JP2009135029A - Fuel cell system, and mobile body - Google Patents
Fuel cell system, and mobile body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009135029A JP2009135029A JP2007311212A JP2007311212A JP2009135029A JP 2009135029 A JP2009135029 A JP 2009135029A JP 2007311212 A JP2007311212 A JP 2007311212A JP 2007311212 A JP2007311212 A JP 2007311212A JP 2009135029 A JP2009135029 A JP 2009135029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- injector
- control
- learning
- fuel gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
本発明は、燃料電池に通じる燃料ガス供給流路に、燃料電池側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システム、及び当該燃料電池システムを備えた移動体に関する。 The present invention relates to a fuel cell system provided with a fuel gas supply device that supplies fuel gas to a fuel cell side in a fuel gas supply channel that communicates with the fuel cell, and a movable body provided with the fuel cell system.
現在、反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)の供給を受けて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが提案され、実用化されている。かかる燃料電池システムには、水素タンク等の燃料供給源から燃料電池に燃料ガスを流すための燃料ガス供給流路が設けられ、この燃料ガス供給流路には、例えば燃料電池側に所望の流量及び圧力の燃料ガスを供給するインジェクタが設けられている。 Currently, a fuel cell system including a fuel cell that receives a supply of reaction gas (fuel gas and oxidizing gas) and generates electric power has been proposed and put into practical use. Such a fuel cell system is provided with a fuel gas supply channel for flowing fuel gas from a fuel supply source such as a hydrogen tank to the fuel cell, and the fuel gas supply channel has a desired flow rate on the fuel cell side, for example. And an injector for supplying fuel gas at a pressure.
上記インジェクタの駆動は、燃料電池システムの制御装置により厳格に制御されている。制御装置は、燃料電池の運転状態に基づいて、所定の制御演算則の制御値演算関数を用いて燃料噴出時間などの制御値を算出し、その制御値に基づいてインジェクタの駆動を制御している。この制御には、例えばPI制御などのフィードバック制御が多く用いられている。 The drive of the injector is strictly controlled by a control device of the fuel cell system. The control device calculates a control value such as a fuel injection time using a control value calculation function of a predetermined control calculation rule based on the operating state of the fuel cell, and controls the drive of the injector based on the control value. Yes. For this control, for example, feedback control such as PI control is often used.
例えば上記PI制御で制御値を算出する場合には、例えばインジェクタの二次側目標圧力と燃料電池の発電電流のとの関係を示すマップなどの複数の制御値演算関数が用いられている。しかしながら、これらの制御値演算関数は、例えば燃料電池の運転状態やインジェクタなどの経年変化や個体差により変動するものであるため、これらの制御値演算関数を適宜学習し、更新することが求められている。そして、通常、制御値演算関数を学習する場合には、現状の運転状態を示す数値を取得し、それを用いて学習する必要があるため、例えばそのときの運転状態が一時的に不安定な状態にあるようなときは、学習に適さない。このため、制御値演算関数の学習を、定常状態となる予め定められた所定の条件が揃った場合に行うことが提案されている(特許文献1参照)。 For example, when the control value is calculated by the PI control, for example, a plurality of control value calculation functions such as a map showing the relationship between the secondary target pressure of the injector and the generated current of the fuel cell are used. However, since these control value calculation functions vary depending on, for example, aging of the fuel cell and injectors, and individual differences, it is required to learn and update these control value calculation functions as appropriate. ing. Usually, when learning a control value calculation function, it is necessary to acquire a numerical value indicating the current operation state and learn using it. For example, the operation state at that time is temporarily unstable. When it is in a state, it is not suitable for learning. For this reason, it has been proposed that the control value calculation function is learned when a predetermined condition that is in a steady state is met (see Patent Document 1).
しかしながら、通常、上記学習は、一定条件のもと、制御装置からインジェクタに制御信号が送られる最短の制御周期毎に行われている。このため、条件さえ揃っていれば、インジェクタの駆動周期よりも短いタイミングで学習が行われてしまう。駆動周期より短いタイミングで学習が行われると、次の駆動に反映されないものが生じるため、その学習が無駄になることがある。また、学習回数が無駄に多くなると、演算誤差等により、中には精度の低い学習が行われる恐れがある。この結果、インジェクタの制御の精度が低下する恐れもある。 However, normally, the learning is performed for each shortest control cycle in which a control signal is sent from the control device to the injector under a certain condition. For this reason, as long as the conditions are met, learning is performed at a timing shorter than the drive cycle of the injector. If learning is performed at a timing shorter than the driving cycle, some of the learning is not reflected in the next driving, and the learning may be wasted. Also, if the number of times of learning increases unnecessarily, there is a risk that learning with low accuracy may be performed due to calculation errors or the like. As a result, the accuracy of injector control may be reduced.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、インジェクタなどの燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システムにおいて、制御値を算出する際に用いられるマップなどの制御値演算関数の学習の実行タイミングを適正化することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in a fuel cell system equipped with a fuel gas supply device such as an injector, execution of learning of a control value calculation function such as a map used for calculating a control value is performed. Its purpose is to optimize timing.
上記の課題を解決するための本発明は、燃料電池に通じる燃料ガス供給流路に、燃料電池側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システムであって、燃料電池の運転状態に基づいて所定の制御値演算関数を用いて制御値を算出し、当該制御値に基づいて燃料ガス供給装置の駆動を制御する制御手段と、燃料ガス供給装置の前記制御値演算関数を学習する学習手段と、を有し、前記燃料ガス供給装置は、所定の駆動周期で駆動して燃料電池側に燃料ガスを供給し、前記制御値演算関数の学習は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期毎に、所定の条件を満たしたときに行われることを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a fuel cell system comprising a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell side in a fuel gas supply channel leading to the fuel cell. A control value is calculated using a predetermined control value calculation function based on the state, and control means for controlling the drive of the fuel gas supply device based on the control value, and the control value calculation function of the fuel gas supply device are learned Learning means, and the fuel gas supply device is driven at a predetermined driving cycle to supply fuel gas to the fuel cell side, and the learning of the control value calculation function is performed by driving the fuel gas supply device. It is performed when a predetermined condition is satisfied for each period.
なお、「燃料ガス供給装置」には、例えばその上流側と下流側とを連通する内部流路と、該内部流路内に移動可能に配設されその移動位置に応じて前記内部流路の開口面積を変更可能な弁体と、電磁駆動力により前記弁体を駆動する弁体駆動部と、を備えてなる電磁駆動方式のインジェクタや、例えばエア圧やモータによってダイヤフラムを介して弁体が駆動されるダイヤフラム式のレギュレータのような可変調圧レギュレータなどが含まれる。 The “fuel gas supply device” includes, for example, an internal flow path that communicates the upstream side and the downstream side thereof, and is movably disposed in the internal flow path. An electromagnetically driven injector comprising a valve element whose opening area can be changed and a valve element driving unit that drives the valve element by electromagnetic driving force, or a valve element via a diaphragm by, for example, air pressure or a motor. Examples include a adjustable pressure regulator such as a driven diaphragm regulator.
また、「制御値演算関数」には、制御値の算出に必要な演算式や関係式が含まれ、例えば燃料電池の入口側ガス状態(燃料ガス供給装置の二次側ガス状態)と入口側目標ガス状態(燃料ガス供給装置の二次側目標ガス状態)との関係、燃料電池の入口側ガス状態(燃料ガス供給装置の二次側ガス状態)と発電電流との関係、燃料ガス供給装置の一次側ガス状態と二次側ガス状態との関係、燃料ガス供給装置の一次側ガス状態と燃料電池の発電電流との関係などを表す関係式や、制御則の演算式などが含まれる。 The “control value calculation function” includes calculation expressions and relational expressions necessary for calculating the control value. For example, the fuel cell inlet side gas state (secondary gas state of the fuel gas supply device) and the inlet side Relationship between target gas state (secondary target gas state of fuel gas supply device), relationship between fuel cell inlet side gas state (secondary gas state of fuel gas supply device) and power generation current, fuel gas supply device The relational expression showing the relationship between the primary gas state and the secondary gas state, the relationship between the primary gas state of the fuel gas supply device and the power generation current of the fuel cell, the arithmetic expression of the control law, and the like are included.
また、「制御値演算関数の学習」には、制御値演算関数自体の更新のみならず、制御値演算関数の再演算により算出値を更新することも含まれる。 Further, “learning the control value calculation function” includes not only updating the control value calculation function itself but also updating the calculated value by recalculation of the control value calculation function.
また、「制御値」には、例えば燃料ガス供給装置が電磁駆動方式のインジェクタである場合には、噴射量、噴射時間、デューティー比、駆動周波数、駆動パルス等が含まれ、また、燃料ガス供給装置がダイヤフラム式のレギュレータである場合には、ダイヤフラムを介して弁体を開方向又は閉方向に付勢する印加圧力(例えば、流体圧やバネ圧)等が含まれる。 In addition, the “control value” includes, for example, an injection amount, an injection time, a duty ratio, a driving frequency, a driving pulse, and the like when the fuel gas supply device is an electromagnetic drive type injector. When the device is a diaphragm type regulator, an applied pressure (for example, fluid pressure or spring pressure) that urges the valve body in the opening direction or the closing direction via the diaphragm is included.
本発明によれば、制御値演算関数の学習が、一定の条件の下、燃料ガス供給装置の駆動周期毎に行われるので、無駄な学習がなくなり、制御値演算関数の学習の実行タイミングが適正化される。また、これによって、より精度の高い学習が可能になり、燃料ガス供給装置の制御精度も向上する。 According to the present invention, since learning of the control value calculation function is performed for each drive cycle of the fuel gas supply device under a certain condition, useless learning is eliminated and the execution timing of learning of the control value calculation function is appropriate. It becomes. Further, this enables learning with higher accuracy and improves control accuracy of the fuel gas supply device.
前記燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期よりも短い制御周期で燃料ガス供給装置と制御信号を通信しており、前記制御値演算関数の学習は、前記駆動周期の切り替わりタイミングと一致する前記制御周期の制御信号通信タイミング、或いは前記駆動周期の切り替わりタイミングに最も近い前記制御周期の制御信号通信タイミングにおける、燃料ガスの供給状態或いは燃料電池の運転状態に関する値を用いて行われるようにしてもよい。かかる場合、駆動周期内のほぼ一定のタイミングでの値を用いて制御値演算関数の学習が行われるので、安定した精度の高い学習が可能になる。 In the fuel cell system, the control means communicates a control signal with the fuel gas supply device in a control cycle shorter than the drive cycle of the fuel gas supply device, and learning of the control value calculation function is performed in the drive cycle. The value relating to the fuel gas supply state or the fuel cell operating state at the control signal communication timing of the control cycle that coincides with the switching timing of the fuel cell or at the control signal communication timing of the control cycle closest to the switching timing of the driving cycle is used. May be performed. In such a case, learning of the control value calculation function is performed using values at substantially constant timing within the driving cycle, and thus stable and highly accurate learning is possible.
また、前記制御値演算関数の学習は、少なくとも燃料ガス供給装置の駆動周期に対する出力時間の割合であるディーティー比が所定の閾値以上の場合に禁止されるようにしてもよい。これにより、燃料ガス供給装置が不安定の運転状態のときに制御値演算関数が学習されることを防止できる。 The learning of the control value calculation function may be prohibited at least when the duty ratio, which is the ratio of the output time to the drive cycle of the fuel gas supply device, is equal to or greater than a predetermined threshold value. Thereby, it is possible to prevent the control value calculation function from being learned when the fuel gas supply device is in an unstable operation state.
前記制御値演算関数の学習は、前記燃料電池の燃料ガス消費流量に対応する複数の学習領域毎に行われるようにしてもよい。これによれば、燃料電池の実際の燃料ガス消費量に応じて学習を行うので、学習を安定的に高い精度で行うことができる。 The learning of the control value calculation function may be performed for each of a plurality of learning regions corresponding to the fuel gas consumption flow rate of the fuel cell. According to this, since learning is performed according to the actual fuel gas consumption of the fuel cell, learning can be stably performed with high accuracy.
前記燃料ガス供給装置は、燃料電池側に燃料ガスを供給するインジェクタであってもよい。 The fuel gas supply device may be an injector that supplies fuel gas to the fuel cell side.
また、別の観点による本発明によれば、上記燃料電池システムを備えた移動体が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a moving body provided with the fuel cell system.
本発明によれば、燃料ガス供給装置の制御値を算出する際に用いられる制御値演算関数の学習の実行タイミングが適正化されるので、無駄な学習がなくなり、より高い精度の学習が可能になる。この結果、燃料ガス供給装置のより高い精度の制御が可能になる。 According to the present invention, since the execution timing of learning of the control value calculation function used when calculating the control value of the fuel gas supply device is optimized, useless learning is eliminated and higher-accuracy learning is possible. Become. As a result, the fuel gas supply device can be controlled with higher accuracy.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム1について説明する。本実施形態においては、燃料電池システム1を燃料電池車両(移動体)の車載発電システムに適用した例について説明する。
Hereinafter, a
先ず、本発明の実施形態に係る燃料電池システム1の構成について説明する。
First, the configuration of the
本実施形態に係る燃料電池システム1は、図1に示すように、反応ガス(酸化ガス及び燃料ガス)の供給を受けて電力を発生する燃料電池10を備えるとともに、燃料電池10に空気などの酸化ガスを供給する酸化ガス配管系2、燃料電池10に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系3、システム全体を統合制御する制御装置(制御手段、学習手段)4等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
燃料電池10は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池10により発生した電力は、PCU(Power Control Unit)11に供給される。PCU11は、燃料電池10とトラクションモータ12との間に配置されるインバータやDC‐DCコンバータ等を備えている。また、燃料電池10には、発電中の電流を検出する電流センサ13が取り付けられている。
The
酸化ガス配管系2は、加湿器20により加湿された酸化ガス(空気)を燃料電池10に供給する空気供給流路21と、燃料電池10から排出された酸化オフガスを加湿器20に導く空気排出流路22と、加湿器21から外部に酸化オフガスを導くための排気流路23と、を備えている。空気供給流路21には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器20に圧送するコンプレッサ24が設けられている。
The oxidant
水素ガス配管系3は、高圧(例えば70MPa)の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク30と、水素タンク30の水素ガスを燃料電池10に供給するための燃料ガス供給流路としての水素供給流路31と、燃料電池10から排出された水素オフガスを水素供給流路31に戻すための循環流路32と、を備えている。
The hydrogen
なお、水素タンク30に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。
Instead of the
水素供給流路31には、水素タンク30からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁33と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ34と、インジェクタ35と、が設けられている。また、インジェクタ35の上流側には、水素供給流路31内の水素ガスの圧力及び温度を検出する一次側圧力センサ41及び温度センサ42が設けられている。また、インジェクタ35の下流側であって水素供給流路31と循環流路32との合流部の上流側には、水素供給流路31内の水素ガスの圧力を検出する二次側圧力センサ43が設けられている。
The hydrogen supply flow path 31 is provided with a
レギュレータ34は、その上流側圧力(一次圧)を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ34として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。
The
本実施形態においては、図1に示すように、インジェクタ35の上流側にレギュレータ34を2個配置することにより、インジェクタ35の上流側圧力を効果的に低減させることができる。このため、インジェクタ35の機械的構造(弁体、筺体、流路、駆動装置等)の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタ35の上流側圧力を低減させることができるので、インジェクタ35の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタ35の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。従って、インジェクタ35の下流側圧力の可変調圧幅を広げることができるとともに、インジェクタ35の応答性の低下を抑制することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the upstream pressure of the
インジェクタ35は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ35は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向(気体流れ方向)に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。インジェクタ35の弁体は例えばソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を2段階又は多段階に切り替えることができるようになっている。制御装置4から出力される制御信号によってインジェクタ35のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ35は、弁(弁体及び弁座)を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。
The
なお、本実施形態においては、図1に示すように、水素供給流路31と循環流路32との合流部A1より上流側にインジェクタ35を配置している。また、図1に破線で示すように、燃料供給源として複数の水素タンク30を採用する場合には、各水素タンク30から供給される水素ガスが合流する部分(水素ガス合流部A2)よりも下流側にインジェクタ35を配置するようにする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
循環流路32には、気液分離器36及び排気排水弁37を介して、排出流路38が接続されている。気液分離器36は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁37は、制御装置4からの指令によって作動することにより、気液分離器36で回収した水分と、循環流路32内の不純物を含む水素オフガスと、を外部に排出するものである。また、循環流路32には、循環流路32内の水素オフガスを加圧して水素供給流路31側へ送り出す水素ポンプ39が設けられている。なお、排気排水弁37及び排出流路38を介して排出される水素オフガスは、希釈器40によって希釈されて排気流路23内の酸化オフガスと合流するようになっている。
A
制御装置4は、車両に設けられた加速操作部材(アクセル等)の操作量を検出し、加速要求値(例えばトラクションモータ12等の負荷装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータ12のほかに、燃料電池10を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサ24、水素ポンプ39、冷却ポンプのモータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。
The
制御装置4は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、CPU、ROM、RAM、HDD、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ROMに記録された各種制御プログラムをCPUが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現されるようになっている。
The
次に、制御装置4のインジェクタ35を制御するための機能について説明する。
Next, a function for controlling the
例えば制御装置4は、図2に示すように、燃料電池10の運転状態(電流センサ13で検出した燃料電池10の発電時の電流値)に基づいて、燃料電池10で消費される水素ガスの量(以下「水素消費量」という)を算出する(燃料消費量算出機能:B1)。本実施形態においては、燃料電池10の電流値と水素消費量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期(例えば制御周期)毎に水素消費量を算出して更新する。
For example, as shown in FIG. 2, the
また、制御装置4は、燃料電池10の運転状態(電流センサ13で検出した燃料電池10の発電時の電流値)に基づいて、インジェクタ35の下流位置における水素ガスの目標圧力値(燃料電池10への目標ガス供給圧)を算出する(目標圧力値算出機能:B2)。本実施形態においては、図3に示すような燃料電池10の電流値(FC電流)と目標圧力値との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置4の演算周期毎に、二次側圧力センサ43が配置された位置(圧力調整が要求される位置である圧力調整位置)における目標圧力値を算出して更新する。
Further, the
また、制御装置4は、図2に示すように算出した目標圧力値と、二次側圧力センサ43で検出したインジェクタ35下流位置(圧力調整位置)の圧力値(検出圧力値)と、の偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する(フィードバック補正流量算出機能:B3)。フィードバック補正流量は、目標圧力値と検出圧力値との偏差を低減させるために水素消費量に加算される水素ガス流量(圧力差低減補正流量)である。
Further, the
本実施形態においては、PI制御則を用いて、制御装置4の演算周期毎にフィードバック補正流量を算出して更新する。具体的には、制御装置4は、目標圧力値と検出圧力値との偏差(e)に比例ゲイン(KP)を乗じることにより比例型フィードバック補正流量(比例項:P=KP×e)を算出するとともに、偏差の時間積分値(∫(e)dt)に積分ゲイン(KI)を乗じることにより積分型フィードバック補正流量(積分項:I=KI×∫(e)dt)を算出し、これらを加算した値を含むフィードバック補正流量を算出している。
In the present embodiment, the feedback correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the
制御装置4は、例えばインジェクタ噴出時間を算出する際に用いられる制御値演算関数を学習させる学習機能(学習機能:B0)を有している。制御装置4は、例えばインジェクタ35の駆動周期毎に、所定の条件を満たしているときに学習を行い、学習を行う場合には、例えば所定のタイミングの燃料電池10の電流値などの検出値を用いて学習値を算出し、その後その学習値を用いて所定のタイミングで制御値演算関数を更新する。ここで、駆動周期とは、インジェクタ35の噴射孔の開閉状態を表す段状(オン・オフ)波形の周期を意味する。本実施形態においては、制御装置4により駆動周期を一定の値に設定している。
The
本実施の形態では、例えば制御値演算関数としての上記フィードバック補正流量の演算式に学習値を加える補正(学習)を行う。制御装置4は、例えば図4に示すマップ、つまり、FC電流(水素消費量)と学習値との関係を表わすマップを用いて、電流センサ13により検出したFC電流から、インジェクタ35の経年変化や個体差による流量ばらつき等を考慮したフィードバック補正流量の学習値を求める。
In the present embodiment, for example, correction (learning) is performed by adding a learning value to the feedback correction flow rate calculation formula as a control value calculation function. The
この図4に示すマップでは、一定の水素消費量ゾーン(図4中の破線で区切られた1〜6の領域)毎に学習値が切り替わる。つまり、燃料電池10の水素消費量に対応する複数の学習領域毎に学習値が切り替わるようになっている。
In the map shown in FIG. 4, the learning value is switched for each fixed hydrogen consumption zone (
また、図2に示すように制御装置4は、前回算出した目標圧力値と今回算出した目標圧力値との偏差に対応するフィードフォワード補正流量を算出する(フィードフォワード補正流量算出機能:B4)。フィードフォワード補正流量は、目標圧力値の変動に起因する水素ガス流量の変動分(圧力差対応補正流量)である。本実施形態においては、目標圧力値の偏差とフィードフォワード補正流量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期毎にフィードフォワード補正流量を算出して更新する。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、制御装置4は、インジェクタ35の上流のガス状態(一次側圧力センサ41で検出した水素ガスの圧力及び温度センサ42で検出した水素ガスの温度)に基づいてインジェクタ35の上流の静的流量を算出する(静的流量算出機能:B5)。本実施形態においては、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と静的流量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期毎に静的流量を算出して更新する。
Further, the
また、制御装置4は、インジェクタ35の上流のガス状態(水素ガスの圧力及び温度)及び印加電圧に基づいてインジェクタ35の無効噴射時間を算出する(無効噴射時間算出機能:B6)。ここで無効噴射時間とは、インジェクタ35が制御装置4から制御信号を受けてから実際に噴射を開始するまでに要する時間を意味する。本実施形態においては、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と印加電圧と無効噴射時間との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置4の演算周期毎に無効噴射時間を算出して更新する。
Further, the
また、制御装置4は、水素消費量と、フィードバック補正流量と、フィードフォワード補正流量とを加算することにより、インジェクタ35の噴射流量を算出する(噴射流量算出機能:B7)。そして、制御装置4は、インジェクタ35の噴射流量を静的流量で除した値にインジェクタ35の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ35の基本噴射時間を算出するとともに、この基本噴射時間と無効噴射時間とを加算してインジェクタ35の総噴射時間を算出する(総噴射時間算出機能:B8)。
Further, the
次に、上記制御装置4のインジェクタ35の駆動制御について説明する。図5は、かかる駆動制御のフローチャートを示す。
Next, drive control of the
燃料電池システム1の通常運転時においては、水素タンク30から水素ガスが水素供給流路31を介して燃料電池10の燃料極に供給されるとともに、加湿調整された空気が空気供給流路21を介して燃料電池10の酸化極に供給されることにより、発電が行われる。この際、燃料電池10から引き出すべき電力(要求電力)が制御装置4で演算され、その発電量に応じた量の水素ガス及び空気が燃料電池10内に供給されるようになっている。本実施形態においては、このような通常運転時において燃料電池10に供給される水素ガスの流量及び圧力を高精度に制御する。
During normal operation of the
まず、燃料電池システム1の制御装置4は、電流センサ13を用いて燃料電池10の発電時における電流値を検出する(電流検出工程:S1)。次いで、制御装置4は、電流センサ13で検出した電流値に基づいて、燃料電池10で消費される水素ガスの量(水素消費量)を算出する(燃料消費量算出工程:S2)。
First, the
次いで、制御装置4は、電流センサ13で検出した電流値に基づいて、インジェクタ35下流位置(圧力調整位置)における水素ガスの目標圧力値を算出する(目標圧力値算出工程:S3)。そして、制御装置4は、前回算出した目標圧力値と、今回算出した目標圧力値との偏差に対応するフィードフォワード補正流量を算出する(フィードフォワード補正流量算出工程:S4)。
Next, the
次いで、制御装置4は、二次側圧力センサ43を用いてインジェクタ35下流位置(圧力調整位置)の圧力値を検出する(圧力値検出工程:S5)。そして、制御装置4は、目標圧力値算出工程S3で算出した目標圧力値と、圧力値検出工程S5で検出した圧力値(検出圧力値)との偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する(フィードバック補正流量算出工程:S6)。
Next, the
次いで、制御装置4は、燃料消費流量算出工程S2で算出した水素消費量と、フィードフォワード補正流量算出工程S4で算出したフィードフォワード補正流量と、フィードバック補正流量算出工程S6で算出したフィードバック補正流量を加算することにより、インジェクタ35の噴射流量を算出する(噴射流量算出工程:S7)。
Next, the
次いで、制御装置4は、一次側圧力センサ41で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの圧力と、温度センサ42で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの温度に基づいてインジェクタ35の上流の静的流量を算出する(静的流量算出工程:S8)。そして、制御装置4は、噴射流量算出工程S7で算出したインジェクタ35の噴射流量を、静的流量算出工程S8で算出した静的流量で除した値に、インジェクタ35の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ35の基本噴射時間を算出する(基本噴射時間算出工程:S9)。
Next, the
次いで、制御装置4は、一次側圧力センサ41で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの圧力と、温度センサ42で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの温度と、印加電圧に基づいてインジェクタ35の無効噴射時間を算出する(無効噴射時間算出工程:S10)。そして、制御装置4は、基本噴射時間算出工程S9で算出したインジェクタ35の基本噴射時間と、無効噴射時間算出工程S10で算出した無効噴射時間とを加算することにより、インジェクタ35の総噴射時間を算出する(総噴射時間算出工程:S11)。
Next, the
その後、制御装置4は、総噴射時間算出工程S11で算出したインジェクタ35の総噴射時間に係る制御信号を出力することにより、インジェクタ35のガス噴射時間とガス噴射時期を制御して、燃料電池10に供給される水素ガスの流量及び圧力を調整する。
Thereafter, the
次に、制御装置4の学習機能B0について説明する。
Next, the learning function B0 of the
例えば図6に示すように制御装置4が制御信号を発信する制御周期Tcに対し、インジェクタ35の駆動周期Tは、長くなっている。制御装置4は、このインジェクタ35の駆動周期T毎に、所定の条件を満たした場合に学習を行う。例えば各駆動周期Tの学習は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングで実行される。また、以下の示す各駆動周期Tの学習を行うための演算は、その駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングのときの検出値を用いて行われる。
For example, as shown in FIG. 6, the drive cycle T of the
以下、図7を参照しながら、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量値の学習動作について説明する。 Hereinafter, the learning operation of the feedback correction flow rate value for calculating the injector injection time will be described with reference to FIG.
まず、制御装置4は、燃料電池10の発電電流値(FC電流値)を電流センサ13で検出し(ステップS20)、例えば図8に示すマップ、つまり、FC電流値に対応する燃料電池10の水素消費量と、インジェクタ35の一次圧(上流圧)と、所定の水素消費量範囲毎に設定された学習ゾーンとの関係を示すマップを用いて、燃料電池10の水素消費量から学習すべき学習ゾーンを求める(ステップS21)。
First, the
なお、本実施形態では、図8に示すように水素消費量毎、言い換えれば、FC電流毎に破線で区切られた6つの学習ゾーンが設定されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 8, six learning zones are set for each hydrogen consumption amount, in other words, for each FC current, separated by broken lines.
次に、図9に示すように電流センサ13で検出したFC電流の変化値が所定値以下であるかを判断する(ステップS22)。このFC電流の変化値が所定値を超えている場合には(ステップS22:NO)、ステップS20に戻り、所定値以下である場合には(ステップS22:YES)、現在の電流ゾーンに入って所定時間経過したかを判断する(ステップS23)。これらステップS22、S23では、現在の電流ゾーンに入ってからの電流変化値と経過時間とにより、定常状態であるか否かを判断している。
Next, as shown in FIG. 9, it is determined whether the change value of the FC current detected by the
現在の電流ゾーンに入ってから所定時間が経過していない場合には(ステップS23:NO)、ステップS20に戻り、所定時間が経過している場合には(ステップS23:YES)、図5のステップS6と同様にして求められるFC入口圧力偏差(目標圧力値と検出圧力値の偏差)が所定値以下であるかを判断する(ステップS24、図10)。このステップS24の処理は、後述するステップS27でFC入口圧力偏差に基づき設定される学習値が適切な範囲となり得るか、つまり、学習に適した学習可能な状態であるかを判断している。 If the predetermined time has not elapsed since entering the current current zone (step S23: NO), the process returns to step S20. If the predetermined time has elapsed (step S23: YES), FIG. It is determined whether the FC inlet pressure deviation (deviation between the target pressure value and the detected pressure value) obtained in the same manner as in step S6 is equal to or less than a predetermined value (step S24, FIG. 10). In the process of step S24, it is determined whether the learning value set based on the FC inlet pressure deviation in step S27, which will be described later, can be in an appropriate range, that is, whether the learning value is suitable for learning.
学習可能な状態でない場合には(ステップS24:NO)、ステップS20に戻り、学習可能な状態である場合には(ステップS24:YES)、図5のステップS6と同様にして求められるインジェクタ噴射時間のフィードバック補正流量値(F/B値)の前回値と今回値を積算する(ステップS25)。 If it is not in a learnable state (step S24: NO), the process returns to step S20. If it is in a learnable state (step S24: YES), the injector injection time obtained in the same manner as in step S6 in FIG. The previous value and the current value of the feedback correction flow value (F / B value) are integrated (step S25).
次に、この積算回数が所定回数以上であるかを判断し(ステップS26)、所定回数未満である場合には(ステップS26:NO)、ステップS20に戻り、所定回数以上である場合には(ステップS26:YES)、ステップS25で積算したインジェクタ噴射時間のF/B値を積算回数で除算して平均値を求め、例えばこのF/B値の平均値をステップS21で求めた学習ゾーンにおける現在の学習値とする(ステップS27、図11)。 Next, it is determined whether or not the cumulative number is equal to or greater than the predetermined number (step S26). If the cumulative number is less than the predetermined number (step S26: NO), the process returns to step S20. (Step S26: YES), the F / B value of the injector injection time integrated in Step S25 is divided by the number of integrations to obtain an average value. For example, the average value of this F / B value is the current value in the learning zone obtained in Step S21. (S27, FIG. 11).
制御装置4は、以上の処理を経て、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量値が学習される。この学習が学習ゾーン1〜6の全てについて行われると、図4に示すようなマップが得られる。この学習結果は、インジェクタ噴射時間の算出の際のフィードバック補正流量算出機能B3に反映され、インジェクタ35の制御値である噴射時間の設定に反映される。
The
また、学習値の更新タイミングは、図6に示すように同一学習ゾーンの状態が所定時間(750ms)経過した後であって、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングに行われる。 Further, the update timing of the learning value is the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the driving cycle T after a predetermined time (750 ms) has elapsed in the same learning zone as shown in FIG. Alternatively, it is performed at the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the drive cycle T.
以上の実施の形態によれば、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量値の学習が、一定の条件の下、インジェクタ35の駆動周期T毎に行われるので、無駄な学習がなくなり、フィードバック補正流量値の学習実行タイミングが適正化される。また、これによって、より精度の高い学習が可能になり、インジェクタ35の制御精度も向上する。
According to the above embodiment, the learning of the feedback correction flow rate value for calculating the injector injection time is performed for each drive cycle T of the
また、フィードバック補正流量値の学習は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングで実行され、またそのタイミングの検出値を用いて学習の演算が行われる。このため、駆動周期T内のほぼ一定のタイミングでの検出値を用いて、学習が行われるので、安定した精度の高い学習を行うことができる。 Further, the learning of the feedback correction flow rate value is executed at the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the driving cycle T or the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the driving cycle T. Further, learning calculation is performed using the detected value of the timing. For this reason, since learning is performed using detection values at substantially constant timing within the driving cycle T, it is possible to perform stable and highly accurate learning.
以上の実施の形態では、学習される制御値演算関数がフィードバック補正流量値を算出するものであったが、上述の燃料電池10の電流値と水素消費量との関係を表す特定の演算式、燃料電池10の電流値と目標圧力値との関係を表す特定のマップ、目標圧力値の偏差とフィードフォワード補正流量との関係を表す特定の演算式、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と静的流量との関係を表す特定の演算式、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と印加電圧と無効噴射時間との関係を表す特定のマップなどの演算式やマップであってもよい。また、フィードバック補正流量値を算出する演算式の比例項の比例ゲインKPや積分項の積分ゲインKIなどの定数であってもよい。
In the above embodiment, the learned control value calculation function calculates the feedback correction flow rate value. However, a specific calculation expression representing the relationship between the current value of the
以上の実施の形態では、制御値演算関数の学習が、現状の演算式に補正を加えるものであったが、本発明は、上記PI制御の積分項Iの更新演算にも適用できる。 In the above embodiment, the learning of the control value calculation function adds the correction to the current calculation formula, but the present invention can also be applied to the update calculation of the integral term I of the PI control.
この場合の学習である積分項Iの更新演算は、上記実施の形態と同様に図12に示すようにインジェクタ35の駆動周期T毎に、一定の条件を満たしている場合に行われる。例えば各駆動周期Tで積分項Iの更新演算を行うか否かの判定(更新演算実行判定)は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングで行われる。また、積分項Iの演算に用いられる値は、その制御周期Tcの制御信号通信時であって、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致するタイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近いタイミングのものが用いられる。
The update calculation of the integral term I, which is learning in this case, is performed when a certain condition is satisfied for each drive cycle T of the
次に、図13を参照しながらインジェクタ制御に係わるフィードバック補正流量の積分項Iの更新演算を許可する条件について説明する。 Next, a condition for permitting the update calculation of the integral term I of the feedback correction flow rate related to the injector control will be described with reference to FIG.
同図はFC電流値、ガス噴射指令時間、インジェクタ二次圧指令値、及びインジェクタ駆動周期のタイミングチャートを示している。それぞれの時刻t3〜t1は、インジェクタ噴射タイミングを示している。FC電流値I3〜I1は、それぞれのインジェクタ噴射タイミングにおいて電流センサ13により検出される電流値である。ガス噴射指令時間τ3〜τ1は、それぞれのインジェクタ噴射タイミングにおいてインジェクタ35から燃料ガスが噴射される時間を示す。インジェクタ二次圧指令値lo_ref3〜lo_ref1は、それぞれのインジェクタ噴射タイミングにおけるインジェクタ二次圧の目標値である。インジェクタ駆動周期Tは、インジェクタ34のガス噴射間隔を示す。Duty3〜Duty1は、各駆動周期Tにおける駆動周期に対する出力時間の割合であるデューティー比である。インジェクタ駆動周期T3は、時刻t3と時刻t2との時間間隔を示しており、ガス噴射指令時間τ3は、インジェクタ駆動周期T3中にガス噴射する時間を示している。同様に、インジェクタ駆動周期T2は、時刻t2と時刻t1との時間間隔を示しており、ガス噴射指令時間τ2は、インジェクタ駆動周期T2中にガス噴射する時間を示している。
The figure shows a timing chart of FC current value, gas injection command time, injector secondary pressure command value, and injector drive cycle. Each time t3-t1 has shown the injector injection timing. The FC current values I3 to I1 are current values detected by the
本実施形態では、次の条件(1)〜(4)の全てが満たされることを条件として、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項Iの更新演算を許可するものとする。
(1)インジェクタ35が安定してガス噴射していること。
(2)インジェクタ二次圧指令値の時間変化量が所定の閾値未満であること。
(3)FC電流の時間変化量が所定の閾値未満であること。
(4)インジェクタ35の駆動周期Tに対する出力時間(インジェクタ35がONの状態の時間)Toの割合であるデューティー比が閾値未満であること。
一方、上記(1)〜(4)のうち何れかの条件が満たされない場合には、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項の更新演算を禁止する。
In the present embodiment, the update calculation of the integral term I by the feedback correction flow rate calculation function B3 is permitted on condition that all of the following conditions (1) to (4) are satisfied.
(1) The
(2) The time change amount of the injector secondary pressure command value is less than a predetermined threshold value.
(3) The amount of time change of the FC current is less than a predetermined threshold value.
(4) The duty ratio, which is the ratio of the output time (time when the
On the other hand, when any of the above conditions (1) to (4) is not satisfied, the integral term update calculation by the feedback correction flow rate calculation function B3 is prohibited.
ここで、条件(1)が成立するためには、それぞれのインジェクタ噴射時間がゼロでないこと、つまり、(1A)式が成立する必要がある。
τ1>0 and τ2>0 and τ3>0 …(1A)
(1A)式が成立する場合には、インジェクタ噴射安定フラグはオンとなる。一方、τ1、τ2、τ3の何れか一つがゼロである場合、つまり(1A)式が成立しない場合には、インジェクタ噴射安定フラグはオフになる。
Here, in order for the condition (1) to be satisfied, it is necessary that each injector injection time is not zero, that is, the expression (1A) must be satisfied.
τ1> 0 and τ2> 0 and τ3> 0 (1A)
When the expression (1A) is established, the injector injection stability flag is turned on. On the other hand, when any one of τ1, τ2, and τ3 is zero, that is, when the formula (1A) is not satisfied, the injector injection stability flag is turned off.
条件(2)が成立するためには、インジェクタ二次圧指令値の時間変化量が所定の閾値未満であること、つまり、以下の(2A)、(2B)式の全てが成立する必要がある。
Δlo_ref3=│lo_ref3-lo_ref2│/T3≦20Pa/s …(2A)
Δlo_ref2=│lo_ref2-lo_ref1│/T2≦20Pa/s …(2B)
(2A)〜(2B)式の全てが成立する場合には、インジェクタ二次圧安定フラグはオンになる。一方、(2A)、(2B)式のうち何れか一つでも成立しない場合には、インジェクタ二次圧安定フラグはオフになる。
In order for the condition (2) to be satisfied, the time change amount of the injector secondary pressure command value must be less than a predetermined threshold, that is, all of the following expressions (2A) and (2B) must be satisfied. .
Δlo_ref3 = | lo_ref3-lo_ref2 | / T3 ≦ 20 Pa / s (2A)
Δlo_ref2 = | lo_ref2-lo_ref1 | / T2 ≦ 20 Pa / s (2B)
When all of the equations (2A) to (2B) are satisfied, the injector secondary pressure stabilization flag is turned on. On the other hand, if any one of the equations (2A) and (2B) is not satisfied, the injector secondary pressure stabilization flag is turned off.
条件(3)が成立するためには、FC電流の時間変化量が所定の閾値未満であること、つまり、以下の(3A)、(3B)式の全てが成立する必要がある。
ΔI3=│I3−I2│/T3≦30mA/s …(3A)
ΔI2=│I2−I1│/T2≦30mA/s …(3B)
(3A)〜(3B)式の全てが成立する場合には、FC電流安定フラグはオンになる。
一方、(3A)、(3B)式のうち何れか一つでも成立しない場合には、FC電流安定フラグはオフになる。
In order to satisfy the condition (3), it is necessary that the amount of time change of the FC current is less than a predetermined threshold value, that is, all of the following expressions (3A) and (3B) must be satisfied.
ΔI3 = | I3-I2 | / T3 ≦ 30 mA / s (3A)
ΔI2 = | I2−I1 | / T2 ≦ 30 mA / s (3B)
When all of the expressions (3A) to (3B) are established, the FC current stabilization flag is turned on.
On the other hand, if any one of the equations (3A) and (3B) is not established, the FC current stabilization flag is turned off.
条件(4)が成立するためには、インジェクタ35のディーティー比が閾値未満であること、つまり、以下の(4A)〜(4C)式の全てが成立する必要がある。
Duty1≦75% …(4A)
Duty2≦75% …(4B)
Duty3≦75% …(4C)
(4A)〜(4C)式の全てが成立する場合には、指令圧追従可能フラグはオンになる。一方、(4A)〜(4C)式のうち何れか一つでも成立しない場合には、指令圧追従フラグはオフになる。
In order to satisfy the condition (4), it is necessary that the duty ratio of the
Duty1 ≦ 75% (4A)
Duty2 ≦ 75% (4B)
Duty3 ≦ 75% (4C)
When all of the equations (4A) to (4C) are satisfied, the command pressure followable flag is turned on. On the other hand, if any one of the equations (4A) to (4C) is not established, the command pressure follow-up flag is turned off.
インジェクタ噴射安定フラグ、インジェクタ二次圧安定フラグ、FC電流安定フラグ、及び指令圧追従可能フラグの全てがオンになるときに積分許可フラグはオンになり、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項の更新演算が許可される。一方、インジェクタ噴射安定フラグ、インジェクタ二次圧安定フラグ、FC電流安定フラグ、及び指令圧追従可能フラグの何れかがオフになるときに積分許可フラグはオフになり、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項の更新演算が禁止される。 When all of the injector injection stability flag, the injector secondary pressure stabilization flag, the FC current stabilization flag, and the command pressure followable flag are turned on, the integration permission flag is turned on, and the integral term is updated by the feedback correction flow rate calculation function B3. Arithmetic is allowed. On the other hand, when any of the injector injection stability flag, the injector secondary pressure stability flag, the FC current stability flag, and the command pressure followable flag is turned off, the integration permission flag is turned off, and the integration by the feedback correction flow rate calculation function B3 is performed. Term update operations are prohibited.
図12に示すように各駆動周期T毎に積分項Iの更新演算実行判定が行われ、許可されると、駆動周期Tの切り替わりタイミングの検出値を用いて、積分項Iの更新演算が行われ、その新しい積分項Iの値が次の駆動周期Tの駆動に反映される。また、禁止の場合には、前の駆動周期の積分項Iの値が維持される。 As shown in FIG. 12, the integral term I update calculation execution determination is performed for each drive cycle T, and when permitted, the integral term I update calculation is performed using the detected value of the switching timing of the drive cycle T. Thus, the value of the new integral term I is reflected in the driving of the next driving cycle T. In the case of prohibition, the value of the integral term I of the previous driving cycle is maintained.
以上の実施の形態によれば、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量の積分項Iの更新演算(学習)が、一定の条件の下、インジェクタ35の駆動周期T毎に行われるので、無駄な学習がなくなり、積分項Iの学習実行タイミングが適正化される。また、これによって、より精度の高い学習が可能になり、インジェクタ35の制御精度も向上する。
According to the above embodiment, the update calculation (learning) of the integral term I of the feedback correction flow rate for calculating the injector injection time is performed for each drive cycle T of the
また、積分項Iの学習は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングにおける検出値を用いて行われている。このため、駆動周期T内のほぼ一定のタイミングでの検出値を用いて、学習が行われるので、安定した精度の高い学習を行うことができる。 The learning of the integral term I uses the detection value at the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the drive cycle T or the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the drive cycle T. Has been done. For this reason, since learning is performed using detection values at substantially constant timing within the driving cycle T, it is possible to perform stable and highly accurate learning.
さらに、積分項Iの更新演算は、少なくともインジェクタ35の駆動周期Tに対する出力時間の割合であるディーティー比が所定の閾値以上の場合に禁止されるので、インジェクタ35が高負荷でなく、指令追従が可能で安定して運転されているときに、積分項Iの更新演算を行うので、制御誤差を低減できる。
Further, the update calculation of the integral term I is prohibited when at least the duty ratio, which is the ratio of the output time to the drive cycle T of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
例えば以上の実施の形態では、算出される制御値がインジェクタ35の噴出時間であったが、噴射量、デューティー比、駆動周波数、駆動パルスなどの他の制御値であってもよい。また、制御対象である燃料ガス供給装置がインジェクタ35であったが、レギュレータ34などの他の燃料ガス供給装置であってもよい。
For example, in the above embodiment, the calculated control value is the ejection time of the
さらに、以上の実施の形態では、燃料電池車両に搭載する燃料電池システムについて説明したが、燃料電池システムは、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)に搭載するものであってもよい。また、燃料電池システムは、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用したものであってもよい。 Further, although the fuel cell system mounted on the fuel cell vehicle has been described in the above embodiment, the fuel cell system is mounted on various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than the fuel cell vehicle. May be. Further, the fuel cell system may be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for a building (house, building, etc.).
1 燃料電池システム
4 制御装置
10 燃料電池
31 水素供給流路
35 インジェクタ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
燃料電池の運転状態に基づいて所定の制御値演算関数を用いて制御値を算出し、当該制御値に基づいて燃料ガス供給装置の駆動を制御する制御手段と、
燃料ガス供給装置の前記制御値演算関数を学習する学習手段と、を有し、
前記燃料ガス供給装置は、所定の駆動周期で駆動して燃料電池側に燃料ガスを供給し、
前記制御値演算関数の学習は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期毎に、所定の条件を満たしたときに行われることを特徴とする、燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to a fuel cell side in a fuel gas supply channel leading to the fuel cell,
Control means for calculating a control value using a predetermined control value calculation function based on the operating state of the fuel cell, and for controlling the driving of the fuel gas supply device based on the control value;
Learning means for learning the control value calculation function of the fuel gas supply device,
The fuel gas supply device is driven at a predetermined driving cycle to supply fuel gas to the fuel cell side,
The control value calculation function is learned when a predetermined condition is satisfied for each driving cycle of the fuel gas supply device.
前記制御値演算関数の学習は、前記駆動周期の切り替わりタイミングと一致する前記制御周期の制御信号通信タイミング、或いは前記駆動周期の切り替わりタイミングに最も近い前記制御周期の制御信号通信タイミングにおける、燃料ガスの供給状態或いは燃料電池の運転状態に関する値を用いて行われ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。 The control means communicates a control signal with the fuel gas supply device at a control cycle shorter than the drive cycle of the fuel gas supply device,
The learning of the control value calculation function is performed at a control signal communication timing of the control cycle that coincides with a switching timing of the driving cycle or a control signal communication timing of the control cycle that is closest to the switching timing of the driving cycle. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is performed using a value related to a supply state or an operating state of the fuel cell.
当該積分項の更新演算は、少なくとも燃料ガス供給装置の駆動周期に対する出力時間の割合であるディーティー比が所定の閾値以上の場合に禁止されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 The learning of the control value calculation function is an update operation of an integral term in PI control,
The update calculation of the integral term is prohibited when at least a duty ratio, which is a ratio of an output time with respect to a driving cycle of the fuel gas supply device, is a predetermined threshold value or more. Fuel cell system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007311212A JP2009135029A (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Fuel cell system, and mobile body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007311212A JP2009135029A (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Fuel cell system, and mobile body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009135029A true JP2009135029A (en) | 2009-06-18 |
Family
ID=40866715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007311212A Pending JP2009135029A (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Fuel cell system, and mobile body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009135029A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009277620A (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2013196889A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007165186A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system and movable body |
JP2007165237A (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system and mobile body |
JP2007165183A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system and mobile body |
-
2007
- 2007-11-30 JP JP2007311212A patent/JP2009135029A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007165186A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system and movable body |
JP2007165183A (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system and mobile body |
JP2007165237A (en) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system and mobile body |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009277620A (en) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2013196889A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5041272B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP4756465B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP5120590B2 (en) | Fuel cell system and injector diagnostic method | |
JP4780390B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP4924792B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP4438854B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4883360B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5076472B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4359856B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP4780427B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP5158558B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4655082B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4882972B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007328995A (en) | Fuel cell system | |
JP4863052B2 (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP2009021025A (en) | Fuel cell system and mobile unit | |
JP2009135029A (en) | Fuel cell system, and mobile body | |
JP2008004320A (en) | Fuel cell system, and mobile unit | |
JP2007323873A (en) | Fuel cell system and its control method | |
JP5234485B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2008218034A (en) | Fuel cell system and method of controlling the same | |
JP5228263B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2008171623A (en) | Fuel cell system | |
JP2007305348A (en) | Fuel cell system and moving body | |
JP2008053151A (en) | Fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100920 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120911 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130122 |