JP2010146792A - Battery controller, and battery control method - Google Patents

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紗綾 佐藤
Daisuke Yamazaki
大輔 山崎
Nobuhiro Tomosada
伸浩 友定
Tomomi Akutsu
智美 阿久津
Atsushi Kimura
篤史 木村
Makoto Kawano
誠 川野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery controller and a battery control method, capable of controlling properly an operation state of a battery. <P>SOLUTION: A measuring instrument 6 acquires a measured value indicating the operation state of a fuel battery cell 1. A storage portion stores a statistical data indicating a relation between a change direction of the measured data and a change direction of an operation parameter. A computing portion computes the proper operation parameter suitable for making the measured value acquired by the measuring instrument 6 get near to a target value, based on the statistical data stored in the storage portion. A control portion controls the fuel battery cell 1, according to the operation parameter obtained by the computing portion. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池の運転状態を制御する電池制御装置および電池制御方法に関する。   The present invention relates to a battery control device and a battery control method for controlling an operation state of a battery.

固体高分子電解膜を挟んでカソードおよびアノードを対向した配置した燃料電池が知られている。カソードおよびアノードには、それぞれ燃料ガスを供給するガス流路が形成されカソードおよびアノードに所定のガスを供給することで発電を行う。
特開2003−59517号公報 特開2007−53013号公報 特開2005−108673号公報
There is known a fuel cell in which a cathode and an anode are opposed to each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween. Gas flow paths for supplying fuel gas are formed in the cathode and the anode, respectively, and electricity is generated by supplying a predetermined gas to the cathode and the anode.
JP 2003-59517 A JP 2007-53013 A JP 2005-108673 A

燃料電池本来の性能を発揮させるためには、燃料電池内部に三相界面を安定的に形成するなどして、燃料電池の運転状態を適切に制御する必要がある。そのためには、温度、圧力、相対湿度等の個々の運転パラメータをリアルタイムに制御することが要求される。しかし、燃料電池内部の状態と、運転パラメータとの間には複雑な相関があるため、燃料電池内部の状態を意図通りに制御することは極めて困難である。   In order to exert the original performance of the fuel cell, it is necessary to appropriately control the operating state of the fuel cell by stably forming a three-phase interface inside the fuel cell. For this purpose, it is required to control individual operating parameters such as temperature, pressure, and relative humidity in real time. However, since there is a complicated correlation between the internal state of the fuel cell and the operation parameters, it is extremely difficult to control the internal state of the fuel cell as intended.

本発明の目的は、電池の運転状態を適切に制御できる電池制御装置および電池制御方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the battery control apparatus and battery control method which can control the driving | running state of a battery appropriately.

本発明の電池制御装置は、電池の運転状態を制御する電池制御装置において、電池の運転状態を示す計測値を取得する計測値取得手段と、前記計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データを格納する格納手段と、前記格納手段に格納された前記統計的データに基づいて、前記計測値取得手段により取得される計測値を目標値に近づけるために適切な前記運転パラメータを演算する演算手段と、前記演算手段により得られた前記運転パラメータに従って前記電池を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
この電池制御装置によれば、計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データに基づいて、計測値を目標値に近づけるために適切な運転パラメータを演算するので、電池の運転状態を適切に制御できる。
The battery control device of the present invention is a battery control device that controls the operation state of the battery, a measurement value acquisition unit that acquires a measurement value indicating the operation state of the battery, a change direction of the measurement value, and a change direction of the operation parameter. Storage means for storing statistical data indicating the relationship between the measurement value and the measurement data acquired by the measurement value acquisition means, based on the statistical data stored in the storage means, suitable for approaching the target value Computational means for computing operating parameters; and control means for controlling the battery according to the operational parameters obtained by the computing means.
According to this battery control device, since an appropriate operation parameter is calculated in order to bring the measurement value closer to the target value based on the statistical data indicating the relationship between the change direction of the measurement value and the change direction of the operation parameter, the battery It is possible to appropriately control the operating state of the.

前記計測値は前記電池の出力電圧であってもよい。   The measured value may be an output voltage of the battery.

前記運転パラメータとして、温度、露点、ガス流量、圧力、相対温度のいずれかを用いてもよい。   As the operating parameter, any one of temperature, dew point, gas flow rate, pressure, and relative temperature may be used.

本発明の電池制御方法は、電池の運転状態を制御する電池制御方法において、電池の運転状態を示す計測値を取得するステップと、前記計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データに基づいて、前記計測値を取得するステップにより取得される計測値を目標値に近づけるために適切な前記運転パラメータを演算するステップと、前記演算するステップにより得られた前記運転パラメータに従って前記電池を制御するステップと、を備えることを特徴とする。
この電池制御方法によれば、計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データに基づいて、計測値を目標値に近づけるために適切な運転パラメータを演算するので、電池の運転状態を適切に制御できる。
The battery control method of the present invention is a battery control method for controlling the operation state of a battery, wherein a step of obtaining a measurement value indicating the operation state of the battery, and a relationship between a change direction of the measurement value and a change direction of the operation parameter is obtained. Based on the statistical data shown, the step of calculating the operation parameter suitable for bringing the measurement value acquired by the step of acquiring the measurement value close to the target value, and the operation parameter obtained by the step of calculating And controlling the battery according to the above.
According to this battery control method, an appropriate operation parameter is calculated to bring the measurement value closer to the target value based on statistical data indicating the relationship between the change direction of the measurement value and the change direction of the operation parameter. It is possible to appropriately control the operating state of the.

前記電池を対象とする実験により、前記計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す前記統計的データを予め取得するステップを備えてもよい。   You may provide the step which acquires beforehand the statistical data which show the relation between the change direction of the measured value, and the change direction of an operation parameter by the experiment for the battery.

本発明の電池制御装置によれば、計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データに基づいて、計測値を目標値に近づけるために適切な運転パラメータを演算するので、電池の運転状態を適切に制御できる。   According to the battery control device of the present invention, an appropriate operation parameter is calculated in order to bring the measurement value closer to the target value based on statistical data indicating the relationship between the change direction of the measurement value and the change direction of the operation parameter. The battery operating state can be appropriately controlled.

本発明の電池制御方法によれば、計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データに基づいて、計測値を目標値に近づけるために適切な運転パラメータを演算するので、電池の運転状態を適切に制御できる。   According to the battery control method of the present invention, an appropriate operation parameter is calculated in order to bring the measurement value closer to the target value based on statistical data indicating the relationship between the change direction of the measurement value and the change direction of the operation parameter. The battery operating state can be appropriately controlled.

以下、本発明による電池制御装置の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a battery control device according to the present invention will be described.

図1は、本実施形態の電池制御装置の構成を示すブロック図、図2はその制御系の構成を示す制御ブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the battery control apparatus of this embodiment, and FIG. 2 is a control block diagram showing the configuration of the control system.

図1に示すように、燃料電池セル1は、それぞれガス流路が形成されたカソード11およびアノード12を、固体電解質膜13を介して積層することで構成される。カソード11には、カソード11の一部を分割して形成された参照電極11aが、アノード12には、アノード12の一部を分割して形成された参照電極12aが、それぞれ含まれている。カソード11およびアノード12間には負荷10が接続されるが、参照電極11aおよび参照電極12aからは電流が引き出されない。   As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 is configured by laminating a cathode 11 and an anode 12, each having a gas flow path, through a solid electrolyte membrane 13. The cathode 11 includes a reference electrode 11a formed by dividing a part of the cathode 11, and the anode 12 includes a reference electrode 12a formed by dividing a part of the anode 12. A load 10 is connected between the cathode 11 and the anode 12, but no current is drawn from the reference electrode 11a and the reference electrode 12a.

図1に示すように、ガス供給源21からのガスは、加湿器23を介してカソード11に供給される。ガス供給源21の出口近傍にはバルブ31が、加湿器23からカソード11に至る管路25にはバルブ32が、カソード11からの排出管路にはバルブ33が、それぞれ設けられている。   As shown in FIG. 1, the gas from the gas supply source 21 is supplied to the cathode 11 via the humidifier 23. A valve 31 is provided in the vicinity of the outlet of the gas supply source 21, a valve 32 is provided in the conduit 25 from the humidifier 23 to the cathode 11, and a valve 33 is provided in the exhaust conduit from the cathode 11.

一方、ガス供給源22からのガスは、加湿器24を介してアノード12に供給される。ガス供給源22の出口近傍にはバルブ34が、加湿器24からアノード12に至る管路26にはバルブ35が、アノード12からの排出管路にはバルブ36が、それぞれ設けられている。   On the other hand, the gas from the gas supply source 22 is supplied to the anode 12 via the humidifier 24. A valve 34 is provided in the vicinity of the outlet of the gas supply source 22, a valve 35 is provided in the pipe line 26 from the humidifier 24 to the anode 12, and a valve 36 is provided in the discharge pipe line from the anode 12.

また、管路25の近傍には管路25を加熱するためのヒータ41が、管路26の近傍には管路26を加熱するためのヒータ42が、燃料電池セル1の近傍には燃料電池セル1を加熱するためのヒータ43が、それぞれ設けられている。   Also, a heater 41 for heating the pipe 25 is provided in the vicinity of the pipe 25, a heater 42 for heating the pipe 26 is provided in the vicinity of the pipe 26, and a fuel cell is provided in the vicinity of the fuel cell 1. A heater 43 for heating the cell 1 is provided.

また、管路25の近傍には、管路25内部のガスの湿度および温度を計測するための露点計51および温度計53が設けられ、管路26の近傍には、管路26内部のガスの湿度および温度を計測するための露点計52および温度計54が設けられている。さらに、燃料電池セル1の近傍には、燃料電池セル1の温度を計測するための温度計55が設けられている。   Further, a dew point meter 51 and a thermometer 53 for measuring the humidity and temperature of the gas inside the pipe 25 are provided in the vicinity of the pipe 25, and the gas inside the pipe 26 is located near the pipe 26. A dew point meter 52 and a thermometer 54 for measuring the humidity and temperature are provided. Further, a thermometer 55 for measuring the temperature of the fuel cell 1 is provided in the vicinity of the fuel cell 1.

図1に示すように、カソード11およびアノード12には計測装置6が接続されている。   As shown in FIG. 1, a measuring device 6 is connected to the cathode 11 and the anode 12.

図2に示すように、計測装置6により得られた計測値は演算部81に入力される。演算部81は、計測装置6からの計測値を目標値に近づけるような制御値を算出し、制御部7に与える。格納部82には演算部81での演算に必要な制御指標を示すテーブルが格納されている。格納部82に格納されるテーブルについてはさらに後述する。   As shown in FIG. 2, the measurement value obtained by the measurement device 6 is input to the calculation unit 81. The calculation unit 81 calculates a control value that brings the measurement value from the measurement device 6 close to the target value, and gives the control value to the control unit 7. The storage unit 82 stores a table indicating control indexes necessary for calculation in the calculation unit 81. The table stored in the storage unit 82 will be further described later.

また、露点計51、露点計52、温度計53および温度計54からの計測値は制御部7に与えられ、加湿器23、加湿器24、バルブ31〜36およびヒータ41〜43は制御部7により制御される。   Further, the measured values from the dew point meter 51, the dew point meter 52, the thermometer 53 and the thermometer 54 are given to the control unit 7, and the humidifier 23, the humidifier 24, the valves 31 to 36 and the heaters 41 to 43 are provided to the control unit 7. Controlled by

制御部7は、演算部81から与えられた制御値に従って、加湿器23、加湿器24、バルブ31〜36およびヒータ41〜43を介して、計測装置6からの計測値を目標値に近づけるような制御を実行する。制御の具体的内容については後述する。   The control unit 7 causes the measurement value from the measurement device 6 to approach the target value via the humidifier 23, the humidifier 24, the valves 31 to 36, and the heaters 41 to 43 in accordance with the control value given from the calculation unit 81. Execute proper control. Specific contents of the control will be described later.

次に、制御指標を示すテーブルの作成例について説明する。   Next, an example of creating a table indicating a control index will be described.

最初に、燃料電池セル1の運転に関連する要因を列挙して実験計画(直交表)を作成する。図3(a)は、3要因2水準の実験計画の例を示している。ここでは、負荷電流I(A)における運転パラメータとして、因子A:セル温度、因子B:露点、因子C:ガス流量を選択している。因子A,B,Cの設定値は、制御指標の線形性を確保するために、微調整の域を逸脱しない値とする。すなわち、2水準での値を2水準間で制御指標の線形性が保たれる範囲とする。   First, an experimental design (orthogonal table) is created by listing the factors related to the operation of the fuel cell 1. FIG. 3A shows an example of a three-factor, two-level experimental design. Here, factor A: cell temperature, factor B: dew point, factor C: gas flow rate are selected as operating parameters in the load current I (A). The set values of the factors A, B, and C are values that do not deviate from the range of fine adjustment in order to ensure the linearity of the control index. That is, the value at the two levels is set to a range in which the linearity of the control index is maintained between the two levels.

次に、試験条件(試験条件1〜8)を切り替えつつ、燃料電池セル1を用いた測定を繰り返すことで、平均セル電圧を取得する。図3(b)は測定を繰り返すことにより得られた平均セル電圧x1〜x8の値を示している。平均セル電圧x1〜x8を構成するデータ成分の中に等分散性のないものは棄却し、再データを取得するか、欠測値と判断できる場合には、Fisher−Yates近似法など公知の方法により代用値を算出して用いればよい。   Next, an average cell voltage is acquired by repeating the measurement using the fuel cell 1 while switching the test conditions (test conditions 1 to 8). FIG. 3B shows the average cell voltages x1 to x8 obtained by repeating the measurement. If the data components constituting the average cell voltages x1 to x8 are not equally dispersed, and if re-data is acquired or it can be determined that there is a missing value, a known method such as the Fisher-Yates approximation method Substituting values may be calculated and used.

次に、公知の方法により分散分析とF検定を行う。図3(c)は分散分析表を示している。ここでは、主要因は有意の如何に関わらずプールしない方法をとっている。   Next, analysis of variance and F test are performed by a known method. FIG. 3C shows an analysis of variance table. Here, the main factor is a method of not pooling regardless of significance.

次に、各試験条件(試験条件1〜8)に対し、公知の方法により点推定値を求める。図3(d)は試験条件ごとの点推定値(X1〜X8)を示している。以下に点推定式の計算式を示す。   Next, for each test condition (test conditions 1 to 8), a point estimation value is obtained by a known method. FIG. 3D shows the point estimation values (X1 to X8) for each test condition. The calculation formula of the point estimation formula is shown below.

Figure 2010146792
Figure 2010146792

次に、点推定値同士の減算によって、制御指標を求める。図3(e)は制御指標を示している。このような制御指標は、以下のような計算により得られる。
(1)Aのみを、水準1から水準2へ変更したときの変化量 A(1→2) は、X5-X1から求まる。
(2)Aのみを、水準2から水準1へ変更したときの変化量A(2→1)=‐A(1→2)である。
(3)Bのみを、水準1から水準2へ変更したときの変化量 B(1→2)は、X3-X1から求まる。
(4)Bのみを、水準2から水準1へ変更したときの変化量B(2→1)=‐B(1→2)である。
(5)Cのみを、水準1から水準2へ変更したときの変化量 C(1→2)は、X2-X1から求まる。
(6)Cのみを、水準2から水準1へ変更したときの変化量C(2→1)=‐C(1→2)である。
(7)AとBを同時に、水準1から水準2へ変更したときの変化量 AB(1→2) は、X7-X1から求まる。
(8)AとBを同時に、水準2から水準1へ変更したときの変化量AB(2→1)=‐AB(1→2)である。
(9)AとCを同時に、水準1から水準2へ変更したときの変化量 AC(1→2) は、X6-X1から求まる。
(10)AとCを同時に、水準2から水準1へ変更したときの変化量AC(2→1)=‐AC(1→2)である。
(11)BとCを同時に、水準1から水準2へ変更したときの変化量 BC(1→2) は、X4-X1から求まる。
(12)BとCを同時に、水準2から水準1へ変更したときの変化量BC(2→1)=‐BC(1→2)である。
Next, a control index is obtained by subtracting the point estimation values. FIG. 3E shows the control index. Such a control index is obtained by the following calculation.
(1) The amount of change A (1 → 2) when only A is changed from level 1 to level 2 is obtained from X5-X1.
(2) The change amount A (2 → 1) = − A (1 → 2) when only A is changed from level 2 to level 1.
(3) The amount of change B (1 → 2) when only B is changed from level 1 to level 2 is obtained from X3-X1.
(4) The change amount B (2 → 1) = − B (1 → 2) when only B is changed from level 2 to level 1.
(5) The amount of change C (1 → 2) when only C is changed from level 1 to level 2 can be obtained from X2-X1.
(6) Change amount C (2 → 1) = − C (1 → 2) when only C is changed from level 2 to level 1.
(7) The amount of change AB (1 → 2) when A and B are simultaneously changed from level 1 to level 2 is obtained from X7-X1.
(8) The amount of change AB (2 → 1) = − AB (1 → 2) when A and B are simultaneously changed from level 2 to level 1.
(9) The amount of change AC (1 → 2) when A and C are simultaneously changed from level 1 to level 2 can be obtained from X6-X1.
(10) The change amount AC (2 → 1) = − AC (1 → 2) when A and C are simultaneously changed from level 2 to level 1.
(11) The amount of change BC (1 → 2) when B and C are simultaneously changed from level 1 to level 2 is obtained from X4-X1.
(12) The amount of change BC (2 → 1) = − BC (1 → 2) when B and C are simultaneously changed from level 2 to level 1.

以上のような手順で求めた制御指標(図3(e))を示すテーブル群を格納部82に格納することで、計測装置6からの計測値を目標値に近づけるような制御が可能となる。目標値としては、例えば、燃料電池セル1内部において理想的な三相界面が形成される状態に対応する値などが選択される。   By storing the table group indicating the control index (FIG. 3 (e)) obtained by the procedure as described above in the storage unit 82, it is possible to perform control so that the measurement value from the measurement device 6 approaches the target value. . As the target value, for example, a value corresponding to a state in which an ideal three-phase interface is formed in the fuel cell 1 is selected.

次に、負荷10に電流を供給する電源として動作中の燃料電池1を制御する動作について説明する。図4(a)は、制御部7における制御手順を示すブロック図である。   Next, an operation for controlling the fuel cell 1 that is operating as a power source for supplying current to the load 10 will be described. FIG. 4A is a block diagram illustrating a control procedure in the control unit 7.

図4(a)のステップS1では、計測装置6を介して燃料電池セル1の出力電圧であるセル電圧X´を取得する。   In step S <b> 1 of FIG. 4A, the cell voltage X ′ that is the output voltage of the fuel cell 1 is acquired via the measuring device 6.

次に、ステップS2では、セル電圧X´と目標値mとを比較し、セル電圧X´が目標値mに一致するか否か判断する。ここでは、例えば、Δratio=セル電圧X´/目標値m−1とし、閾値(正数)を「k」とするとき、演算部81において、
−k<Δratio<k
が成立するか否かを判断してもよい。なお、閾値kの値として、燃料電池セルの変更を含むシステム変更等に応じて任意の値を選択できる。
Next, in step S2, the cell voltage X ′ and the target value m are compared to determine whether or not the cell voltage X ′ matches the target value m. Here, for example, when Δratio = cell voltage X ′ / target value m−1 and the threshold value (positive number) is “k”, in the calculation unit 81,
−k <Δratio <k
It may be determined whether or not is established. Note that an arbitrary value can be selected as the value of the threshold value k according to a system change including a change of the fuel cell.

ステップS2の判断が肯定されればステップS1へ戻り、判断が否定されればステップS3へ進む。   If the determination in step S2 is affirmed, the process returns to step S1, and if the determination is negative, the process proceeds to step S3.

ステップS3では、必要なテーブルを格納部82から読み込み、演算部81において適切な運転パラメータの調整方法を抽出し、これを制御部7に与える。制御部7は演算部81からの指示に従って、加湿器23、加湿器24、バルブ31〜36およびヒータ41〜43を介して、計測装置6からの計測値を目標値に近づけるような制御を実行する。   In step S <b> 3, a necessary table is read from the storage unit 82, an appropriate operation parameter adjustment method is extracted by the calculation unit 81, and this is given to the control unit 7. In accordance with an instruction from the calculation unit 81, the control unit 7 performs control such that the measurement value from the measurement device 6 approaches the target value via the humidifier 23, the humidifier 24, the valves 31 to 36 and the heaters 41 to 43. To do.

例えば、目標値m=0.554(V)であり、セル電圧X´=0.530(V)という値が得られた場合、現在のΔratioの値は4.33%となる。この場合、制御指標(図3(e))を示すテーブルからΔratioを0に近づけ得るパターンを抽出する。   For example, when the target value m = 0.554 (V) and the cell voltage X ′ = 0.530 (V) is obtained, the current value of Δratio is 4.33%. In this case, a pattern that allows Δratio to approach 0 is extracted from the table indicating the control index (FIG. 3E).

図4(b)は、図3(e)に示す制御指標を実行した場合における実行後のセル電圧(X´+要因効果)およびΔratioの予測値(Δratio*)を示している。図4(b)に示すように、要因Aを水準2→1(セル温度を3℃上昇)の方向に調整すると、Δratio=0.22%にまで縮小できることが期待されるので、この場合には、要因Aを水準2→1の方向に調整する指示が演算部81から制御部7に与えられる。なお、制御指標の中にΔratioを0に近づけ得るパターンがない場合には、現在の運転パラメータを維持する旨の指示が制御部7に与えられる。   FIG. 4B shows the cell voltage (X ′ + factor effect) after execution and the predicted value of Δratio (Δratio *) when the control index shown in FIG. 3E is executed. As shown in FIG. 4B, if factor A is adjusted in the direction of level 2 → 1 (cell temperature is increased by 3 ° C.), it can be expected that the ratio can be reduced to Δratio = 0.22%. , An instruction to adjust the factor A in the direction of level 2 → 1 is given from the calculation unit 81 to the control unit 7. Note that if there is no pattern in the control index that allows Δratio to approach 0, an instruction to maintain the current operating parameter is given to the control unit 7.

ステップS3における処理の後、ステップS1へ戻る。   After the process in step S3, the process returns to step S1.

このような処理を繰り返すことにより、セル電圧X´を目標値mに近づけるような制御が継続的に実行される。   By repeating such processing, the control for bringing the cell voltage X ′ closer to the target value m is continuously executed.

以上のように、本実施形態の電池制御装置によれば、統計的データに基づいて、セル電圧を目標値に近づけるように常に運転パラメータを調整しているので、運転パラメータを正確かつ的確に調整できる。   As described above, according to the battery control device of the present embodiment, since the operation parameter is constantly adjusted so that the cell voltage approaches the target value based on the statistical data, the operation parameter is adjusted accurately and accurately. it can.

上記実施形態では、燃料電池の制御について例示したが、電池の種類はこれに限定されない。   In the said embodiment, although illustrated about control of a fuel cell, the kind of battery is not limited to this.

また、制御の対象となる因子は電池の出力電圧に限らない。例えば、各電極の過電圧、開回路電圧(OCV)などでもよい。図1に示すように、上記実施形態では、カソードおよびアノードを分割することで参照電極11aおよび参照電極12aを形成しているため、これらの参照電極11aまたは参照電極12aの電位を基準とすることで、容易に過電圧や開回路電圧を取得でき、これらの電圧値を目標値に近づける制御を実行することも可能である。参照電極を用いた過電圧等の取得方法については、特開2008―204831号公報等に開示されている。   Further, the factor to be controlled is not limited to the battery output voltage. For example, an overvoltage or an open circuit voltage (OCV) of each electrode may be used. As shown in FIG. 1, in the above embodiment, since the reference electrode 11a and the reference electrode 12a are formed by dividing the cathode and the anode, the potential of the reference electrode 11a or the reference electrode 12a is used as a reference. Thus, it is possible to easily acquire an overvoltage or an open circuit voltage, and to perform control to bring these voltage values close to a target value. A method for acquiring an overvoltage or the like using a reference electrode is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-204831.

また、電池の運転中に調整できるパラメータであれば、制御の対象とすることができ、例えば、負荷電流、相対湿度、圧力などを目標値に近づけるように制御してもよい。   In addition, any parameter that can be adjusted during the operation of the battery can be a control target. For example, the load current, the relative humidity, the pressure, and the like may be controlled so as to approach the target value.

さらに、制御の対象となる因子を複数設けることもできる。   Further, a plurality of factors to be controlled can be provided.

調整の対象となる運転パラメータの数を4個以上としてもよい。例えば、L16、L64、L27、L81などの実験を計画することで、電池の出力電圧等に影響を与える多くの運転パラメータを調整対象とすることができ、誤差の少ない確実な内部状態の制御が可能となる。例えば、負荷電流や圧力、相対湿度、セル温度、露点、湿度などを運転パラメータとすることができる。 The number of operation parameters to be adjusted may be four or more. For example, by planning experiments such as L 16 , L 64 , L 27 , and L 81 , many operating parameters that affect the battery output voltage and the like can be adjusted, and a reliable internal with little error The state can be controlled. For example, load current, pressure, relative humidity, cell temperature, dew point, humidity, and the like can be used as operation parameters.

実験の規模を問題としないのであれば、調整因子数や水準数を増やした多元配置の解析から制御指標を獲得してもよい。   If the scale of the experiment is not a problem, the control index may be obtained from the analysis of multi-way layout with the number of adjustment factors and the number of levels increased.

上記実施形態では、制御指標として点推定結果を用いたが、正負または大小を持つ値(情報)であれば広く指標として使用できる。例えば、試験条件ごとの平均値やメジアン、要因ごとの水準平均値、水準ごとの要因効果値などを使用できる。   In the above embodiment, the point estimation result is used as the control index. However, any value (information) having positive / negative or magnitude can be widely used as the index. For example, an average value or median for each test condition, a level average value for each factor, a factor effect value for each level, or the like can be used.

目標値の設定方法は適宜選択できる。例えば、燃料電池等の内部状態の再現のために、目標値を母平均値としてもよい。また、目標値をメジアンとしてもよい。また、目標値を最大値や最小値としてもよい。このような方法は、系の再現性や計測の信頼性よりも、高出力運転や低燃費運転、安全運転、あるいは長時間連続運転等に適した制御を優先する場合に適合する。   The method for setting the target value can be selected as appropriate. For example, the target value may be a population average value for reproducing the internal state of the fuel cell or the like. The target value may be the median. The target value may be the maximum value or the minimum value. Such a method is suitable when priority is given to control suitable for high output operation, low fuel consumption operation, safe operation, or long-time continuous operation, rather than system reproducibility and measurement reliability.

また、目標値の定め方として、電池の劣化を極力減らすような運転条件や、安定した出力を得る運転条件を得るような方法としてもよい。   In addition, as a method of determining the target value, a method of obtaining an operating condition for reducing battery deterioration as much as possible or an operating condition for obtaining a stable output may be used.

本発明を電池のメンテナンスに応用することもできる。使用履歴により電池の劣化過程は多様である。このため、メンテナンスのための持ち込まれた電池に対して、制御指標を獲得するための実験を実施し、例えば、安定出力が得られる運転条件となるような制御指標に変更することにより、劣化過程の電池に見合った制御状態を確保することができる。制御指標を変更することにより、電池の稼動による劣化を最小限に抑制することも可能となる。   The present invention can also be applied to battery maintenance. Depending on the usage history, the battery deterioration process varies. For this reason, an experiment for acquiring a control index is performed on a battery brought in for maintenance, and the deterioration process is changed by, for example, changing the control index to an operation condition that provides a stable output. The control state commensurate with the battery can be ensured. By changing the control index, it is possible to minimize deterioration due to battery operation.

また、本発明は、稼動中の電池の制御への適用だけでなく、電池を計測するに際して、電池の運転状態を適切に保持するための制御にも適用可能である。   Further, the present invention is applicable not only to the control of an operating battery, but also to control for appropriately maintaining the operating state of the battery when measuring the battery.

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、電池の運転状態を制御する電池制御装置および電池制御方法に対し、広く適用することができる。   The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be widely applied to a battery control device and a battery control method for controlling the operation state of a battery.

一実施形態の電池制御装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the battery control apparatus of one Embodiment. 制御系の構成を示す制御ブロック図。The control block diagram which shows the structure of a control system. 統計的データの取得方法を示す図であり、(a)は3要因2水準の実験計画の例を示す図、(b)は測定を繰り返すことにより得られた平均セル電圧の値を示す図、(c)は分散分析表を示す図、(d)は試験条件ごとの点推定値を示す図、(e)は制御指標を示す図。It is a figure which shows the acquisition method of statistical data, (a) is a figure which shows the example of the experiment plan of 3 factor 2 level, (b) is a figure which shows the value of the average cell voltage obtained by repeating a measurement, (C) is a figure which shows an analysis of variance table, (d) is a figure which shows the point estimated value for every test condition, (e) is a figure which shows a control parameter | index. 制御部における制御方法を示す図であり、(a)は制御部における制御手順を示すブロック図、(b)は制御指標実行後のセル電圧およびΔratioの予測値を示す図。It is a figure which shows the control method in a control part, (a) is a block diagram which shows the control procedure in a control part, (b) is a figure which shows the cell voltage after control index execution, and the predicted value of (DELTA) ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池セル(電池)
6 計測装置(計測値取得手段)
7 制御部(制御手段)
81 演算部(演算手段)
82 格納部(格納手段)
1 Fuel cell (battery)
6 Measuring device (Measurement value acquisition means)
7 Control unit (control means)
81 Calculation unit (calculation means)
82 Storage unit (storage means)

Claims (5)

電池の運転状態を制御する電池制御装置において、
電池の運転状態を示す計測値を取得する計測値取得手段と、
前記計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データを格納する格納手段と、
前記格納手段に格納された前記統計的データに基づいて、前記計測値取得手段により取得される計測値を目標値に近づけるために適切な前記運転パラメータを演算する演算手段と、
前記演算手段により得られた前記運転パラメータに従って前記電池を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電池制御装置。
In the battery control device for controlling the operating state of the battery,
A measurement value acquisition means for acquiring a measurement value indicating the operating state of the battery;
Storage means for storing statistical data indicating a relationship between a change direction of the measurement value and a change direction of the operation parameter;
Based on the statistical data stored in the storage means, calculation means for calculating the operation parameter suitable for bringing the measurement value acquired by the measurement value acquisition means close to a target value;
Control means for controlling the battery according to the operating parameters obtained by the computing means;
A battery control device comprising:
前記計測値は前記電池の出力電圧であることを特徴とする請求項1に記載の電池制御装置。 The battery control apparatus according to claim 1, wherein the measured value is an output voltage of the battery. 前記運転パラメータとして、温度、露点、ガス流量、圧力、相対温度のいずれかを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の電池制御装置。 The battery control device according to claim 1 or 2, wherein any one of temperature, dew point, gas flow rate, pressure, and relative temperature is used as the operation parameter. 電池の運転状態を制御する電池制御方法において、
電池の運転状態を示す計測値を取得するステップと、
前記計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す統計的データに基づいて、前記計測値を取得するステップにより取得される計測値を目標値に近づけるために適切な前記運転パラメータを演算するステップと、
前記演算するステップにより得られた前記運転パラメータに従って前記電池を制御するステップと、
を備えることを特徴とする電池制御方法。
In the battery control method for controlling the operating state of the battery,
Obtaining a measured value indicating the operating state of the battery;
Based on statistical data indicating the relationship between the change direction of the measurement value and the change direction of the operation parameter, the operation parameter appropriate for bringing the measurement value acquired in the step of acquiring the measurement value close to the target value is set. A step of calculating;
Controlling the battery according to the operating parameters obtained by the calculating step;
A battery control method comprising:
前記電池を対象とする実験により、前記計測値の変化方向と運転パラメータの変化方向との関係を示す前記統計的データを予め取得するステップを備えることを特徴とする請求項4に記載の電池制御方法。 5. The battery control according to claim 4, further comprising a step of acquiring in advance the statistical data indicating a relationship between a change direction of the measurement value and a change direction of an operation parameter by an experiment on the battery. Method.
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