JP2003168467A - 車両用燃料電池システムの制御装置 - Google Patents
車両用燃料電池システムの制御装置Info
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Classifications
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池システムに大気圧センサを設けるこ
となく、大気圧変化の影響を排除して空気供給ができる
車両用燃料電池システムを提供する。 【解決手段】 空気極１１１に供給する空気を圧縮する
コンプレッサ１３０を目標回転数で運転し、空気調圧弁
１７０を操作することにより空気極１１１における空気
圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システムの制
御装置において、前記目標回転数又は前記目標圧力を保
つために必要なコンプレッサ１３０の運転パラメータに
基づいて大気圧を推定し、前記目標回転数を補正し、水
素パージ弁１８０の開放時間を補正し、燃料電池１の発
電量を制限する。
となく、大気圧変化の影響を排除して空気供給ができる
車両用燃料電池システムを提供する。 【解決手段】 空気極１１１に供給する空気を圧縮する
コンプレッサ１３０を目標回転数で運転し、空気調圧弁
１７０を操作することにより空気極１１１における空気
圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システムの制
御装置において、前記目標回転数又は前記目標圧力を保
つために必要なコンプレッサ１３０の運転パラメータに
基づいて大気圧を推定し、前記目標回転数を補正し、水
素パージ弁１８０の開放時間を補正し、燃料電池１の発
電量を制限する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用燃料電池シ
ステムの制御装置に関する。
ステムの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化剤として、空気中の酸素を使用する
燃料電池においては、これを高地などの低気圧環境下で
用いると、大気圧の変化に起因したさまざまな影響があ
る。この対策として、例えば、モータを用いたコンプレ
ッサまたはブロア等で空気を酸化剤ガスとして燃料電池
へ供給する供給するものにおいて、大気圧に関わらず必
要酸素量を供給できるように、大気圧変動を考慮してモ
ータの回転数を補正する技術が特開２０００−１８８３
８号公報、特開平６−２４３８８６号公報で開示されて
いる。
燃料電池においては、これを高地などの低気圧環境下で
用いると、大気圧の変化に起因したさまざまな影響があ
る。この対策として、例えば、モータを用いたコンプレ
ッサまたはブロア等で空気を酸化剤ガスとして燃料電池
へ供給する供給するものにおいて、大気圧に関わらず必
要酸素量を供給できるように、大気圧変動を考慮してモ
ータの回転数を補正する技術が特開２０００−１８８３
８号公報、特開平６−２４３８８６号公報で開示されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、大気圧補正以外に用途の無い大気圧センサを追加す
ることによるコストアップがあった。
は、大気圧補正以外に用途の無い大気圧センサを追加す
ることによるコストアップがあった。
【０００４】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであり、燃料電池システムに大気圧センサを設ける
ことなく、大気圧変化の影響を排除して空気供給ができ
る車両用燃料電池システムを提供することを目的とする
ものである。
ものであり、燃料電池システムに大気圧センサを設ける
ことなく、大気圧変化の影響を排除して空気供給ができ
る車両用燃料電池システムを提供することを目的とする
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、空気極に供給する空気を圧縮す
るコンプレッサを目標回転数で運転し、圧力制御弁を操
作することにより前記空気極における空気圧力を目標圧
力に制御する車両用燃料電池システムの制御装置におい
て、前記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要
な前記コンプレッサの運転パラメータに基づいて大気圧
を推定することを要旨とする。
請求項１記載の発明は、空気極に供給する空気を圧縮す
るコンプレッサを目標回転数で運転し、圧力制御弁を操
作することにより前記空気極における空気圧力を目標圧
力に制御する車両用燃料電池システムの制御装置におい
て、前記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要
な前記コンプレッサの運転パラメータに基づいて大気圧
を推定することを要旨とする。
【０００６】上記目的を達成するため請求項２記載の発
明は、空気極に供給する空気を圧縮するコンプレッサを
目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作することにより
前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御する車両
用燃料電池システムの制御装置において、前記目標回転
数又は前記目標圧力を保つために必要な前記コンプレッ
サの運転パラメータに基づいて前記目標回転数を補正す
ることを要旨とする。
明は、空気極に供給する空気を圧縮するコンプレッサを
目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作することにより
前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御する車両
用燃料電池システムの制御装置において、前記目標回転
数又は前記目標圧力を保つために必要な前記コンプレッ
サの運転パラメータに基づいて前記目標回転数を補正す
ることを要旨とする。
【０００７】上記目的を達成するため請求項３記載の発
明は、空気極に供給する空気を圧縮するコンプレッサを
目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作することにより
前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御する車両
用燃料電池システムの制御装置において、燃料極通路を
大気開放可能なパージ弁と、該パージ弁を所定条件成立
時に所定時間開放するパージ弁制御手段と、を備え、前
記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要な前記
コンプレッサの運転パラメータにより前記所定時間を補
正することを要旨とする。
明は、空気極に供給する空気を圧縮するコンプレッサを
目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作することにより
前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御する車両
用燃料電池システムの制御装置において、燃料極通路を
大気開放可能なパージ弁と、該パージ弁を所定条件成立
時に所定時間開放するパージ弁制御手段と、を備え、前
記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要な前記
コンプレッサの運転パラメータにより前記所定時間を補
正することを要旨とする。
【０００８】上記目的を達成するため請求項４記載の発
明は、空気極に供給する空気を圧縮するコンプレッサを
目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作することにより
前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御する車両
用燃料電池システムの制御装置において、前記目標回転
数又は前記目標圧力を保つために必要な前記コンプレッ
サの運転パラメータにより燃料電池の発電電力を制限す
ることを要旨とする。
明は、空気極に供給する空気を圧縮するコンプレッサを
目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作することにより
前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御する車両
用燃料電池システムの制御装置において、前記目標回転
数又は前記目標圧力を保つために必要な前記コンプレッ
サの運転パラメータにより燃料電池の発電電力を制限す
ることを要旨とする。
【０００９】上記目的を達成するため請求項５記載の発
明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、前記運転パ
ラメータは、前記コンプレッサの負荷であることを要旨
とする。
明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、前記運転パ
ラメータは、前記コンプレッサの負荷であることを要旨
とする。
【００１０】上記目的を達成するため請求項６記載の発
明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、前記コンプ
レッサの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記目
標回転数と前記実回転数とに応じてコンプレッサが前記
目標回転数を維持するために必要なモータのトルクであ
る目標トルクを演算する回転数制御手段と、前記目標ト
ルクにしたがい前記モータの電流を制御するトルク制御
手段と、を備え、前記目標トルクの値を前記運転パラメ
ータとして用いることを要旨とする。
明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、前記コンプ
レッサの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記目
標回転数と前記実回転数とに応じてコンプレッサが前記
目標回転数を維持するために必要なモータのトルクであ
る目標トルクを演算する回転数制御手段と、前記目標ト
ルクにしたがい前記モータの電流を制御するトルク制御
手段と、を備え、前記目標トルクの値を前記運転パラメ
ータとして用いることを要旨とする。
【００１１】上記目的を達成するため請求項７記載の発
明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、前記運転パ
ラメータは、前記圧力制御弁の開度であることを要旨と
する。
明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、前記運転パ
ラメータは、前記圧力制御弁の開度であることを要旨と
する。
【００１２】上記目的を達成するため請求項８記載の発
明は、請求項７記載の車両用燃料電池システムの制御装
置において、前記圧力制御弁の開度の変化の少ない運転
領域で、前記大気圧の推定又は前記目標回転数の補正又
は前記所定時間の補正又は前記発電電力の制限を行うこ
とを要旨とする。
明は、請求項７記載の車両用燃料電池システムの制御装
置において、前記圧力制御弁の開度の変化の少ない運転
領域で、前記大気圧の推定又は前記目標回転数の補正又
は前記所定時間の補正又は前記発電電力の制限を行うこ
とを要旨とする。
【００１３】上記目的を達成するため請求項９記載の発
明は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、暖機運転中
は前記大気圧の推定又は前記目標回転数の補正又は前記
所定時間の補正又は前記発電電力の制限を行なわないこ
とを要旨とする。
明は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の車
両用燃料電池システムの制御装置において、暖機運転中
は前記大気圧の推定又は前記目標回転数の補正又は前記
所定時間の補正又は前記発電電力の制限を行なわないこ
とを要旨とする。
【００１４】上記目的を達成するため請求項１０記載の
発明は、請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の
車両用燃料電池システムの制御装置において、前記運転
パラメータは所定時間で平均したものを用いることを要
旨とする。
発明は、請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の
車両用燃料電池システムの制御装置において、前記運転
パラメータは所定時間で平均したものを用いることを要
旨とする。
【００１５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、空気極に
供給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運
転し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極にお
ける空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記目標回転数又は前記目標
圧力を保つために必要な前記コンプレッサの運転パラメ
ータに基づいて大気圧を推定するようにしたので、所定
の大気圧、例えば平地での大気圧における運転パラメー
タとの比較により大気圧を推定することができるように
なり、燃料電池システムに大気圧センサを設けることな
く、大気圧変化の影響を排除して空気供給ができる車両
用燃料電池システムを提供することができるという効果
がある。
供給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運
転し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極にお
ける空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記目標回転数又は前記目標
圧力を保つために必要な前記コンプレッサの運転パラメ
ータに基づいて大気圧を推定するようにしたので、所定
の大気圧、例えば平地での大気圧における運転パラメー
タとの比較により大気圧を推定することができるように
なり、燃料電池システムに大気圧センサを設けることな
く、大気圧変化の影響を排除して空気供給ができる車両
用燃料電池システムを提供することができるという効果
がある。
【００１６】この際、大気圧センサを用いることなく、
通常の酸化剤ガス流量制御または圧力制御に用いる機器
を用いて大気圧を推定することができるので、大気圧セ
ンサをコストアップを抑制できる。
通常の酸化剤ガス流量制御または圧力制御に用いる機器
を用いて大気圧を推定することができるので、大気圧セ
ンサをコストアップを抑制できる。
【００１７】請求項２記載の発明によれば、空気極に供
給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運転
し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極におけ
る空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システ
ムの制御装置において、前記目標回転数又は前記目標圧
力を保つために必要な前記コンプレッサの運転パラメー
タに基づいて前記目標回転数を補正するようにしたの
で、大気圧の変動に関わらず必要量の酸素を燃料電池に
供給することができるという効果がある。
給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運転
し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極におけ
る空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システ
ムの制御装置において、前記目標回転数又は前記目標圧
力を保つために必要な前記コンプレッサの運転パラメー
タに基づいて前記目標回転数を補正するようにしたの
で、大気圧の変動に関わらず必要量の酸素を燃料電池に
供給することができるという効果がある。
【００１８】請求項３記載の発明によれば、空気極に供
給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運転
し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極におけ
る空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システ
ムの制御装置において、燃料極通路を大気開放可能なパ
ージ弁と、該パージ弁を所定条件成立時に所定時間開放
するパージ弁制御手段と、を備え、前記目標回転数又は
前記目標圧力を保つために必要な前記コンプレッサの運
転パラメータにより前記所定時間を補正するようにした
ので、大気圧の低下に伴い、同じ時間パージ弁を開けて
もガス管内と大気圧との圧力差が増大して排出される燃
料ガス量が必要以上に多くなってしてしまうことを回避
し、大気圧の変動に関わらず排出される燃料ガス量を必
要最小限とすることができるパージ効果が得られる。
給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運転
し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極におけ
る空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システ
ムの制御装置において、燃料極通路を大気開放可能なパ
ージ弁と、該パージ弁を所定条件成立時に所定時間開放
するパージ弁制御手段と、を備え、前記目標回転数又は
前記目標圧力を保つために必要な前記コンプレッサの運
転パラメータにより前記所定時間を補正するようにした
ので、大気圧の低下に伴い、同じ時間パージ弁を開けて
もガス管内と大気圧との圧力差が増大して排出される燃
料ガス量が必要以上に多くなってしてしまうことを回避
し、大気圧の変動に関わらず排出される燃料ガス量を必
要最小限とすることができるパージ効果が得られる。
【００１９】請求項４記載の発明によれば、空気極に供
給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運転
し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極におけ
る空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システ
ムの制御装置において、前記目標回転数又は前記目標圧
力を保つために必要な前記コンプレッサの運転パラメー
タにより燃料電池の発電電力を制限するようにしたの
で、大気圧の低下に伴い、コンプレッサを最大能力で使
っても供給できる酸素量は減るので発電可能な最大電力
が低下してしまう場合でも、これに応じて発電電力を制
限することで燃料電池が劣化することが防止できるとい
う効果がある。
給する空気を圧縮するコンプレッサを目標回転数で運転
し、圧力制御弁を操作することにより前記空気極におけ
る空気圧力を目標圧力に制御する車両用燃料電池システ
ムの制御装置において、前記目標回転数又は前記目標圧
力を保つために必要な前記コンプレッサの運転パラメー
タにより燃料電池の発電電力を制限するようにしたの
で、大気圧の低下に伴い、コンプレッサを最大能力で使
っても供給できる酸素量は減るので発電可能な最大電力
が低下してしまう場合でも、これに応じて発電電力を制
限することで燃料電池が劣化することが防止できるとい
う効果がある。
【００２０】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項４のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記運転パラメータは、前記
コンプレッサの負荷であることとしたので、請求項１な
いし請求項４記載の発明の効果に加えて、目標回転数又
は目標圧力を保つために必要なコンプレッサの負荷が大
気圧が低くなるほど大きくなることを利用して、所定の
大気圧、例えば平地での大気圧におけるコンプレッサの
負荷との比較により、請求項１ないし請求項４の推定又
は補正又は制限をする制御を行うことができるという効
果がある。
いし請求項４のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記運転パラメータは、前記
コンプレッサの負荷であることとしたので、請求項１な
いし請求項４記載の発明の効果に加えて、目標回転数又
は目標圧力を保つために必要なコンプレッサの負荷が大
気圧が低くなるほど大きくなることを利用して、所定の
大気圧、例えば平地での大気圧におけるコンプレッサの
負荷との比較により、請求項１ないし請求項４の推定又
は補正又は制限をする制御を行うことができるという効
果がある。
【００２１】請求項６記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項４のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記コンプレッサの実回転数
を検出する回転数検出手段と、前記目標回転数と前記実
回転数とに応じてコンプレッサが前記目標回転数を維持
するために必要なモータのトルクである目標トルクを演
算する回転数制御手段と、前記目標トルクにしたがい前
記モータの電流を制御するトルク制御手段と、を備え、
前記目標トルクの値を前記運転パラメータとして用いる
ようにしたので、通常の回転数フィードバック制御にお
ける算出過程で出てくる値をそのまま用いることができ
るようになり、請求項１ないし請求項４記載の発明の効
果に加えて、簡単な構成で実現できるという効果があ
る。
いし請求項４のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記コンプレッサの実回転数
を検出する回転数検出手段と、前記目標回転数と前記実
回転数とに応じてコンプレッサが前記目標回転数を維持
するために必要なモータのトルクである目標トルクを演
算する回転数制御手段と、前記目標トルクにしたがい前
記モータの電流を制御するトルク制御手段と、を備え、
前記目標トルクの値を前記運転パラメータとして用いる
ようにしたので、通常の回転数フィードバック制御にお
ける算出過程で出てくる値をそのまま用いることができ
るようになり、請求項１ないし請求項４記載の発明の効
果に加えて、簡単な構成で実現できるという効果があ
る。
【００２２】請求項７記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項４のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記運転パラメータは、前記
圧力制御弁の開度であるようにしたので、目標回転数又
は目標圧力を保つために必要な圧力制御弁の開度が大気
圧が低くなるほど小さくなることを利用して、所定の大
気圧、例えば平地での大気圧における圧力制御弁の開度
との比較により請求項１ないし請求項４の推定又は補正
又は制限をする制御を行うことができるという効果があ
る。
いし請求項４のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、前記運転パラメータは、前記
圧力制御弁の開度であるようにしたので、目標回転数又
は目標圧力を保つために必要な圧力制御弁の開度が大気
圧が低くなるほど小さくなることを利用して、所定の大
気圧、例えば平地での大気圧における圧力制御弁の開度
との比較により請求項１ないし請求項４の推定又は補正
又は制限をする制御を行うことができるという効果があ
る。
【００２３】請求項８記載の発明によれば、請求項７記
載の車両用燃料電池システムの制御装置において、前記
圧力制御弁の開度の変化の少ない運転領域で、前記大気
圧の推定又は前記目標回転数の補正又は前記所定時間の
補正又は前記発電電力の制限を行うようにしたので、大
気圧の推定誤りを抑制し、前記大気圧の推定又は前記目
標回転数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電電
力の制限を誤りなく行うことができるという効果があ
る。
載の車両用燃料電池システムの制御装置において、前記
圧力制御弁の開度の変化の少ない運転領域で、前記大気
圧の推定又は前記目標回転数の補正又は前記所定時間の
補正又は前記発電電力の制限を行うようにしたので、大
気圧の推定誤りを抑制し、前記大気圧の推定又は前記目
標回転数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電電
力の制限を誤りなく行うことができるという効果があ
る。
【００２４】請求項９記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項８のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、暖機運転中は前記大気圧の推
定又は前記目標回転数の補正又は前記所定時間の補正又
は前記発電電力の制限を行なわないようにしたので、大
気圧の推定誤りを抑制し、前記大気圧の推定又は前記目
標回転数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電電
力の制限を誤りなく行うことができるという効果があ
る。
いし請求項８のいずれか１項記載の車両用燃料電池シス
テムの制御装置において、暖機運転中は前記大気圧の推
定又は前記目標回転数の補正又は前記所定時間の補正又
は前記発電電力の制限を行なわないようにしたので、大
気圧の推定誤りを抑制し、前記大気圧の推定又は前記目
標回転数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電電
力の制限を誤りなく行うことができるという効果があ
る。
【００２５】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
ないし請求項９のいずれか１項記載の車両用燃料電池シ
ステムの制御装置において、前記運転パラメータは所定
時間で平均したものを用いるようにしたので、大気圧の
推定誤りを抑制し、前記大気圧の推定又は前記目標回転
数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電電力の制
限を誤りなく行うことができるという効果がある。
ないし請求項９のいずれか１項記載の車両用燃料電池シ
ステムの制御装置において、前記運転パラメータは所定
時間で平均したものを用いるようにしたので、大気圧の
推定誤りを抑制し、前記大気圧の推定又は前記目標回転
数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電電力の制
限を誤りなく行うことができるという効果がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。燃料電池は、水素ガスなど
の燃料ガスと酸素を有する酸素ガスとを、電解質を介し
て電気化学的に反応させ、電極間から電気エネルギを直
接取り出すものである。したがって、燃料電池の発電電
力量が大きくなるにしたがい、多くのガスの供給量が必
要になる。逆に、燃料電池の発電電力量が小さい場合、
ガスの供給量は少なくても良いことになる。ここで、ガ
スの供給量とは、圧力および流量を表わす。
施の形態を詳細に説明する。燃料電池は、水素ガスなど
の燃料ガスと酸素を有する酸素ガスとを、電解質を介し
て電気化学的に反応させ、電極間から電気エネルギを直
接取り出すものである。したがって、燃料電池の発電電
力量が大きくなるにしたがい、多くのガスの供給量が必
要になる。逆に、燃料電池の発電電力量が小さい場合、
ガスの供給量は少なくても良いことになる。ここで、ガ
スの供給量とは、圧力および流量を表わす。
【００２７】特に車両用燃料電池システムでは、据え置
き型燃料電池システムと異なって、低負荷のアイドリン
グ状態から高負荷の高速時の加速状態まで大きく負荷が
変動すること、更に車両に何らかの手段で燃料を搭載し
なければならいという制約がある。このような本発明に
係る車両用燃料電池システムの制御装置に好適なガス供
給量を可変とした燃料電池システムの構成図を図１に示
す。
き型燃料電池システムと異なって、低負荷のアイドリン
グ状態から高負荷の高速時の加速状態まで大きく負荷が
変動すること、更に車両に何らかの手段で燃料を搭載し
なければならいという制約がある。このような本発明に
係る車両用燃料電池システムの制御装置に好適なガス供
給量を可変とした燃料電池システムの構成図を図１に示
す。
【００２８】図１において、燃料電池システムは、空気
極１１１および水素極１１２からなる燃料電池１１０へ
加湿器１２０により加湿された空気、水素を供給するも
のである。空気は、大気からコンプレッサ１３０で加圧
され、空気加湿器１２１で図示しない純水で加湿された
後、燃料電池１１０の空気極１１１へ供給され、燃料電
池１１０で未使用の空気は、空気調圧弁１７０から大気
へ排出される。
極１１１および水素極１１２からなる燃料電池１１０へ
加湿器１２０により加湿された空気、水素を供給するも
のである。空気は、大気からコンプレッサ１３０で加圧
され、空気加湿器１２１で図示しない純水で加湿された
後、燃料電池１１０の空気極１１１へ供給され、燃料電
池１１０で未使用の空気は、空気調圧弁１７０から大気
へ排出される。
【００２９】燃料電池１１０の空気極１１１へ供給され
る空気の流量と圧力は、コンプレッサ１３０の回転数お
よび空気調圧弁１７０の開度により制御される。コンプ
レッサ１３０はモータ１３１により駆動され、燃料電池
システム制御装置２１０はモータ回転センサ３３０を参
照して、モータ１３１が目標の回転数となるようにモー
タ１３１を制御する。また、燃料電池システム制御装置
２１０は空気圧力センサ３１０を参照し、燃料電池１１
０の空気極１１１へ供給される空気の圧力が目標の圧力
となるように空気調圧弁１７０を制御する。
る空気の流量と圧力は、コンプレッサ１３０の回転数お
よび空気調圧弁１７０の開度により制御される。コンプ
レッサ１３０はモータ１３１により駆動され、燃料電池
システム制御装置２１０はモータ回転センサ３３０を参
照して、モータ１３１が目標の回転数となるようにモー
タ１３１を制御する。また、燃料電池システム制御装置
２１０は空気圧力センサ３１０を参照し、燃料電池１１
０の空気極１１１へ供給される空気の圧力が目標の圧力
となるように空気調圧弁１７０を制御する。
【００３０】一方燃料ガスである水素は、高圧水素ボン
ベ１４０から水素調圧弁１５０、エゼクタ１６０を経由
して、水素加湿器１２２で図示しない純水で加湿された
後、燃料電池１１０の水素極１１２へ供給され、燃料電
池１１０で未使用の水素は、エゼクタ１５０によって燃
料電池１１０の水素極１１２へ循環される。
ベ１４０から水素調圧弁１５０、エゼクタ１６０を経由
して、水素加湿器１２２で図示しない純水で加湿された
後、燃料電池１１０の水素極１１２へ供給され、燃料電
池１１０で未使用の水素は、エゼクタ１５０によって燃
料電池１１０の水素極１１２へ循環される。
【００３１】燃料電池１１０の水素極１１２へ供給され
る水素の圧力は、水素調圧弁１５０の開度で制御され
る。燃料電池システム制御装置２１０は、水素圧力セン
サ３２０を参照し、燃料電池１１０の水素極１１２へ供
給される水素の圧力が目標の圧力となるように水素調圧
弁１５０を制御する。
る水素の圧力は、水素調圧弁１５０の開度で制御され
る。燃料電池システム制御装置２１０は、水素圧力セン
サ３２０を参照し、燃料電池１１０の水素極１１２へ供
給される水素の圧力が目標の圧力となるように水素調圧
弁１５０を制御する。
【００３２】コンプレッサ１３０の目標回転数は、コン
プレッサの特性から求めることができる。図３にコンプ
レッサの特性図を示す。圧力比とは、コンプレッサ入口
圧力に対するコンプレッサ出口圧力の比であり、空気圧
力センサ３１０の値／大気圧である。したがって、燃料
電池システム制御装置２１０では、この特性のマップデ
ータを持つことによって、車両周囲の大気圧を演算する
ことができる。
プレッサの特性から求めることができる。図３にコンプ
レッサの特性図を示す。圧力比とは、コンプレッサ入口
圧力に対するコンプレッサ出口圧力の比であり、空気圧
力センサ３１０の値／大気圧である。したがって、燃料
電池システム制御装置２１０では、この特性のマップデ
ータを持つことによって、車両周囲の大気圧を演算する
ことができる。
【００３３】水素パージ弁１８０は、燃料電池１１０の
状態に応じて開閉することにより、燃料電池１１０内部
の水つまりや、空気極１１１から水素極１１２への空気
のリークによる出力低下および効率低下を防止するため
に使用するものである。
状態に応じて開閉することにより、燃料電池１１０内部
の水つまりや、空気極１１１から水素極１１２への空気
のリークによる出力低下および効率低下を防止するため
に使用するものである。
【００３４】次に、本発明に係る車両用燃料電池システ
ムの制御装置の第１実施形態について、図２のフローチ
ャートを参照して説明する。尚、第１実施形態は、請求
項１，２，５，６，１０に対応するものである。
ムの制御装置の第１実施形態について、図２のフローチ
ャートを参照して説明する。尚、第１実施形態は、請求
項１，２，５，６，１０に対応するものである。
【００３５】本実施形態は、図１における燃料電池シス
テム制御装置２１０の空気極のガス供に関する制御フロ
ーを示したフローチャートである。
テム制御装置２１０の空気極のガス供に関する制御フロ
ーを示したフローチャートである。
【００３６】ステップＳ１０１では、目標発電量演算を
行う。ここでは、燃料電池１１０に接続された図示しな
い電気負荷の負荷変化に応じて、燃料電池１１０が発電
すべき電力を演算する。たとえば、電気負荷が車両の駆
動モータである場合、ドライバのアクセル操作量、シフ
トレンジ位置、車速等の情報から駆動モータが必要とす
る電力を演算し、その値を目標発電量とすれば良い。
行う。ここでは、燃料電池１１０に接続された図示しな
い電気負荷の負荷変化に応じて、燃料電池１１０が発電
すべき電力を演算する。たとえば、電気負荷が車両の駆
動モータである場合、ドライバのアクセル操作量、シフ
トレンジ位置、車速等の情報から駆動モータが必要とす
る電力を演算し、その値を目標発電量とすれば良い。
【００３７】ステップＳ１０２では、目標流量・圧力演
算を行う。ここでは、目標発電量を燃料電池１１０が発
電するのに必要な空気の供給状態を演算する。通常、発
電電力が大きいほど、供給するべき空気の流量および圧
力は大きくなる。効率を考えれば、燃料電池１１０の特
性から、目標発電量を安定して発電可能な最低限の流量
・圧力を求めれば良い。
算を行う。ここでは、目標発電量を燃料電池１１０が発
電するのに必要な空気の供給状態を演算する。通常、発
電電力が大きいほど、供給するべき空気の流量および圧
力は大きくなる。効率を考えれば、燃料電池１１０の特
性から、目標発電量を安定して発電可能な最低限の流量
・圧力を求めれば良い。
【００３８】ステップＳ１０３では、空気の実圧力読み
込みを行う。ここでは、空気圧力センサ３１０の出力値
を読み込む。
込みを行う。ここでは、空気圧力センサ３１０の出力値
を読み込む。
【００３９】ステップＳ１０４では、圧力制御弁制御を
行う。ここでは、目標圧力および実圧力の関係にしたが
って、ＰＩＤ制御等を用い、空気調圧弁１７０の操作量
を演算し、実圧力が目標圧力と等しくなるように空気調
圧弁１７０を駆動することにより、空気調圧弁１７０の
開度を制御する。
行う。ここでは、目標圧力および実圧力の関係にしたが
って、ＰＩＤ制御等を用い、空気調圧弁１７０の操作量
を演算し、実圧力が目標圧力と等しくなるように空気調
圧弁１７０を駆動することにより、空気調圧弁１７０の
開度を制御する。
【００４０】ステップＳ１１３では、モータ目標回転数
演算を行う。ここでは、ステップＳ１０２で演算された
目標流量、ステップＳ１１４の説明で後述する大気圧推
定値およびステップＳ１０３で読み込まれた空気圧力か
ら、モータ目標回転数を演算する。モータ目標回転数
は、まず、大気圧推定値と空気圧力とから圧力比を演算
し、この圧力比と目標流量とから、図３に示すコンプレ
ッサ特性を参照して演算される。
演算を行う。ここでは、ステップＳ１０２で演算された
目標流量、ステップＳ１１４の説明で後述する大気圧推
定値およびステップＳ１０３で読み込まれた空気圧力か
ら、モータ目標回転数を演算する。モータ目標回転数
は、まず、大気圧推定値と空気圧力とから圧力比を演算
し、この圧力比と目標流量とから、図３に示すコンプレ
ッサ特性を参照して演算される。
【００４１】ステップＳ１０７では、モータ回転数読み
込みを行う。ここでは、モータ回転数センサ３３０の出
力値を読み込む。
込みを行う。ここでは、モータ回転数センサ３３０の出
力値を読み込む。
【００４２】ステップＳ１０８では、モータ目標トルク
演算を行う。ここでは、ステップＳ１０６で演算された
補正後のモータ目標回転数およびＳ１０７で読み込まれ
たモータ回転数の関係にしたがって、ＰＩＤ制御等を用
い、両者が等しくなるようなモータ目標トルクを演算す
る。モータ目標トルクは、回転をモータ目標回転数に維
持するために必要なトルク、つまりモータの負荷であ
る。
演算を行う。ここでは、ステップＳ１０６で演算された
補正後のモータ目標回転数およびＳ１０７で読み込まれ
たモータ回転数の関係にしたがって、ＰＩＤ制御等を用
い、両者が等しくなるようなモータ目標トルクを演算す
る。モータ目標トルクは、回転をモータ目標回転数に維
持するために必要なトルク、つまりモータの負荷であ
る。
【００４３】ステップＳ１０９では、モータトルク制御
を行う。ここでは、ステップＳ１０８で演算された目標
トルクを実現するべく、コンプレッサモータ１３１の電
流を制御する。
を行う。ここでは、ステップＳ１０８で演算された目標
トルクを実現するべく、コンプレッサモータ１３１の電
流を制御する。
【００４４】ステップＳ１１１では、モータトルク平均
値演算を行う。ここでは、所定期間のモータ目標トルク
の平均値を演算する。コンプレッサ１３０には脈動が伴
うため、したがって、モータ負荷にも変動が生じる。そ
のため、平均値処理を行うことにより、その脈動の影響
を排除したモータ負荷を得ることができる。
値演算を行う。ここでは、所定期間のモータ目標トルク
の平均値を演算する。コンプレッサ１３０には脈動が伴
うため、したがって、モータ負荷にも変動が生じる。そ
のため、平均値処理を行うことにより、その脈動の影響
を排除したモータ負荷を得ることができる。
【００４５】ステップＳ１１４では、大気圧推定演算を
行う。ここでは、ステップＳ１０７で読み込まれたモー
タ回転数すなわちコンプレッサ回転数、ステップＳ１１
１で演算されたモータトルク平均値およびステップＳ１
０３で読み込まれた空気圧力から、大気圧推定値を演算
する。大気圧推定値は、まず、負荷トルク平均値とコン
プレッサ回転数から図５に示す特性をもとに圧力比推定
値を演算し、この圧力比推定値と空気圧力から演算され
る。
行う。ここでは、ステップＳ１０７で読み込まれたモー
タ回転数すなわちコンプレッサ回転数、ステップＳ１１
１で演算されたモータトルク平均値およびステップＳ１
０３で読み込まれた空気圧力から、大気圧推定値を演算
する。大気圧推定値は、まず、負荷トルク平均値とコン
プレッサ回転数から図５に示す特性をもとに圧力比推定
値を演算し、この圧力比推定値と空気圧力から演算され
る。
【００４６】これにより、コンプレッサ１３０の脈動を
排除したモータ目標回転数補正が可能となる。
排除したモータ目標回転数補正が可能となる。
【００４７】次に、本発明に係る車両用燃料電池システ
ムの制御装置の第２実施形態について、図４を参照して
説明する。尚、第２実施形態は、請求項２，５，６，１
０に対応するものである。
ムの制御装置の第２実施形態について、図４を参照して
説明する。尚、第２実施形態は、請求項２，５，６，１
０に対応するものである。
【００４８】本実施形態は、図１における燃料電池シス
テム制御装置２１０の空気極のガス供給に関する制御フ
ローを示したフローチャートである。
テム制御装置２１０の空気極のガス供給に関する制御フ
ローを示したフローチャートである。
【００４９】ステップＳ１０１〜１０４は第１実施形態
と同一であるので説明を省略する。
と同一であるので説明を省略する。
【００５０】ステップＳ１０５では、モータ目標回転数
演算を行う。ここでは、ステップＳ１０２で演算した目
標流量およびステップＳ１０３で読み込んだコンプレッ
サ出口圧力から、コンプレッサすなわちコンプレッサモ
ータの目標回転数を演算する。すなわち図３に示したコ
ンプレッサの特性から、大気圧≒１０１．３ｋＰａと仮
定した場合のコンプレッサ回転数を求める。
演算を行う。ここでは、ステップＳ１０２で演算した目
標流量およびステップＳ１０３で読み込んだコンプレッ
サ出口圧力から、コンプレッサすなわちコンプレッサモ
ータの目標回転数を演算する。すなわち図３に示したコ
ンプレッサの特性から、大気圧≒１０１．３ｋＰａと仮
定した場合のコンプレッサ回転数を求める。
【００５１】ステップＳ１０６では、モータ目標回転数
補正演算を行う。ここでは、ステップＳ１１０の説明で
後述するモータ目標回転数補正値をステップＳ１０５で
演算したモータ目標回転数に加算する。
補正演算を行う。ここでは、ステップＳ１１０の説明で
後述するモータ目標回転数補正値をステップＳ１０５で
演算したモータ目標回転数に加算する。
【００５２】ステップＳ１０７〜１１１は第１実施形態
と同一であるので説明を省略する。ステップＳ１１２で
は、モータ目標回転数補正値演算を行う。ここでは、ス
テップＳ１１１で演算されたモータトルク平均値を用い
て、モータ目標回転数を補正するための値を演算する。
と同一であるので説明を省略する。ステップＳ１１２で
は、モータ目標回転数補正値演算を行う。ここでは、ス
テップＳ１１１で演算されたモータトルク平均値を用い
て、モータ目標回転数を補正するための値を演算する。
【００５３】大気圧が１０１．３ｋＰａのときのモータ
負荷と、例えば高地で気圧が低下した場合のモータ負荷
とを比べると、コンプレッサ１３０の出口圧力が等しい
とき、高地の方が負荷が高くなる。コンプレッサ１３０
の圧力比が高くなるからである。圧力比が高いと、供給
空気流量が低下するはずなので、それを補正するために
モータ目標回転数を増加させる必要がある。従って、大
気圧≒１０１．３ｋＰａ相当のモータ負荷データとモー
タ目標トルクとの差によって、モータ目標回転数補正値
を演算すれば良い。これにより、コンプレッサ１３０の
脈動を排除したモータ目標回転数補正が可能となる。
負荷と、例えば高地で気圧が低下した場合のモータ負荷
とを比べると、コンプレッサ１３０の出口圧力が等しい
とき、高地の方が負荷が高くなる。コンプレッサ１３０
の圧力比が高くなるからである。圧力比が高いと、供給
空気流量が低下するはずなので、それを補正するために
モータ目標回転数を増加させる必要がある。従って、大
気圧≒１０１．３ｋＰａ相当のモータ負荷データとモー
タ目標トルクとの差によって、モータ目標回転数補正値
を演算すれば良い。これにより、コンプレッサ１３０の
脈動を排除したモータ目標回転数補正が可能となる。
【００５４】なお、ステップＳ１１２でのモータ目標回
転数補正値演算は、モータ目標回転数補正値がゼロの状
態で演算する。補正された状態で、さらに補正をかける
ことを避けるためである。この実施例では大気圧そのも
のの値は求めていないが、実質的に大気圧変動による影
響を補正している。
転数補正値演算は、モータ目標回転数補正値がゼロの状
態で演算する。補正された状態で、さらに補正をかける
ことを避けるためである。この実施例では大気圧そのも
のの値は求めていないが、実質的に大気圧変動による影
響を補正している。
【００５５】次に、本発明に係る車両用燃料電池システ
ムの制御装置の第３実施形態について説明する。尚、第
３実施形態は、請求項３に対応するものである。
ムの制御装置の第３実施形態について説明する。尚、第
３実施形態は、請求項３に対応するものである。
【００５６】本実施形態は、大気圧推定値を用いた水素
パージ弁１８０制御についての実施形態である。第１実
施形態で上述した通り、大気圧センサを追加すること無
く大気圧が推定できる。水素パージ弁１８０は、通常遮
断されており、燃料電池１１０の水素極１１２から排出
される未使用の水素ガスはエゼクタ１６０により再び燃
料電池１１０の水素極１１２へ循環される。
パージ弁１８０制御についての実施形態である。第１実
施形態で上述した通り、大気圧センサを追加すること無
く大気圧が推定できる。水素パージ弁１８０は、通常遮
断されており、燃料電池１１０の水素極１１２から排出
される未使用の水素ガスはエゼクタ１６０により再び燃
料電池１１０の水素極１１２へ循環される。
【００５７】しかし、燃料電池１１０内部の水つまりや
空気極１１１からの空気のリークにより、燃料電池１１
０の出力低下や効率低下が発生した場合に、水素パージ
弁１８０を開放することにより、燃料電池１１０に供給
される水素流量を増加させ、水や空気を燃料電池１１０
の外部へ排出し、出力および効率を復活させる。
空気極１１１からの空気のリークにより、燃料電池１１
０の出力低下や効率低下が発生した場合に、水素パージ
弁１８０を開放することにより、燃料電池１１０に供給
される水素流量を増加させ、水や空気を燃料電池１１０
の外部へ排出し、出力および効率を復活させる。
【００５８】この出力低下や効率低下は、図１に図示し
ない燃料電池１１０の個々のセル電圧を監視することに
より検出可能である。このような水素パージ動作におい
ては、燃料である水素ガスをも大気へ排出するため、車
両の燃費悪化の原因となる。そのため、パージ時間は極
力小さくしたい。前述した通り、燃料電池１１０に供給
される水素流量を増加させるために水素パージ弁１８０
を開放する。したがって、大気圧が低くなれば、同じパ
ージ弁１８０の開放においても水素流量が増加するの
で、水素パージ弁１８０の開放時間を短縮しても、水や
空気の排出が十分行われることになる。
ない燃料電池１１０の個々のセル電圧を監視することに
より検出可能である。このような水素パージ動作におい
ては、燃料である水素ガスをも大気へ排出するため、車
両の燃費悪化の原因となる。そのため、パージ時間は極
力小さくしたい。前述した通り、燃料電池１１０に供給
される水素流量を増加させるために水素パージ弁１８０
を開放する。したがって、大気圧が低くなれば、同じパ
ージ弁１８０の開放においても水素流量が増加するの
で、水素パージ弁１８０の開放時間を短縮しても、水や
空気の排出が十分行われることになる。
【００５９】図６に示すように大気圧推定値により、水
素パージ弁１８０の開放時間を変化させることにより、
無駄な水素排出を極力小さくした水素パージ制御が可能
となる。
素パージ弁１８０の開放時間を変化させることにより、
無駄な水素排出を極力小さくした水素パージ制御が可能
となる。
【００６０】次に、本発明に係る車両用燃料電池システ
ムの制御装置の第４実施形態について、図７のフローチ
ャートを参照して説明する。尚、第４実施形態は、請求
項２，７に対応するものである。
ムの制御装置の第４実施形態について、図７のフローチ
ャートを参照して説明する。尚、第４実施形態は、請求
項２，７に対応するものである。
【００６１】本実施形態は、図１における燃料電池シス
テム制御装置２１０の空気極のガス供給に関する制御フ
ローを示したフローチャートである。
テム制御装置２１０の空気極のガス供給に関する制御フ
ローを示したフローチャートである。
【００６２】図７において、まずＳ４０１では、目標発
電量を読み込む。Ｓ４０２では、空気調圧弁１７０の開
度を読み込む。Ｓ４０３では、目標発電量より基準とな
る空気調圧弁開度（平地における開度）を求める。Ｓ４
０４では基準空気調圧弁開度と空気調圧弁開度との差が
所定値以上かどうかを判断して、所定値以上であればＳ
４０５へ進み、そうでなければ終了する。Ｓ４０５で
は、供給空気の流量が低下していると判断する。Ｓ４０
６では、コンプレッサの目標回転数を増加補正する。
電量を読み込む。Ｓ４０２では、空気調圧弁１７０の開
度を読み込む。Ｓ４０３では、目標発電量より基準とな
る空気調圧弁開度（平地における開度）を求める。Ｓ４
０４では基準空気調圧弁開度と空気調圧弁開度との差が
所定値以上かどうかを判断して、所定値以上であればＳ
４０５へ進み、そうでなければ終了する。Ｓ４０５で
は、供給空気の流量が低下していると判断する。Ｓ４０
６では、コンプレッサの目標回転数を増加補正する。
【００６３】次に、本発明に係る車両用燃料電池システ
ムの制御装置の第５実施形態について、図８のフローチ
ャートを参照して説明する。尚、第５実施形態は、請求
項４，７に対応するものである。
ムの制御装置の第５実施形態について、図８のフローチ
ャートを参照して説明する。尚、第５実施形態は、請求
項４，７に対応するものである。
【００６４】本実施形態は、図１における燃料電池シス
テム制御装置２１０の空気極のガス供給に関する制御フ
ローを示したフローチャートである。
テム制御装置２１０の空気極のガス供給に関する制御フ
ローを示したフローチャートである。
【００６５】まず、Ｓ５０１では、目標発電量を読み込
む。Ｓ５０２では、空気調圧弁開度を読み込む。Ｓ５０
３では、目標発電量より基準となる空気調圧弁開度を求
める。Ｓ５０４では基準空気調圧弁開度と空気調圧弁開
度との差が所定値以上かどうかを判断して、所定値以上
であればＳ５０５へ進み、そうでなければ終了する。Ｓ
５０５では、供給空気の流量が低下していると判断す
る。Ｓ５０６では、目標発電量に制限を加える。
む。Ｓ５０２では、空気調圧弁開度を読み込む。Ｓ５０
３では、目標発電量より基準となる空気調圧弁開度を求
める。Ｓ５０４では基準空気調圧弁開度と空気調圧弁開
度との差が所定値以上かどうかを判断して、所定値以上
であればＳ５０５へ進み、そうでなければ終了する。Ｓ
５０５では、供給空気の流量が低下していると判断す
る。Ｓ５０６では、目標発電量に制限を加える。
【００６６】図９に、第４、第５実施形態の目標発電力
に対する（ａ）目標空気圧力、（ｂ）目標空気流量、そ
の目標空気圧力と空気流量の時の（ｃ）基準空気調圧弁
開度の関係を示す。目標発電力が領域Ａでは、目標発電
量の変化に対して空気調圧弁１７０の基準開度の変化の
少ないので、この領域内に有る時に第４、第５実施形態
のコンプレッサ目標回転数補正、発電量制限を行えば、
精度良く判断を行なうことが出来る（請求項８）。
に対する（ａ）目標空気圧力、（ｂ）目標空気流量、そ
の目標空気圧力と空気流量の時の（ｃ）基準空気調圧弁
開度の関係を示す。目標発電力が領域Ａでは、目標発電
量の変化に対して空気調圧弁１７０の基準開度の変化の
少ないので、この領域内に有る時に第４、第５実施形態
のコンプレッサ目標回転数補正、発電量制限を行えば、
精度良く判断を行なうことが出来る（請求項８）。
【００６７】また、燃料電池の運転開始直後などの暖気
中には、空気量、空気圧制御も不安定なため誤判定を抑
制するためには第４、第５実施形態のコンプレッサ目標
回転数補正、発電量制限を行わない方が良い（請求項
９）。
中には、空気量、空気圧制御も不安定なため誤判定を抑
制するためには第４、第５実施形態のコンプレッサ目標
回転数補正、発電量制限を行わない方が良い（請求項
９）。
【００６８】図１０は、コンプレッサを通常圧力（１０
１．３ｋＰａ）のときと同じ回転数にした際の発電量に
対する（ａ）空気圧力、（ｂ）空気流量、（ｃ）空気圧
調圧弁開度をそれぞれ示すものである。このように、外
気圧低下時には、目標となる空気圧力を実現するには通
常気圧における空気圧制御弁開度よりも空気圧制御弁を
閉じなければならない。
１．３ｋＰａ）のときと同じ回転数にした際の発電量に
対する（ａ）空気圧力、（ｂ）空気流量、（ｃ）空気圧
調圧弁開度をそれぞれ示すものである。このように、外
気圧低下時には、目標となる空気圧力を実現するには通
常気圧における空気圧制御弁開度よりも空気圧制御弁を
閉じなければならない。
【図１】本発明に係る車両用燃料電池システムの制御装
置に好適なガス供給量を可変とした燃料電池システムの
構成図である。
置に好適なガス供給量を可変とした燃料電池システムの
構成図である。
【図２】第１実施形態の車両用燃料電池システムの制御
装置における制御を説明するフローチャートである。
装置における制御を説明するフローチャートである。
【図３】コンプレッサ回転数に対する空気流量の特性例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】第２実施形態の車両用燃料電池システムの制御
装置における制御を説明するフローチャートである。
装置における制御を説明するフローチャートである。
【図５】コンプレッサ回転数と負荷トルクとコンプレッ
サ入出力の圧力比との関係を説明するグラフである。
サ入出力の圧力比との関係を説明するグラフである。
【図６】大気圧とパージ時間との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図７】第４実施形態の車両用燃料電池システムの制御
装置における制御を説明するフローチャートである。
装置における制御を説明するフローチャートである。
【図８】第５実施形態の車両用燃料電池システムの制御
装置における制御を説明するフローチャートである。
装置における制御を説明するフローチャートである。
【図９】第４、第５実施形態の目標発電力に対する
（ａ）目標空気圧力、（ｂ）目標空気流量、その目標空
気圧力と空気流量の時の（ｃ）基準空気調圧弁開度の関
係をそれぞれ示すグラフである。
（ａ）目標空気圧力、（ｂ）目標空気流量、その目標空
気圧力と空気流量の時の（ｃ）基準空気調圧弁開度の関
係をそれぞれ示すグラフである。
【図１０】コンプレッサを通常圧力（１０１．３ｋＰ
ａ）のときと同じ回転数にした際の発電量に対する
（ａ）空気圧力、（ｂ）空気流量、（ｃ）空気圧調圧弁
開度をそれぞれ示すグラフである。
ａ）のときと同じ回転数にした際の発電量に対する
（ａ）空気圧力、（ｂ）空気流量、（ｃ）空気圧調圧弁
開度をそれぞれ示すグラフである。
１１０…燃料電池
１１１…空気極
１１２…水素極
１２０…加湿器
１２１…空気加湿器
１２２…水素加湿器
１３０…コンプレッサ
１３１…コンプレッサモータ
１４０…高圧水素ボンベ
１５０…水素調圧弁
１６０…エゼクタ
１７０…空気調圧弁
１８０…水素パージ弁
２１０…燃料電池システム制御装置
３１０…空気圧力センサ
３２０…水素圧力センサ
３３０…モータ回転数センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H026 AA06 HH00
5H027 AA06 BC00 KK00 KK02 MM03
5H115 PA12 PC06 PG04 PI18 PU01
SE03 SE06 TO08 TO30
Claims (10)
- 【請求項１】 空気極に供給する空気を圧縮するコンプ
レッサを目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作するこ
とにより前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御
する車両用燃料電池システムの制御装置において、 前記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要な前
記コンプレッサの運転パラメータに基づいて大気圧を推
定することを特徴とする車両用燃料電池システムの制御
装置。 - 【請求項２】 空気極に供給する空気を圧縮するコンプ
レッサを目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作するこ
とにより前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御
する車両用燃料電池システムの制御装置において、 前記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要な前
記コンプレッサの運転パラメータに基づいて前記目標回
転数を補正することを特徴とする車両用燃料電池システ
ムの制御装置。 - 【請求項３】 空気極に供給する空気を圧縮するコンプ
レッサを目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作するこ
とにより前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御
する車両用燃料電池システムの制御装置において、 燃料極通路を大気開放可能なパージ弁と、該パージ弁を
所定条件成立時に所定時間開放するパージ弁制御手段
と、を備え、 前記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要な前
記コンプレッサの運転パラメータにより前記所定時間を
補正することを特徴とする車両用燃料電池システムの制
御装置。 - 【請求項４】 空気極に供給する空気を圧縮するコンプ
レッサを目標回転数で運転し、圧力制御弁を操作するこ
とにより前記空気極における空気圧力を目標圧力に制御
する車両用燃料電池システムの制御装置において、 前記目標回転数又は前記目標圧力を保つために必要な前
記コンプレッサの運転パラメータにより燃料電池の発電
電力を制限することを特徴とする車両用燃料電池システ
ムの制御装置。 - 【請求項５】 前記運転パラメータは、前記コンプレッ
サの負荷であることを特徴とする請求項１ないし請求項
４のいずれか１項記載の車両用燃料電池システムの制御
装置。 - 【請求項６】 前記コンプレッサの実回転数を検出する
回転数検出手段と、前記目標回転数と前記実回転数とに
応じてコンプレッサが前記目標回転数を維持するために
必要なモータのトルクである目標トルクを演算する回転
数制御手段と、 前記目標トルクにしたがい前記モータの電流を制御する
トルク制御手段と、 を備え、 前記目標トルクの値を前記運転パラメータとして用いる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１
項記載の車両用燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項７】 前記運転パラメータは、前記圧力制御弁
の開度であることを特徴とする請求項１ないし請求項４
のいずれか１項記載の車両用燃料電池システムの制御装
置。 - 【請求項８】 前記圧力制御弁の開度の変化の少ない運
転領域で、前記大気圧の推定又は前記目標回転数の補正
又は前記所定時間の補正又は前記発電電力の制限を行う
ことを特徴とする請求項７記載の車両用燃料電池システ
ムの制御装置。 - 【請求項９】 暖機運転中は前記大気圧の推定又は前記
目標回転数の補正又は前記所定時間の補正又は前記発電
電力の制限を行なわないことを特徴とする請求項１ない
し請求項８のいずれか１項記載の車両用燃料電池システ
ムの制御装置。 - 【請求項１０】 前記運転パラメータは所定時間で平均
したものを用いることを特徴とする請求項１ないし請求
項９のいずれか１項記載の車両用燃料電池システムの制
御装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001366473A JP3580283B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 車両用燃料電池システムの制御装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2001366473A JP3580283B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 車両用燃料電池システムの制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003168467A true JP2003168467A (ja) | 2003-06-13 |
| JP3580283B2 JP3580283B2 (ja) | 2004-10-20 |
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|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001366473A patent/JP3580283B2/ja not_active Expired - Fee Related
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