JP2003187841A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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JP2003187841A
JP2003187841A JP2001387565A JP2001387565A JP2003187841A JP 2003187841 A JP2003187841 A JP 2003187841A JP 2001387565 A JP2001387565 A JP 2001387565A JP 2001387565 A JP2001387565 A JP 2001387565A JP 2003187841 A JP2003187841 A JP 2003187841A
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憲二 加藤
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正夫 安藤
Munehisa Horiguchi
宗久 堀口
Tetsuhiro Ishikawa
哲浩 石川
Hiroshi Sugiura
浩 杉浦
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Toyota Motor Corp
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Equos Research Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which hardly exerts adverse influence on power generating characteristics of a fuel cell and on the charging/ discharging characteristics of a capacitor. <P>SOLUTION: A charging current, flowing from the fuel cell 21 to a capacitor 25, and a regenerative current from a motor drive circuit 29 to the capacitor 25 are controlled by a switching device 28A and an HBC controller 33. Herewith, even although the fuel cell 21 and capacitor 25 are separately connected in parallel to the motor drive circuit 29, the discharge current and regenerative current flowing from the fuel cell 21 and motor drive circuit 29 to the capacitor 25 can be restricted. Thereby, this fuel cell system hardly exerts adverse influence on the power generating characteristics of the fuel cell 21 and on the charging/discharging characteristics of the capacitor 25. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動回路に
対しそれぞれ並列に接続された燃料電池およびコンデン
サを備える燃料電池システムに関し、例えば電気自動車
に好適な燃料電池システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell and a capacitor connected in parallel to a motor drive circuit, and more particularly to a fuel cell system suitable for an electric vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電気自動車等に用いられる燃
料電池システムとして、燃料電池とコンデンサとを並列
に接続して構成するものが提案されており、回生ブレー
キにより制動時に発生する回生電力を当該コンデンサに
よって蓄電するとともに、加速時等の高負荷時に燃料電
池から供給される電気エネルギだけでは不足する分を当
該コンデンサにより蓄電された電気エネルギにより補う
ことを可能にしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a fuel cell system used in an electric vehicle or the like, a system in which a fuel cell and a capacitor are connected in parallel has been proposed, and regenerative electric power generated during braking by a regenerative brake is concerned. The capacitor is used to store electricity, and the electric energy stored in the condenser can be used to compensate for the shortage of electrical energy supplied from the fuel cell only when the load is high such as during acceleration.

【0003】そして、このようなコンデンサには、通
常、大容量の電気二重層コンデンサ等が用いられてお
り、燃料電池あるいはモータ駆動回路に対して並列にス
イッチ等を介して接続されている。
As such a capacitor, a large capacity electric double layer capacitor or the like is usually used and is connected in parallel to a fuel cell or a motor drive circuit via a switch or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに燃料電池あるいはモータ駆動回路に対して、大容量
コンデンサを並列に接続すると、次に掲げるような2つ
の問題が発生する。 (1) コンデンサに蓄えられている電荷量が0%に近いよ
うな極度に減少している場合には、コンデンサと燃料電
池との電位差が大きく、しかも満充電までにある程度の
時間を要することから、コンデンサと燃料電池とを接続
した直後には、燃料電池からコンデンサに向かって燃料
電池の供給能力を超えた大電流が急激に流れるという現
象が生じ得る。このとき、電気を発生させるための化学
反応に必要な酸素の供給が不足し、電極で好ましくない
化学反応(例えば水素が電極を構成するカーボンと反応
してしまうなど)が生じて電極が劣化し、そのため、燃
料電池の発電特性に悪影響を与え得るという問題があ
る。
However, when a large-capacity capacitor is connected in parallel to the fuel cell or the motor drive circuit as described above, the following two problems occur. (1) If the amount of charge stored in the capacitor is extremely low, such as close to 0%, the potential difference between the capacitor and the fuel cell is large, and it takes some time for full charge. Immediately after connecting the capacitor and the fuel cell, a phenomenon may occur in which a large current exceeding the supply capacity of the fuel cell rapidly flows from the fuel cell to the capacitor. At this time, the supply of oxygen necessary for a chemical reaction to generate electricity is insufficient, and an undesired chemical reaction (for example, hydrogen reacts with carbon that constitutes the electrode) occurs at the electrode, which deteriorates the electrode. Therefore, there is a problem that the power generation characteristics of the fuel cell may be adversely affected.

【0005】(2) また、当該コンデンサには、燃料電池
およびモータ駆動回路が並列に接続されていることか
ら、燃料電池による余剰電力またはモータ駆動回路によ
る回生電力が発生したときには、当該電気エネルギをコ
ンデンサに供給し得るが、そのような場合、コンデンサ
の予定された充電能力を超えて供給し続けると、コンデ
ンサ内の電解質が分解してしまうなどコンデンサの充放
電特性に影響を与え得るという問題がある。
(2) Further, since the fuel cell and the motor drive circuit are connected in parallel to the capacitor, when the surplus power by the fuel cell or the regenerative power by the motor drive circuit is generated, the electric energy is Although it can be supplied to the capacitor, in such a case, if the supply exceeds the scheduled charging capacity of the capacitor and the supply is continued, there is a problem that the charge / discharge characteristics of the capacitor may be affected such that the electrolyte in the capacitor is decomposed. is there.

【0006】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、燃料電
池の発電特性およびコンデンサの充放電特性に悪影響を
与え難い燃料電池システムを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system in which the power generation characteristics of a fuel cell and the charge / discharge characteristics of a capacitor are less likely to be adversely affected. Especially.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項1の燃料電池システム
では、モータ駆動回路に対しそれぞれ並列に接続された
燃料電池およびコンデンサを備える燃料電池システムで
あって、前記燃料電池から前記コンデンサに流れ込む充
電電流を制御するとともに前記モータ駆動回路から前記
コンデンサに流れ込む回生電流を制御する電流制御手段
を備えたことを技術的特徴とする。
[Means for Solving the Problems and Actions and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the fuel cell system according to claim 1 is a fuel cell system including a fuel cell and a capacitor that are respectively connected in parallel to a motor drive circuit, and a charging current flowing from the fuel cell to the capacitor. And a current control means for controlling the regenerative current flowing from the motor drive circuit to the capacitor.

【0008】請求項1の発明では、電流制御手段によ
り、燃料電池からコンデンサに流れ込む充電電流とモー
タ駆動回路からコンデンサに流れ込む回生電流とを制御
する。これにより、モータ駆動回路に対し燃料電池およ
びコンデンサがそれぞれ並列に接続されていても、燃料
電池およびモータ駆動回路からコンデンサに流れ込む充
電電流および回生電流が制限される。そのため、例え
ば、コンデンサに蓄えられている電荷量が0%に近いよ
うな極度に減少している場合であっても、燃料電池から
コンデンサに流れ込む充電電流を抑制することができ、
また燃料電池により発生する余剰電力あるいはモータ駆
動回路により発生する回生電力がコンデンサに供給され
る場合であっても、コンデンサの予定された充電能力の
範囲内でコンデンサに流れ込む当該充電電流および当該
回生電流を抑制することができる。したがって、燃料電
池の発電特性およびコンデンサの充放電特性に悪影響を
与え難い効果がある。
According to the first aspect of the invention, the current control means controls the charging current flowing from the fuel cell into the capacitor and the regenerative current flowing from the motor drive circuit into the capacitor. Accordingly, even if the fuel cell and the capacitor are connected in parallel to the motor drive circuit, the charging current and the regenerative current flowing from the fuel cell and the motor drive circuit to the capacitor are limited. Therefore, for example, even when the amount of charge stored in the capacitor is extremely reduced such that it is close to 0%, the charging current flowing from the fuel cell into the capacitor can be suppressed,
Further, even when the surplus power generated by the fuel cell or the regenerative power generated by the motor drive circuit is supplied to the capacitor, the charging current and the regenerative current flowing into the capacitor within the expected charging capacity of the capacitor. Can be suppressed. Therefore, there is an effect that the power generation characteristics of the fuel cell and the charge / discharge characteristics of the capacitor are hardly adversely affected.

【0009】また、請求項2の燃料電池システムでは、
請求項1において、前記電流制御手段は、半導体素子か
らなることを技術的特徴とする。
In the fuel cell system according to claim 2,
In claim 1, the technical feature is that the current control means is composed of a semiconductor element.

【0010】請求項2の発明では、電流制御手段は半導
体素子からなることから、抵抗等の受動素子からなるも
のよりも、電流制御におけるエネルギ損失を抑制するこ
とができる。これにより、効率良く電流制御をすること
ができるので、燃料電池等で発生した電気エネルギを可
能な限り無駄なくコンデンサに蓄えることができる。し
たがって、燃料電池の発電特性およびコンデンサの充放
電特性に悪影響を与え難い効果に加えて、クリーンエネ
ルギの無駄な消費を抑制する効果もある。
According to the second aspect of the invention, since the current control means is made of a semiconductor element, it is possible to suppress energy loss in current control more than that of a passive element such as a resistor. As a result, the current can be efficiently controlled, and the electric energy generated in the fuel cell or the like can be stored in the capacitor as lean as possible. Therefore, in addition to the effect that the power generation characteristics of the fuel cell and the charge / discharge characteristics of the capacitor are less likely to be adversely affected, there is an effect of suppressing wasteful consumption of clean energy.

【0011】さらに、請求項3の燃料電池システムで
は、請求項1または2において、前記電流制御手段は、
前記コンデンサの端子間電圧が第1の所定電圧値よりも
低いとき、前記燃料電池から前記コンデンサに流れ込む
充電電流を第1の所定電流値以下に抑制することを技術
的特徴とする。
Further, in the fuel cell system according to claim 3, in claim 1 or 2, the current control means is:
A technical feature is that when the voltage between the terminals of the capacitor is lower than a first predetermined voltage value, the charging current flowing from the fuel cell into the capacitor is suppressed to a first predetermined current value or less.

【0012】請求項3の発明では、電流制御手段によ
り、コンデンサの端子間電圧が第1の所定電圧値よりも
低いときには、燃料電池からコンデンサに流れ込む充電
電流を第1の所定電流値以下に抑制する。これにより、
コンデンサの端子間電圧に基づいて燃料電池の発電特性
に悪影響を及ぼし得る条件が揃った場合には燃料電池か
らコンデンサに流れ込む充電電流を抑制し、それ以外の
場合には抑制しない、という当該コンデンサの蓄電状態
に応じた電流制御をすることができる。したがって、燃
料電池の発電特性にさらに悪影響を与え難い効果があ
る。
According to the third aspect of the invention, the current control means suppresses the charging current flowing from the fuel cell into the capacitor to the first predetermined current value or less when the inter-terminal voltage of the capacitor is lower than the first predetermined voltage value. To do. This allows
The charging current flowing from the fuel cell to the capacitor is suppressed when the conditions that may adversely affect the power generation characteristics of the fuel cell are satisfied based on the voltage between the terminals of the capacitor, otherwise it is not suppressed. It is possible to perform current control according to the charged state. Therefore, there is an effect that the power generation characteristics of the fuel cell are less likely to be adversely affected.

【0013】さらにまた、請求項4の燃料電池システム
では、請求項1または2において、前記電流制御手段
は、前記コンデンサの端子間電圧が第2の所定電圧値よ
りも高いとき、前記燃料電池から前記コンデンサに流れ
込む充電電流および/または前記モータ駆動回路から前
記コンデンサに流れ込む回生電流を、第2の所定電流値
以下に抑制することを技術的特徴とする。
Furthermore, in the fuel cell system according to claim 4, in claim 1 or 2, the current control means is configured to operate from the fuel cell when the inter-terminal voltage of the capacitor is higher than a second predetermined voltage value. A technical feature is that the charging current flowing into the capacitor and / or the regenerative current flowing from the motor drive circuit into the capacitor is suppressed to a second predetermined current value or less.

【0014】請求項4の発明では、電流制御手段によ
り、コンデンサの端子間電圧が第2の所定電圧値よりも
高いとき、燃料電池からコンデンサに流れ込む充電電流
および/またはモータ駆動回路からコンデンサに流れ込
む回生電流を、第2の所定電流値以下に抑制する。即
ち、電流制御手段により、コンデンサの端子間電圧が第
2の所定電圧値よりも高いとき、燃料電池からコンデン
サに流れ込む充電電流およびモータ駆動回路からコンデ
ンサに流れ込む回生電流、または、燃料電池からコンデ
ンサに流れ込む充電電流もしくはモータ駆動回路からコ
ンデンサに流れ込む回生電流を、第2の所定電流値以下
に抑制する。これにより、コンデンサの端子間電圧に基
づいてコンデンサの充放電特性に悪影響を及ぼし得る条
件が揃った場合には燃料電池および/またはモータ駆動
回路からコンデンサに流れ込む充電電流および/または
回生電流を抑制し、それ以外の場合には抑制しない、と
いう当該コンデンサの蓄電状態に応じた電流制御をする
ことができる。したがって、コンデンサの充放電特性に
さらに悪影響を与え難い効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, the current control means causes the charging current flowing from the fuel cell to the capacitor and / or the motor driving circuit to flow into the capacitor when the inter-terminal voltage of the capacitor is higher than the second predetermined voltage value. The regenerative current is suppressed below the second predetermined current value. That is, when the voltage between the terminals of the capacitor is higher than the second predetermined voltage value, the current control means causes the charging current to flow from the fuel cell to the capacitor and the regenerative current from the motor drive circuit to the capacitor, or the fuel cell to the capacitor. The charging current that flows in or the regenerative current that flows into the capacitor from the motor drive circuit is suppressed to a second predetermined current value or less. This suppresses the charging current and / or the regenerative current flowing from the fuel cell and / or the motor drive circuit to the capacitor when the conditions that may adversely affect the charge / discharge characteristics of the capacitor are satisfied based on the voltage between the terminals of the capacitor. It is possible to perform current control according to the charged state of the capacitor, which is not suppressed in other cases. Therefore, there is an effect that the charge / discharge characteristics of the capacitor are less likely to be adversely affected.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池システム
の実施形態について図を参照して説明する。なお、以下
の各実施形態では、本発明の燃料電池システムを電気自
動車に適用した例を挙げて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fuel cell system of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, an example in which the fuel cell system of the present invention is applied to an electric vehicle will be described.

【0016】[第1実施形態]図1には、本発明の第1
実施形態に係る燃料電池システム20の主な機能構成表
す機能ブロック図が示されている。同図に示すように、
燃料電池システム20は、主に、燃料電池21、出力制
御用電流調整部23、キャパシタ(コンデンサ)25、
保護用電流調整部28、負荷29、システムコントロー
ラ31等から構成されており、負荷29に対し、それぞ
れ並列に接続された燃料電池21およびキャパシタ25
を備える。そのため、本燃料電池システム20のような
構成はハイブリッド回路とも称される。なお、図1中に
示す破線は、各機能ブロック間で授受される情報信号の
流れを示している。
[First Embodiment] FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
The functional block diagram showing the main functional composition of fuel cell system 20 concerning an embodiment is shown. As shown in the figure,
The fuel cell system 20 mainly includes a fuel cell 21, an output control current adjusting unit 23, a capacitor 25,
A fuel cell 21 and a capacitor 25 each of which is composed of a protection current adjusting unit 28, a load 29, a system controller 31 and the like, and is connected in parallel to the load 29.
Equipped with. Therefore, the structure of the fuel cell system 20 is also called a hybrid circuit. The broken lines shown in FIG. 1 indicate the flow of information signals exchanged between the functional blocks.

【0017】図2には、燃料電池システム20の電気的
構成を示す回路図が示されており、図1の機能ブロック
図よりも燃料電池システム20の構成内容が詳細に表さ
れている。以下、図2を参照して燃料電池システム20
の構成を説明する。なお、図2中に示す破線は、各機能
ブロックあるいは機能部品間で授受される情報信号の流
れを示している。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the fuel cell system 20, and more specifically shows the configuration contents of the fuel cell system 20 than the functional block diagram of FIG. Hereinafter, referring to FIG. 2, the fuel cell system 20
The configuration of will be described. The broken lines shown in FIG. 2 indicate the flow of information signals exchanged between the functional blocks or functional parts.

【0018】燃料電池21は、水素と酸素を反応させる
ことにより電気エネルギを取り出し得るもので、モータ
で車輪を駆動する電気自動車のエネルギ源のひとつであ
る。このため、燃料電池21には、水素および酸素(ま
たは空気)が供給されており、それらの供給量は、後述
する燃料電池/モータコントローラ(以下「FC/Mコ
ントローラ」という)35により制御され、出力電力の
制御が行われている。なお、燃料電池21は、一般に、
水素貯蔵や改質触媒等の方式によって種々のタイプに分
類されるが、水素と酸素とを反応させて発電するもので
あれば、本発明に係る燃料電池システムを適用すること
ができる。
The fuel cell 21 can take out electric energy by reacting hydrogen and oxygen, and is one of the energy sources of an electric vehicle in which wheels are driven by a motor. Therefore, the fuel cell 21 is supplied with hydrogen and oxygen (or air), and the supply amount thereof is controlled by a fuel cell / motor controller (hereinafter referred to as “FC / M controller”) 35, which will be described later. The output power is being controlled. The fuel cell 21 is generally
The fuel cell system according to the present invention can be applied to any of various types depending on the type of hydrogen storage, reforming catalyst, etc., as long as hydrogen and oxygen react to generate electricity.

【0019】燃料電池21は、その端子間電圧(以下
「FC電圧」という)Vfcを電圧センサ22によって検
出されている。即ち、燃料電池21の出力端子間には、
電圧センサ22が接続されており、この電圧センサ22
により検出されたFC電圧VfcはFC/Mコントローラ
35に出力されている。これにより、FC/Mコントロ
ーラ35によって燃料電池21の出力電圧(FC電圧V
fc)を適宜監視することができるので、これに基づいた
燃料電池21の出力制御を可能にしている。
The fuel cell 21 has its terminal voltage (hereinafter referred to as "FC voltage") Vfc detected by a voltage sensor 22. That is, between the output terminals of the fuel cell 21,
The voltage sensor 22 is connected, and the voltage sensor 22
The FC voltage Vfc detected by is output to the FC / M controller 35. As a result, the output voltage of the fuel cell 21 (FC voltage V
Since fc) can be monitored as appropriate, output control of the fuel cell 21 based on this can be performed.

【0020】また、燃料電池21の出力端子には、コン
タクタCN-a、CN-bが接続されている。即ち、燃料電池2
1の正極端子側にはコンタクタCN-aが、また燃料電池2
1の負極端子側にはコンタクタCN-bが、それぞれ接続さ
れている。これらのコンタクタCN-a、CN-bは、リレーの
ような機械的なスイッチ回路を有するもので、例えばイ
グニッションスイッチ等のシステムコントローラ31の
外部から入力される制御信号によりスイッチ回路を導通
/遮断の各状態に制御することができるように構成され
ている。
Contactors CN-a and CN-b are connected to the output terminal of the fuel cell 21. That is, the fuel cell 2
A contactor CN-a is provided on the positive electrode terminal side of 1, and a fuel cell 2
Contactors CN-b are connected to the negative electrode terminal side of No. 1 respectively. These contactors CN-a and CN-b have a mechanical switch circuit such as a relay, and are used to turn on / off the switch circuit by a control signal input from the outside of the system controller 31 such as an ignition switch. It is configured so that it can be controlled in each state.

【0021】これにより、コンタクタCN-a、CN-bのいず
れか一方がスイッチ回路を遮断する動作をすることによ
り、燃料電池21の入出力を遮断することができること
に加えて、燃料電池21の両端子にコンタクタが接続さ
れているので、一方のコンタクタCN-a(またはコンタク
タCN-b)が故障しても他方のコンタクタCN-b(またはコ
ンタクタCN-a)によって、燃料電池21の入出力を遮断
することができる。したがって、燃料電池21に異常が
発生した場合や、本燃料電池システム20を搭載した車
両が衝突などによる大きな衝撃を検出した場合に、燃料
電池21を外部回路から電気的に切り離すことができ
る。
As a result, the input / output of the fuel cell 21 can be cut off by the operation of cutting off the switch circuit by either one of the contactors CN-a or CN-b. Since the contactors are connected to both terminals, even if one contactor CN-a (or contactor CN-b) fails, the other contactor CN-b (or contactor CN-a) causes the input / output of the fuel cell 21. Can be shut off. Therefore, the fuel cell 21 can be electrically disconnected from the external circuit when an abnormality occurs in the fuel cell 21 or when a vehicle equipped with the fuel cell system 20 detects a large impact such as a collision.

【0022】出力制御用電流調整部23は、燃料電池2
1から出力される電流量を制御するもので、図2におい
てはスイッチング素子23Aとして表されている。これ
には例えばIGBT(insulated gate bipolar transist
or;絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ)等の電力用
半導体スイッチング素子が用いられ、そのベース端子あ
るいはゲート端子は、FC/Mコントローラ35に接続
されている。
The output control current adjusting unit 23 is used for the fuel cell 2
It controls the amount of current output from the device 1, and is represented by a switching element 23A in FIG. This includes, for example, IGBT (insulated gate bipolar transistor)
or; an insulated gate bipolar transistor) or the like is used as a power semiconductor switching element, and its base terminal or gate terminal is connected to the FC / M controller 35.

【0023】これにより、燃料電池21の入出力電流を
測定し得る電流センサ24により検出された燃料電池電
流(以下「FC電流」という)Ifcに基づいてFC/M
コントローラ35によるスイッチング制御をスイッチン
グ素子23Aに対して行うことができる。そのため、ス
イッチング素子23Aを介して出力される燃料電池21
のFC電流Ifcが、電流センサ24により検出されてF
C/Mコントローラ35に入力され、そのFC電流Ifc
の値に基づいてスイッチング素子23Aのスイッチング
制御が行われる。つまり、スイッチング素子23A、電
流センサ24およびFC/Mコントローラ35からなる
閉ループによる負帰還制御系を構成できるので、所定電
流値を目標とした燃料電池21の出力制御をすることが
できる。
As a result, FC / M based on the fuel cell current (hereinafter referred to as "FC current") Ifc detected by the current sensor 24 capable of measuring the input / output current of the fuel cell 21.
The switching control by the controller 35 can be performed on the switching element 23A. Therefore, the fuel cell 21 output through the switching element 23A
FC current Ifc of F is detected by the current sensor 24.
The FC current Ifc is input to the C / M controller 35.
The switching control of the switching element 23A is performed based on the value of. That is, since the closed loop negative feedback control system including the switching element 23A, the current sensor 24, and the FC / M controller 35 can be configured, it is possible to control the output of the fuel cell 21 targeting a predetermined current value.

【0024】キャパシタ25は、数F〜数百Fの電荷を
蓄え得る大容量のコンデンサのことで、例えば電気二重
層コンデンサが用いられている。そして、この燃料電池
21は、保護用電流調整部28を介して、燃料電池21
やモータ駆動回路29Aに並列に接続されている。その
ため、燃料電池21により発生する電力による電気エネ
ルギ(充電電流)やモータ駆動回路29Aにより発生す
る回生電力による電気エネルギ(回生電流)を蓄える、
つまり充電することができる。
The capacitor 25 is a large-capacity capacitor capable of storing electric charges of several F to several hundred F, and for example, an electric double layer capacitor is used. The fuel cell 21 is connected to the fuel cell 21 via the protection current adjusting unit 28.
And the motor drive circuit 29A are connected in parallel. Therefore, electric energy (charging current) generated by the electric power generated by the fuel cell 21 and electric energy (regenerative current) generated by the regenerative electric power generated by the motor drive circuit 29A are stored.
That is, it can be charged.

【0025】このキャパシタ25も、燃料電池21と同
様に、その端子間電圧(以下「キャパシタ電圧」とい
う)Vecを電圧センサ26によって検出されている。即
ち、キャパシタ25の出力端子間には、電圧センサ26
が接続されており、この電圧センサ26により検出され
たキャパシタ電圧Vecは後述するハイブリッド回路コン
トローラ(以下「HBCコントローラ」という)33に
出力されている。これにより、HBCコントローラ33
によってキャパシタ25の出力電圧(キャパシタ電圧V
ec)が適宜監視されている。
Like the fuel cell 21, this capacitor 25 also has a voltage sensor 26 detecting the voltage Vec between its terminals (hereinafter referred to as "capacitor voltage"). That is, the voltage sensor 26 is provided between the output terminals of the capacitor 25.
Are connected, and the capacitor voltage Vec detected by the voltage sensor 26 is output to a hybrid circuit controller (hereinafter referred to as “HBC controller”) 33 described later. As a result, the HBC controller 33
Output voltage of the capacitor 25 (capacitor voltage V
ec) is monitored accordingly.

【0026】また、キャパシタ25の出力端子には、前
述したコンタクタCN-a等と同様のコンタクタCN-c、CN-d
が接続されている。即ち、キャパシタ25の正極端子側
にはコンタクタCN-cが、またキャパシタ25の負極端子
側にはコンタクタCN-dが、それぞれ接続されている。こ
れらのコンタクタCN-c、CN-dも、イグニッションスイッ
チ等のシステムコントローラ31の外部から入力される
制御信号によりスイッチ回路を導通/遮断の各状態に制
御することができるように構成されている。
The output terminal of the capacitor 25 has contactors CN-c and CN-d similar to the contactor CN-a described above.
Are connected. That is, the contactor CN-c is connected to the positive electrode terminal side of the capacitor 25, and the contactor CN-d is connected to the negative electrode terminal side of the capacitor 25. These contactors CN-c and CN-d are also configured so that the switch circuit can be controlled to be in a conductive / interrupted state by a control signal input from the outside of the system controller 31 such as an ignition switch.

【0027】これにより、コンタクタCN-c、CN-dのいず
れか一方がスイッチ回路を遮断する動作をすることによ
り、キャパシタ25の入出力を遮断することができるこ
とに加えて、キャパシタ25の両端子にコンタクタが接
続されているので、一方のコンタクタCN-c(またはコン
タクタCN-d)が故障しても他方のコンタクタCN-d(また
はコンタクタCN-c)によって、キャパシタ25の入出力
を遮断することができる。したがって、キャパシタ25
に異常が発生した場合や、本燃料電池システム20を搭
載した車両が衝突などによる大きな衝撃を検出した場合
に、キャパシタ25を外部回路から電気的に切り離すこ
とができる。
As a result, one of the contactors CN-c and CN-d operates to cut off the switch circuit, so that the input / output of the capacitor 25 can be cut off, and both terminals of the capacitor 25 can be cut off. Since the contactor is connected to, even if one contactor CN-c (or contactor CN-d) fails, the other contactor CN-d (or contactor CN-c) cuts off the input and output of the capacitor 25. be able to. Therefore, the capacitor 25
When an abnormality occurs in the vehicle or when a vehicle equipped with the fuel cell system 20 detects a large impact such as a collision, the capacitor 25 can be electrically disconnected from the external circuit.

【0028】コンタクタCN-cには、電流センサ27が接
続されている。この電流センサ27は、キャパシタ25
に入力される電流、即ちキャパシタ25に流れ込む充電
電流や回生電流の電流量を検出したり、キャパシタ25
から出力される放電電流の電流量を検出するとともに、
検出したキャパシタ電流IecをHBCコントローラ33
に出力するものである。
A current sensor 27 is connected to the contactor CN-c. This current sensor 27 includes a capacitor 25
Current input to the capacitor 25, that is, the amount of charging current or regenerative current flowing into the capacitor 25 is detected,
While detecting the amount of discharge current output from,
The HBC controller 33 detects the detected capacitor current Iec.
Is output to.

【0029】保護用電流調整部28は、燃料電池21か
らキャパシタ25に流れ込む充電電流を制御するととも
にモータ駆動回路29Aからキャパシタ25に流れ込む
回生電流を制御するもので、図2においてはスイッチン
グ素子28Aとして表されている。前述したスイッチン
グ素子23Aと同様に、これには例えばIGBT等の電
力用半導体スイッチング素子が用いられ、そのベース端
子あるいはゲート端子は、HBCコントローラ33に接
続されている。このスイッチング素子28Aは、HBC
コントローラ33によるキャパシタ管理制御処理によっ
て、電流センサ27のキャパシタ電流Iecに応じた電流
制御がされる。
The protection current adjusting unit 28 controls the charging current flowing from the fuel cell 21 to the capacitor 25 and the regenerative current flowing from the motor drive circuit 29A to the capacitor 25. As shown in FIG. Is represented. Similar to the switching element 23A described above, a power semiconductor switching element such as an IGBT is used for this, and its base terminal or gate terminal is connected to the HBC controller 33. This switching element 28A is an HBC
By the capacitor management control process by the controller 33, current control according to the capacitor current Iec of the current sensor 27 is performed.

【0030】なお、保護用電流調整部28(スイッチン
グ素子28A)は、後述するHBCコントローラ33と
ともに、特許請求の範囲に記載の「電流制御手段」に相
当する機能要素を構成するものである。
The protective current adjusting section 28 (switching element 28A) constitutes a functional element corresponding to "current control means" in the claims, together with an HBC controller 33 which will be described later.

【0031】モータ駆動回路29Aは、燃料電池21や
キャパシタ25に対して並列に接続される負荷の一部を
構成するもので、例えば車両用の交流モータMを駆動す
るインバータ回路が挙げられる。なお、負荷29として
は、モータ駆動回路29Aに駆動される車両用の交流モ
ータMのほかに、燃料電池21に水素や酸素(空気)を
供給する図示しないポンプやファン等の電動部品も当該
負荷に含まれ得る。
The motor drive circuit 29A constitutes a part of the load connected in parallel to the fuel cell 21 and the capacitor 25, and is, for example, an inverter circuit for driving the vehicle AC motor M. As the load 29, in addition to the vehicle AC motor M driven by the motor drive circuit 29A, electric components such as a pump and a fan (not shown) for supplying hydrogen and oxygen (air) to the fuel cell 21 are also included in the load 29. Can be included in.

【0032】システムコントローラ31は、図示しない
マイクロプロセッサ、メモリ、入出力インタフェイス等
から構成される制御装置で、HBCコントローラ33お
よびFC/Mコントローラ35に接続されているととも
に、前述したコンタクタCN-a、CN-b、CN-c、CN-dにも接
続されている。これにより、HBCコントローラ33や
FC/Mコントローラ35による各種制御、処理等の本
燃料電池システム20全体の制御を行うことができるほ
か、HBCコントローラ33やFC/Mコントローラ3
5から入力される情報に基づいて、コンタクタCN-a〜CN
-dに対する導通/遮断の制御信号を出力することもでき
る。
The system controller 31 is a control device composed of a microprocessor, a memory, an input / output interface and the like (not shown). The system controller 31 is connected to the HBC controller 33 and the FC / M controller 35, and the contactor CN-a described above. , CN-b, CN-c, CN-d are also connected. As a result, various control by the HBC controller 33 and the FC / M controller 35, control of the entire fuel cell system 20 such as processing, etc. can be performed, and the HBC controller 33 and the FC / M controller 3 can be performed.
Based on the information input from 5, contactors CN-a to CN
It is also possible to output a conduction / cutoff control signal for -d.

【0033】HBCコントローラ33も、システムコン
トローラ31と同様に、図示しないマイクロプロセッ
サ、メモリ、入出力インタフェイス等から構成される制
御装置で、システムコントローラ31や、電圧センサ2
6、電流センサ27、スイッチング素子28Aにそれぞ
れ接続されている。これにより、システムコントローラ
31に対し所定情報の受け渡しをすることができるほ
か、電圧センサ26から入力されるキャパシタ電圧Vec
の情報や電流センサ27から入力されるキャパシタ電流
Iecの情報に基づいて、後述するキャパシタ管理制御処
理、つまりスイッチング素子28Aのスイッチング制御
を実行することができる。
Like the system controller 31, the HBC controller 33 is also a control device composed of a microprocessor, a memory, an input / output interface and the like (not shown), and includes the system controller 31 and the voltage sensor 2.
6, the current sensor 27, and the switching element 28A, respectively. As a result, predetermined information can be transferred to and from the system controller 31, and the capacitor voltage Vec input from the voltage sensor 26 can be transferred.
Of the capacitor current Iec input from the current sensor 27, the capacitor management control process described later, that is, the switching control of the switching element 28A can be executed.

【0034】FC/Mコントローラ35も、システムコ
ントローラ31と同様に、図示しないマイクロプロセッ
サ、メモリ、入出力インタフェイス等からなる制御装置
で、システムコントローラ31や、燃料電池21、電圧
センサ22、スイッチング素子23A、電流センサ2
4、モータ駆動回路29Aにそれぞれ接続されている。
これにより、システムコントローラ31に対し所定情報
の受け渡しや、燃料電池21に供給される水素等の供給
量の制御、あるいはモータ駆動回路29Aの制御をする
ことができる。また電圧センサ22から入力されるFC
電圧Vfcの情報や電流センサ24から入力されるFC電
流Ifcの情報に基づいて、スイッチング素子23Aのス
イッチング制御をすることもできる。
Like the system controller 31, the FC / M controller 35 is a control device including a microprocessor, a memory, an input / output interface and the like (not shown), and includes the system controller 31, the fuel cell 21, the voltage sensor 22, and the switching element. 23A, current sensor 2
4, each of which is connected to the motor drive circuit 29A.
This makes it possible to transfer predetermined information to the system controller 31, control the supply amount of hydrogen or the like supplied to the fuel cell 21, or control the motor drive circuit 29A. FC input from the voltage sensor 22
The switching of the switching element 23A can be controlled based on the information on the voltage Vfc and the information on the FC current Ifc input from the current sensor 24.

【0035】このように燃料電池システム20を構成す
ることにより、モータ駆動回路29Aに対し燃料電池2
1およびキャパシタ25がそれぞれ並列に接続されてい
ても、燃料電池21およびモータ駆動回路29Aからキ
ャパシタ25に流れ込む充電電流および回生電流を制限
することができる。そのため、例えば、キャパシタ25
に蓄えられている電荷量が0%に近いような極度に減少
している場合であっても、燃料電池21からキャパシタ
25に流れ込む充電電流を抑制することができ、また燃
料電池21により発生する余剰電力あるいはモータ駆動
回路29Aにより発生する回生電力がキャパシタ25に
供給される場合であっても、キャパシタ25の予定され
た充電能力の範囲内でキャパシタ25に流れ込む充電電
流および回生電流を抑制することができる。したがっ
て、燃料電池21の発電特性およびキャパシタ25の充
放電特性に悪影響を与え難い効果がある。
By configuring the fuel cell system 20 in this way, the fuel cell 2 can be connected to the motor drive circuit 29A.
Even if 1 and the capacitor 25 are connected in parallel, the charging current and the regenerative current flowing from the fuel cell 21 and the motor drive circuit 29A into the capacitor 25 can be limited. Therefore, for example, the capacitor 25
Even if the amount of electric charge stored in is extremely low such that it is close to 0%, the charging current flowing from the fuel cell 21 to the capacitor 25 can be suppressed and generated by the fuel cell 21. Even when the surplus power or the regenerative power generated by the motor drive circuit 29A is supplied to the capacitor 25, the charging current and the regenerative current flowing into the capacitor 25 are suppressed within the range of the scheduled charging capacity of the capacitor 25. You can Therefore, there is an effect that the power generation characteristics of the fuel cell 21 and the charge / discharge characteristics of the capacitor 25 are hardly adversely affected.

【0036】また、図2に示すコンタクタCN-aを削除
し、燃料電池21とスイッチング素子23Aとを直接接
続する構成を採っても、コンタクタCN-aによる機能をス
イッチング素子23Aに代替させることにより、部品点
数を削減することができる。即ち、スイッチング素子2
3Aのゲート制御により、その導通を遮断する制御を行
うことによって、コンタクタCN-aによる回路の遮断機能
をスイッチング素子23Aに代替させることができるの
で、コンタクタCN-aがなくても、燃料電池21に異常が
発生した場合や、本燃料電池システム20を搭載した車
両が衝突などによる大きな衝撃を検出した場合に、燃料
電池21を外部回路から電気的に切り離すことができ
る。またコンタクタCN-bをスイッチング素子23Aと同
様のスイッチング素子で置き換えることも可能である。
Even if the contactor CN-a shown in FIG. 2 is removed and the fuel cell 21 and the switching element 23A are directly connected, the switching element 23A replaces the function of the contactor CN-a. The number of parts can be reduced. That is, the switching element 2
By performing the control for cutting off the conduction by the gate control of 3A, it is possible to substitute the switching element 23A for the circuit cutting function by the contactor CN-a, so that the fuel cell 21 can be provided without the contactor CN-a. The fuel cell 21 can be electrically disconnected from the external circuit when an abnormality occurs in the vehicle or when a vehicle equipped with the fuel cell system 20 detects a large impact such as a collision. It is also possible to replace the contactor CN-b with a switching element similar to the switching element 23A.

【0037】次に、燃料電池システム20を搭載した電
気自動車の始動時の場合や、交流モータMによる出力要
求が低いときにキャパシタ25に蓄えられた電気エネル
ギを主に交流モータMに供給する場合等におけるHBC
コントローラ33によるキャパシタ管理制御処理の流れ
を図3および図4に基づいて説明する。
Next, when the electric vehicle equipped with the fuel cell system 20 is started, or when the electric energy stored in the capacitor 25 is mainly supplied to the AC motor M when the output demand of the AC motor M is low. HBC in etc.
The flow of capacitor management control processing by the controller 33 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

【0038】図3に示すように、電気自動車の始動時等
におけるキャパシタ管理制御処理は、まずステップS1
01によるキャパシタ電圧Vecを電圧センサ26から読
み込む処理を行う。そして、ステップS103により電
圧センサ26から読み込んだキャパシタ電圧Vecが、予
め設定されている第1の所定電圧値C_LV0よりも低いか
否かを判断する。
As shown in FIG. 3, in the capacitor management control process at the time of starting the electric vehicle, first, step S1 is performed.
A process of reading the capacitor voltage Vec by 01 from the voltage sensor 26 is performed. Then, it is determined whether or not the capacitor voltage Vec read from the voltage sensor 26 in step S103 is lower than a preset first predetermined voltage value C_LV0.

【0039】即ち、ステップS103では、キャパシタ
25に蓄えられている電荷量が0%に近いような極度に
減少している状態にあるか否かを、キャパシタ25の端
子間電圧であるキャパシタ電圧Vecにより判断する処理
を行う。
That is, in step S103, it is determined whether or not the amount of electric charge stored in the capacitor 25 is extremely reduced such that it is close to 0%. The process of determining is performed.

【0040】このステップS103により、キャパシタ
電圧Vecが第1の所定電圧値C_LV0よりも低いと判断さ
れた場合(S103でYes)には、キャパシタ25に
蓄えられている電荷量が極めて少なく、燃料電池21の
発電特性に悪影響を及ぼす可能性がある。つまり、入力
インピーダンスが極めて低い状態にあるキャパシタ25
に直接、燃料電池21を接続することにより、燃料電池
21から予定された以上に電気エネルギが取り出され得
るので、その後の燃料電池21の発電特性に悪影響を及
ぼす可能性がある。したがって、電圧センサ26により
読み込んだキャパシタ電圧Vecに対応して燃料電池21
の発電特性に悪影響を与え難い所定の充電電流値(第1
の所定電流値)を設定する。この充電電流値の設定は、
次のステップS105によるマップにより決定される。
When it is determined in step S103 that the capacitor voltage Vec is lower than the first predetermined voltage value C_LV0 (Yes in S103), the amount of charge stored in the capacitor 25 is extremely small and the fuel cell 21 may adversely affect the power generation characteristics. That is, the capacitor 25 whose input impedance is extremely low
By directly connecting the fuel cell 21 to the fuel cell 21, more electric energy can be extracted from the fuel cell 21 than expected, which may adversely affect the power generation characteristics of the fuel cell 21 thereafter. Therefore, the fuel cell 21 corresponds to the capacitor voltage Vec read by the voltage sensor 26.
Charging current value (1st
(Predetermined current value of) is set. This charging current value setting is
It is determined by the map in the next step S105.

【0041】ステップS105では、例えば図4に示す
ようなマップに従って、所定の充電電流値を読み込む処
理を行う。当該マップには、電圧センサ26により検出
されたキャパシタ電圧の範囲に対応して所定の充電電流
値が予めマッピングされている(C_LV0>C_LV1>C_L
V2>C_LV3、C_CC1<C_CC2<C_CC3)。例えば、キャ
パシタ電圧C_LV の範囲がC_LV0(例えば290V)≧
C_LV ≧C_LV1(例えば210V)であれば充電電流は
C_CC1(例えば75A)に設定され、またC_LV1(例え
ば210V)>C_LV ≧C_LV2(例えば190V)であ
れば充電電流はC_CC2(例えば240A)に設定され
る。さらにキャパシタ電圧C_LV の範囲がC_LV2(例え
ば190V)>C_LV ≧C_LV3(例えば0V)であれば
充電電流はC_CC3(例えば270A)に設定される。
In step S105, a process of reading a predetermined charging current value is performed according to a map as shown in FIG. 4, for example. In the map, a predetermined charging current value is mapped in advance corresponding to the range of the capacitor voltage detected by the voltage sensor 26 (C_LV0>C_LV1> C_L).
V2> C_LV3, C_CC1 <C_CC2 <C_CC3). For example, the range of the capacitor voltage C_LV is C_LV0 (for example, 290V) ≧
If C_LV ≧ C_LV1 (eg 210V), the charging current is set to C_CC1 (eg 75A), and if C_LV1 (eg 210V)> C_LV ≧ C_LV2 (eg 190V) the charging current is set to C_CC2 (eg 240A). It Further, if the range of the capacitor voltage C_LV is C_LV2 (for example 190V)> C_LV ≧ C_LV3 (for example 0V), the charging current is set to C_CC3 (for example 270A).

【0042】ステップS105により所定の充電電流値
が設定されると、続くステップS107によりキャパシ
タ電流Iecを電流センサ27から読み込む処理を行う。
つまり、現在のキャパシタ25に流れ込んでいる充電電
流をキャパシタ電流Iecとして検出し、それに基づいて
次のステップS109によるスイッチング素子28Aの
制御処理を行うために、キャパシタ電流Iecを読み込む
処理を行う。
When a predetermined charging current value is set in step S105, a process of reading the capacitor current Iec from the current sensor 27 is performed in subsequent step S107.
That is, the charging current flowing into the current capacitor 25 is detected as the capacitor current Iec, and based on the detected charging current, the capacitor current Iec is read in order to perform the control process of the switching element 28A in the next step S109.

【0043】ステップS109では、スイッチング素子
28Aの電流制御処理を行う。即ち、ステップS107
により読み込んだキャパシタ電流IecとステップS10
5により設定された充電電流とを比較し、両者が一致す
るようにスイッチング素子28Aのゲート制御を行う。
そして、この処理が終わると、再びステップS101に
処理を戻す。
In step S109, a current control process for the switching element 28A is performed. That is, step S107
And the capacitor current Iec read by step S10
The charging current set by 5 is compared, and the gate control of the switching element 28A is performed so that they match.
Then, when this processing ends, the processing is returned to step S101 again.

【0044】一方、ステップS103により、キャパシ
タ電圧Vecが第1の所定電圧値C_LV0よりも低いと判断
できない場合には(S103でNo)、キャパシタ25
にはある程度、電荷量が蓄えられている可能性が高いの
で、ステップS111に処理を移行してスイッチング素
子28Aを継続導通状態に制御する。つまり、キャパシ
タ25に対する電流制御をすることなく、燃料電池21
から供給可能な電気エネルギをキャパシタ25に与え
る。そして、ステップS113により定常運転制御を起
動して、電気自動車の始動時における一連のキャパシタ
管理制御処理を終了する。
On the other hand, when it cannot be determined in step S103 that the capacitor voltage Vec is lower than the first predetermined voltage value C_LV0 (No in S103), the capacitor 25
Since there is a high possibility that the electric charge amount is stored to some extent, the process proceeds to step S111 to control the switching element 28A to be in the continuous conduction state. That is, without controlling the current to the capacitor 25, the fuel cell 21
The electric energy that can be supplied from the capacitor is supplied to the capacitor 25. Then, in step S113, the steady operation control is activated, and the series of capacitor management control processes at the time of starting the electric vehicle is ended.

【0045】このように第1実施形態に係る燃料電池シ
ステム20によると、スイッチング素子28AおよびH
BCコントローラ33により、キャパシタ25のキャパ
シタ電圧Vecが第1の所定電圧値C_LV0よりも低いとき
には(S103でYes)、燃料電池21からキャパシ
タ25に流れ込む充電電流を第1の所定電流値C_CC1以
下に抑制する(S105、S107、S109)。これ
により、キャパシタ25のキャパシタ電圧Vecに基づい
て燃料電池21の発電特性に悪影響を及ぼし得る条件が
揃った場合には(S103でYes)、燃料電池21か
らキャパシタ25に流れ込む充電電流を抑制し(S10
5、S107、S109)、それ以外の場合には(S1
03でNo)、抑制しない(S111)、というキャパ
シタ25の蓄電状態に応じた電流制御をすることができ
る。したがって、燃料電池21の発電特性に悪影響を与
え難い効果がある。
As described above, according to the fuel cell system 20 of the first embodiment, the switching elements 28A and H are provided.
When the capacitor voltage Vec of the capacitor 25 is lower than the first predetermined voltage value C_LV0 by the BC controller 33 (Yes in S103), the charging current flowing from the fuel cell 21 to the capacitor 25 is suppressed to the first predetermined current value C_CC1 or less. (S105, S107, S109). As a result, when the conditions that may adversely affect the power generation characteristics of the fuel cell 21 based on the capacitor voltage Vec of the capacitor 25 are satisfied (Yes in S103), the charging current flowing from the fuel cell 21 to the capacitor 25 is suppressed ( S10
5, S107, S109), otherwise (S1
It is possible to perform the current control according to the stored state of the capacitor 25, that is, No in 03) or not suppressed (S111). Therefore, there is an effect that the power generation characteristics of the fuel cell 21 are less likely to be adversely affected.

【0046】続いて、燃料電池システム20を搭載した
電気自動車の定常運転時におけるHBCコントローラ3
3によるキャパシタ管理制御処理の流れを図5および図
6に基づいて説明する。
Next, the HBC controller 3 during steady operation of the electric vehicle equipped with the fuel cell system 20
The flow of the capacitor management control process according to No. 3 will be described with reference to FIGS.

【0047】図5に示すように、電気自動車の定常運転
時等におけるキャパシタ管理制御処理は、図3を参照し
て説明した始動時等におけるキャパシタ管理制御処理の
流れを変形したものである。なお、図3に示すステップ
S101、S107、S109、S111は、図5に示
すステップS201、S207、S209、S211に
それぞれ相当し、それぞれ同様の処理を行っている。
As shown in FIG. 5, the capacitor management control processing at the time of steady operation of the electric vehicle is a modification of the flow of the capacitor management control processing at the time of starting described with reference to FIG. Note that steps S101, S107, S109, and S111 shown in FIG. 3 correspond to steps S201, S207, S209, and S211 shown in FIG. 5, respectively, and perform similar processing.

【0048】定常運転時等におけるキャパシタ管理制御
処理では、まずステップS201によりキャパシタ電圧
Vecを電圧センサ26から読み込み、続いて読み込んだ
キャパシタ電圧Vecが予め設定されている第2の所定電
圧値C_HV0よりも高いか否かの判断処理をステップS2
03により行う。
In the capacitor management control process during steady operation or the like, first, in step S201, the capacitor voltage Vec is read from the voltage sensor 26, and then the read capacitor voltage Vec is lower than the preset second predetermined voltage value C_HV0. Step S2 for determining whether or not it is high
03.

【0049】即ち、ステップS203では、キャパシタ
25にその予定された充電能力近くまで電荷が蓄えられ
ているか否かを、キャパシタ25の端子間電圧であるキ
ャパシタ電圧Vecにより判断する処理を行う。
That is, in step S203, it is determined whether or not the electric charge is stored in the capacitor 25 close to the predetermined charging capacity, based on the capacitor voltage Vec which is the terminal voltage of the capacitor 25.

【0050】このステップS203により、キャパシタ
電圧Vecが第2の所定電圧値C_HV0よりも高いと判断さ
れた場合(S203でYes)には、キャパシタ25に
その充電能力に近づく程度に既に電荷が蓄えられている
ため、通常の充電電流を流すことによっては、キャパシ
タ25の充放電特性に悪影響を及ぼす可能性がある。し
たがって、電圧センサ26により読み込んだキャパシタ
電圧Vecに対応してキャパシタ25の充放電特性に悪影
響を与え難い所定の充電電流値(第2の所定電流値)を
設定する。この充電電流値の設定は、次のステップS2
05によるマップにより決定される。
When it is determined in this step S203 that the capacitor voltage Vec is higher than the second predetermined voltage value C_HV0 (Yes in S203), the electric charge is already stored in the capacitor 25 to the extent that it is close to its charging capacity. Therefore, the charging / discharging characteristics of the capacitor 25 may be adversely affected by causing the normal charging current to flow. Therefore, a predetermined charging current value (second predetermined current value) that is unlikely to adversely affect the charge / discharge characteristics of the capacitor 25 is set corresponding to the capacitor voltage Vec read by the voltage sensor 26. This charging current value is set in the next step S2.
It is determined by the map according to 05.

【0051】ステップS205では、例えば図6に示す
ようなマップに従って、所定の充電電流値を読み込む処
理を行う。当該マップには、電圧センサ26により検出
されたキャパシタ電圧の範囲に対応して所定の充電電流
値が予めマッピングされている(C_HV0<C_HV1、C_C
C4<C_CC5)。例えば、キャパシタ電圧C_HV の範囲が
C_HV0(例えば369V)≦C_HV <C_HV1(例えば4
10V)であれば充電電流はC_CC4(例えば5A)に設
定され、またC_HV1(例えば410V)≦C_HV であれ
ば充電電流はC_CC5(例えば0A)に設定される。
In step S205, a process of reading a predetermined charging current value is performed according to the map as shown in FIG. 6, for example. In the map, a predetermined charging current value is mapped in advance corresponding to the range of the capacitor voltage detected by the voltage sensor 26 (C_HV0 <C_HV1, C_C.
C4 <C_CC5). For example, the range of the capacitor voltage C_HV is C_HV0 (for example, 369V) ≦ C_HV <C_HV1 (for example, 4
If it is 10V, the charging current is set to C_CC4 (for example, 5A), and if C_HV1 (for example, 410V) ≦ C_HV, the charging current is set to C_CC5 (for example, 0A).

【0052】なお、上記説明中、具体的な数値の例の根
拠は以下の通りである。単セルの積層構造を持つキャパ
シタの最大許容電圧値を410VとしてこれをC_HV1と
して設定した。キャパシタの最大許容電圧は通常、単セ
ルの最大許容電圧(その電圧によってセル中の電解質が
分解を起こさない最大値)×積層枚数で決定される。ま
た、C_HV0はキャパシタへの電流の急激な流入に伴う、
電圧の一時的局所的な偏りによってキャパシタ中の特定
の単セルの電圧が最大許容電圧値を超える危険性のある
値としてキャパシタの最大許容電圧値(C_HV1)の90
%の値とした。さらにこのC_HV0の電圧下で、キャパシ
タ内の各セル間で電圧の一時的局所的な偏りが生じない
程度の電流流入量としてC_CC4の値を5Aとした。キャ
パシタの電圧が最大許容電圧値C_HV1以上のときはそれ
以上キャパシタに充電しようとするとキャパシタ内の全
てのセルで電解質が分解されはじめ、キャパシタに重大
なダメージが生じる可能性があるので電流値C_CC5は0
Aとした。
In the above description, the grounds for specific numerical values are as follows. The maximum allowable voltage value of the capacitor having the laminated structure of the single cell is 410V, and this is set as C_HV1. The maximum allowable voltage of a capacitor is usually determined by the maximum allowable voltage of a single cell (maximum value at which the electrolyte in the cell does not decompose) × the number of stacked layers. Also, C_HV0 is due to the rapid inflow of current into the capacitor,
The maximum allowable voltage value (C_HV1) of the capacitor is 90 as a value at which the voltage of a specific single cell in the capacitor may exceed the maximum allowable voltage value due to a temporary local bias of the voltage.
% Value. Further, under the voltage of C_HV0, the value of C_CC4 is set to 5 A as a current inflow amount that does not cause a temporary local bias of the voltage between the cells in the capacitor. When the voltage of the capacitor is higher than the maximum allowable voltage value C_HV1, further attempting to charge the capacitor will cause the electrolyte to start to be decomposed in all cells in the capacitor, which may cause serious damage to the capacitor. 0
It was set to A.

【0053】ステップS205により所定の充電電流値
が設定されると、続くステップS207によりキャパシ
タ電流Iecを電流センサ27から読み込む処理を行い、
読み込んだキャパシタ電流IecとステップS205によ
り設定された充電電流とを比較し、両者が一致するよう
にスイッチング素子28Aのゲート制御をステップS2
09により行う。
When a predetermined charging current value is set in step S205, a process of reading the capacitor current Iec from the current sensor 27 is performed in subsequent step S207,
The read capacitor current Iec is compared with the charging current set in step S205, and the gate control of the switching element 28A is performed in step S2 so that they match.
09.

【0054】一方、ステップS203により、キャパシ
タ電圧Vecが第2の所定電圧値C_HV0よりも高いと判断
できない場合には(S203でNo)、キャパシタ25
にはまだ電荷量を蓄える余裕のある可能性が高いので、
ステップS211に処理を移行してスイッチング素子2
8Aを継続導通状態に制御する。つまり、キャパシタ2
5に対する電流制御をすることなく、燃料電池21や回
生制動時のモータ駆動回路29Aから供給可能な電気エ
ネルギをキャパシタ25に与える。
On the other hand, when it cannot be determined in step S203 that the capacitor voltage Vec is higher than the second predetermined voltage value C_HV0 (No in S203), the capacitor 25
There is a high possibility that there is still room to store the amount of charge, so
The process proceeds to step S211, and the switching element 2
8A is controlled to be continuously conductive. That is, the capacitor 2
The electric energy that can be supplied from the fuel cell 21 or the motor drive circuit 29A during regenerative braking is supplied to the capacitor 25 without controlling the current for the capacitor 5.

【0055】ステップS209またはステップS211
による処理が終わると、一連のキャパシタ管理制御処理
を終了する。
Step S209 or step S211
When the process by is finished, the series of capacitor management control processes is finished.

【0056】このように第1実施形態に係る燃料電池シ
ステム20によると、スイッチング素子28AおよびH
BCコントローラ33により、キャパシタ25のキャパ
シタ電圧Vecが第2の所定電圧値C_HV0よりも高いとき
には(S203でYes)、燃料電池21からキャパシ
タ25に流れ込む充電電流および/またはモータ駆動回
路29Aからキャパシタ25に流れ込む回生電流を、第
2の所定電流値C_CC3以下に抑制する。これにより、キ
ャパシタ25のキャパシタ電圧Vecに基づいてキャパシ
タ25の充放電特性に悪影響を及ぼし得る条件が揃った
場合には(S203でYes)、燃料電池21および/
またはモータ駆動回路29Aからキャパシタ25に流れ
込む充電電流および/または回生電流を抑制し、それ以
外の場合には(S203でNo)、抑制しない、という
キャパシタ25の蓄電状態に応じた電流制御をすること
ができる。したがって、キャパシタ25の充放電特性に
さらに悪影響を与え難い効果がある。
Thus, according to the fuel cell system 20 of the first embodiment, the switching elements 28A and H
When the capacitor voltage Vec of the capacitor 25 is higher than the second predetermined voltage value C_HV0 by the BC controller 33 (Yes in S203), the charging current flowing from the fuel cell 21 to the capacitor 25 and / or the motor drive circuit 29A to the capacitor 25 is changed. The regenerative current that flows in is suppressed to a second predetermined current value C_CC3 or less. As a result, when the conditions that may adversely affect the charge / discharge characteristics of the capacitor 25 are satisfied based on the capacitor voltage Vec of the capacitor 25 (Yes in S203), the fuel cell 21 and / or
Alternatively, the charging current and / or the regenerative current flowing from the motor drive circuit 29A to the capacitor 25 is suppressed, and otherwise (No in S203), the current is controlled according to the state of charge of the capacitor 25. You can Therefore, there is an effect that the charge / discharge characteristics of the capacitor 25 are less likely to be adversely affected.

【0057】なお、本実施形態で説明した回路構成に対
して例えば以下に示すような変更を施した回路とするこ
とも好適である。 (1) 燃料電池21の出力側に電流の逆流防止用のダイオ
ードを付加する。この場合、ダイオードの方向は燃料電
池21からの出力される電流を通す向き(燃料電池21
側にアノード、キャパシタ25、モータ駆動回路29A
側にカソード)に配置する。この配置箇所は図2の回路
においてスイッチング素子23Aのいずれかの端子に直
接に、もしくはコンタクタCN-aと燃料電池21との間に
配置することが望ましい。このダイオードの配置によっ
て、キャパシタ25もしくはモータ駆動回路29Aから
燃料電池21への電流の流入を防ぐことが可能となる。 (2) キャパシタ25からの放出電流を制御する電流調整
部を設置する。配置箇所は、例えば図2の回路におい
て、スイッチング素子28Aのいずれかの端子に直列に
接続する。より具体的にはスイッチング素子28Aと同
等の半導体素子を、スイッチング素子28Aとは逆方向
の電流を制御する向きでスイッチング素子28Aのいず
れかの端子に直列に配置する。 (3) なお、図2中のスイッチング素子23Aを配置しな
いことも好適である。このようにすることで回路構成を
単純化でき、燃料電池システム20全体のコストを低減
する効果がある。
It is also preferable that the circuit configuration described in this embodiment is modified as follows, for example. (1) A diode for preventing current backflow is added to the output side of the fuel cell 21. In this case, the direction of the diode is the direction in which the current output from the fuel cell 21 passes (the fuel cell 21
Anode, capacitor 25, motor drive circuit 29A on the side
Cathode on the side). It is desirable to dispose this location directly at any terminal of the switching element 23A in the circuit of FIG. 2 or between the contactor CN-a and the fuel cell 21. By disposing this diode, it becomes possible to prevent current from flowing into the fuel cell 21 from the capacitor 25 or the motor drive circuit 29A. (2) A current adjusting unit that controls the emission current from the capacitor 25 is installed. The arrangement location is connected in series to any terminal of the switching element 28A in the circuit of FIG. 2, for example. More specifically, a semiconductor element equivalent to the switching element 28A is arranged in series with any terminal of the switching element 28A in the direction of controlling the current in the opposite direction to the switching element 28A. (3) It is also preferable not to arrange the switching element 23A in FIG. By doing so, the circuit configuration can be simplified and the cost of the fuel cell system 20 as a whole can be reduced.

【0058】[第2実施形態]次に、本発明の第2実施
形態に係る燃料電池システム40を図7〜図9に基づい
て説明する。図7には、本発明の第2実施形態に係る燃
料電池システム40の電気的構成を示す回路図が示され
ており、前述した第1実施形態に係る燃料電池システム
20と実質的に同一の構成部分には、同一の符号が付し
てある。なお、図7中に示す破線は、各機能ブロック間
で授受される情報信号の流れを示している。
[Second Embodiment] Next, a fuel cell system 40 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the fuel cell system 40 according to the second embodiment of the present invention, which is substantially the same as the fuel cell system 20 according to the first embodiment described above. The same reference numerals are given to the components. The broken lines shown in FIG. 7 indicate the flow of information signals exchanged between the functional blocks.

【0059】本第2実施形態に係る燃料電池システム4
0は、電気自動車の制動時におけるモータ駆動回路29
Aによる回生電力をキャパシタ25に供給する場合の制
御、つまり回生制動制御に特徴を有するものである。し
たがって、図2と図7とを比較するとわかるように、本
第2実施形態に係る燃料電池システム40は、放電抵抗
41とスイッチング素子42とを直列に接続した回路要
素をモータ駆動回路29Aと並列に接続し、さらに交流
モータMに設けられたブレーキ機構53をブレーキコン
トローラ51により制御するところが、第1実施形態に
係る燃料電池システム20と相違する。よって、以下、
これらの相異点に中心に燃料電池システム40の構成お
よび作動を説明する。
Fuel cell system 4 according to the second embodiment
0 is a motor drive circuit 29 during braking of the electric vehicle
It is characterized by the control when the regenerative electric power by A is supplied to the capacitor 25, that is, the regenerative braking control. Therefore, as can be seen by comparing FIG. 2 and FIG. 7, in the fuel cell system 40 according to the second embodiment, the circuit element in which the discharge resistor 41 and the switching element 42 are connected in series is connected in parallel with the motor drive circuit 29A. Is different from the fuel cell system 20 according to the first embodiment in that the brake mechanism 53 provided in the AC motor M is controlled by the brake controller 51. Therefore,
The configuration and operation of the fuel cell system 40 will be described focusing on these differences.

【0060】図7に示すように、燃料電池システム40
は、モータ駆動回路29Aに対して並列に、放電抵抗4
1とスイッチング素子42とを直列に接続した回路要素
を接続しており、またモータ駆動回路29Aに並列に接
続された電圧センサ43によりモータ駆動回路29Aの
入出力電圧(インバータ電圧)Vivを検出し得るように
構成されている。またブレーキ機構53をモータ駆動回
路29Aに設けるとともに、システムコントローラ31
に接続されたブレーキコントローラ51によって、ブレ
ーキ機構53を制御し得るように構成されている。な
お、ブレーキコントローラ51には、外部からブレーキ
踏込み量情報が入力され得るように構成されている。
As shown in FIG. 7, the fuel cell system 40
Is the discharge resistor 4 in parallel with the motor drive circuit 29A.
1 and a switching element 42 are connected in series, and a voltage sensor 43 connected in parallel to the motor drive circuit 29A detects the input / output voltage (inverter voltage) Viv of the motor drive circuit 29A. Is configured to get. Further, the brake mechanism 53 is provided in the motor drive circuit 29A, and the system controller 31
The brake mechanism 53 is configured to be controlled by the brake controller 51 connected to the. It should be noted that the brake controller 51 is configured so that brake depression amount information can be input from the outside.

【0061】次に、このように構成した燃料電池システ
ム40における回生制動制御処理を図8および図9に示
すフローチャートに基づいて説明する。なお、この回生
制動制御処理はシステムコントローラ31により行われ
るものである。なお、この回生制動制御処理は、踏込み
量センサによりブレーキペダルの踏込みを検出すると、
システムコントローラ31に対して割り込み信号が発生
し、これにより割り込み処理として起動される処理であ
る。そのため、ブレーキペダルが踏込まれている間は、
本回生制動制御処理が繰り返し実行され、踏込み量の変
化に応じて、以下説明する要求制動力Brqが更新され
る。また車速の減速とともに変化する交流モータMの回
転数に応じて回生制動力Breも随時更新される。
Next, the regenerative braking control process in the fuel cell system 40 thus constructed will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 8 and 9. The regenerative braking control process is performed by the system controller 31. In addition, this regenerative braking control process, when detecting the depression of the brake pedal by the depression amount sensor,
An interrupt signal is generated for the system controller 31 and is started as an interrupt process. Therefore, while the brake pedal is being depressed,
The regenerative braking control process is repeatedly executed, and the required braking force Brq described below is updated according to the change in the depression amount. Further, the regenerative braking force Bre is updated at any time according to the number of revolutions of the AC motor M which changes with the deceleration of the vehicle speed.

【0062】図8に示すように、システムコントローラ
31による回生制動制御処理は、まずステップS301
により、外部から入力されるブレーキ踏込み量情報に基
づいて、ブレーキペダルの踏込みがあるか否かの判断を
行う。なお、このブレーキ踏込み量情報は、ブレーキペ
ダルに取り付けられた図示しない踏込み量センサにより
検出されるものである。
As shown in FIG. 8, in the regenerative braking control process by the system controller 31, first, in step S301.
Thus, it is determined whether or not the brake pedal is depressed based on the brake depression amount information input from the outside. The brake depression amount information is detected by a depression amount sensor (not shown) attached to the brake pedal.

【0063】ステップS301により、ブレーキペダル
の踏込みがあると判断されると(S301でYes)、
続くステップS303により、入力されたブレーキ踏込
み量情報から踏込み量を検出する処理を行う。一方、ス
テップS301により、ブレーキペダルの踏込みがある
と判断されなければ(S301でNo)、ブレーキによ
る制動発生しないので、本回生制動制御処理を終了する
(RETURN)。
When it is determined in step S301 that the brake pedal is depressed (Yes in S301),
In a succeeding step S303, processing for detecting the depression amount from the inputted brake depression amount information is performed. On the other hand, if it is not determined in step S301 that the brake pedal is depressed (No in S301), braking by the brake does not occur, and thus the regenerative braking control process ends (RETURN).

【0064】ステップS303により踏込み量を検出す
ると、次にステップS305によりブレーキペダルの踏
込み量から実現すべき制動力、つまり要求制動力Brqを
算出する処理を行う。この要求制動力Brqは、ブレーキ
ペダルの踏込み量に比例した値でも良いし、またブレー
キペダルの踏込み量を入力、要求制動力Brqを出力とし
た所定の関数あるいはマップによって求めるものでも良
い。例えば、踏込み量(入力)が大きい場合に比例関係
によりそれに応じた要求制動力Brqを出力するものであ
る。またブレーキペダルの踏込み速度にも基づくもので
あっても良い。
When the depression amount is detected in step S303, the braking force to be realized, that is, the required braking force Brq is calculated from the depression amount of the brake pedal in step S305. The required braking force Brq may be a value proportional to the amount of depression of the brake pedal, or may be obtained by a predetermined function or map in which the amount of depression of the brake pedal is input and the required braking force Brq is output. For example, when the depression amount (input) is large, the required braking force Brq corresponding to the proportional depression is output. It may also be based on the depression speed of the brake pedal.

【0065】続いてステップS307により、交流モー
タMおよびモータ駆動回路29Aの諸特性から、現在の
モータ回転数で生成さえる回生電力で達成できる制動
力、つまり回生制動力Breを算出する処理を行う。ここ
で「回生電力」とは、電動モータがその出力軸を外力に
より強制的に回転させられる場合に、当該電動モータか
ら発生する逆起電力のことをいう。またこの逆起電力に
より生じるトルクおよび当該電動モータの粘性抵抗の和
によるものが回生制動力となる。またこれらは、電動モ
ータやその駆動回路(インバータ回路等)の諸特性から
算出することができる。
Subsequently, in step S307, the braking force that can be achieved by the regenerative power generated at the current motor speed, that is, the regenerative braking force Bre is calculated from the characteristics of the AC motor M and the motor drive circuit 29A. Here, the "regenerated electric power" means the counter electromotive force generated from the electric motor when the output shaft of the electric motor is forcibly rotated by an external force. The regenerative braking force is the sum of the torque generated by the back electromotive force and the viscous resistance of the electric motor. Further, these can be calculated from various characteristics of the electric motor and its drive circuit (inverter circuit or the like).

【0066】ステップS309では、機械式ブレーキで
達成すべき制動力、つまり機械制動力Bmeを算出する処
理を行う。なお、機械制動力Bmeは、要求制動力Brqか
ら回生制動力Breを除いたもの(Bme=Brq−Bre)に
相当する。
In step S309, the braking force to be achieved by the mechanical brake, that is, the mechanical braking force Bme is calculated. The mechanical braking force Bme corresponds to the required braking force Brq minus the regenerative braking force Bre (Bme = Brq−Bre).

【0067】そして、ステップS309により算出した
機械制動力Bmeを、ブレーキコントローラ51への出力
指令値として、ステップS311によりシステムコント
ローラ31からブレーキコントローラ51に出力し、一
連の回生制動制御処理を終了する。これにより、ブレー
キコントローラ51から出力指令値Bmeを受けたブレー
キ機構53は、当該指令値に基づいて機械制動を実行す
る。
Then, the mechanical braking force Bme calculated in step S309 is output from the system controller 31 to the brake controller 51 in step S311 as an output command value to the brake controller 51, and a series of regenerative braking control processing ends. As a result, the brake mechanism 53 that receives the output command value Bme from the brake controller 51 executes mechanical braking based on the command value.

【0068】一方、これとほぼ同時に、図9に示す回生
制動時のキャパシタ管理制御処理がHBCコントローラ
33により実行されているので、このキャパシタ管理制
御処理を図9に基づいて説明する。この回生制動時のキ
ャパシタ管理制御処理は、上述した回生制動制御処理と
並行してHBCコントローラ33により常時実行されて
いるもので、図9に示すように、まずステップS401
によりサブルーチンとしてキャパシタ管理制御処理をコ
ールする。即ち、第1実施形態の図5において説明した
定常運転時等におけるキャパシタ管理制御処理を実行す
る。
On the other hand, almost simultaneously with this, the capacitor management control process at the time of regenerative braking shown in FIG. 9 is executed by the HBC controller 33, so this capacitor management control process will be described with reference to FIG. This capacitor management control process at the time of regenerative braking is always executed by the HBC controller 33 in parallel with the above-described regenerative braking control process, and as shown in FIG.
Calls the capacitor management control processing as a subroutine. That is, the capacitor management control process at the time of steady operation described in FIG. 5 of the first embodiment is executed.

【0069】そして、ステップS403により、回生中
は、電圧センサ43により検出したモータ駆動回路29
Aのインバータ電圧Vivが許容値以上であるか否かを監
視している。そして、インバータ電圧Vivが許容値以上
である場合には(S403でYes)、ステップS40
5に処理を移行して放電抵抗41を回生電力の余剰分を
消費させるために、スイッチング素子42を導通状態に
させる制御、即ち、スイッチング素子42のゲートある
いはベースにトリガ信号を与える処理を行う。
Then, in step S403, during regeneration, the motor drive circuit 29 detected by the voltage sensor 43 is detected.
It is monitored whether the inverter voltage Viv of A is equal to or higher than the allowable value. When the inverter voltage Viv is equal to or higher than the allowable value (Yes in S403), step S40
In order to shift the processing to step 5 and consume the surplus of the regenerative electric power in the discharge resistor 41, control for making the switching element 42 conductive, that is, processing for giving a trigger signal to the gate or base of the switching element 42 is performed.

【0070】一方、ステップS403により、インバー
タ電圧Vivが許容値以上であると判断されない場合には
(S403でNo)、一連のキャパシタ管理制御処理を
終了して、再度、起動されるまで待機する。
On the other hand, when it is not determined in step S403 that the inverter voltage Viv is equal to or higher than the allowable value (No in S403), the series of capacitor management control processes is ended, and the process waits until it is activated again.

【0071】このように第2実施形態に係る燃料電池シ
ステム40によると、電圧センサ43により検出したモ
ータ駆動回路29Aのインバータ電圧Vivが許容値以上
であるか否かを監視し、インバータ電圧Vivが許容値以
上である場合には(S403でYes)、ステップS4
05に処理を移行して放電抵抗41を回生電力の余剰分
を消費させる。これにより、キャパシタ25では充電し
きれない回生電力の余剰分を放電抵抗41により消費さ
せるので、キャパシタ25の予定された充電能力以上に
電気エネルギをキャパシタ25に与えることを防止する
ことができる。したがって、本第2実施形態においても
キャパシタ25の充放電特性にさらに悪影響を与え難い
効果がある。
As described above, according to the fuel cell system 40 of the second embodiment, it is monitored whether the inverter voltage Viv of the motor drive circuit 29A detected by the voltage sensor 43 is equal to or more than the allowable value, and the inverter voltage Viv is If it is equal to or more than the allowable value (Yes in S403), step S4
The processing shifts to 05 to cause the discharge resistor 41 to consume the surplus of regenerative power. As a result, the surplus of regenerative power that cannot be fully charged by the capacitor 25 is consumed by the discharge resistor 41, so that it is possible to prevent the capacitor 25 from being supplied with electric energy exceeding the scheduled charging capacity of the capacitor 25. Therefore, also in the second embodiment, there is an effect that the charge / discharge characteristics of the capacitor 25 are less likely to be adversely affected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る燃料電池システム
の主な機能構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a main functional configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態による燃料電池システムの電気的
構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.

【図3】第1実施形態の燃料電池システムを搭載した電
気自動車の始動時等におけるキャパシタ管理制御処理の
流れを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of a capacitor management control process at the time of starting an electric vehicle equipped with the fuel cell system of the first embodiment.

【図4】図3に示すキャパシタ管理制御処理に用いられ
る「キャパシタ電圧−充電電流マップ」の例を示す説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a “capacitor voltage-charging current map” used in the capacitor management control process shown in FIG. 3.

【図5】第1実施形態の燃料電池システムを搭載した電
気自動車の定常運転時等におけるキャパシタ管理制御処
理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of capacitor management control processing during steady operation of an electric vehicle equipped with the fuel cell system of the first embodiment.

【図6】図5に示すキャパシタ管理制御処理に用いられ
る「キャパシタ電圧−充電電流マップ」の例を示す説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a “capacitor voltage-charging current map” used in the capacitor management control process shown in FIG. 5.

【図7】本発明の第2実施形態に係る燃料電池システム
の電気的構成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.

【図8】第2実施形態の燃料電池システムによる回生制
動制御処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of regenerative braking control processing by the fuel cell system according to the second embodiment.

【図9】第2実施形態の燃料電池システムによるキャパ
シタ管理制御処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of capacitor management control processing by the fuel cell system according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20、40 燃料電池システム 21 燃料電池 23 出力制御用電流調整部 23A スイッチング素子 25 キャパシタ (コンデンサ) 28 保護用電流調整部 (電流制御手段) 28A スイッチング素子 (電流制御手段) 29 負荷 29A モータ駆動回路 31 システムコントローラ 33 HBCコントローラ(電流制御手段) 35 FC/Mコントローラ M モータ Vec キャパシタ電圧 (コンデンサの端
子間電圧) Vfc FC電圧 C_LV0 第1の所定電圧値 C_CC1 第1の所定電流値 C_HV0 第2の所定電圧値 C_CC4 第2の所定電流値
20, 40 Fuel Cell System 21 Fuel Cell 23 Output Control Current Adjusting Section 23A Switching Element 25 Capacitor (Capacitor) 28 Protection Current Adjusting Section (Current Control Means) 28A Switching Element (Current Control Means) 29 Load 29A Motor Driving Circuit 31 System controller 33 HBC controller (current control means) 35 FC / M controller M motor Vec capacitor voltage (capacitor terminal voltage) Vfc FC voltage C_LV0 first predetermined voltage value C_CC1 first predetermined current value C_HV0 second predetermined voltage Value C_CC4 Second predetermined current value

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 正夫 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 堀口 宗久 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 石川 哲浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 杉浦 浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H027 AA02 DD01 KK54 MM26 5H115 PA15 PC06 PG04 PI16 PI18 PO01 PO06 PO17 PU01 PV03 PV09 PV23 QE10 QI04 QN11 SE06 TI05 TI06 TO12 TO13 TU02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masao Ando             2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Stock             Inside the company Equus Research (72) Inventor Munehisa Horiguchi             2-19-12 Sotokanda, Chiyoda-ku, Tokyo Stock             Inside the company Equus Research (72) Inventor Tetsuhiro Ishikawa             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Sugiura             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. F-term (reference) 5H027 AA02 DD01 KK54 MM26                 5H115 PA15 PC06 PG04 PI16 PI18                       PO01 PO06 PO17 PU01 PV03                       PV09 PV23 QE10 QI04 QN11                       SE06 TI05 TI06 TO12 TO13                       TU02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータ駆動回路に対しそれぞれ並列に接
続された燃料電池およびコンデンサを備える燃料電池シ
ステムであって、 前記燃料電池から前記コンデンサに流れ込む充電電流を
制御するとともに前記モータ駆動回路から前記コンデン
サに流れ込む回生電流を制御する電流制御手段を備えた
ことを特徴とする燃料電池システム。
1. A fuel cell system comprising a fuel cell and a capacitor, which are connected in parallel to a motor drive circuit, respectively, wherein a charging current flowing from the fuel cell to the capacitor is controlled and the motor drive circuit controls the charging current. A fuel cell system comprising a current control means for controlling a regenerative current flowing into the fuel cell system.
【請求項2】 前記電流制御手段は、半導体素子からな
ることを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the current control means comprises a semiconductor element.
【請求項3】 前記電流制御手段は、 前記コンデンサの端子間電圧が第1の所定電圧値よりも
低いとき、前記燃料電池から前記コンデンサに流れ込む
充電電流を第1の所定電流値以下に抑制することを特徴
とする請求項1または2記載の燃料電池システム。
3. The current control means suppresses a charging current flowing from the fuel cell into the capacitor to a first predetermined current value or less when the inter-terminal voltage of the capacitor is lower than a first predetermined voltage value. The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein.
【請求項4】 前記電流制御手段は、 前記コンデンサの端子間電圧が第2の所定電圧値よりも
高いとき、前記燃料電池から前記コンデンサに流れ込む
充電電流および/または前記モータ駆動回路から前記コ
ンデンサに流れ込む回生電流を、第2の所定電流値以下
に抑制することを特徴とする請求項1または2記載の燃
料電池システム。
4. The current control means, when the terminal voltage of the capacitor is higher than a second predetermined voltage value, the charging current flowing from the fuel cell to the capacitor and / or the motor drive circuit to the capacitor. 3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the regenerative current that flows in is suppressed to a second predetermined current value or less.
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