルブ２１を介して排出さ
れる。ここで、排気バルブ２１の開度は、空気及び水素
の供給圧に応じて燃料電池２内部の圧力勾配が一定に保
たれるように、燃料電池制御手段２１からの制御信号
（DBW_CMD）により制御される。
【００２９】また、冷却器２１は、ラジエータ（図示し
ない）によって放熱、冷却された冷却水を燃料電池２内
を循環させるための冷却ポンプ（図示しない）と、冷却
ファンとを有し、燃料電池制御手段５は、燃料電池２に
給水される冷却水の温度（Ｔw_in）及び燃料電池２から
排水される冷却水の温度（Ｔw_out）に応じて、冷却ポ
ンプと冷却ファンの作動を制御する。
【００３０】また、燃料電池電源装置１には、燃料電池
２の出力電流（Ｉfc）を検出する燃料電池電流センサ３
０、燃料電池２の出力電圧（Ｖfc）を検出する燃料電池
電圧センサ３１、及びキャパシタ３の充放電電流（Ｉca
p）を検出するキャパシタ電流センサ３２が備えられ、
これらのセンサの検出信号も電力管理手段４に供給され
る。
【００３１】次に、電力管理手段４から燃料電池制御手
段５に出力される目標供給電流（Ｉfc_REQ）が変化した
場合の燃料電池電源装置１の作動について、図２を参照
して説明する。図２は燃料電池電源装置１の等価回路で
あり、燃料電池２を内部抵抗が０で開放電圧がＶfc_Oの
電圧源３０と抵抗値がＲfcである内部抵抗３１とを直列
接続した回路で表し、キャパシタ３を内部抵抗が０で開
放電圧がＶcap_Oのキャパシタ３２と抵抗値がＲcapであ
る内部抵抗３２とを直列接続した回路で表している。ま
た、Ｉfcは燃料電池２の出力電流、Ｉcapはキャパシタ
３の出力電流、３５は電流値Ｉ1の定電流源、３６は電
流値Ｉ2（＞Ｉ1）の定電流源、Ｖoutは燃料電池２の出
力電圧（＝キャパシタ３の出力電圧）である。
【００３２】図２に示した等価回路において、負荷電流
（図１におけるモータ駆動ユニット６への供給電流と電
装補機への供給電流との合計電流）がＩ1（スイッチ３
４の接点ｃ−ａが導通した状態）からＩ2（スイッチ３
４の接点ｃ−ｂが導通した状態）へと増加すると、電力
管理手段４は、負荷電流の増加分に応じて燃料電池制御
手段５に出力する目標供給電流（Ｉfc_REQ）を増加させ
る。
【００３３】しかし、図１で説明したように、燃料電池
２は、エアコンプレッサ１７を駆動するエアコンプレッ
サ制御器１８に対して負荷変動に応じた回転数指令値
（SCN_CMD）が燃料電池制御装置５から出力され、これ
に応じてエアコンプレッサ１７のコンプレッサモータの
回転数が上がり、その結果、燃料電池２に対する空気と
水素の供給量が増加し、その後、燃料電池２内における
電気化学反応量が増大して初めて増加された目標供給電
流（Ｉfc_REQ）に応じた電流出力が得られるものであ
る。そのため、燃料電池２の出力電流が負荷変動に応じ
た電流となるまでにはある程度の応答遅れを生じる。
【００３４】そこで、燃料電池電源装置１においては、
このような燃料電池２の応答遅れが生じる間、燃料電池
２と並列に接続されたキャパシタ３から負荷に電流を供
給することにより、負荷に対する電流供給の不足が生じ
ないようにしている。
【００３５】図３（ａ）は、負荷電流が増加して燃料電
池２の応答遅れが生じた場合のキャパシタ３の放電電流
（Ｉcap）変化を示した図であり、が縦軸を目標供給
電流（Ｉfc_REQ）とし横軸を時間としたグラフ、が縦
軸をキャパシタ３の放電電流（Ｉcap）とし横軸を時間
としたグラフである。
【００３６】ｔ10〜ｔ11は、目標供給電流（Ｉfc_REQ）
がＩ1であり、燃料電池２の出力電流がＩ1に制御されて
いる平衡状態を示しており、この場合はキャパシタ３か
らは電流は放電されない（Ｉcap＝０）。そして、ｔ12
で負荷電流がＩ1からＩ2にステップ応答的に増加し、そ
れに応じて目標供給電流（Ｉfc_REQ）をＩ1からＩ2にス
テップ応答的に増加させても、上述した応答遅れが生じ
るため燃料電池２の出力電流は直ちにＩ2とはならな
い。
【００３７】そのため、に示したように、キャパシタ
３から負荷に対して放電電流（Ｉcap）が流れ、この場
合、図２に示した等価回路においては、以下の式
（１），（２）の関係が成立する。
【００３８】 Ｉ2 ＝ Ｉfc ＋ Ｉcap ・・・・・（１） Ｉcap ＝（Ｖcap_O−Ｖout）／Ｒcap ・・・・・（２） 燃料電池２における電気化学反応量が増加して燃料電池
２の出力電流（Ｉfc）が増加するにつれて、負荷電流
（Ｉ2）は一定であるから上記式（１）より、図３
（ａ）のに示したように放電電流（Ｉcap）は次第に
減少する。
【００３９】このように、応答遅れ期間中（ｔ11〜
ｔ12）は、キャパシタ３から放電電流（Ｉcap）が出力
されるため、燃料電池２はＩ2分の電流を出力する必要
はなく、Ｉ 2−Ｉcap分の電流を出力すればよい。そのた
め、応答遅れ期間中（ｔ11〜ｔ12）にＩ2に応じた回転
数指令（SCN_CMD）をエアコンプレッサ制御器１８に出
力すると、エアコンプレッサ１７が必要以上に過剰に作
動することになって、無駄な電力が消費されてしまう。
【００４０】そこで、燃料電池制御手段５は、図３
（ａ）ののｓ1に示したように、目標供給電流（Ｉfc_
REQ）をキャパシタ３の放電電流（Ｉcap）の大きさに応
じて減少させる第１の補正を行い、これによりエアコン
プレッサ１７が必要以上に作動することを抑制してい
る。
【００４１】次に、目標供給電流（Ｉfc_REQ）が減少す
る場合にも、上述した目標供給電流（Ｉfc_REQ）が増加
する場合と同様に、燃料電池２における電気化学反応量
が減少して燃料電池２の出力電流が目標供給電流に応じ
た電流まで減少する際には応答遅れが生じる。図３
（ｂ）は、負荷電流が減少して燃料電池２の応答遅れが
生じた場合のキャパシタ３の充電電流（Ｉcap）の変化
を示した図であり、が縦軸を目標供給電流（Ｉfc_RE
Q）とし横軸を時間としたグラフ、が縦軸をキャパシ
タ３の充電電流（Ｉcap）とし横軸を時間としたグラフ
である。
【００４２】ｔ20〜ｔ21は、目標供給電流（Ｉfc_REQ）
がＩ2であって燃料電池２の出力電流がＩ2に制御されて
いる平衡状態を示しており、この場合はキャパシタ３に
は充電電流は流れ込まない（Ｉcap＝０）。そして、ｔ
21で負荷電流がＩ2からＩ1にステップ応答的に減少し、
それに応じて目標供給電流（Ｉfc_REQ）をＩ2からＩ1に
減少させても、上述した応答遅れが生じるため燃料電池
２の出力電流は直ちにＩ1とはならない。
【００４３】そのため、に示したように、燃料電池２
からキャパシタ３に充電電流（Ｉcap）が流れ、この場
合、図２に示した等価回路においては、以下の式
（３），（４）の関係が成立する。
【００４４】 Ｉ1 ＝ Ｉfc − Ｉcap ・・・・・（３） Ｉcap ＝ （Ｖout−Ｖcap_O）／Ｒcap ・・・・・（４） であるから、燃料電池２における電気化学反応量が減少
して燃料電池２の出力電流（Ｉfc）が減少するにつれ
て、負荷電流（Ｉ1）は一定であるから上記式（３）よ
り、図３（ｂ）のに示したように充電電流（Ｉcap）
は次第に減少する。
【００４５】このように、応答遅れ期間中（ｔ21〜
ｔ22）は、燃料電池２の出力電流（Ｉfc）の一部がキャ
パシタ３の充電に使用されるため、燃料電池２からＩ1
＋Ｉcap分の電流を出力する必要がある。そのため、応
答遅れ期間中（ｔ21〜ｔ22）にＩ1に応じた回転数指令
（SCN_CMD）をエアコンプレッサ制御器１８に出力する
と、エアコンプレッサ１７のコンプレッサモータの回転
数に応じて供給される空気と水素のうちの少なくともい
ずれか一方の供給量が不足するいわゆるガス欠状態とな
り、燃料電池２の劣化を生じるおそれがある。
【００４６】そこで、電力管理手段４（本発明の充放電
状態把握手段と目標供給電流補正手段の機能を含む）
は、図３（ｂ）のに示したように、目標供給電流（Ｉ
fc_REQ）をキャパシタ３の充電電流（Ｉcap）の大きさ
に応じて増加させる第２の補正を行い、これにより燃料
電池２がガス欠状態となることを抑制している。
【００４７】次に、図４を参照して、燃料電池３の応答
遅れ期間中における目標供給電流（Ｉfc_REQ）の補正量
を決定する具体的な手順について説明する。
【００４８】電力管理手段４は、先ず、燃料電池電圧セ
ンサ３１により燃料電池２の出力電圧（Ｖout＝キャパ
シタ３の出力電圧）を検出し、キャパシタ電流センサ３
２によりキャパシタ３の充放電電流（Ｉcap）を検出す
る。そして、以下の式（５）により、キャパシタ３の開
放電圧（Ｖcap_O、本発明のキャパシタの充放電状態に
相当する）を算出する。
【００４９】 Ｖcap_O ＝ Ｖout ＋ Ｉcap・Ｒcap ・・・・・（５） なお、キャパシタ３の内部抵抗（Ｒcap）は、電力管理
手段４を構成するマイコンのデータメモリに記憶されて
いる。
【００５０】そして、図４を参照して、Ｉ＝Ｆ（Ｖ）
は、燃料電池２の電流−電圧特性であり、Ｉ＝Ｇ
1（Ｖ）は、開放電圧Ｖ1（Ｖcap_O＝Ｖ1）におけるキャ
パシタ３の電流−電圧特性である。燃料電池２の出力電
圧Ｖoutと出力電流Ｉfcが、Ｉfc＝Ｆ（Ｖout）の関係を
満たしていれば、燃料電池２に対する空気と水素の供給
量が適切であり、Ｉfc＞Ｆ（Ｖout）のときはガス欠の
状態となる。そのため、Ｉfc≦Ｆ（Ｖout）の関係が保
たれるように目標供給電流（Ｉfc_REQ）を設定すること
により、燃料電池２に対する空気と水素の供給量を適切
に設定して燃料電池２の出力電流（Ｉfc）制御すること
ができる。
【００５１】先ず、目標供給電流（Ｉfc_REQ）が増加す
る場合の補正量の算出手順を説明するため、燃料電池２
の出力電流が負荷電流Ｉ1に制御された平衡状態（Ｐ1）
で、負荷電流がＩ1からＩ2へとステップ応答的に変化
し、それに応じて目標供給電流（Ｉfc_REQ）がＩ1から
Ｉ2に変更され、応答遅れを伴って燃料電池２の出力電
流がＩ2に制御された状態（Ｐ2）まで移行していく場合
を考える。Ｐ1においては、負荷電流が急激に増加し、
燃料電池２の出力電流の不足分を補うようにキャパシタ
３から放電電流が出力される。
【００５２】このとき、燃料電池２の出力電圧（Ｖout
＝キャパシタ３の出力電圧）がＶ1からＶmまで低下した
とすると、キャパシタ３の放電電流（Ｉcap）は、 Ｉcap ＝ Ｇ1（Ｖm）＝ （Ｖcap_O−Ｖm）／Ｒcap ＝ （Ｖ1 −Ｖm）／Ｒcap ・・・・・（６） となり、一方、燃料電池２の出力電流（Ｉfc）は、 Ｉfc ＝ ｆ（Ｖm） ・・・・・（７） となる。そのため、以下の式（８）に示したように、燃
料電池２の出力電流（Ｉfc）にキャパシタ３の放電電流
（Ｉcap）を加えた電流が、目標供給電流であるＩ2とな
る出力電圧Ｖm（本発明の所定電圧に相当する）を求
め、 Ｆ（Ｖm）＋Ｇ1（Ｖm）＝ Ｉ2 ・・・・・（８） このＶmに応じたキャパシタ３の放電電流（図中Ｉmc）
を、目標供給電流Ｉ2から減じる補正を行なうことによ
り、エアコンプレッサ１７が無駄に作動することを抑制
して、燃料電池２の出力電流を制御することができる。
【００５３】そして、燃料電池２の応答遅れが解消され
るまで、すなわち、キャパシタ３からの放電が終了して
（Ｉcap＝０）、キャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_O）が
目標供給電流Ｉ2に応じたＶ2となるまで、電力管理手段
４は、所定のサンプリング間隔でキャパシタ３の開放電
圧（Ｖcap_O）を検知し、検知した該開放電圧（Ｖcap_
O）に応じたキャパシタ３の電流−電圧特性を上記式
（８）の電流−電圧特性（Ｉ＝Ｇ1（Ｖ））に置き換え
て出力電圧Ｖmを求め、該Ｖmに応じたキャパシタ３の放
電電流を、目標供給電流（Ｉ2）から減じる補正を繰り
返し実行する（この場合、キャパシタ３の電流−電流特
性はＩ＝Ｇ2（Ｖ）に向かってシフトしていく）。これ
により、燃料電池２の応答遅れ期間中、キャパシタ３の
放電電流（Ｉc ap）の大きさに応じて、燃料電池２の目
標供給電流（Ｉfc_REQ）が適切に設定される。
【００５４】次に、目標供給電流（Ｉfc_REQ）が減少す
る場合の補正量の算出手順を説明するため、燃料電池２
の出力電流（Ｉfc）が目標供給電流（Ｉ1）に制御され
た平衡状態（Ｐ1）で、負荷電流がＩ1からＩ3へとステ
ップ応答的に変化し、それに応じて目標供給電流（Ｉfc
_REQ）がＩ1からＩ3に変更され、応答遅れを伴って燃料
電池２の出力電流がＩ3に制御された状態（Ｐ3）まで移
行していく場合を考える。Ｐ1においては、負荷電流が
急激に減少して燃料電池２の出力電圧（Ｖout）が上昇
するため、燃料電池２からキャパシタ３に充電電流が流
入する。
【００５５】このとき、燃料電池２の出力電圧（Ｖout
＝キャパシタ３の出力電圧）がＶ1からＶnまで上昇した
とすると、キャパシタ３の充電電流（Ｉcap）は、 Ｉcap ＝ Ｇ1（Ｖn）＝ （Ｖn−Ｖcap_O）／Ｒcap ＝ （Ｖn −Ｖ1）／Ｒcap ・・・・・（９） となり、一方、燃料電池２の出力電流（Ｉfc）は、 Ｉfc ＝ Ｆ（Ｖn） ・・・・・（１０） となる。そのため、以下の式（１１）に示したように、
燃料電池２の出力電流（Ｉfc）からキャパシタ３の充電
電流（Ｉcap）を減じた電流が、目標供給電流であるＩ3
となる出力電圧Ｖn（本発明の所定電圧に相当する）を
求め、 Ｆ（Ｖn）−Ｇ1（Ｖn）＝ Ｉ3 ・・・・・（１１） このＶnに応じたキャパシタ３の充電電流（図中Ｉnc）
を、目標供給電流Ｉ3に加える補正を行なうことによ
り、キャパシタ３に充電電流が流れ込むことにより燃料
電池２がガス欠状態となることを抑制することができ
る。
【００５６】そして、燃料電池2の応答遅れ期間中、す
なわち、キャパシタ３の充電が終了し（Ｉcap＝０）、
キャパシタ３の開放電圧が目標供給電流Ｉ3に応じたＶ3
となるまで、電力管理手段４は、所定のサンプリング間
隔でキャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_O）を検知し、検
知した該開放電圧（Ｖcap_O）に応じたキャパシタ３の
電流−電圧特性を上記式（１１）の電流−電圧特性（Ｉ
＝Ｇ1（Ｖ））に置き換えて出力電圧Ｖnを求め、該Ｖn
に応じたキャパシタ３の充電電流を目標供給電流Ｉ3に
加える補正を繰り返し実行する（この場合、キャパシタ
３の電流−電圧特性はＩ＝Ｇ3（Ｖ）に向かってシフト
していく）。これにより、燃料電池２の応答遅れ期間
中、キャパシタ３の充電電流（Ｉcap）の大きさに応じ
て、燃料電池２の目標供給電流（Ｉfc_REQ）が適切に設
定される。
【００５７】以上説明した目標供給電流（Ｉfc_REQ）の
第１の補正と第２の補正を行なうため、電力管理手段４
は、図５に示した制御ブロック４０（本発明の目標供給
電流補正手段に相当する）の構成を備えている。制御ブ
ロック４０は、電気自動車制御ユニット９から出力され
るモータ目標出力電力（PCMDMG）と、負荷電流センサ１
５と負荷電圧電圧センサ１６の検出信号から算出された
電装補機の消費電力（Ｅload）とを加算した総消費電力
（Ｐ_TL）を出力する第１加算器４１、該総消費電力
（Ｐ_TL）を目標供給電流（Ｉfc_REQ）に変換する電力
／電流変換部４２、キャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_
O）を上記式（５）により算出するキャパシタ開放電圧
算出部４３（本発明の充放電状態把握手段に相当す
る）、キャパシタ３の内部抵抗（Ｒcap）のデータが記
憶されたデータメモリ４４、キャパシタ３の開放電圧
（Ｖout）と目標供給電流（Ｉfc_REQ）に応じて、目標
供給電流（Ｉfc_REQ）の補正量（Ｉfc_AM）を算出する
補正量算出部４５、及び目標供給電流（Ｉfc_REQ）に補
正量（Ｉfc_AM）を加算して、目標供給電流（Ｉfc_RE
Q）を補正する第２加算部４６を有する。
【００５８】キャパシタ開放電圧算出部４３は、キャパ
シタ電流センサ３２からの検出信号によりキャパシタ３
の充放電電流（Ｉcap）を検出し、また、燃料電池電圧
センサ３１からの検出信号によりキャパシタ３の出力電
圧（Ｖout）を検出する。そして、データメモリ４４に
記憶されたキャパシタ３の内部抵抗（Ｒcap）を取得
し、キャパシタ３の充放電電流（Ｉcap）とキャパシタ
３の出力電圧（Ｖout）とキャパシタ３の内部抵抗（Ｒc
ap）から、上記式（５）によりキャパシタ３の開放電圧
（Ｖcap_O）を算出する。
【００５９】補正量算出部４５は、キャパシタ開放電圧
算出部４３から出力されるキャパシタ３の開放電圧（Ｖ
cap_O）と、電力／電流変換部４２から出力される燃料
電池２の目標供給電流（Ｉfc_REQ）と、データメモリ４
４から取得した燃料電池２の電流−電圧特性データ（図
中Ｉcap−Ｖcap，図４におけるＩ＝Ｆ（Ｖ）に相当す
る）及びキャパシタ３の電流−電圧特性データ（図中Ｉ
fc−Ｖfc，図４におけるＩ＝Ｇ1（Ｖ）に相当する）と
から、図４を参照して上述した手順により、目標供給電
流の補正量（Ｉfc_AM）を算出する。
【００６０】そして、第２加算器４６により、目標供給
電流（Ｉfc_REQ）に、補正量（Ｉfc_AMD）を加算するこ
とによって、目標供給電流（Ｉfc_REQ）が補正される。
【００６１】なお、図５の５０の部分を図６に示したよ
うに予めマップ化しておくことにより、補正量（Ｉfc_A
M）の算出に要する時間を短縮することができる。図６
は、キャパシタ３の開放電圧（Ｖcap_O）と、総消費電
力（Ｐ_TOTAL）を入力パラメータとして、図４を参照し
て上述した手順により算出した燃料電池２の目標供給電
流（Ｉfc_REQ）を設定したマップである。例えば、Vcap
_O＝３００（Ｖ）、Ｐ_TOTAL＝２０（kＷ）の入力に対
する目標供給電流としては、Ｉfc_REQ＝７７（Ａ）が即
座に得られる。
【００６２】また、本実施の形態では、前記第１の補正
と前記第２の補正の双方を行なって、キャパシタ３から
放電される場合とキャパシタ３が充電される場合の双方
について、燃料電池２の目標供給電流（Ｉfc_ REQ）を
補正する処理を行なったが、いずれか一方の補正を行な
う場合にも本発明の効果を得ることができる。
【００６３】また、本実施の形態では、予めデータメモ
リ４４に記憶されたキャパシタ３の電流−電圧特性と、
燃料電池２の電圧−電流特性とを使用して、燃料電池２
の目標供給電流（Ｉfc_ REQ）を精度良く算出したが、
これらの電流−電圧特性を用いずに、例えば、キャパシ
タ電流センサ３２の検出電流値（この場合、本発明のキ
ャパシタの充放電状態に相当する）に応じて、目標供給
電流（Ｉfc_ REQ）を補正する場合であっても、本発明
の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池電源装置の構成図。
【図２】図１に示した燃料電池電源装置の等価回路。
【図３】燃料電池の応答遅れが生じた場合のキャパシタ
の出力電流の推移を示したグラフ。
【図４】目標供給電流の補正量の算出方法を説明したグ
ラフ。
【図５】目標供給電流を補正するための制御ブロック
図。
【図６】目標供給電流を補正するためのデータテーブ
ル。
【符号の説明】
１…燃料電池電源装置、２…燃料電池、３…キャパシ
タ、４…電力管理手段、５…燃料電池制御手段、６…モ
ータ駆動ユニット、９…電気自動車制御ユニット、１７
…エアコンプレッサ、１８…エアコンプレッサ制御器、
１９…比例圧力レギュレータ、２０…高圧水素タンク、
３０…燃料電池電流センサ、３１…燃料電池電圧セン
サ、３２…キャパシタ電流センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 渡邉 和典 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） 5G003 AA05 BA01 CA01 CA11 CC02 DA07 DA18 FA06 GC05 5H027 CC06 KK51 KK54 KK56 MM02 5H115 PA12 PG04 PI18 PO02 QE08 QN03 SE06 TI05 TI06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料電池と、該燃料電池に反応ガスを供給
    する反応ガス供給手段と、前記燃料電池を負荷と接続し
    て該負荷に電流を供給する際に、該負荷の要求電流に応
    じて決定された目標供給電流に基づいて、前記反応ガス
    供給手段から前記燃料電池に供給する反応ガスの供給量
    を制御する燃料電池制御手段と、 前記燃料電池により充電され、前記燃料電池制御手段に
    より前記燃料電池の出力電流を制御する際に生じる応答
    遅れよりも短い時間で前記目標供給電流が増大して、前
    記要求電流に対して前記燃料電池の出力電流が不足する
    状態となるときに、放電が生じて前記要求電流の供給が
    確保されるように、前記燃料電池と並列に接続されたキ
    ャパシタとを備えた燃料電池電源装置において、 前記キャパシタの充放電状態を把握する充放電状態把握
    手段と、 前記応答遅れが生じる前記目標供給電流の変更があった
    場合に、前記充放電状態把握手段により把握された前記
    キャパシタの充放電状態に応じて、該変更が前記目標供
    給電流を増加させるものであるときに前記目標供給電流
    を減少させる第１の補正と、該変更が前記目標供給電流
    を減少させるものであるときに前記目標供給電流を増加
    させる第２の補正とのうちの少なくともいずれか一方を
    行なう目標供給電流補正手段とを備えたことを特徴とす
    る燃料電池電源装置。
  2. 【請求項２】前記充放電状態把握手段は、前記充放電状
    態として前記キャパシタの開放電圧を把握し、 前記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池の電圧−電
    流特性データから把握される所定電圧に応じた前記燃料
    電池の出力電流に、前記充放電状態把握手段により把握
    された前記キャパシタの開放電圧に基づく前記キャパシ
    タの電圧−電流特性データから把握された該所定電圧に
    応じた前記キャパシタの放電電流を加えた電流が、前記
    目標供給電流と一致するような該所定電圧を求め、前記
    目標供給電流から該所定電圧に応じた前記キャパシタの
    放電電流を減じることによって前記第１の補正を行なう
    ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池電源装置。
  3. 【請求項３】前記充放電状態把握手段は、前記充放電状
    態として前記キャパシタの開放電圧を把握し、 前記目標供給電流補正手段は、前記燃料電池の電圧−電
    流特性データから把握される所定電圧に応じた前記燃料
    電池の出力電流から、前記充放電状態把握手段により把
    握された前記キャパシタの開放電圧に基づいて前記キャ
    パシタの電圧−電流特性データから把握される該所定電
    圧に応じた前記キャパシタへの充電電流を減じた電流
    が、前記目標供給電流と一致するような該所定電圧を求
    め、前記目標供給電流に該所定電圧に応じた前記キャパ
    シタの充電電流を加算することによって前記第２の補正
    を行なうことを特徴とする請求項１記載の燃料電池電源
    装置。
  4. 【請求項４】前記キャパシタの出力電圧を検出するキャ
    パシタ電圧検出手段と、前記キャパシタの内部抵抗の抵
    抗値データを記憶した記憶手段と、前記キャパシタの充
    放電電流を検出するキャパシタ電流検出手段とを備え、 前記充放電状態把握手段は、前記記憶手段に記憶された
    前記キャパシタの内部抵抗の抵抗値データと前記キャパ
    シタ電流検出手段による検出された電流とに基づいて該
    内部抵抗における電圧降下を算出し、前記キャパシタ電
    圧検出手段による検出電圧と該電圧降下から、前記キャ
    パシタの開放電圧を把握することを特徴とする請求項２
    又は請求項３記載の燃料電池電源装置。
JP2001107501A 2001-04-05 2001-04-05 燃料電池電源装置 Expired - Fee Related JP4294884B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001107501A JP4294884B2 (ja) 2001-04-05 2001-04-05 燃料電池電源装置
US10/117,298 US7005204B2 (en) 2001-04-05 2002-04-05 Fuel cell power supply
US11/319,884 US7485383B2 (en) 2001-04-05 2005-12-28 Fuel cell power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001107501A JP4294884B2 (ja) 2001-04-05 2001-04-05 燃料電池電源装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009061223A Division JP4335303B2 (ja) 2009-03-13 2009-03-13 燃料電池電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002305011A true JP2002305011A (ja) 2002-10-18
JP4294884B2 JP4294884B2 (ja) 2009-07-15

Family

ID=18959816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001107501A Expired - Fee Related JP4294884B2 (ja) 2001-04-05 2001-04-05 燃料電池電源装置

Country Status (2)

Country Link
US (2) US7005204B2 (ja)
JP (1) JP4294884B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003187841A (ja) * 2001-12-20 2003-07-04 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
JP2004185820A (ja) * 2002-11-29 2004-07-02 Honda Motor Co Ltd 燃料電池車両の制御装置
US7096131B2 (en) 2003-10-07 2006-08-22 Honda Motor Co., Ltd. Method for determining specifications of fuel cell power generation system and fuel cell power generation system
JP2006310327A (ja) * 2006-08-01 2006-11-09 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
KR101282698B1 (ko) * 2010-11-14 2013-07-05 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4294884B2 (ja) * 2001-04-05 2009-07-15 本田技研工業株式会社 燃料電池電源装置
JP3928154B2 (ja) * 2001-05-29 2007-06-13 本田技研工業株式会社 燃料電池電源装置
JP3741009B2 (ja) * 2001-09-07 2006-02-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US8057929B2 (en) * 2003-10-20 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Regenerative compressor motor control for a fuel cell power system
US7183742B2 (en) * 2003-12-11 2007-02-27 Honeywell International, Inc. Unmanned underwater vehicle fuel cell powered charging system and method
CA2580424C (en) * 2004-09-24 2011-01-04 Nissan Motor Co., Ltd. Power generation control system for fuel cell
JP4734939B2 (ja) * 2005-01-28 2011-07-27 株式会社デンソー ２次電池充電システム
JP4972943B2 (ja) * 2006-01-31 2012-07-11 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置及び燃料電池システムの制御方法
US7729812B2 (en) * 2006-04-12 2010-06-01 Proton Energy Systems, Inc. Field deployable power distribution system and method thereof
JP5120593B2 (ja) * 2006-10-18 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US7752845B2 (en) 2007-01-08 2010-07-13 Robert Paul Johnson Solar-powered, liquid-hydrocarbon-fuel synthesizer
US8741158B2 (en) 2010-10-08 2014-06-03 Ut-Battelle, Llc Superhydrophobic transparent glass (STG) thin film articles
CN101855769A (zh) * 2007-07-25 2010-10-06 特鲁丽特公司 管理混合电力的产生及应用的装置、系统和方法
US8057930B2 (en) * 2008-08-19 2011-11-15 Harris Corporation Battery retainer
JP2010123434A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP5077295B2 (ja) * 2009-06-16 2012-11-21 トヨタ自動車株式会社 車両搭載用燃料電池システム
DE102010008917A1 (de) 2010-02-23 2011-08-25 Liebherr-Werk Biberach GmbH, 88400 Antriebssystem und Arbeitsmaschine
US11292919B2 (en) 2010-10-08 2022-04-05 Ut-Battelle, Llc Anti-fingerprint coatings
KR20120120706A (ko) * 2011-04-25 2012-11-02 삼성전자주식회사 보조 전원 장치 및 보조 전원 장치를 포함하는 사용자 장치
CN104584362B (zh) * 2012-08-16 2017-11-21 日产自动车株式会社 电力供给系统以及电力供给系统的控制方法
US20140150485A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Basf Se Storage Unit for a Drive System in a Vehicle
JP5888315B2 (ja) * 2013-12-18 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
US20150239773A1 (en) 2014-02-21 2015-08-27 Ut-Battelle, Llc Transparent omniphobic thin film articles

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931947A (en) * 1983-09-29 1990-06-05 Engelhard Corporation Fuel cell/battery hybrid system having battery charge-level control
JPH01211860A (ja) * 1988-02-18 1989-08-25 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池発電システムの制御装置
JPH02287807A (ja) * 1989-04-28 1990-11-27 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池用電力変換装置
JPH06275296A (ja) 1993-03-24 1994-09-30 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池発電装置
EP0992075A1 (de) * 1997-06-06 2000-04-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennstoffzelle-methanolreformer mit einem energiespeicher und verfahren zur steuerung des energieflusses des systems
JP3810558B2 (ja) * 1998-05-19 2006-08-16 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボット
KR100395516B1 (ko) * 1998-11-19 2003-12-18 금호석유화학 주식회사 비선형등가회로모형을이용한축전장치의특성인자수치화방법및장치
US6100665A (en) * 1999-05-25 2000-08-08 Alderman; Robert J. Electrical power system with relatively-low voltage input and method
JP2001165056A (ja) * 1999-12-13 2001-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動圧縮機の駆動装置
US6326763B1 (en) * 1999-12-20 2001-12-04 General Electric Company System for controlling power flow in a power bus generally powered from reformer-based fuel cells
JP3832237B2 (ja) * 2000-09-22 2006-10-11 日産自動車株式会社 ハイブリッド車の制御装置
US6321145B1 (en) * 2001-01-29 2001-11-20 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for a fuel cell propulsion system
JP4294884B2 (ja) 2001-04-05 2009-07-15 本田技研工業株式会社 燃料電池電源装置
JP3730592B2 (ja) * 2001-06-06 2006-01-05 本田技研工業株式会社 燃料電池自動車の制御装置
JP3679070B2 (ja) * 2001-06-22 2005-08-03 本田技研工業株式会社 燃料電池自動車の制御装置
US6573682B1 (en) * 2001-12-14 2003-06-03 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell system multiple stage voltage control method and apparatus

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003187841A (ja) * 2001-12-20 2003-07-04 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
JP2004185820A (ja) * 2002-11-29 2004-07-02 Honda Motor Co Ltd 燃料電池車両の制御装置
JP4554151B2 (ja) * 2002-11-29 2010-09-29 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の制御装置
US7096131B2 (en) 2003-10-07 2006-08-22 Honda Motor Co., Ltd. Method for determining specifications of fuel cell power generation system and fuel cell power generation system
JP2006310327A (ja) * 2006-08-01 2006-11-09 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
JP4502985B2 (ja) * 2006-08-01 2010-07-14 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池システム
KR101282698B1 (ko) * 2010-11-14 2013-07-05 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US7485383B2 (en) 2009-02-03
US20020172847A1 (en) 2002-11-21
JP4294884B2 (ja) 2009-07-15
US20060105206A1 (en) 2006-05-18
US7005204B2 (en) 2006-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002305011A (ja) 燃料電池電源装置
JP3822139B2 (ja) 燃料電池電源装置
JP3662872B2 (ja) 燃料電池電源装置
CA2836555C (en) Fuel cell system with idle-stop control
US7291412B2 (en) Control apparatus and control method of fuel cell system
US9236623B2 (en) Fuel cell system
US8277990B2 (en) Fuel cell system
EP1479122B1 (en) Hybrid fuel cell system and control method therefor
CN101529634B (zh) 燃料电池系统
EP2241473B1 (en) Fuel cell vehicle
JP3730592B2 (ja) 燃料電池自動車の制御装置
US20210146798A1 (en) Driving control system and control method of fuel cell vehicle
JP4308479B2 (ja) 燃料電池電源装置
JP4614182B2 (ja) 燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、そのコンピュータプログラム、およびそれを記録する記録媒体
JP3970828B2 (ja) 燃料電池発電システムの仕様決定方法
JP3879631B2 (ja) 燃料電池システム
JP4335303B2 (ja) 燃料電池電源装置
JP2006048483A (ja) 電源装置およびその電力収支の補正方法並びに電源の電流電圧特性推定方法
JP2003317762A (ja) 燃料電池システムの制御装置及び制御方法
JP2002034103A (ja) 電動車両の電力制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090407

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090409

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees