JP2006351421A - Fuel cell system and control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of quickly, appropriately controlling power generation of a fuel cell in accordance with the variation of a power generation situation, and to provide a fuel cell control method. <P>SOLUTION: The fuel cell control method comprises a process of detecting current of electric power generated in a fuel cell interposing an electrolyte membrane between an anode and a cathode, a process of detecting voltage of electric power generated in the fuel cell, a process of reading a power generation area found before a prescribed time of the fuel cell, a process of calculating current density from the current of the generated power and the power generation area, a process of calculating prospective voltage of the fuel cell from the current density, a process of estimating a present power generation area, based on the prospective voltage and the power generation area, and a process of calculating a generating power current command value to the fuel cell based on the present power generation area. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池制御方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system and a fuel cell control method.

近年、燃料電池自動車等に搭載される燃料電池システムの一例としては、酸化剤ガスを燃料電池のカソード極に供給するとともに、燃料ガスを燃料電池のアノード極に供給して、これらのガスの電気化学反応により発電出力を得るシステムが知られている。
このようなシステムにおいて、燃料電池の出力特性を考慮して、燃料電池の運転を制御する技術が検討されている。
In recent years, as an example of a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle or the like, an oxidant gas is supplied to the cathode electrode of the fuel cell and a fuel gas is supplied to the anode electrode of the fuel cell. Systems that obtain power generation output by chemical reaction are known.
In such a system, a technique for controlling the operation of the fuel cell in consideration of the output characteristics of the fuel cell has been studied.

例えば、特許文献1には、水素供給圧から燃料電池の基本出力特性を求め、該基本出力特性を実際の燃料電池の出力電流および出力電圧を用いて出力特性を推定する技術が提案されている。
また、特許文献2には、燃料電池の検出された出力電流と燃料電池の基本出力特性から推定電圧値を算出し、この推定電圧値と検出された燃料電池の端子電圧知の偏差を算出し、該偏差を所定の割合で燃料電池の内部抵抗偏差と開回路電圧偏差とに分配し、分配した電圧偏差を基に基本出力特性を補正する技術が提案されている。
特開2002−231295号公報 特開2004−349114号公報
For example, Patent Document 1 proposes a technique for obtaining a basic output characteristic of a fuel cell from a hydrogen supply pressure and estimating the output characteristic using the actual output current and output voltage of the fuel cell. .
In Patent Document 2, an estimated voltage value is calculated from the detected output current of the fuel cell and the basic output characteristic of the fuel cell, and a deviation between the estimated voltage value and the detected terminal voltage knowledge of the fuel cell is calculated. A technique has been proposed in which the deviation is distributed at a predetermined ratio to the internal resistance deviation and the open circuit voltage deviation of the fuel cell, and the basic output characteristics are corrected based on the distributed voltage deviation.
JP 2002-231295 A JP 2004-349114 A

しかしながら、従来の技術では、以下のような問題がある。
すなわち、従来技術においては、燃料電池の出力電圧や出力電流といった実際に検出された値によって出力特性を補正して燃料電池の発電制御を行うので、発電状況が変動したときであっても出力される値が検出されるまでは出力特性の補正を行うことができない。その結果、発電状況の変動に対応して燃料電池の発電制御を行うにあたり応答遅れが生じてしまうという問題がある。
However, the conventional techniques have the following problems.
In other words, in the prior art, the power characteristics of the fuel cell are controlled by correcting the output characteristics based on the actually detected values such as the output voltage and output current of the fuel cell, so that even if the power generation situation fluctuates, it is output. The output characteristic cannot be corrected until a certain value is detected. As a result, there is a problem that a response delay occurs when performing power generation control of the fuel cell in response to fluctuations in the power generation status.

本発明は、発電状況の変動に対応して燃料電池の発電制御を迅速かつ的確に行うことができる燃料電池システムおよび燃料電池制御方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a fuel cell system and a fuel cell control method capable of quickly and accurately performing power generation control of a fuel cell in response to fluctuations in power generation status.

請求項1に係る発明は、アノードとカソードとの間に電解質膜を挟んで発電を行う燃料電池と、該燃料電池の所定時間前に求めた発電面積を読込む発電面積読込手段(例えば、実施の形態における電圧マップ補正値読込処理部36、温度補正値読込処理部38、前回値読込部57)と、前記燃料電池の発電電流を検出する電流検出手段(例えば、実施の形態における出力電流センサ22)と、前記燃料電池の発電電圧を検出する電圧検出手段(例えば、実施の形態における出力電圧センサ23)と、前記発電電流と前記発電面積から電流密度を算出する電流密度算出手段(例えば、実施の形態における燃料電池実電流入力部27、発電面積算出部31、乗除算処理部32)と、前記電流密度から前記燃料電池の予定電圧を算出する予定電圧算出手段(例えば、実施の形態における予想セル電圧算出部33、セル数乗算部34)と、前記予定電圧と前記発電面積に基づいて現在の発電面積を推定する発電面積推定手段(例えば、実施の形態における発電面積算出部31)と、前記現在の発電面積に基づいて、燃料電池への発電電流指令値を算出する発電電流指令値算出手段(例えば、実施の形態における制御装置20)とを有することを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a fuel cell that performs power generation with an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, and a power generation area reading means that reads a power generation area obtained a predetermined time before the fuel cell (for example, implementation) Voltage map correction value reading processing unit 36, temperature correction value reading processing unit 38, previous value reading unit 57), and current detection means for detecting the generated current of the fuel cell (for example, output current sensor in the embodiment) 22), voltage detection means for detecting the power generation voltage of the fuel cell (for example, the output voltage sensor 23 in the embodiment), and current density calculation means for calculating the current density from the power generation current and the power generation area (for example, The fuel cell actual current input unit 27, the power generation area calculation unit 31, and the multiplication / division processing unit 32) in the embodiment, and the planned voltage calculation for calculating the planned voltage of the fuel cell from the current density Means (for example, expected cell voltage calculation unit 33 and cell number multiplication unit 34 in the embodiment) and power generation area estimation means for estimating the current power generation area based on the planned voltage and the power generation area (for example, the embodiment) Power generation area calculation unit 31) and generation current command value calculation means (for example, control device 20 in the embodiment) for calculating a power generation current command value for the fuel cell based on the current power generation area. It is characterized by.

この発明によれば、前記電流検出手段で検出した発電電流のみならず所定時間前に求めた発電面積から現在の発電面積を発電面積推定手段により推定し、この現在の発電面積を用いて前記電流密度算出手段で電流密度を算出して前記予定電圧算出手段により予定電圧を算出するので、推定される現在の燃料電池内部での発電状態に基づいて予定電圧を算出できる。そして、現在の発電面積に基づいて前記発電電流指令値算出手段により発電電電流指令値を算出する。このように、燃料電池の電流電圧特性を使用する制御(例えば、実施の形態における負荷出力制御、燃料電池の発電指令制御)において、現在の燃料電池のより正確な電流電圧特性を把握できるため、精度の良い制御が可能になる。特に、氷点下で起動する場合等の燃料電池の特性が大きく変化する場面においての特性変化の追従性が向上する。ここで、発電面積とは、燃料電池の全発電面のうち発電に寄与しうる面積をいうが、実際の発電面積以外の燃料電池の温度などの電流−電圧(IV特性)の変化要因も発電面積相当量として発電面積に含むものとする。以下においても同様とする。   According to the present invention, the current power generation area is estimated by the power generation area estimation means from the power generation area obtained not only by the power generation current detected by the current detection means but also a predetermined time ago, and the current generation area is estimated using the current power generation area. Since the current density is calculated by the density calculation means and the planned voltage is calculated by the planned voltage calculation means, the planned voltage can be calculated based on the estimated current power generation state inside the fuel cell. Based on the current power generation area, the generated current command value is calculated by the generated current command value calculation means. As described above, in the control using the current-voltage characteristics of the fuel cell (for example, load output control in the embodiment, power generation command control of the fuel cell), more accurate current-voltage characteristics of the current fuel cell can be grasped. Accurate control is possible. In particular, the followability of the characteristic change in a scene where the characteristics of the fuel cell greatly change, such as when starting below freezing point, is improved. Here, the power generation area refers to the area that can contribute to power generation in the entire power generation surface of the fuel cell. However, factors other than the actual power generation area such as the temperature of the fuel cell such as the temperature of the fuel cell (IV characteristics) can also generate power. It shall be included in the power generation area as an area equivalent amount. The same applies to the following.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のものであって、前記現在の発電面積に基づいて、前記燃料電池を搭載した装置の制御パラメータ(例えば、実施の形態におけるモータ出力制限値)を算出する制御パラメータ算出手段(例えば、実施の形態におけるモータ出力制限値算出部51)を備え、前記制御パラメータにより前記装置の出力を制限する出力制限手段(例えば、実施の形態におけるモータ出力制限値出力部52)を備えることを特徴とする。
この発明によれば、燃料電池の内部状態を加味して得られた前記現在の発電面積に基づいて、前記制御パラメータ算出手段により制御パラメータを算出して、前記制御パラメータにより前記装置の出力を前記出力制限手段で制限することで、負荷変動時における燃料電池のガス欠を防ぐと共に、最適な反応ガス量を燃料電池に供給することが可能となる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, and based on the current power generation area, a control parameter of the device on which the fuel cell is mounted (for example, a motor output limit value in the embodiment) Control parameter calculation means (for example, the motor output limit value calculation unit 51 in the embodiment) for calculating the output, and output limit means for limiting the output of the device by the control parameter (for example, the motor output limit value in the embodiment) An output unit 52) is provided.
According to the present invention, based on the current power generation area obtained by taking into account the internal state of the fuel cell, the control parameter calculation means calculates the control parameter, and the control parameter outputs the output of the device. By limiting the output with the output limiting means, it is possible to prevent the fuel cell from running out of gas when the load fluctuates, and to supply the optimal amount of reaction gas to the fuel cell.

請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のものであって、前記現在および所定時間前に求めた発電面積は、前記燃料電池の温度にそれぞれ換算することを特徴とする。
この発明によれば、前記燃料電池の発電面積は前記燃料電池の温度に関係するので、前記所定時間前に求めた発電面積を温度に換算して、実際に検出した燃料電池の温度を加味して前記現在の発電面積の推定を行うことにより、発電面積の推定精度を向上することができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the power generation areas obtained at the present time and a predetermined time before are converted into temperatures of the fuel cell, respectively. .
According to this invention, since the power generation area of the fuel cell is related to the temperature of the fuel cell, the power generation area obtained before the predetermined time is converted into temperature, and the actually detected temperature of the fuel cell is taken into account. Thus, the estimation accuracy of the power generation area can be improved by estimating the current power generation area.

請求項4に係る発明は、アノードとカソードとの間に電解質膜を挟んで発電を行う燃料電池の発電電流を検出する工程と、前記燃料電池の発電電圧を検出する工程と、前記燃料電池の所定時間前に求めた発電面積を読込む工程と、前記発電電流と前記発電面積から電流密度を算出する工程と、前記電流密度から前記燃料電池の予定電圧を算出する工程と、前記予定電圧と前記発電面積に基づいて現在の発電面積を推定する工程と、前記現在の発電面積に基づいて、燃料電池への発電電流指令値を算出する工程と、を有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a step of detecting a power generation current of a fuel cell that performs power generation with an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, a step of detecting a power generation voltage of the fuel cell, A step of reading a power generation area obtained before a predetermined time; a step of calculating a current density from the generated current and the power generation area; a step of calculating a planned voltage of the fuel cell from the current density; The method includes a step of estimating a current power generation area based on the power generation area, and a step of calculating a power generation current command value for the fuel cell based on the current power generation area.

この発明によれば、発電電流のみならず所定時間前に求めた発電面積から現在の発電面積を推定し、この現在の発電面積を用いて電流密度を算出して予定電圧を算出するので、推定される現在の燃料電池内部での発電状態に基づいて予定電圧を算出できる。そして、現在の発電面積に基づいて発電電電流指令値を算出する。このように、燃料電池の電流電圧特性を使用する制御において、現在の燃料電池のより正確な電流電圧特性を把握できるため、精度の良い制御が可能になる。特に、氷点下で起動する場合等の燃料電池の特性が大きく変化する場面においての特性変化の追従性が向上する。   According to the present invention, the current power generation area is estimated not only from the power generation current but also from the power generation area obtained a predetermined time ago, and the current voltage is calculated using the current power generation area to calculate the planned voltage. The planned voltage can be calculated based on the current power generation state inside the fuel cell. Then, a generated current command value is calculated based on the current power generation area. As described above, in the control using the current-voltage characteristic of the fuel cell, it is possible to grasp the more accurate current-voltage characteristic of the current fuel cell, so that the control with high accuracy is possible. In particular, the followability of the characteristic change in a scene where the characteristics of the fuel cell greatly change, such as when starting below freezing point, is improved.

請求項1に係る発明によれば、発電状況の変動に対応して燃料電池の発電制御を迅速かつ的確に行うことができる。
請求項2に係る発明によれば、負荷変動時における燃料電池のガス欠を防ぐと共に、最適な反応ガス量を燃料電池に供給することが可能となる。
請求項3に係る発明によれば、発電面積の推定精度を向上することができる。
請求項4に係る発明によれば、発電状況の変動に対応して燃料電池の発電制御を迅速かつ的確に行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, the power generation control of the fuel cell can be performed quickly and accurately in response to fluctuations in the power generation status.
According to the second aspect of the invention, it is possible to prevent the fuel cell from running out of gas when the load fluctuates, and to supply the optimum amount of reaction gas to the fuel cell.
According to the invention which concerns on Claim 3, the estimation precision of an electric power generation area can be improved.
According to the invention which concerns on Claim 4, the electric power generation control of a fuel cell can be performed rapidly and exactly according to the fluctuation | variation of an electric power generation condition.

以下、本発明の実施の形態に係る燃料電池システムおよび燃料電池制御方法について図面を参照して説明する。本実施の形態では、燃料電池システムを車両に適用して燃料電池車両とした場合について説明する。
本実施の形態に係る燃料電池車両1は、例えば図1に示すように、燃料電池11と、第1電流・電圧制御器12と、第2電流・電圧制御器13と、蓄電装置であるキャパシタ14と、パワードライブユニット(PDU)15と、モータ16と、コンプレッサ出力制御器17と、エアーコンプレッサ(A/C)18と、水素タンク19aおよび水素供給弁19bと、制御装置20と、各種の電気負荷21と、出力電流センサ22と、出力電圧センサ23と、端子電圧センサ24とを備えて構成されている。
この燃料電池1では、走行用のモータ16の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション(AT)あるいはマニュアルトランスミッション(MT)等の変速機(T/M)を介して車両の駆動輪W,Wに伝達される。また、燃料電池車両1の減速時に駆動輪W側からモータ16側に駆動力が伝達されると、モータ16は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
Hereinafter, a fuel cell system and a fuel cell control method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the fuel cell system is applied to a vehicle to form a fuel cell vehicle will be described.
As shown in FIG. 1, for example, the fuel cell vehicle 1 according to the present embodiment includes a fuel cell 11, a first current / voltage controller 12, a second current / voltage controller 13, and a capacitor as a power storage device. 14, a power drive unit (PDU) 15, a motor 16, a compressor output controller 17, an air compressor (A / C) 18, a hydrogen tank 19a and a hydrogen supply valve 19b, a control device 20, and various electric devices A load 21, an output current sensor 22, an output voltage sensor 23, and a terminal voltage sensor 24 are provided.
In the fuel cell 1, the driving force of the traveling motor 16 is transmitted to the drive wheels W and W of the vehicle via a transmission (T / M) such as an automatic transmission (AT) or a manual transmission (MT). The Further, when the driving force is transmitted from the driving wheel W side to the motor 16 side during deceleration of the fuel cell vehicle 1, the motor 16 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force, and the kinetic energy of the vehicle body is converted into electric energy. As recovered.

燃料電池11は、陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極(アノード)と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極(カソード)とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。
燃料電池11のアノードには、高圧の水素タンク19aから水素供給弁19bを介して水素からなる燃料ガス(反応ガス)が供給され、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソードには、例えば酸素を含む酸化剤ガス(反応ガス)である空気がエアーコンプレッサ(A/C)18によって供給され、このカソードにおいて、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
The fuel cell 11 sandwiches a solid polymer electrolyte membrane composed of a cation exchange membrane or the like between a fuel electrode (anode) composed of an anode catalyst and a gas diffusion layer and an oxygen electrode (cathode) composed of a cathode catalyst and a gas diffusion layer. The electrolyte electrode structure is formed by stacking a large number of fuel battery cells that are sandwiched between a pair of separators.
A fuel gas (reactive gas) made of hydrogen is supplied from the high-pressure hydrogen tank 19a to the anode of the fuel cell 11 through the hydrogen supply valve 19b, and hydrogen ionized by the catalytic reaction on the anode catalyst of the anode is moderate. The electrons move to the cathode through the solid polymer electrolyte membrane humidified in this way, and the electrons generated by the movement are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. For example, air, which is an oxidant gas (reaction gas) containing oxygen, is supplied to the cathode by an air compressor (A / C) 18, and hydrogen ions, electrons, and oxygen react to generate water at the cathode. .

燃料電池11から取り出される発電電流(出力電流)は第1電流・電圧制御器12に入力されており、この第1電流・電圧制御器12には、さらに、第2電流・電圧制御器13を介して、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなる複数のキャパシタセルが互いに直列に接続されて構成されたキャパシタ14が接続されている。
そして、燃料電池11および第1電流・電圧制御器12と、第2電流・電圧制御器13およびキャパシタ14とは、パワードライブユニット(PDU)15を介して、走行用のモータ16と、例えば燃料電池11やキャパシタ14の冷却装置(図示略)や空調装置(図示略)等の各種補機類からなる電気負荷21と、エアーコンプレッサ出力制御器17とに対して並列に接続されている。
The generated current (output current) extracted from the fuel cell 11 is input to the first current / voltage controller 12, and the second current / voltage controller 13 is further connected to the first current / voltage controller 12. A capacitor 14 configured by connecting a plurality of capacitor cells made of, for example, an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor in series with each other is connected.
The fuel cell 11, the first current / voltage controller 12, the second current / voltage controller 13, and the capacitor 14 are connected via a power drive unit (PDU) 15 to a traveling motor 16, for example, a fuel cell. 11 and capacitor 14 are connected in parallel to an electric load 21 composed of various auxiliary devices such as a cooling device (not shown) and an air conditioner (not shown) and an air compressor output controller 17.

第1および第2電流・電圧制御器12、13は、例えばチョッパ方式のDC−DCコンバータを備えて構成され、このDC−DCコンバータのチョッピング動作つまりDC−DCコンバータに具備されるスイッチング素子のオン/オフ動作によって、燃料電池11から取り出される出力電流の電流値、および、キャパシタ14の充電電流および放電電流の電流値を制御しており、このチョッピング動作は制御装置20から入力される制御パルスのデューティつまりオン/オフの比率に応じて制御されている。
例えば、燃料電池11から出力電流の取り出しを禁止する場合において、制御装置20から第1および第2電流・電圧制御器12,13に入力される制御パルスのデューティが0%に設定されると、各電流・電圧制御器12,13のDC−DCコンバータに具備されるスイッチング素子がオフ状態に固定され、燃料電池11とキャパシタ14とが電気的に遮断される。一方、制御パルスのデューティが100%とされ、スイッチング素子がオン状態に固定されると、いわば燃料電池11とキャパシタ14とが直結状態となり、燃料電池11の出力電圧とキャパシタ14の端子電圧とが同等の値となる。
The first and second current / voltage controllers 12 and 13 include, for example, a chopper type DC-DC converter. The chopping operation of the DC-DC converter, that is, the switching element included in the DC-DC converter is turned on. The current value of the output current taken out from the fuel cell 11 and the current values of the charging current and the discharging current of the capacitor 14 are controlled by the / off operation, and this chopping operation is performed by the control pulse input from the control device 20. It is controlled according to the duty, that is, the on / off ratio.
For example, in the case of prohibiting the extraction of the output current from the fuel cell 11, if the duty of the control pulse input from the control device 20 to the first and second current / voltage controllers 12, 13 is set to 0%, The switching elements included in the DC-DC converters of the current / voltage controllers 12 and 13 are fixed in the off state, and the fuel cell 11 and the capacitor 14 are electrically disconnected. On the other hand, when the duty of the control pulse is set to 100% and the switching element is fixed to the ON state, the fuel cell 11 and the capacitor 14 are directly connected, and the output voltage of the fuel cell 11 and the terminal voltage of the capacitor 14 are Equivalent value.

また、例えば、第1電流・電圧制御器12に入力される制御パルスのデューティが0%〜100%の間の適宜の値に設定されると、第1電流・電圧制御器12は、1次側電流とされる燃料電池11の出力電流を制御パルスのデューティに応じて適宜に制限し、制限して得た電流を2次側電流として出力する。
また、例えば、第2電流・電圧制御器13に入力される制御パルスのデューティが0%〜100%の間の適宜の値に設定されると、第2電流・電圧制御器12は、キャパシタ14の充電電流または放電電流を制御パルスのデューティに応じて適宜に制限する。
For example, when the duty of the control pulse input to the first current / voltage controller 12 is set to an appropriate value between 0% and 100%, the first current / voltage controller 12 is primary The output current of the fuel cell 11 that is the side current is appropriately limited according to the duty of the control pulse, and the current obtained by the limitation is output as the secondary current.
Further, for example, when the duty of the control pulse input to the second current / voltage controller 13 is set to an appropriate value between 0% and 100%, the second current / voltage controller 12 is connected to the capacitor 14. The charging current or discharging current is appropriately limited according to the duty of the control pulse.

PDU15は、トランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを備えて構成され、制御装置20から出力される制御指令に応じて走行用のモータ16の駆動および回生動作を制御する。例えばモータ16の駆動時には、制御装置20から入力されるトルク指令に基づき、第1および第2電流・電圧制御器12,13から出力される直流電力を3相交流電力に変換してモータ16へ供給する。一方、モータ16の回生時には、モータ16から出力される3相交流電力を直流電力に変換して、第2電流・電圧制御器13を介してキャパシタ14へ供給し、キャパシタ14を充電する。
このPDU15の電力変換動作は、制御装置20からPWMインバータの各スイッチング素子に入力されるパルス、つまりパルス幅変調(PWM)により各スイッチング素子をオン/オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティつまりオン/オフの比率のマップ(データ)は予め制御装置20に記憶されている。
The PDU 15 includes a PWM inverter based on pulse width modulation (PWM) having a bridge circuit formed by bridge connection using a plurality of transistor switching elements, and is used for traveling according to a control command output from the control device 20. The driving and regenerative operations of the motor 16 are controlled. For example, when the motor 16 is driven, the DC power output from the first and second current / voltage controllers 12 and 13 is converted into three-phase AC power to the motor 16 based on the torque command input from the control device 20. Supply. On the other hand, at the time of regeneration of the motor 16, the three-phase AC power output from the motor 16 is converted into DC power and supplied to the capacitor 14 via the second current / voltage controller 13 to charge the capacitor 14.
The power conversion operation of the PDU 15 is controlled according to a pulse input from the control device 20 to each switching element of the PWM inverter, that is, a pulse for driving each switching element on / off by pulse width modulation (PWM), A map (data) of the duty of the pulse, that is, the ON / OFF ratio, is stored in the control device 20 in advance.

なお、モータ16は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の3相交流同期モータとされており、PDU15から供給される3相交流電力により駆動制御されると共に、燃料電池車両1の減速時において駆動輪W側から駆動力が伝達されると、発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。   The motor 16 is, for example, a permanent magnet type three-phase AC synchronous motor that uses a permanent magnet as a field magnet. The motor 16 is driven and controlled by the three-phase AC power supplied from the PDU 15, and When the driving force is transmitted from the driving wheel W side during deceleration, it functions as a generator, generates a so-called regenerative braking force, and recovers the kinetic energy of the vehicle body as electric energy.

エアーコンプレッサ18は、例えば車両の外部から空気を取り込んで圧縮し、この空気を反応ガスとして燃料電池11のカソードに供給する。
このエアーコンプレッサ18を駆動するモータ(図示略)の回転数は、制御装置20から入力される制御指令に基づき、例えばパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを具備するコンプレッサ出力制御器17によって制御されている。
The air compressor 18 takes in air from the outside of the vehicle, for example, compresses it, and supplies this air as a reaction gas to the cathode of the fuel cell 11.
The number of rotations of a motor (not shown) for driving the air compressor 18 is controlled by a compressor output controller 17 having a PWM inverter by, for example, pulse width modulation (PWM) based on a control command input from the control device 20. ing.

制御装置20は、例えば、燃料電池車両1の運転状態や、燃料電池11のアノードに供給される反応ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池11のアノードから排出される排出ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池11の発電状態、例えば各複数の燃料電池セルの端子電圧や、燃料電池11から取り出される出力電流等に基づき、エアーコンプレッサ18から燃料電池11へ供給される反応ガスの流量に対する指令値および水素供給弁19bの弁開度に対する指令値を出力し、燃料電池11の発電状態を制御する。
さらに、制御装置20は、燃料電池11に対する発電指令に基づき、第1電流・電圧制御器12の電力変換動作を制御する制御パルスを出力し、燃料電池11から取り出される出力電流の電流値を制御する。
For example, the control device 20 may be configured such that the operating state of the fuel cell vehicle 1, the concentration of hydrogen contained in the reaction gas supplied to the anode of the fuel cell 11, and the hydrogen contained in the exhaust gas discharged from the anode of the fuel cell 11. The flow rate of the reaction gas supplied from the air compressor 18 to the fuel cell 11 based on the concentration of the fuel cell 11, the power generation state of the fuel cell 11, for example, the terminal voltage of each of the plurality of fuel cells, the output current extracted from the fuel cell 11 And a command value for the valve opening of the hydrogen supply valve 19b are output to control the power generation state of the fuel cell 11.
Further, the control device 20 outputs a control pulse for controlling the power conversion operation of the first current / voltage controller 12 based on the power generation command for the fuel cell 11, and controls the current value of the output current taken out from the fuel cell 11. To do.

また、制御装置20は、PDU15に具備されたPWMインバータの電力変換動作を制御しており、例えばモータ16の駆動時においては、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量等に係るアクセル開度の信号に基づいてトルク指令を算出する。そして、制御装置20が、このトルク指令をPDU15に入力することで、トルク指令に応じたパルス幅変調信号がPWMインバータに入力され、要求されたトルクを発生させるための各相電流がモータ16の各相へと出力される。
さらに、制御装置20は、キャパシタ14の状態、例えばキャパシタ14の温度や、複数のキャパシタセルのキャパシタセル電圧の和である総電圧つまりキャパシタ14の端子電圧の検出値等に基づき、モータ16の回生動作を制御する。
Further, the control device 20 controls the power conversion operation of the PWM inverter provided in the PDU 15. For example, when the motor 16 is driven, a signal of the accelerator opening degree related to the amount of depression of the accelerator pedal by the driver or the like. The torque command is calculated based on The control device 20 inputs this torque command to the PDU 15 so that a pulse width modulation signal corresponding to the torque command is input to the PWM inverter, and each phase current for generating the requested torque is Output to each phase.
Further, the control device 20 regenerates the motor 16 based on the state of the capacitor 14, for example, the temperature of the capacitor 14, the total voltage that is the sum of the capacitor cell voltages of a plurality of capacitor cells, that is, the detected value of the terminal voltage of the capacitor 14. Control the behavior.

また、制御装置20は、キャパシタ14の状態に基づき、第2電流・電圧制御器13の電力変換動作を制御する制御パルスを出力し、キャパシタ14の充電電流または放電電流の電流値を制御する。
このため、制御装置20には、例えば、燃料電池11を構成する各複数の燃料電池セルの端子電圧(燃料電池セル電圧)を検出する燃料電池セル電圧センサ(図示略)から出力される検出信号と、燃料電池11から取り出される出力電流の電流値を検出する出力電流センサ22から出力される検出信号と、燃料電池11の出力電圧を検出する出力電圧センサ23から出力される検出信号と、キャパシタ14の端子電圧を検出する端子電圧センサ24から出力される検出信号と、キャパシタ14の温度を検出する温度センサ(図示略)から出力される検出信号とが入力されている。さらに、制御装置20には、イグニッションスイッチ26のON・OFF信号、燃料電池11の温度を検出する温度センサ25から出力する検出信号が入力される。
Further, the control device 20 outputs a control pulse for controlling the power conversion operation of the second current / voltage controller 13 based on the state of the capacitor 14 to control the current value of the charging current or discharging current of the capacitor 14.
Therefore, for example, the control device 20 detects a detection signal output from a fuel cell voltage sensor (not shown) that detects a terminal voltage (fuel cell voltage) of each of the plurality of fuel cells constituting the fuel cell 11. A detection signal output from an output current sensor 22 that detects a current value of an output current extracted from the fuel cell 11, a detection signal output from an output voltage sensor 23 that detects an output voltage of the fuel cell 11, and a capacitor The detection signal output from the terminal voltage sensor 24 that detects the terminal voltage 14 and the detection signal output from the temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the capacitor 14 are input. Further, an ON / OFF signal of the ignition switch 26 and a detection signal output from the temperature sensor 25 that detects the temperature of the fuel cell 11 are input to the control device 20.

以下に、上記構成を備える燃料電池車両1の処理について説明する。図2は燃料電池の温度補正値と電圧マップ補正値を求める制御の処理内容を示すハードブロック図である。同図に示すように、出力電流センサ22で検出した燃料電池11の実電流を燃料電池実電流入力部27から入力する。また、温度センサ25で検出した燃料電池11の代表温度(例えば、燃料電池11のアノードガス排出流路の水素温度)を燃料電池代表温度入力部28から入力する。   Below, the process of the fuel cell vehicle 1 provided with the said structure is demonstrated. FIG. 2 is a hardware block diagram showing the processing contents of the control for obtaining the temperature correction value and the voltage map correction value of the fuel cell. As shown in the figure, the actual current of the fuel cell 11 detected by the output current sensor 22 is input from the fuel cell actual current input unit 27. Further, the representative temperature of the fuel cell 11 detected by the temperature sensor 25 (for example, the hydrogen temperature of the anode gas discharge passage of the fuel cell 11) is input from the fuel cell representative temperature input unit 28.

次に、この代表温度に、後述する前回の温度補正量を加算した値を、発電面積算出部31に入力する。発電面積算出部31には、燃料電池11の代表温度値と、発電面積との関係を示すマップが保持されている(図4参照)。このマップに示すように、燃料電池11の発電面積は、温度に応じて変動する。すなわち、温度が低い場合には発電面積は小さい値になり、温度が高くなるにつれて発電面積は増大していき、全発電面に漸近する。また、温度が氷点下から0℃近傍にかけては、発電面積は温度に略比例する。このマップを用いて、燃料電池11の内部状態を示す発電面積の推定を行っている。   Next, a value obtained by adding a previous temperature correction amount to be described later to this representative temperature is input to the power generation area calculation unit 31. The power generation area calculation unit 31 holds a map indicating the relationship between the representative temperature value of the fuel cell 11 and the power generation area (see FIG. 4). As shown in this map, the power generation area of the fuel cell 11 varies according to the temperature. That is, when the temperature is low, the power generation area becomes a small value, and as the temperature increases, the power generation area increases and approaches the entire power generation surface. Further, the power generation area is substantially proportional to the temperature from the freezing point to near 0 ° C. Using this map, the power generation area indicating the internal state of the fuel cell 11 is estimated.

次いで、発電面積算出部31で算出した燃料電池11の発電面積と、燃料電池実電流入力部27で入力した燃料電池11の電流値とを、乗除算処理部32に入力し、電流値を発電面積で除算して電流密度を算出する。ここで、電流密度とは、燃料電池11の電極(アノード、カソード)のうち実際に発電に寄与する部位(発電面積)における単位面積あたりの電流値である。   Next, the power generation area of the fuel cell 11 calculated by the power generation area calculation unit 31 and the current value of the fuel cell 11 input by the fuel cell actual current input unit 27 are input to the multiplication / division processing unit 32, and the current value is generated. Divide by area to calculate current density. Here, the current density is a current value per unit area in a portion (power generation area) that actually contributes to power generation in the electrodes (anode, cathode) of the fuel cell 11.

この電流密度を予想セル電圧算出部33に入力する。予想セル電圧算出部33には、燃料電池11を構成するセルの電圧と、電流密度との関係を示すマップが保持されている(図5参照)。このマップに示すように、セル電圧は電流密度と略反比例の関係にあり、電流密度が増加するにつれてセル電圧は減少していく。このマップを用いて、セル電圧の算出を行っている。   This current density is input to the expected cell voltage calculation unit 33. The expected cell voltage calculation unit 33 holds a map indicating the relationship between the voltage of the cells constituting the fuel cell 11 and the current density (see FIG. 5). As shown in this map, the cell voltage is substantially inversely proportional to the current density, and the cell voltage decreases as the current density increases. The cell voltage is calculated using this map.

そして、算出したセル電圧をセル数乗算部34に入力する。セル数乗算部34では、燃料電池11を構成するセルの数を前記セル電圧に乗算して、燃料電池11自体の予想ベース電圧値を算出する。この予想ベース電圧値と、後述する前回の電圧マップ補正値とを加算して、燃料電池11の予想電圧値を算出する。   Then, the calculated cell voltage is input to the cell number multiplier 34. The cell number multiplying unit 34 multiplies the cell voltage by the number of cells constituting the fuel cell 11 to calculate the expected base voltage value of the fuel cell 11 itself. The predicted voltage value of the fuel cell 11 is calculated by adding the predicted base voltage value and the previous voltage map correction value described later.

それから、出力電圧センサ23で検出した燃料電池11の実電圧を燃料電池実電圧入力部29に入力し、この実電圧から予想電圧値を減算して、電圧差分値(偏差)を算出する。この電圧差分値を電圧ゲイン乗算部35に入力して、所定値であるゲインを電圧差分値に乗算し、さらに、前回の電圧マップ補正値読込処理部36により読み込んだ前回の電圧マップ補正値を加算して、現在の電圧マップ補正値を算出する。この現在の電圧マップ補正値は、モータの出力制限値の算出にも用いられるが、これについては後述する。   Then, the actual voltage of the fuel cell 11 detected by the output voltage sensor 23 is input to the fuel cell actual voltage input unit 29, and the expected voltage value is subtracted from this actual voltage to calculate a voltage difference value (deviation). This voltage difference value is input to the voltage gain multiplication unit 35, the gain which is a predetermined value is multiplied by the voltage difference value, and the previous voltage map correction value read by the previous voltage map correction value reading processing unit 36 is further obtained. The current voltage map correction value is calculated by addition. This current voltage map correction value is also used for calculating the motor output limit value, which will be described later.

一方、電圧差分値は温度ゲイン乗算部37にも入力されて、所定値(ただし上述の電圧ゲイン乗算部35の値とは異なる)であるゲインを電圧差分値に乗算し、さらに、前回の温度補正値読込処理部38により読み込んだ前回(所定時間前)の温度補正値を加算して、現在の温度補正値を算出する。この現在の温度補正値は、モータの出力制限値の算出にも用いられるが、これについては後述する。   On the other hand, the voltage difference value is also input to the temperature gain multiplication unit 37, and the voltage difference value is multiplied by a gain that is a predetermined value (however, different from the value of the voltage gain multiplication unit 35 described above). The previous temperature correction value (predetermined time) read by the correction value reading processing unit 38 is added to calculate the current temperature correction value. The current temperature correction value is also used for calculating the motor output limit value, which will be described later.

そして、推定した発電面積や、燃料電池システムである燃料電池車両1の予想消費電力、キャパシタ14の開放端子電圧やその内部抵抗、燃料電池11の内部抵抗により、燃料電池11の電流指令値を算出する。
このように、燃料電池11の電流電圧特性を使用する制御において、燃料電池11のより正確な電流電圧特性を把握できるため、精度の良い制御が可能になる。特に、氷点下で起動する場合等の燃料電池11の特性が大きく変化する場面においての特性変化の追従性が向上する。
Then, the current command value of the fuel cell 11 is calculated from the estimated power generation area, the predicted power consumption of the fuel cell vehicle 1 as a fuel cell system, the open terminal voltage of the capacitor 14 and its internal resistance, and the internal resistance of the fuel cell 11. To do.
As described above, in the control using the current-voltage characteristics of the fuel cell 11, more accurate current-voltage characteristics of the fuel cell 11 can be grasped, so that accurate control can be performed. In particular, the followability of the characteristic change in a scene where the characteristics of the fuel cell 11 greatly change, such as when starting below freezing point, is improved.

図3は負荷であるモータの出力制限値を求める制御の処理内容を示すハードブロック図である。同図に示すように、電流制限値入力部41から燃料電池11の電流制限値(電流指令値)を入力する。また、温度センサ25で検出した燃料電池11の代表温度を燃料電池代表温度入力部28から入力する。そして、図2の処理で説明したのと同様に、温度補正値を温度補正値入力部42から入力して、代表温度に温度補正量を加算した値を、発電面積算出部31に入力して、発電面積を算出する。それから、乗除算処理部32により電流密度を算出して、予想セル電圧算出部33によりセル電圧を算出して、セル数乗算部34によりセル数を乗算して予想ベース電圧値を算出する。この予想ベース電圧値に、電圧マップ補正値入力部43から入力される電圧マップ補正値を加算して、燃料電池11の電流制限時における予想電圧値を算出する。   FIG. 3 is a hardware block diagram showing the processing contents of the control for obtaining the output limit value of the motor as the load. As shown in the figure, the current limit value (current command value) of the fuel cell 11 is input from the current limit value input unit 41. Further, the representative temperature of the fuel cell 11 detected by the temperature sensor 25 is input from the fuel cell representative temperature input unit 28. 2, the temperature correction value is input from the temperature correction value input unit 42, and the value obtained by adding the temperature correction amount to the representative temperature is input to the power generation area calculation unit 31. Calculate the power generation area. Then, the current density is calculated by the multiplication / division processing unit 32, the cell voltage is calculated by the predicted cell voltage calculation unit 33, and the expected base voltage value is calculated by multiplying the number of cells by the cell number multiplication unit 34. A voltage map correction value input from the voltage map correction value input unit 43 is added to the predicted base voltage value to calculate an expected voltage value when the current of the fuel cell 11 is limited.

次に、キャパシタ開放端子電圧入力部30からキャパシタ14の端子電圧値を入力して、この端子電圧値から上述の予想電圧値を減算して、燃料電池11とキャパシタ14との電圧差を求める。この電圧差を二乗処理部49に入力して二乗処理を行う。また、キャパシタ内部抵抗入力部44からキャパシタ14の内部抵抗値を入力して、二乗した電位差を内部抵抗値により除算して、キャパシタ14の出力を算出する。   Next, the terminal voltage value of the capacitor 14 is input from the capacitor open terminal voltage input unit 30, and the above-described expected voltage value is subtracted from this terminal voltage value to obtain the voltage difference between the fuel cell 11 and the capacitor 14. This voltage difference is input to the square processor 49 to perform a square process. Also, the internal resistance value of the capacitor 14 is input from the capacitor internal resistance input unit 44, and the squared potential difference is divided by the internal resistance value to calculate the output of the capacitor 14.

また、補機消費電力入力部45から燃料電池システムが有する補機(例えばコンプレッサ、ヘッドライト等)で消費される電力を入力する。
そして、燃料電池11の電流制限時における予想電圧値に、燃料電池11の電流制限値を乗算して、燃料電池11の制限出力を算出する。この制限出力に、キャパシタ14の出力を加算して、補機で消費される電力を減算して、モータ出力制限値を算出する。このモータ出力制限値がモータ出力制限値出力部52から出力され、この制限値に基づいてモータ16の制御がされる。
このようにすると、負荷変動時における燃料電池11のガス欠を防ぐと共に、最適な反応ガス量を燃料電池11に供給することが可能となる。
Further, the power consumed by the auxiliary equipment (for example, compressor, headlight, etc.) included in the fuel cell system is input from the auxiliary equipment power consumption input section 45.
Then, the expected voltage value when the current of the fuel cell 11 is limited is multiplied by the current limit value of the fuel cell 11 to calculate the limited output of the fuel cell 11. The motor output limit value is calculated by adding the output of the capacitor 14 to this limit output and subtracting the power consumed by the auxiliary machine. The motor output limit value is output from the motor output limit value output unit 52, and the motor 16 is controlled based on the limit value.
In this way, it is possible to prevent the fuel cell 11 from running out of gas when the load fluctuates, and to supply the optimal amount of reaction gas to the fuel cell 11.

上述した制御では、燃料電池11の代表温度を用いて燃料電池11の発電面積を推定して、負荷であるモータ16の出力制限値を算出していたが、この内容に限られるものではない。他の制御方法について、図6〜図8を用いて説明する。
図6は燃料電池の発電面積相当量を求める制御の処理内容を示すハードブロック図である。図7は負荷であるモータの出力制限値を求める制御の他の処理内容を示すハードブロック図である。以下の制御において、上述した制御と同様の処理内容については、適宜その説明を省略する。
In the control described above, the power generation area of the fuel cell 11 is estimated using the representative temperature of the fuel cell 11 and the output limit value of the motor 16 as a load is calculated. However, the present invention is not limited to this. Other control methods will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a hardware block diagram showing the processing contents of the control for obtaining the power generation area equivalent amount of the fuel cell. FIG. 7 is a hardware block diagram showing another processing content of the control for obtaining the output limit value of the motor as the load. In the following control, the description of the processing contents similar to the control described above will be omitted as appropriate.

この制御では、発電面積相当量を、燃料電池11の電圧偏差に基づいて算出している。すなわち、燃料電池実電圧入力部28に入力された燃料電池11の実電流を、発電面積に基づいて得られる予想ベース電圧値で減算して、電圧差分値(偏差)を算出する。この電圧差分値を発電面積ゲイン乗算部55に入力して、発電面積ゲインを乗算し、さらに、この値を前回値読込部57により読み込んだ前回の発電面積推定値を加算して、発電面積相当量を算出する。この発電面積ゲインは、発電面積相当量を発電面積ゲイン算出部56に入力することで算出する。発電面積ゲイン算出部56には、燃料電池11の発電面積相当量と、発電面積ゲインとの関係を示すテーブルが保持されている(図7参照)。発電面積の変化は2次元であるので、発電面積ゲインをテーブルで持つことで、発電面積ゲインと発電面積の対応づけを可能としている。
そして、図6に示すように、前記発電面積相当量推定値入力部53より発電面積相当量を入力して、燃料電池電流制限値入力部41より入力された電流値を発電面積相当量で除算して、電流密度を算出しているので、図3に示した制御よりも簡便にモータ出力制限値を算出することができる。
In this control, the power generation area equivalent amount is calculated based on the voltage deviation of the fuel cell 11. That is, a voltage difference value (deviation) is calculated by subtracting the actual current of the fuel cell 11 input to the fuel cell actual voltage input unit 28 by the expected base voltage value obtained based on the power generation area. This voltage difference value is input to the power generation area gain multiplication unit 55, multiplied by the power generation area gain, and this value is added to the previous power generation area estimated value read by the previous value reading unit 57 to correspond to the power generation area. Calculate the amount. The power generation area gain is calculated by inputting a power generation area equivalent amount to the power generation area gain calculation unit 56. The power generation area gain calculation unit 56 holds a table indicating the relationship between the power generation area equivalent amount of the fuel cell 11 and the power generation area gain (see FIG. 7). Since the change in the power generation area is two-dimensional, it is possible to associate the power generation area gain and the power generation area by having the power generation area gain in the table.
Then, as shown in FIG. 6, the generation area equivalent amount is input from the generation area equivalent amount estimation value input unit 53, and the current value input from the fuel cell current limit value input unit 41 is divided by the generation area equivalent amount. Since the current density is calculated, the motor output limit value can be calculated more simply than the control shown in FIG.

なお、本発明の内容は実施の形態のみに限定されるものでないことはもちろんであり、例えば、車両以外のシステムに適用したものであってもよい。また、蓄電装置としてキャパシタを用いた場合について説明したが、これに限らず、例えばバッテリを用いてもよい。   Of course, the contents of the present invention are not limited to the embodiments, and may be applied to a system other than a vehicle, for example. Moreover, although the case where the capacitor was used as an electrical storage apparatus was demonstrated, it is not restricted to this, For example, you may use a battery.

本発明の一実施形態に係る燃料電池車両の構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. 燃料電池の温度補正値と電圧マップ補正値を求める制御の処理内容を示すハードブロック図である。It is a hardware block diagram which shows the processing content of the control which calculates | requires the temperature correction value and voltage map correction value of a fuel cell. 負荷であるモータの出力制限値を求める制御の処理内容を示すハードブロック図である。It is a hardware block diagram which shows the processing content of the control which calculates | requires the output limit value of the motor which is load. 燃料電池の代表温度と発電面積との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the typical temperature of a fuel cell, and a power generation area. 燃料電池の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the current density of a fuel cell, and cell voltage. 燃料電池の発電面積相当量を求める制御の処理内容を示すハードブロック図である。It is a hardware block diagram which shows the processing content of the control which calculates | requires the electric power generation area equivalent amount of a fuel cell. 負荷であるモータの出力制限値を求める制御の他の処理内容を示すハードブロック図である。It is a hardware block diagram which shows the other processing content of the control which calculates | requires the output limit value of the motor which is load. 発電面積とゲインとの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between a power generation area and a gain.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池車両(燃料電池システム)
11…燃料電池
20…制御装置(発電電流指令値算出手段)
23…出力電圧センサ(電圧検出手段)
25…温度センサ(温度検出手段)
27…燃料電池実電流入力部(電流密度算出手段)
31…発電面積算出部(発電面積算出手段、電流密度算出手段)
32…乗除算処理部(電流密度算出手段)
33…予想セル電圧算出部(予定電圧算出部)
34…セル数乗算部(予定電圧算出部)
36…電圧マップ補正値読込処理部(発電面積読込手段)
37…温度ゲイン乗算部(発電面積補正手段)
38…温度補正値値読込処理部(発電面積補正手段)
51…モータ出力制限値算出部(制御パラメータ算出部)
52…モータ出力制限値出力部(出力制限手段)
57…前回値読込部(発電面積読込手段)
1 ... Fuel cell vehicle (fuel cell system)
11. Fuel cell 20 ... Control device (generated current command value calculation means)
23. Output voltage sensor (voltage detection means)
25 ... Temperature sensor (temperature detection means)
27 ... Fuel cell actual current input section (current density calculation means)
31 ... Power generation area calculation unit (power generation area calculation means, current density calculation means)
32. Multiplication / division processing unit (current density calculation means)
33 ... Expected cell voltage calculation unit (scheduled voltage calculation unit)
34 ... Cell number multiplier (scheduled voltage calculator)
36 ... Voltage map correction value reading processing section (power generation area reading means)
37 ... Temperature gain multiplier (power generation area correction means)
38 ... Temperature correction value reading processing unit (power generation area correction means)
51 ... Motor output limit value calculation unit (control parameter calculation unit)
52 ... Motor output limit value output section (output limiting means)
57 ... last time value reading part (power generation area reading means)

Claims (4)

アノードとカソードとの間に電解質膜を挟んで発電を行う燃料電池と、
該燃料電池の所定時間前に求めた発電面積を読込む発電面積読込手段と、
前記燃料電池の発電電流を検出する電流検出手段と、
前記燃料電池の発電電圧を検出する電圧検出手段と、
前記発電電流と前記発電面積から電流密度を算出する電流密度算出手段と、
前記電流密度から前記燃料電池の予定電圧を算出する予定電圧算出手段と、
前記予定電圧と前記発電面積に基づいて現在の発電面積を推定する発電面積推定手段と、
前記現在の発電面積に基づいて、燃料電池への発電電流指令値を算出する発電電流指令値算出手段とを有することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity with an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode;
A power generation area reading means for reading a power generation area obtained a predetermined time before the fuel cell;
Current detecting means for detecting the generated current of the fuel cell;
Voltage detection means for detecting the power generation voltage of the fuel cell;
Current density calculation means for calculating a current density from the generated current and the power generation area;
A planned voltage calculation means for calculating a planned voltage of the fuel cell from the current density;
A power generation area estimation means for estimating a current power generation area based on the planned voltage and the power generation area;
A fuel cell system comprising: a generated current command value calculating means for calculating a generated current command value for the fuel cell based on the current power generation area.
前記現在の発電面積に基づいて、前記燃料電池を搭載した装置の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段を備え、
前記制御パラメータにより前記装置の出力を制限する出力制限手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
Based on the current power generation area, comprising a control parameter calculation means for calculating a control parameter of a device equipped with the fuel cell,
The fuel cell system according to claim 1, further comprising an output limiting unit that limits the output of the device according to the control parameter.
前記現在および所定時間前に求めた発電面積は、前記燃料電池の温度にそれぞれ換算することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the power generation area obtained at the present time and a predetermined time before is converted into a temperature of the fuel cell. アノードとカソードとの間に電解質膜を挟んで発電を行う燃料電池の発電電流を検出する工程と、
前記燃料電池の発電電圧を検出する工程と、
前記燃料電池の所定時間前に求めた発電面積を読込む工程と、
前記発電電流と前記発電面積から電流密度を算出する工程と、
前記電流密度から前記燃料電池の予定電圧を算出する工程と、
前記予定電圧と前記発電面積に基づいて現在の発電面積を推定する工程と、
前記現在の発電面積に基づいて、燃料電池への発電電流指令値を算出する工程と、を有することを特徴とする燃料電池制御方法。

Detecting a power generation current of a fuel cell that generates power by sandwiching an electrolyte membrane between an anode and a cathode;
Detecting the power generation voltage of the fuel cell;
Reading a power generation area obtained a predetermined time before the fuel cell;
Calculating a current density from the generated current and the power generation area;
Calculating a planned voltage of the fuel cell from the current density;
Estimating a current power generation area based on the planned voltage and the power generation area;
And a step of calculating a generated current command value for the fuel cell based on the current power generation area.

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