JP2011142033A - Power supply device and control method for the same - Google Patents

Power supply device and control method for the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011142033A
JP2011142033A JP2010002678A JP2010002678A JP2011142033A JP 2011142033 A JP2011142033 A JP 2011142033A JP 2010002678 A JP2010002678 A JP 2010002678A JP 2010002678 A JP2010002678 A JP 2010002678A JP 2011142033 A JP2011142033 A JP 2011142033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
fuel cell
output
load
capacitor
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
Application number
JP2010002678A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyoshi Kobayashi
朋能 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010002678A priority Critical patent/JP2011142033A/en
Publication of JP2011142033A publication Critical patent/JP2011142033A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain response delay of increase of a driving amount on an auxiliary equipment of a fuel cell when an amount of power generation of the fuel cell should be increased, and to increase an amount of power generation of the fuel cell in sufficient response. <P>SOLUTION: The power supply device 10 having a fuel cell system 12 and a capacitor also has a load request acquisition section, a control section 60, and an auxiliary equipment acceleration factor power lead-out section. The auxiliary equipment acceleration factor power lead-out section leads out auxiliary equipment acceleration factor power required with the auxiliary equipment of the fuel cell by exceeding power corresponding to a workload according to a load request to the auxiliary equipment of the fuel cell in order to make an amount of power generation of the fuel cell increase to an output target value of the fuel cell corresponding to the load request within a response time. The control section 60 controls an amount of output power by securing the auxiliary equipment acceleration factor power in addition to the power responding to the workload corresponding to the power request of the auxiliary equipment of the fuel cell as a power supply amount to the auxiliary equipment of the fuel cell, when the power corresponding to the load request is supplied from the fuel cell system 12 to the load. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムを備える電源装置およびその制御方法に関するものである。   The present invention relates to a power supply device including a fuel cell system and a control method thereof.

燃料電池システムは、一般に、燃料電池の発電のために必要であって、燃料電池の発電量に応じて駆動量が変動する補機を備えている。このような燃料電池補機の一つとして、例えば、カソードに対して酸化ガスとしての空気を供給するためのエアコンプレッサを挙げることができる。燃料電池の発電量に応じてエアコンプレッサの駆動量を変動させることによって、発電のために必要な量の酸化ガスを燃料電池に供給することが可能になる。このように燃料電池の発電量に応じて燃料電池補機を駆動する際に、燃料電池の発電量が大きく増加する場合には、燃料電池補機の駆動量を増加させるために、燃料電池補機に供給すべき必要エネルギ量が急激に増加する場合がある。そして、急激に増加した必要エネルギ量を燃料電池補機に供給することができないと、燃料電池補機における駆動量を充分な応答性で増加させることができない場合が生じ得る。このような燃料電池の発電量の増加時における燃料電池補機の必要エネルギ量を賄うための構成としては、従来、燃料電池システムが備えるバッテリを用いて、燃料電池補機であるエアコンプレッサに対して電力を補う構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。   The fuel cell system generally includes an auxiliary device that is necessary for power generation of the fuel cell and whose driving amount varies depending on the power generation amount of the fuel cell. One example of such a fuel cell auxiliary device is an air compressor for supplying air as an oxidizing gas to the cathode. By varying the drive amount of the air compressor according to the power generation amount of the fuel cell, it becomes possible to supply the fuel cell with an amount of oxidizing gas necessary for power generation. When driving the fuel cell auxiliary machine according to the power generation amount of the fuel cell as described above, if the power generation amount of the fuel cell greatly increases, in order to increase the drive amount of the fuel cell auxiliary machine, The amount of energy required to be supplied to the machine may increase rapidly. If the required amount of energy that has rapidly increased cannot be supplied to the fuel cell auxiliary machine, the drive amount in the fuel cell auxiliary machine cannot be increased with sufficient responsiveness. As a configuration for covering the required energy amount of the fuel cell auxiliary machine when the amount of power generation of the fuel cell is increased, conventionally, a battery provided in the fuel cell system is used and an air compressor which is a fuel cell auxiliary machine is used. A configuration for supplementing power is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平11−345623号公報JP-A-11-345623

しかしながら、燃料電池補機に対してバッテリから電力を補う場合であっても、燃料電池補機における必要エネルギ量の増加量が過大である場合や、バッテリにおける充電状態(残存容量)が不十分である場合には、バッテリからの電力補充が不十分となる場合も生じ得た。燃料電池の発電量を増加すべき指示入力があったときに、燃料電池補機に対して充分量のエネルギを供給することができない場合には、燃料電池の発電量を増加させる動作が不十分となる可能性がある。例えば、燃料電池補機が既述したエアコンプレッサである場合には、燃料電池に供給する酸化ガス量が不十分となることにより、上記指示入力に対して充分な応答性で燃料電池の発電量を増加することができなくなる可能性がある。   However, even when power is supplemented from the battery to the fuel cell auxiliary machine, the increase in the required energy amount in the fuel cell auxiliary machine is excessive, or the state of charge (remaining capacity) in the battery is insufficient. In some cases, replenishment of power from the battery could be insufficient. When there is an instruction input to increase the power generation amount of the fuel cell, if a sufficient amount of energy cannot be supplied to the fuel cell auxiliary machine, the operation to increase the power generation amount of the fuel cell is insufficient. There is a possibility. For example, when the fuel cell auxiliary machine is the air compressor described above, the amount of oxidizing gas supplied to the fuel cell becomes insufficient, so that the power generation amount of the fuel cell with sufficient responsiveness to the above instruction input. May not be able to increase.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の発電量を増加すべきときに、燃料電池補機における駆動量増加の応答遅れを抑え、充分な応答性で燃料電池の発電量を増加させることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. When the power generation amount of the fuel cell is to be increased, the response delay of the drive amount increase in the fuel cell auxiliary machine is suppressed, and sufficient response is achieved. The purpose is to increase the amount of power generated by the fuel cell.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備えると共に、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に 前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備える燃料電池システムと、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
前記負荷への電力供給量、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと予め定めた応答時間内に増加させるために、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する制御を行なう際に、前記燃料電池補機に対する電力供給量として、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、前記出力電力量を制御する
電源装置。
[Application Example 1]
A power supply device for supplying power to a load,
A battery capable of supplying power to the load;
A fuel cell that can supply power to the load, and is an auxiliary device that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and the fuel cell A fuel cell system equipped with a fuel cell auxiliary machine in which the power required for driving increases as the amount of power generation increases,
A load request acquisition unit for acquiring a load request related to the magnitude of the load;
A control unit that controls the amount of power supplied to the load, the amount of drive of each part constituting the fuel cell, and the amount of output power from the fuel cell and the battery;
In order to increase the power generation amount of the fuel cell to a fuel cell output target value according to the load requirement within a predetermined response time, electric power corresponding to the work amount according to the load requirement in the fuel cell auxiliary machine An auxiliary component acceleration power deriving unit for deriving auxiliary component acceleration power that is the power required by the fuel cell auxiliary device beyond
With
When the control unit performs control to supply power corresponding to the load request from the power supply device to the load, the load request in the fuel cell auxiliary machine is used as a power supply amount to the fuel cell auxiliary machine. A power supply apparatus that controls the output power amount by securing the auxiliary acceleration power in addition to the power corresponding to the work amount corresponding to the power.

適用例1に記載の電源装置によれば、燃料電池システムから負荷へと電力供給する際に補機加速分電力を求めて、燃料電池補機に供給される電力において補機加速分を確保しているため、電源装置からの出力における補機加速分電力の不足を抑制することができる。そのため、負荷要求の増加時であっても、補機加速分電力の不足に起因する電源装置における不都合の発生を抑え、充分な応答性で燃料電池の発電量を増加させることが可能になる。   According to the power supply device described in Application Example 1, when the power is supplied from the fuel cell system to the load, the auxiliary acceleration power is obtained and the auxiliary acceleration is ensured in the electric power supplied to the fuel cell auxiliary machine. Therefore, it is possible to suppress the shortage of the auxiliary acceleration power in the output from the power supply device. Therefore, even when the load demand is increased, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience in the power supply device due to the shortage of auxiliary power for acceleration, and to increase the power generation amount of the fuel cell with sufficient responsiveness.

[適用例2]
適用例1記載の電源装置であって、前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する際に、前記補機加速分電力に相当する電力が前記蓄電器からの出力において確保されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例2記載の電源装置によれば、補機加速分電力を蓄電器からの出力において確保するため、補機加速分電力の大きさを考慮することなく、負荷の大きさの範囲に応じて、燃料電池システムの出力電力の上限値を設定することができる。
[Application Example 2]
In the power supply device according to the application example 1, when the control unit supplies power corresponding to the load request from the power supply device to the load, the power corresponding to the auxiliary acceleration power is A power supply device that controls the drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the capacitor so as to be secured in the output from the capacitor. According to the power supply device described in the application example 2, in order to ensure the auxiliary machine acceleration power at the output from the battery, without considering the magnitude of the auxiliary machine acceleration power, according to the range of the load size, An upper limit value of the output power of the fuel cell system can be set.

[適用例3]
適用例2記載の電源装置であって、さらに、前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、前記負荷要求に見合った電力を、前記電源装置から前記負荷に対して前記基準応答時間内に出力させる際に、前記補機加速分電力を前記蓄電器によって賄うために前記蓄電器から出力すべき電力量である蓄電器要求出力を導出する蓄電器要求出力導出部と、前記蓄電器出力許容値と前記蓄電器要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断し、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力未満の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断する蓄電器出力判断部と、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記蓄電器要求出力が前記蓄電器出力許容値以下となるように、前記負荷要求に対応して前記負荷に対して電力供給する際の条件を補正する抑制設定部とを備え、前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記抑制設定部が補正した前記条件に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例3記載の電源装置によれば、補機加速分電力を含む蓄電器要求出力に対して蓄電器出力許容値が不足する場合には、蓄電器要求出力が蓄電器出力許容値以下となるように、負荷要求に対応して負荷に対して電力供給する際の条件を補正するため、補機加速分電力が不足することに起因して出力増加の動作において生じる不都合を抑制することができる。
[Application Example 3]
The power supply device according to Application Example 2, further, a capacitor allowable value deriving unit that derives a capacitor output allowable value that is a limit value of an output that can be extracted from the capacitor, and an electric power that meets the load request, A capacitor request for deriving a capacitor required output that is the amount of power to be output from the capacitor in order to cover the auxiliary acceleration power by the capacitor when outputting from the power supply device to the load within the reference response time The output derivation unit compares the capacitor output allowable value with the capacitor required output, and determines that the capacitor required output can be output from the capacitor when the capacitor output allowable value is greater than or equal to the capacitor required output. A capacitor output determination unit that determines that the capacitor required output cannot be output from the capacitor when the capacitor output allowable value is less than the capacitor required output; When the storage device output determination unit determines that the storage device required output cannot be output from the storage device, the storage device output is applied to the load in response to the load request so that the storage device request output is less than or equal to the storage device output allowable value. A suppression setting unit that corrects a condition when power is supplied to the storage unit, and the control unit determines that the suppression setting is performed when the capacitor output determination unit determines that the capacitor required output cannot be output from the capacitor. A power supply apparatus that controls the drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the battery based on the condition corrected by the part. According to the power supply device described in Application Example 3, when the capacitor output allowable value is insufficient with respect to the capacitor required output including the auxiliary machine acceleration component power, the load is set so that the capacitor required output is less than the capacitor output allowable value. Since the conditions for supplying power to the load in response to the request are corrected, it is possible to suppress inconveniences that occur in the operation of increasing the output due to the shortage of the auxiliary acceleration power.

[適用例4]
適用例3記載の電源装置であって、前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記基準応答時間をより長く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする電源装置。適用例4記載の電源装置によれば、基準応答時間をより長く設定し直すことによって、補機加速分電力の不足を抑制することができる。
[Application Example 4]
The power supply apparatus according to Application Example 3, wherein the suppression setting unit re-sets the reference response time as a correction of the condition, and the auxiliary device acceleration power deriving unit derives the auxiliary device acceleration power deriving unit A power supply device that reduces the capacitor required output derived by the capacitor required output deriving unit by reducing the divided power, and sets the capacitor required output to be equal to or less than the capacitor output allowable value. According to the power supply device described in the application example 4, it is possible to suppress shortage of auxiliary machine acceleration power by resetting the reference response time to be longer.

[適用例5]
適用例3記載の電源装置であって、前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記燃料電池出力目標値を、前記負荷要求に見合った値よりも低く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする電源装置。適用例5記載の電源装置によれば、燃料電池出力目標値をより低く再設定することによって、補機加速分電力の不足を抑制することができる。
[Application Example 5]
The power supply apparatus according to Application Example 3, wherein the suppression setting unit resets the fuel cell output target value to be lower than a value commensurate with the load request as a correction of the condition, and accelerates the auxiliary machine. A power supply that reduces the capacitor required output derived by the capacitor required output deriving unit and reduces the capacitor required output to the capacitor output allowable value or less by reducing the auxiliary machine acceleration divided power derived by the divided power deriving unit apparatus. According to the power supply device described in the application example 5, by setting the fuel cell output target value lower, it is possible to suppress the shortage of auxiliary acceleration power.

[適用例6]
適用例3ないし5いずれか記載の電源装置であって、さらに、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上である状態を維持できる範囲で、前記基準応答時間を、より短い時間に補正する加速量増加設定部を備え、前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記加速量増加設定部が補正した前記基準応答時間に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例6記載の電源装置によれば、蓄電器の出力に余裕があるときには、基準応答時間をより短く設定することにより、負荷要求に対する応答性を、さらに向上させることができる。
[Application Example 6]
6. The power supply device according to any one of Application Examples 3 to 5, wherein when the capacitor output determination unit determines that the capacitor request output can be output from the capacitor, the capacitor output allowable value is the capacitor request An acceleration amount increase setting unit that corrects the reference response time to a shorter time within a range in which a state equal to or higher than the output can be maintained; and Is output based on the reference response time corrected by the acceleration amount increase setting unit, and output power from the fuel cell and the battery A power supply that controls the amount. According to the power supply device described in the application example 6, when there is a margin in the output of the capacitor, the responsiveness to the load request can be further improved by setting the reference response time shorter.

[適用例7]
適用例3ないし5いずれか記載の電源装置であって、前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合であって、前記負荷要求に見合った電力を前記燃料電池システムから出力することができない場合には、前記蓄電器からの出力の総量が前記蓄電器出力許容値を超えない範囲で、前記蓄電器から前記負荷へと電力供給が行なわれるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する電源装置。適用例7記載の電源装置によれば、燃料電池システムからの出力電力が不足する場合であっても、補機加速分電力を確保しつつ、負荷要求により近い電力を負荷に対して供給することが可能になる。
[Application Example 7]
The power supply device according to any one of Application Examples 3 to 5, wherein the control unit determines that the capacitor output determination unit can output the capacitor request output from the capacitor, and meets the load request. When the electric power cannot be output from the fuel cell system, the electric power is supplied from the electric storage device to the load in a range in which the total amount of output from the electric storage device does not exceed the allowable output value of the electric storage device. A power supply device for controlling the drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the battery. According to the power supply device described in the application example 7, even when the output power from the fuel cell system is insufficient, the power that is closer to the load request is supplied to the load while securing the auxiliary acceleration power. Is possible.

[適用例8]
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池によって充電可能であると共に、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた発電量へと予め定めた応答時間内に増加させる際に、該燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力の最大値である加速用電力最大値と、前記誤差として生じる電力の不足分と、の合計である最大要求出力を導出する最大要求出力導出部と、
前記蓄電器出力許容値と、前記最大要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記最大要求出力未満の場合には、前記燃料電池が前記蓄電器を充電するように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
を備える電源装置。
[Application Example 8]
A power supply device for supplying power to a load,
A fuel cell system comprising a fuel cell capable of supplying electric power to the load;
A battery capable of supplying power to the load;
With
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
The battery can be charged by the fuel cell, and can output a shortage of power generated as a control error when performing control to supply power from the fuel cell to the load in response to a load request. There,
The power supply device further includes:
A capacitor allowable value deriving unit for deriving a capacitor output allowable value that is a limit value of an output that can be taken out from the capacitor;
When the power generation amount of the fuel cell is increased to a power generation amount corresponding to the load request within a predetermined response time, the power corresponding to the work amount corresponding to the load request in the fuel cell auxiliary machine is exceeded. Maximum deriving the maximum required output that is the sum of the maximum value of acceleration power that is the maximum value of auxiliary acceleration power that is required by the fuel cell auxiliary machine and the shortage of power that occurs as the error A request output deriving unit;
The fuel cell is configured so that the fuel cell charges the capacitor when the capacitor output allowable value is compared with the maximum required output and the capacitor output allowable value is less than the maximum required output. A control unit for controlling the drive amount of each unit to perform, and the output power amount from the fuel cell and the battery,
A power supply device comprising:

適用例8記載の電源装置によれば、燃料電池システムから負荷へと電力を供給する場合に、負荷要求が変動して補機加速分電力が増大する場合であっても、補機加速分電力を蓄電器からの出力において確保することが可能になる。したがって、負荷要求が増大する場合であっても、補機加速分電力の不足に起因する不都合を抑制することができる。   According to the power supply device described in the application example 8, when power is supplied from the fuel cell system to the load, even if the load demand fluctuates and the auxiliary acceleration power increases, the auxiliary acceleration power Can be secured at the output from the battery. Therefore, even when the load demand increases, it is possible to suppress inconvenience due to a shortage of auxiliary machine acceleration power.

[適用例9]
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池から前記負荷へと前記負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記燃料電池補機が消費している電力の内、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が消費している電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力が供給されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御すると共に、前記補機加速分電力導出部が導出した前記補機加速分電力が、予め設定した基準値を超える場合には、前記電源装置から前記負荷に対して供給する電力を、前記負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更する制御部と
を備える電源装置。
[Application Example 9]
A power supply device for supplying power to a load,
A fuel cell system comprising a fuel cell capable of supplying electric power to the load;
A battery capable of supplying power to the load;
A load request acquisition unit for acquiring a load request related to the magnitude of the load;
With
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
The capacitor is capable of outputting a shortage of power that occurs as a control error when performing control to supply power according to the load request from the fuel cell to the load,
The power supply device further includes:
Auxiliary equipment that is consumed by the fuel cell auxiliary machine in excess of the power corresponding to the workload corresponding to the load demand in the fuel cell auxiliary machine among the electric power consumed by the fuel cell auxiliary machine Auxiliary acceleration power deriving unit for deriving acceleration power,
The drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the battery are controlled so that the power corresponding to the load request is supplied from the power supply device to the load. At the same time, when the auxiliary acceleration power derived by the auxiliary acceleration power deriving unit exceeds a preset reference value, the power supplied from the power supply device to the load is set as the load request. And a control unit that changes the control so as to suppress the electric power more than the appropriate power.

適用例9記載の電源装置によれば、現在消費している補機加速分電力が基準値を超える場合には、電源装置から負荷への供給電力を抑えることによって今後の補機加速分電力を抑制するため、電源装置からの出力において補機加速分電力が不足することに起因して生じる不都合を抑制することができる。   According to the power supply device described in the application example 9, when the power consumption for auxiliary machinery currently consumed exceeds the reference value, the power for acceleration in the future is reduced by suppressing the power supplied from the power supply device to the load. Therefore, it is possible to suppress inconvenience caused by insufficient auxiliary acceleration power in the output from the power supply device.

[適用例10]
適用例1ないし9いずれか記載の電源装置であって、前記燃料電池補機は、駆動モータを備える電源装置。適用例10記載の電源装置によれば、燃料電池補機の駆動モータにおける慣性力に起因して生じる補機加速分電力が不足することに起因して生じる不都合を抑制することができる。
[Application Example 10]
10. The power supply device according to any one of application examples 1 to 9, wherein the fuel cell auxiliary machine includes a drive motor. According to the power supply device described in Application Example 10, it is possible to suppress inconveniences caused by a shortage of power for accelerating the auxiliary machine caused by the inertial force in the drive motor of the fuel cell auxiliary machine.

[適用例11]
適用例1ないし7および9のうちのいずれか記載の電源装置であって、前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、前記補機加速分電力導出部は、少なくとも、前記エアコンプレッサまたは前記エアコンプレッサのモータにおける回転数に基づいて、前記補機加速分電力を導出する電源装置。適用例11記載の電源装置によれば、少なくとも、エアコンプレッサまたはエアコンプレッサのモータの回転数に基づくことによって、燃料電池補機であるエアコンプレッサにおける補機加速分電力を導出することができる。
[Application Example 11]
The power supply device according to any one of Application Examples 1 to 7 and 9, wherein the fuel cell auxiliary device is an air compressor that supplies air to a cathode of the fuel cell, and the auxiliary device acceleration power The derivation unit is a power supply device that derives the auxiliary component acceleration power based on at least the rotation speed of the air compressor or the motor of the air compressor. According to the power supply device described in the application example 11, it is possible to derive the auxiliary acceleration power in the air compressor that is the fuel cell auxiliary machine, based on at least the rotation speed of the air compressor or the motor of the air compressor.

[適用例12]
適用例1ないし7および9のうちのいずれか記載の電源装置であって、前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、前記補機加速分電力導出部は、前記エアコンプレッサのモータにおける回転数と、前記基準応答時間と、前記エアコンプレッサおよび前記エアコンプレッサのモータにおけるイナーシャと、に基づいて、前記補機加速分電力を導出する電源装置。適用例12記載の電源装置によれば、エアコンプレッサのモータにおける回転数と、基準応答時間と、エアコンプレッサおよびエアコンプレッサのモータにおけるイナーシャと、に基づくことにより、燃料電池補機であるエアコンプレッサにおける補機加速分電力を、精度良く導出することができる。
[Application Example 12]
The power supply device according to any one of Application Examples 1 to 7 and 9, wherein the fuel cell auxiliary device is an air compressor that supplies air to a cathode of the fuel cell, and the auxiliary device acceleration power The deriving unit derives the auxiliary acceleration power based on the rotation speed of the air compressor motor, the reference response time, and the inertia of the air compressor and the air compressor motor. According to the power supply device described in the application example 12, in the air compressor which is a fuel cell auxiliary machine, based on the rotation speed in the motor of the air compressor, the reference response time, and the inertia in the motor of the air compressor and the air compressor. Auxiliary acceleration power can be derived with high accuracy.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の電源装置を駆動用電源として搭載する移動体や、電源装置の制御方法などの形態で実現することが可能である。   The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in the form of a moving body in which the power supply apparatus of the present invention is mounted as a driving power supply, a control method for the power supply apparatus, and the like. .

電源装置10の概略構成を表わすブロック図である。2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power supply device 10. FIG. 駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a drive time control processing routine. エアコンプレッサ31の消費電力が増加する様子を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing a mode that the power consumption of the air compressor 31 increases. 燃料電池スタック15における電流−電圧特性を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing current-voltage characteristics in the fuel cell stack 15. 負荷要求増加時に駆動電力が増加する様子を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing a mode that drive electric power increases at the time of load request increase. 駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a drive time control processing routine. 駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a drive time control processing routine. 駆動時充電制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a charge control process routine at the time of a drive.

A.装置の全体構成:
図1は、本発明の第1実施例の電源装置10の概略構成を表わすブロック図である。本実施例では、電源装置10は、電気自動車に搭載されて、駆動用電源として用いられている。電源装置10は、燃料電池システム12と、2次電池50と、制御部60と、を備えている。燃料電池システム12は、燃料電池スタック15と、燃料ガス給排部20と、酸化ガス給排部30と、冷媒給排部40と、を備えている。さらに、電源装置10を搭載する電気自動車は、DC/DCコンバータ51と、インバータ52,54と、駆動モータ53と、補機用モータ55と、を備える。
A. Overall configuration of the device:
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply device 10 according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the power supply device 10 is mounted on an electric vehicle and used as a driving power source. The power supply device 10 includes a fuel cell system 12, a secondary battery 50, and a control unit 60. The fuel cell system 12 includes a fuel cell stack 15, a fuel gas supply / discharge unit 20, an oxidizing gas supply / discharge unit 30, and a refrigerant supply / discharge unit 40. Further, the electric vehicle equipped with the power supply device 10 includes a DC / DC converter 51, inverters 52 and 54, a drive motor 53, and an auxiliary motor 55.

燃料電池システム12を構成する燃料電池スタック15は、固体高分子型燃料電池であり、単セルが複数積層されたスタック構成を有している。本実施例では、単セルは、MEA(膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly)と、ガス拡散層と、ガスセパレータと、を備えている。ここで、MEAは、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された電極であるアノードおよびカソードと、によって構成される。このMEAは、ガス拡散層によって挟持されており、MEAおよびガス拡散層から成るサンドイッチ構造は、さらに両側からガスセパレータによって挟持されている。   The fuel cell stack 15 constituting the fuel cell system 12 is a polymer electrolyte fuel cell and has a stack configuration in which a plurality of single cells are stacked. In this embodiment, the single cell includes an MEA (Membrane Electrode Assembly), a gas diffusion layer, and a gas separator. Here, the MEA includes an electrolyte membrane and an anode and a cathode that are electrodes formed on each surface of the electrolyte membrane. The MEA is sandwiched between gas diffusion layers, and the sandwich structure composed of MEA and gas diffusion layers is sandwiched between gas separators from both sides.

MEAを構成する電解質膜は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。カソードおよびアノードは、電解質膜上に形成された層であり、電気化学反応を進行する触媒金属(例えば白金)を担持するカーボン粒子と、プロトン伝導性を有する高分子電解質と、を備えている。ガス拡散層は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、発泡金属や金属メッシュなどの金属製部材や、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン製部材により形成することができる。   The electrolyte membrane constituting the MEA is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluorine-based resin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. The cathode and the anode are layers formed on the electrolyte membrane, and include carbon particles supporting a catalytic metal (for example, platinum) that progresses an electrochemical reaction, and a polymer electrolyte having proton conductivity. The gas diffusion layer is formed of a member having gas permeability and electronic conductivity, and may be formed of, for example, a metal member such as foam metal or metal mesh, or a carbon member such as carbon cloth or carbon paper. it can.

ガスセパレータは、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属製部材により形成されている。ガスセパレータは、MEAのアノードとの間に、水素を含有する燃料ガスの流路(セル内燃料ガス流路)を形成し、MEAのカソードとの間に、酸素を含有する酸化ガスの流路(セル内酸化ガス流路)を形成する。ガスセパレータの表面には、上記したセル内ガス流路を形成するための凹凸を形成しても良く、あるいは、ガスセパレータとガス拡散層との間に、セル内ガス流路を形成するための多孔質体を配置しても良い。   The gas separator is formed of a gas-impermeable conductive member, for example, a carbon-made member such as dense carbon that has been made gas-impermeable by compressing carbon, or a metal member such as press-formed stainless steel. The gas separator forms a flow path of fuel gas containing hydrogen (intra-cell fuel gas flow path) between the anode of the MEA and the flow path of oxidizing gas containing oxygen between the cathode of the MEA. (In-cell oxidizing gas flow path) is formed. The surface of the gas separator may have irregularities for forming the above-described gas flow path in the cell, or for forming the gas flow path in the cell between the gas separator and the gas diffusion layer. A porous body may be disposed.

燃料電池スタック15の内部には、さらに、セル間冷媒流路が形成されている。このような冷媒流路は、例えば、積層されたすべての単セル間、具体的には、異なる単セルを構成する隣接し合うガスセパレータ間に形成することができる。あるいは、単セルを所定数積層する毎に、ガスセパレータ間にセル間冷媒流路を形成しても良い。   An inter-cell refrigerant flow path is further formed inside the fuel cell stack 15. Such a refrigerant flow path can be formed, for example, between all the stacked single cells, specifically, between adjacent gas separators constituting different single cells. Alternatively, an inter-cell refrigerant flow path may be formed between gas separators every time a predetermined number of single cells are stacked.

さらに、燃料電池スタック15には、燃料電池スタック15を、その積層方向に貫通する複数の流路が形成されている。具体的には、各セル内燃料ガス流路へと燃料ガスを分配するための燃料ガス供給マニホールドと、各セル内燃料ガス流路から排出された排出燃料ガスが集合する燃料ガス排出マニホールドが形成されている。また、各セル内酸化ガス流路へと酸化ガスを分配するための酸化ガス供給マニホールドと、各セル内酸化ガス流路から排出された排出酸化ガスが集合する酸化ガス排出マニホールドが形成されている。さらに、各セル間冷媒流路へと冷媒を分配するための冷媒供給マニホールドと、各セル間冷媒流路から排出された冷媒が集合する冷媒排出マニホールドが形成されている。   Further, the fuel cell stack 15 is formed with a plurality of flow paths that penetrate the fuel cell stack 15 in the stacking direction. Specifically, a fuel gas supply manifold for distributing fuel gas to each in-cell fuel gas flow path, and a fuel gas discharge manifold for collecting exhaust fuel gas discharged from each in-cell fuel gas flow path are formed. Has been. In addition, an oxidizing gas supply manifold for distributing the oxidizing gas to the in-cell oxidizing gas flow paths and an oxidizing gas discharge manifold for collecting the exhaust oxidizing gases discharged from the in-cell oxidizing gas flow paths are formed. . Furthermore, a refrigerant supply manifold for distributing the refrigerant to the inter-cell refrigerant flow paths and a refrigerant discharge manifold for collecting the refrigerant discharged from the inter-cell refrigerant flow paths are formed.

燃料電池システム12を構成する燃料ガス給排部20は、水素を含有する燃料ガスを燃料電池スタック15に供給すると共に、燃料電池スタック15から排出された排出燃料ガスをアノードへ再供給する機能を有する。燃料ガス給排部20は、水素タンク21と、燃料ガス供給配管25と、燃料ガス循環配管26と、水素充填配管24と、を備える。水素タンク21は、燃料電池スタック15に対して燃料ガスとして供給する水素を蓄えるタンクである。本実施例では、水素タンク21は、高圧の水素ガスを貯蔵するボンベによって構成しているが、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を蓄えるタンクなど、他種のタンクとすることもできる。本実施例の電源装置10は、水素タンク21を4本備えているが、水素タンクの数は、電気自動車において確保すべき航続距離や電気自動車において確保できる積載スペース等に応じて、任意に設定することができる。燃料ガス供給配管25の一端は、分岐して各々の水素タンク21に接続され、他端は、燃料電池スタック15(具体的には、既述した燃料ガス供給マニホールドの端部の供給口)に接続されている。   The fuel gas supply / discharge unit 20 constituting the fuel cell system 12 has a function of supplying a fuel gas containing hydrogen to the fuel cell stack 15 and re-supplying the exhausted fuel gas discharged from the fuel cell stack 15 to the anode. Have. The fuel gas supply / discharge unit 20 includes a hydrogen tank 21, a fuel gas supply pipe 25, a fuel gas circulation pipe 26, and a hydrogen filling pipe 24. The hydrogen tank 21 is a tank that stores hydrogen supplied as fuel gas to the fuel cell stack 15. In this embodiment, the hydrogen tank 21 is constituted by a cylinder that stores high-pressure hydrogen gas, but other types of tanks such as a tank that stores hydrogen by storing hydrogen in a hydrogen storage alloy can also be used. . Although the power supply device 10 of the present embodiment includes four hydrogen tanks 21, the number of hydrogen tanks is arbitrarily set according to the cruising distance that should be secured in the electric vehicle, the loading space that can be secured in the electric vehicle, and the like. can do. One end of the fuel gas supply pipe 25 is branched and connected to each hydrogen tank 21, and the other end is connected to the fuel cell stack 15 (specifically, the supply port at the end of the fuel gas supply manifold described above). It is connected.

燃料ガス供給配管25には、調圧バルブ22が設けられている。この調圧バルブ22は、調圧バルブ22よりも下流側における燃料ガス供給配管25内の圧力を、設定された所定値へと調整するバルブである。発電に伴って燃料電池スタック15で水素が消費されるときには、発電量に応じた量のガスが調圧バルブ22を介して水素タンク21から供給され、調圧バルブ22よりも下流側における圧力が所定値に保たれる。   A pressure regulating valve 22 is provided in the fuel gas supply pipe 25. The pressure regulating valve 22 is a valve that adjusts the pressure in the fuel gas supply pipe 25 on the downstream side of the pressure regulating valve 22 to a set predetermined value. When hydrogen is consumed in the fuel cell stack 15 along with power generation, an amount of gas corresponding to the amount of power generation is supplied from the hydrogen tank 21 via the pressure regulating valve 22, and the pressure on the downstream side of the pressure regulating valve 22 is reduced. It is kept at a predetermined value.

燃料ガス循環配管26の一端は、燃料電池スタック15(具体的には、既述した燃料ガス排出マニホールドの端部の排出口)に接続され、他端は、燃料ガス供給配管25の中ほど(具体的には、調圧バルブ22よりも下流の位置)に接続されている。燃料ガス循環配管26には、流路内を水素が循環する際の駆動力を発生する燃料ガス循環ポンプ23が設けられている。燃料電池スタック15から排出された排出燃料ガスは、燃料ガス循環ポンプ23を作動させることで、燃料ガス供給配管25に導入され、再び燃料ガスとして燃料電池スタック15の電気化学反応に利用される。   One end of the fuel gas circulation pipe 26 is connected to the fuel cell stack 15 (specifically, the discharge port at the end of the fuel gas discharge manifold described above), and the other end is in the middle of the fuel gas supply pipe 25 ( Specifically, it is connected to a position downstream of the pressure regulating valve 22). The fuel gas circulation pipe 26 is provided with a fuel gas circulation pump 23 that generates a driving force when hydrogen circulates in the flow path. The exhausted fuel gas discharged from the fuel cell stack 15 is introduced into the fuel gas supply pipe 25 by operating the fuel gas circulation pump 23, and is again used as the fuel gas for the electrochemical reaction of the fuel cell stack 15.

なお、燃料ガス循環配管26には、配管内のガスの一部を配管外部へと排出させるための図示しない開閉弁が設けられている。燃料電池スタック15の発電に伴って、循環する水素中の不純物(窒素や水蒸気等)が増加したときには、蒸気開閉弁を開弁させて、不純物濃度が増加した水素ガスの一部をシステムの外部に排出させ、循環する水素中の不純物濃度を抑えている。   The fuel gas circulation pipe 26 is provided with an on-off valve (not shown) for discharging a part of the gas in the pipe to the outside of the pipe. When impurities in the circulating hydrogen (nitrogen, water vapor, etc.) increase with the power generation of the fuel cell stack 15, the steam on-off valve is opened, and a part of the hydrogen gas whose impurity concentration has increased is external to the system. The concentration of impurities in the circulating hydrogen is suppressed.

また、水素充填配管24は、その一端が分岐して、各々の水素タンク21に接続すると共に、他端には、水素供給口が設けられている。水素供給口は、水素供給装置に接続可能となっており、水素供給口を介して水素供給装置と接続することにより、各々の水素タンク21に対して水素を補充・充填可能となっている。   Further, one end of the hydrogen filling pipe 24 is branched and connected to each hydrogen tank 21, and a hydrogen supply port is provided at the other end. The hydrogen supply port can be connected to a hydrogen supply device. By connecting to the hydrogen supply device via the hydrogen supply port, each hydrogen tank 21 can be supplemented and filled with hydrogen.

燃料電池システム12を構成する酸化ガス給排部30は、酸化ガスとしての空気を燃料電池スタック15に供給すると共に、燃料電池スタック15から排出された排出酸化ガスを電源装置10の外部へ排出する機能を有する。酸化ガス給排部30は、酸化ガス供給配管33と、酸化ガス排出配管34と、エアコンプレッサ31と、加湿器32と、を備える。酸化ガス供給配管33の一端は、電源装置10の外部に存在する大気に開放され、他端は燃料電池スタック15(具体的には、既述した酸化ガス供給マニホールドの端部の供給口)に接続されている。酸化ガス供給配管33には、エアコンプレッサ31が設けられている。エアコンプレッサ31は、システム外部からエアクリーナ(図示せず)を介して酸化ガス供給配管33に取り込んだ酸化ガス(空気)を圧縮する。圧縮された酸化ガスは、燃料電池スタック15へ供給される。燃料電池スタック15への酸化ガスの供給量は、エアコンプレッサ31が備えるモータの回転数を制御部60により制御することで調整することができる。燃料電池スタック15の発電時には、燃料電池スタック15における発電量の目標値(以下、燃料電池出力目標値)を発電するために要する酸化ガス量を燃料電池スタック15に供給可能となるように、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数を設定して、エアコンプレッサ31の駆動制御を行なう。   The oxidizing gas supply / exhaust section 30 constituting the fuel cell system 12 supplies air as oxidizing gas to the fuel cell stack 15 and discharges exhausted oxidizing gas discharged from the fuel cell stack 15 to the outside of the power supply device 10. It has a function. The oxidizing gas supply / discharge unit 30 includes an oxidizing gas supply pipe 33, an oxidizing gas discharge pipe 34, an air compressor 31, and a humidifier 32. One end of the oxidizing gas supply pipe 33 is opened to the atmosphere existing outside the power supply device 10, and the other end is connected to the fuel cell stack 15 (specifically, the supply port at the end of the oxidizing gas supply manifold described above). It is connected. An air compressor 31 is provided in the oxidizing gas supply pipe 33. The air compressor 31 compresses the oxidizing gas (air) taken into the oxidizing gas supply pipe 33 from the outside of the system via an air cleaner (not shown). The compressed oxidizing gas is supplied to the fuel cell stack 15. The supply amount of the oxidizing gas to the fuel cell stack 15 can be adjusted by controlling the rotation speed of the motor provided in the air compressor 31 by the control unit 60. At the time of power generation of the fuel cell stack 15, the air is generated so that the amount of oxidizing gas required for generating the target value of power generation amount in the fuel cell stack 15 (hereinafter referred to as fuel cell output target value) can be supplied to the fuel cell stack 15. The target rotational speed of the motor of the compressor 31 is set, and drive control of the air compressor 31 is performed.

酸化ガス排出配管34の一端は、燃料電池スタック15(具体的には、既述した酸化ガス排出マニホールドの端部の排出口)に接続され、燃料電池スタック15から排出された排出酸化ガスは、酸化ガス排出配管の他端から、システム外部へと放出される。加湿器32は、燃料電池スタック15に供給する酸化ガスを加湿するための装置である。加湿器32は、酸化ガス供給配管33におけるエアコンプレッサ31よりも下流側の一部と、酸化ガス排出配管34の一部とが、内部を通過するように形成されている。加湿器32の内部では、酸化ガス供給配管33と酸化ガス排出配管34とが、水蒸気透過性を有する膜を間に介して接するように配置されている。これによって、加湿器32では、酸化ガス排出配管34内の水蒸気濃度が高い排出酸化ガスによって、酸化ガス供給配管33内の酸化ガスが加湿される。   One end of the oxidant gas discharge pipe 34 is connected to the fuel cell stack 15 (specifically, the discharge port at the end of the oxidant gas discharge manifold described above), and the exhaust oxidant gas discharged from the fuel cell stack 15 is It is discharged from the other end of the oxidizing gas discharge pipe to the outside of the system. The humidifier 32 is a device for humidifying the oxidizing gas supplied to the fuel cell stack 15. The humidifier 32 is formed such that a part of the oxidizing gas supply pipe 33 on the downstream side of the air compressor 31 and a part of the oxidizing gas discharge pipe 34 pass through the inside. Inside the humidifier 32, the oxidant gas supply pipe 33 and the oxidant gas discharge pipe 34 are arranged so as to be in contact with each other through a film having water vapor permeability. As a result, in the humidifier 32, the oxidizing gas in the oxidizing gas supply pipe 33 is humidified by the exhausted oxidizing gas having a high water vapor concentration in the oxidizing gas discharge pipe 34.

燃料電池システム12を構成する冷媒給排部40は、冷媒(例えば冷却水)を燃料電池スタック15に供給することで、燃料電池スタック15の温度を適正に保つ機能を有する。冷媒給排部40は、冷媒配管43とラジエータ41と、を備える。冷媒配管43は、燃料電池スタック15内とラジエータ41との間を循環するように冷媒を導く流路である。冷媒配管43には、冷媒循環ポンプ42が設けられており、冷媒循環ポンプ42は、冷媒が冷媒配管43内を循環するための駆動力を生じる。冷媒は、このように循環することにより、燃料電池スタック15で電気化学反応に伴って生じた熱を吸収し、吸収した熱をラジエータ41において放熱する。   The refrigerant supply / exhaust unit 40 constituting the fuel cell system 12 has a function of maintaining the temperature of the fuel cell stack 15 appropriately by supplying a refrigerant (for example, cooling water) to the fuel cell stack 15. The refrigerant supply / discharge unit 40 includes a refrigerant pipe 43 and a radiator 41. The refrigerant pipe 43 is a flow path that guides the refrigerant so as to circulate between the fuel cell stack 15 and the radiator 41. The refrigerant pipe 43 is provided with a refrigerant circulation pump 42, and the refrigerant circulation pump 42 generates a driving force for circulating the refrigerant through the refrigerant pipe 43. By circulating in this way, the refrigerant absorbs heat generated by the electrochemical reaction in the fuel cell stack 15 and dissipates the absorbed heat in the radiator 41.

燃料電池スタック15の出力端子には、配線56が接続されている。燃料電池スタック15が発電する際には、既述したように、燃料ガスとしての水素がアノードに供給され、酸化ガスとしての空気がカソードに供給されて、各単セルにおいて電気化学反応が進行する。燃料電池スタック15により発電された電力は、配線56を介してインバータ52に供給され、交流電力に変換されて、車両駆動用の駆動モータ53に供給される。また、配線56には、さらに、DC/DCコンバータ51を介して、インバータ54および2次電池50が接続されている。インバータ54では、燃料電池スタック15から供給された電力が交流電力に変換されて、補機用モータ55に供給される。補機用モータ55とは、燃料電池システム12に備えられて燃料電池スタック15における発電に伴って駆動される機器であって、燃料電池スタック15における発電量が多いほど駆動に要する電力が増加する機器である燃料電池補機を駆動するためのモータをいう。具体的には、例えば、エアコンプレッサ31のモータや、燃料ガス循環ポンプ23のモータや、冷媒循環ポンプ42のモータを挙げることができる。2次電池50は、燃料電池スタック15の発電電力に不足がある場合は、インバータ52、54へ放電を行う。また、2次電池50は、燃料電池スタック15によって充電することが可能であり、電気自動車の制動時には、駆動モータ53が発電機として働くことにより生じた電力を蓄電することもできる。本実施例の電源装置10では、DC/DCコンバータ51の出力側の目標電圧値を設定することによって、配線56における電圧を調節し、これによって燃料電池スタック15からの出力電圧を調節している。その結果、燃料電池スタック15および2次電池50から、所定量の電力が出力される。   A wiring 56 is connected to the output terminal of the fuel cell stack 15. When the fuel cell stack 15 generates electric power, as described above, hydrogen as a fuel gas is supplied to the anode, and air as an oxidizing gas is supplied to the cathode, and an electrochemical reaction proceeds in each single cell. . The electric power generated by the fuel cell stack 15 is supplied to the inverter 52 via the wiring 56, converted into AC power, and supplied to the drive motor 53 for driving the vehicle. In addition, an inverter 54 and a secondary battery 50 are connected to the wiring 56 via a DC / DC converter 51. In the inverter 54, the power supplied from the fuel cell stack 15 is converted into AC power and supplied to the auxiliary motor 55. The auxiliary motor 55 is a device that is provided in the fuel cell system 12 and is driven by the power generation in the fuel cell stack 15, and the power required for driving increases as the power generation amount in the fuel cell stack 15 increases. A motor for driving a fuel cell auxiliary machine as a device. Specifically, for example, a motor of the air compressor 31, a motor of the fuel gas circulation pump 23, and a motor of the refrigerant circulation pump 42 can be exemplified. The secondary battery 50 discharges to the inverters 52 and 54 when the generated power of the fuel cell stack 15 is insufficient. Further, the secondary battery 50 can be charged by the fuel cell stack 15 and can store the electric power generated by the drive motor 53 acting as a generator during braking of the electric vehicle. In the power supply device 10 of the present embodiment, the voltage at the wiring 56 is adjusted by setting the target voltage value on the output side of the DC / DC converter 51, thereby adjusting the output voltage from the fuel cell stack 15. . As a result, a predetermined amount of power is output from the fuel cell stack 15 and the secondary battery 50.

なお、2次電池50には、2次電池50の残存容量(SOC)を検出するための残存容量モニタ57が併設されている。残存容量モニタ57は、2次電池50における充電・放電の電流値と時間とを積算するSOCメータや、電圧センサとすることができる。   The secondary battery 50 is provided with a remaining capacity monitor 57 for detecting the remaining capacity (SOC) of the secondary battery 50. The remaining capacity monitor 57 can be an SOC meter or a voltage sensor that integrates the charging / discharging current value and time in the secondary battery 50.

また、配線56には、さらに、インバータ52,54と並列に、燃料電池に係る図示しない他の補機が接続されている。これら他の補機としては、例えば、燃料電池スタック15における発電に伴って用いられ、モータを備える既述した燃料電池補機よりも駆動電圧が低い調圧バルブ22等のバルブ類を挙げることができる。さらに、配線56には、燃料電池に係る補機の他に、例えば電気自動車が備える空気調整設備や照明設備、あるいはカーナビゲーションシステムといった車両補機が、インバータ52,54と並列に接続されている(図示せず)。   Further, the wiring 56 is further connected to another auxiliary device (not shown) related to the fuel cell in parallel with the inverters 52 and 54. Examples of these other auxiliary machines include valves such as the pressure regulating valve 22 that are used in conjunction with power generation in the fuel cell stack 15 and have a driving voltage lower than that of the previously described fuel cell auxiliary machine equipped with a motor. it can. Furthermore, in addition to the auxiliary equipment related to the fuel cell, for example, an air conditioning equipment, lighting equipment, or a car navigation system such as a car navigation system provided in the electric vehicle is connected to the wiring 56 in parallel with the inverters 52 and 54. (Not shown).

制御部60は、電源装置10および電源装置10を搭載する電気自動車の各部の動きを制御する。制御部60は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するCPUと、CPUで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたROMと、同じくCPUで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるRAMと、各種の信号を入出力する入出力ポート等を備える。この制御部60は、電源装置10および電気自動車に設けた各種センサの検出信号や、電源装置10に対する負荷要求に関する情報などを取得する。制御部60に信号を入力するセンサとしては、例えば、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ、車速センサ、シフトポジションセンサ、ブレーキセンサ、あるいは残存容量モニタ57等を挙げることができる。また、制御部60は、電源装置10が備える既述した補機用モータや他の補機類、あるいは車両補機など、燃料電池スタック15の発電に関わる各部や車両における動作に関わる各部に駆動信号を出力する。なお、制御部60は、複数の制御部によって構成することとしても良い。例えば、燃料電池システム12の動作に係る制御や、車両の駆動に係る制御や、駆動に関わらない車両補機の制御を行なう制御部など、複数の制御部によって制御部60を構成し、これら複数の制御部間で、必要な情報をやり取りすることとしても良い。   The control unit 60 controls the movement of each unit of the power supply device 10 and the electric vehicle on which the power supply device 10 is mounted. The control unit 60 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and more specifically, a CPU that executes predetermined calculations in accordance with a preset control program, and controls necessary for executing various arithmetic processes by the CPU. A ROM in which programs and control data are stored in advance, a RAM in which various data necessary for performing various arithmetic processes in the CPU are temporarily read and written, an input / output port for inputting and outputting various signals, and the like . The control unit 60 acquires detection signals from various sensors provided in the power supply device 10 and the electric vehicle, information on a load request for the power supply device 10, and the like. Examples of the sensor that inputs a signal to the control unit 60 include an accelerator opening sensor that detects the accelerator opening of the vehicle, a vehicle speed sensor, a shift position sensor, a brake sensor, or a remaining capacity monitor 57. In addition, the control unit 60 is driven by each unit related to power generation of the fuel cell stack 15 and each unit related to operation in the vehicle, such as the auxiliary motors and other auxiliary machines described above included in the power supply device 10 or vehicle auxiliary machines. Output a signal. The control unit 60 may be configured by a plurality of control units. For example, the control unit 60 is configured by a plurality of control units such as a control unit for controlling the operation of the fuel cell system 12, a control for driving the vehicle, and a control unit for controlling a vehicle auxiliary machine not related to the drive. Necessary information may be exchanged between the control units.

B.駆動時の制御:
図2は、本実施例の電源装置10の制御部60において実行される駆動時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、電源装置10が起動された後、具体的には、電源装置10を搭載する車両における所定のスタートスイッチ(例えばイグニションスイッチ)がオンとなった後、電源装置10が停止されるまでの間、制御部60のCPUにおいて繰り返し実行される。
B. Control during driving:
FIG. 2 is a flowchart showing a drive time control processing routine executed in the control unit 60 of the power supply apparatus 10 of the present embodiment. In this routine, after the power supply device 10 is started, specifically, after a predetermined start switch (for example, an ignition switch) in a vehicle on which the power supply device 10 is mounted is turned on, the power supply device 10 is stopped. Is repeatedly executed by the CPU of the control unit 60.

本ルーチンが起動されると、制御部60のCPUは、車両に設けた各種のセンサから検出信号を取得する(ステップS100)。このステップS100においては、車両の駆動に関する負荷要求(以下、単に負荷要求とも呼ぶ)に係る検出信号の他に、車両補機に関する負荷要求に係る信号(例えば、車両補機が現在消費している電力量に係る信号、あるいは、車両補機の動作を変更するために使用者によって入力された指示に係る信号)も取得している。車両の駆動に関する負荷要求に係る検出信号としては、具体的には、アクセル開度センサおよび車速センサが出力する検出信号を挙げることができる。さらに、シフトポジションセンサ、ブレーキセンサ、駆動モータ53の回転数を検出するレゾルバ、車両が走行する路面の勾配を検出する加速度センサ、車重を検出する車重センサ等の検出信号を挙げることができる。   When this routine is started, the CPU of the control unit 60 acquires detection signals from various sensors provided in the vehicle (step S100). In step S100, in addition to a detection signal related to a load request related to driving of the vehicle (hereinafter also simply referred to as a load request), a signal related to a load request related to the vehicle auxiliary equipment (for example, the vehicle auxiliary equipment is currently consuming). A signal related to the amount of electric power or a signal related to an instruction input by the user to change the operation of the vehicle auxiliary machine is also acquired. Specific examples of the detection signal relating to the load request relating to the driving of the vehicle include detection signals output from the accelerator opening sensor and the vehicle speed sensor. Further, detection signals such as a shift position sensor, a brake sensor, a resolver that detects the rotational speed of the drive motor 53, an acceleration sensor that detects the gradient of the road surface on which the vehicle travels, and a vehicle weight sensor that detects the vehicle weight can be given. .

その後、制御部60のCPUは、電源装置10から駆動モータ53および車両補機に供給すべき電力である「必要電力」を導出する(ステップS110)。ここで、「必要電力」のうち、駆動モータ53に供給すべき電力(以下、駆動モータ所要電力と呼ぶ)は、ステップS100で取得したセンサ検出信号に基づいて駆動モータ53における要求駆動トルクを導出し、得られた要求駆動トルクに基づいて算出される。すなわち、要求駆動トルクと駆動モータ53の回転数とを積算することによって、駆動モータ53に要求される仕事量に対応する電力量を求めることができる。また、「必要電力」のうち、車両補機に供給すべき電力(以下、車両補機所要電力)は、ステップS100で取得した車両補機の使用状態に係る信号に基づいて求められる。これら、駆動モータ所要電力と車両補機所要電力との合計として、「必要電力」が求められる。   Thereafter, the CPU of the control unit 60 derives “necessary power” that is power to be supplied from the power supply device 10 to the drive motor 53 and the vehicle auxiliary machine (step S110). Here, among the “necessary power”, the power to be supplied to the drive motor 53 (hereinafter referred to as drive motor required power) derives the required drive torque in the drive motor 53 based on the sensor detection signal acquired in step S100. And calculated based on the obtained required driving torque. That is, by integrating the required drive torque and the rotation speed of the drive motor 53, the amount of electric power corresponding to the amount of work required for the drive motor 53 can be obtained. Further, among the “necessary power”, the power to be supplied to the vehicle accessory (hereinafter referred to as “vehicle accessory required power”) is obtained based on the signal related to the use state of the vehicle accessory acquired in step S100. The “required power” is obtained as the sum of the required power of the drive motor and the required power of the vehicle auxiliary equipment.

次に、制御部60のCPUは、ステップS110で求めた「必要電力」と、燃料電池システム12における最大出力とを比較する(ステップS120)。ここで、燃料電池システム12における最大出力とは、燃料電池スタック15が所定の温度範囲に昇温した定常状態において発電を行なうときに、燃料電池システム12から出力することができる電力の最大値をいう。なお、燃料電池スタック15が発電を行なう際には、既述した燃料電池補機や、燃料電池の発電に係る他の補機が電力を消費する。燃料電池システム12が出力する電力とは、燃料電池スタック15の発電量から、上記燃料電池補機や他の補機における消費電力を減算した電力である。   Next, the CPU of the control unit 60 compares the “required power” obtained in step S110 with the maximum output in the fuel cell system 12 (step S120). Here, the maximum output in the fuel cell system 12 is the maximum value of the electric power that can be output from the fuel cell system 12 when generating power in a steady state where the fuel cell stack 15 has been heated to a predetermined temperature range. Say. When the fuel cell stack 15 generates power, the fuel cell auxiliary machine described above and other auxiliary machines related to the power generation of the fuel cell consume power. The power output by the fuel cell system 12 is power obtained by subtracting the power consumption of the fuel cell auxiliary machine and other auxiliary machines from the power generation amount of the fuel cell stack 15.

ステップS120において、「必要電力」が、燃料電池システム12における最大出力を超えると判断される場合には、電源装置10から出力すべき電力のすべてを燃料電池システム12によって賄うことはできないことになる。この場合には、制御部60のCPUは、「必要電力」が燃料電池システム12における最大出力以下となるように、駆動モータ所要電力の値を、より小さな値へと補正する(ステップS130)。車両の運転者からの要求により近い走行状態を実現するためには、例えば、「必要電力」と燃料電池システム12における最大出力とが等しくなるように補正すればよい。具体的には、燃料電池システム12における最大出力から車両補機所要電力を減算した値を、駆動モータ所要電力として設定すればよい。なお、「必要電力」の値を小さくする方策としては、駆動モータ所要電力ではなく車両補機所要電力を小さくすることも考えられる。しかしながら、車両補機所要電力は、通常は駆動モータ所要電力に比べて遥かに小さいため、本実施例では、駆動モータ所要電力のみを小さくする補正を行なっている。   If it is determined in step S120 that the “necessary power” exceeds the maximum output in the fuel cell system 12, the fuel cell system 12 cannot cover all the power to be output from the power supply device 10. . In this case, the CPU of the control unit 60 corrects the drive motor power requirement value to a smaller value so that the “required power” is equal to or less than the maximum output in the fuel cell system 12 (step S130). In order to realize a traveling state that is closer to the request from the driver of the vehicle, for example, the “necessary power” may be corrected so that the maximum output in the fuel cell system 12 becomes equal. Specifically, a value obtained by subtracting the vehicle auxiliary machine required power from the maximum output in the fuel cell system 12 may be set as the drive motor required power. Note that, as a measure for reducing the value of “required power”, it is conceivable to reduce not only the drive motor required power but the vehicle auxiliary power required power. However, since the vehicle auxiliary machine power requirement is normally much smaller than the drive motor power requirement, in this embodiment, correction is performed to reduce only the drive motor power requirement.

ステップS130において駆動モータ所要電力の値を補正した後、あるいは、ステップS120において「必要電力」が燃料電池システム12における最大出力以下であると判断した場合には、制御部60のCPUは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム12からの出力電力が「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する(ステップS140)。   After correcting the value of the drive motor required power in step S130, or when determining that the “required power” is equal to or less than the maximum output in the fuel cell system 12 in step S120, the CPU of the control unit 60 “ When the “response time” has elapsed, the drive amount of each part is set so that the output power from the fuel cell system 12 becomes equal to the “necessary power” (step S140).

ここで、「基準応答時間」とは、車両においてアクセルが踏み込まれて駆動動力の増加が要求されてから、要求された動力が実際に出力されるまでの応答時間として、車両に要求される加速性能に基づいて定められているものである。この「基準応答時間」は、「現在の出力状態を反映する値」と、負荷要求に基づいて求められる「目標とする出力状態を反映する値」と、に基づいて、制御を行なうタイミングごとに求められる。本実施例では、現在の車速とアクセル開度とをパラメータとして「基準応答時間」を求めるためのマップが予め制御部60内に記憶されており、このマップを参照して、「基準応答時間」が求められる。なお、「基準応答時間」は、現在の車速とアクセル開度とをパラメータとするマップの他、例えば、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数とエアコンプレッサ31のモータの目標回転数とをパラメータとするマップ、エアコンプレッサ31の現在の回転数とエアコンプレッサ31の目標回転数とをパラメータとするマップ、現在の供給酸化ガス量と目標供給酸化ガス量とをパラメータとするマップ等を用いることとしても良い。   Here, the “reference response time” is an acceleration required for the vehicle as a response time from when the accelerator is depressed in the vehicle to request an increase in driving power until the requested power is actually output. It is determined based on performance. This “reference response time” is determined for each timing of control based on “a value reflecting the current output state” and “a value reflecting the target output state” obtained based on the load request. Desired. In this embodiment, a map for obtaining the “reference response time” using the current vehicle speed and the accelerator opening as parameters is stored in the controller 60 in advance, and the “reference response time” is referred to with reference to this map. Is required. Note that the “reference response time” includes, in addition to a map using the current vehicle speed and accelerator opening as parameters, for example, the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 and the target rotational speed of the motor of the air compressor 31 are parameters. A map using the current rotational speed of the air compressor 31 and the target rotational speed of the air compressor 31 as parameters, a map using the current supply oxidizing gas amount and the target supply oxidizing gas amount as parameters, and the like. Also good.

ステップS140においては、具体的には、燃料電池システム12からの出力電力が「基準応答時間」経過時に「必要電力」に達するように、「基準応答時間」経過時における燃料電池スタック15での発電量の目標値(燃料電池出力目標値)を設定する。また、「基準応答時間」経過時に燃料電池スタック15が燃料電池出力目標値を発電可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点における燃料電池スタック15の発電量の目標値を設定すると共に、燃料電池スタック15が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部20、酸化ガス給排部30、および冷媒給排部40に含まれる各部の駆動量を設定する。また、制御部60のCPUは、「基準応答時間」経過時に燃料電池スタック15が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点におけるDC/DCコンバータ51の目標電圧値を設定する。なお、ここで設定される酸化ガス給排部30に含まれる各部の駆動量には、エアコンプレッサ31の駆動量も含まれる。また、制御部60のCPUは、「基準応答時間」経過時に駆動モータ53が駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、「基準応答時間」内の複数の時点における駆動モータ53の駆動量を設定する。   In step S140, specifically, the power generation in the fuel cell stack 15 when the “reference response time” has elapsed so that the output power from the fuel cell system 12 reaches “required power” when the “reference response time” has elapsed. Set the target value of fuel (fuel cell output target value). Further, the target value of the power generation amount of the fuel cell stack 15 at a plurality of time points within the “reference response time” is set so that the fuel cell stack 15 can generate the fuel cell output target value when the “reference response time” has elapsed. At the same time, the driving amount of each part included in the fuel gas supply / discharge section 20, the oxidizing gas supply / discharge section 30, and the refrigerant supply / discharge section 40 when the fuel cell stack 15 generates the set target value is set. Further, the CPU of the control unit 60 causes the DC / DC converter 51 at a plurality of time points within the “reference response time” so that the fuel cell stack 15 can output the fuel cell output target value when the “reference response time” has elapsed. Set the target voltage value. Note that the driving amount of each part included in the oxidizing gas supply / discharge unit 30 set here includes the driving amount of the air compressor 31. Further, the CPU of the control unit 60 drives the drive motor 53 at a plurality of time points within the “reference response time” so that the drive motor 53 is in a driving state in which the drive motor power consumption is consumed when the “reference response time” has elapsed. Set the amount.

図3は、車両の加速時にエアコンプレッサ31における消費電力が増加する様子を概念的に表わす説明図である。車両の走行中にアクセルが踏み込まれると、燃料電池スタック15における発電量が、アクセル踏み込み開始時における発電量(以下、当初発電量と呼ぶ)から、「基準応答時間」経過時に既述した燃料電池出力目標値に達するように増加する。このとき、エアコンプレッサ31における消費電力も、当初発電量を発電するための駆動量に対応する消費電力(図3に示す電力値A)から、燃料電池出力目標値を発電するための駆動量に対応する消費電力(図3に示す電力値B)へと、「基準応答時間」内に増加する。図3では、エアコンプレッサ31における仕事量に対応する消費電力が増加する様子を、実線によって示している。   FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing how power consumption in the air compressor 31 increases when the vehicle is accelerated. When the accelerator is depressed while the vehicle is traveling, the amount of power generated in the fuel cell stack 15 is the fuel cell described above when the “reference response time” has elapsed from the amount of power generated at the start of accelerator depression (hereinafter referred to as the initial power generation). Increase to reach the output target value. At this time, the power consumption in the air compressor 31 is also changed from the power consumption corresponding to the drive amount for generating the initial power generation amount (power value A shown in FIG. 3) to the drive amount for generating the fuel cell output target value. The power consumption increases to the corresponding power consumption (power value B shown in FIG. 3) within the “reference response time”. In FIG. 3, a state in which the power consumption corresponding to the work amount in the air compressor 31 increases is indicated by a solid line.

次に、制御部60のCPUは、補機加速分電力を導出する(ステップS150)。補機加速分電力とは、「基準応答時間」経過時に燃料電池出力目標値に達するように燃料電池スタック15の発電量を増加させるために、燃料電池補機の駆動量を増加させる際に、燃料電池補機における仕事量に対応する電力を超えて燃料電池補機、具体的には燃料電池補機用モータ55が必要とする電力量である。ここで、既述したように、燃料電池補機には、エアコンプレッサ31の他、燃料ガス循環ポンプ23や冷媒循環ポンプ42が含まれる。しかしながら本実施例では、特に、消費電力量が多く、燃料電池スタック15における発電量の変化に対する駆動量の追従性が高い補機であるエアコンプレッサ31についての加速分電力を、補機加速分電力としている。   Next, the CPU of the control unit 60 derives auxiliary machine acceleration power (step S150). Auxiliary acceleration power is used to increase the amount of power generated by the fuel cell stack 15 so that the fuel cell output target value is reached when the “reference response time” has elapsed. The amount of electric power required by the fuel cell auxiliary machine, specifically, the fuel cell auxiliary motor 55, exceeds the electric power corresponding to the work amount in the fuel cell auxiliary machine. Here, as described above, the fuel cell auxiliary machine includes the fuel gas circulation pump 23 and the refrigerant circulation pump 42 in addition to the air compressor 31. However, in the present embodiment, in particular, the acceleration power for the air compressor 31, which is an auxiliary machine that consumes a large amount of power and has high followability of the driving amount with respect to the change in the amount of power generation in the fuel cell stack 15, It is said.

既述した図3では、このようなエアコンプレッサ31における補機加速分電力を、一点鎖線によって示している。このような補機加速分電力は、エアコンプレッサ31およびエアコンプレッサ31を駆動するモータにおいて、回転に伴う慣性力(イナーシャ)が働くことによって生じる。本実施例では、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数(燃料電池スタック15が燃料電池出力目標値に相当する電力を発電するときに供給すべき酸化ガス量に対応するエアコンプレッサ31のモータの回転数)と、「基準応答時間」と、をパラメータとして補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して制御部60内に記憶しており、ステップS150では、このマップを参照して補機加速分電力が導出される。本実施例では、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数を検出するためのセンサが、エアコンプレッサ31のモータに設けられており、ステップS150において、このセンサの検出信号が取得される。なお、エアコンプレッサ31のモータに回転数センサを設ける代わりに、エアコンプレッサモータに出力した駆動信号に基づいて、エアコンプレッサモータの回転数を導出しても良い。また、エアコンプレッサモータにおける現在の回転数および目標回転数に代えて、エアコンプレッサ31における現在の回転数および目標回転数を用いて、補機加速分電力を導出することとしても良い。   In FIG. 3 described above, the auxiliary acceleration power in the air compressor 31 is indicated by a one-dot chain line. Such auxiliary component acceleration power is generated by the inertial force (inertia) accompanying rotation in the air compressor 31 and the motor that drives the air compressor 31. In the present embodiment, the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 and the target rotational speed of the motor of the air compressor 31 (the oxidation to be supplied when the fuel cell stack 15 generates electric power corresponding to the fuel cell output target value). A map for obtaining the power for accelerating the auxiliary machine is created in advance and stored in the control unit 60 using the parameter (the number of revolutions of the motor of the air compressor 31 corresponding to the gas amount) and the “reference response time” as parameters. In step S150, the auxiliary acceleration power is derived with reference to this map. In the present embodiment, a sensor for detecting the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 is provided in the motor of the air compressor 31. In step S150, a detection signal of this sensor is acquired. Instead of providing a rotation speed sensor in the motor of the air compressor 31, the rotation speed of the air compressor motor may be derived based on a drive signal output to the air compressor motor. Further, instead of the current rotation speed and the target rotation speed in the air compressor motor, the auxiliary acceleration power may be derived using the current rotation speed and the target rotation speed in the air compressor 31.

補機加速分電力を導出すると、制御部60のCPUは、2次電池50の現在の出力電力を取得すると共に、2次電池が出力可能な電力の最大値である2次電池許容出力を導出する(ステップS160)。2次電池50の現在の出力電力は、2次電池50の現在の出力電流および現在の出力電圧に基づいて求められる。2次電池50の出力電流および出力電圧を測定するために、電源装置10の配線56には、図示しない電流センサおよび電圧センサが接続されており、制御部60は、これらのセンサから検出信号を取得する。また、2次電池許容出力は、2次電池50の残存容量および2次電池50の温度によって定まるものであり、本実施例の制御部60には、2次電池50の残存容量と、2次電池50の温度と、2次電池許容出力と、の関係を予め調べて作成したマップが記憶されている。また、2次電池50には、残存容量モニタ57に加えて、2次電池50の温度を検出する図示しない温度センサが設けられている。ステップS160において、制御部60のCPUは、上記残存容量モニタ57および温度センサからの検出信号を取得すると共に、上記マップを参照することによって、2次電池許容出力を導出する。   When the auxiliary acceleration power is derived, the CPU of the control unit 60 obtains the current output power of the secondary battery 50 and derives the secondary battery allowable output that is the maximum power that can be output by the secondary battery. (Step S160). The current output power of the secondary battery 50 is obtained based on the current output current and the current output voltage of the secondary battery 50. In order to measure the output current and output voltage of the secondary battery 50, a current sensor and a voltage sensor (not shown) are connected to the wiring 56 of the power supply device 10, and the control unit 60 receives detection signals from these sensors. get. Further, the allowable output of the secondary battery is determined by the remaining capacity of the secondary battery 50 and the temperature of the secondary battery 50. The control unit 60 of this embodiment includes the remaining capacity of the secondary battery 50 and the secondary battery 50. A map created by examining the relationship between the temperature of the battery 50 and the allowable output of the secondary battery in advance is stored. The secondary battery 50 is provided with a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the secondary battery 50 in addition to the remaining capacity monitor 57. In step S160, the CPU of the control unit 60 obtains detection signals from the remaining capacity monitor 57 and the temperature sensor, and derives a secondary battery allowable output by referring to the map.

なお、本実施例では、駆動モータ所要電力および車両補機所要電力の合計である必要電力を、原則として燃料電池システム12から出力することとしているため、補機加速分電力を考慮しなければ、2次電池50からの出力は理論上無いことになる。しかしながら実際には、燃料電池システム12からの出力電力と必要電力との間には誤差が生じており、この誤差分の電力が2次電池50によって吸収されて、電源装置10全体として、必要電力を供給可能となっている。以下に、誤差分を2次電池50が吸収する構成の一例として、燃料電池システム12からの出力では不足となる電力を2次電池50が供給する構成について説明する。   In the present embodiment, the required power that is the sum of the drive motor required power and the vehicle auxiliary machine required power is output from the fuel cell system 12 in principle. The output from the secondary battery 50 is theoretically absent. However, in reality, an error occurs between the output power from the fuel cell system 12 and the required power, and the power corresponding to the error is absorbed by the secondary battery 50, so that the power supply apparatus 10 as a whole has the required power. Can be supplied. Hereinafter, as an example of a configuration in which the secondary battery 50 absorbs an error, a configuration in which the secondary battery 50 supplies power that is insufficient with the output from the fuel cell system 12 will be described.

図4は、燃料電池スタック15における電流−電圧特性を示す説明図である。燃料電池スタック15の電流−電圧特性は、燃料電池スタック15の温度や、燃料電池スタック15に供給されるガス量の影響を受ける。燃料電池スタック15の運転ポイントは、そのときの燃料電池スタック15の電流−電圧特性に基づいて、燃料電池スタック15に要求される電力を発電可能なポイントとして設定される。図4では、燃料電池スタック15の電流−電圧特性が、グラフ(A)で表わされると判断され、燃料電池スタック15に要求される電力が5000Wである時に、燃料電池スタック15の運転ポイントとして設定されるポイントを、ポイント(i)として示している。このような運転ポイント(i)で発電を行なう際には、DC/DCコンバータ51の目標電圧値が、100Vに設定され、充分量の燃料ガスおよび酸化ガスが燃料電池スタック15に供給されるように、ガス供給に関わる各部が駆動される。しかしながら、例えば何らかの原因により供給ガス量が不十分になると、燃料電池スタック15における電流−電圧特性は、グラフ(A)ではなくグラフ(B)となる。この場合には、燃料電池スタック15の出力電流をポイント(i)と同じ50Aにしようとすると、出力電圧は100Vよりも低くなってしまう。このとき、電源装置10では、出力電圧はDC/DCコンバータ51によって設定されており、さらに2次電池50が並列に接続されているため、電流−電圧特性がグラフ(A)ではなくグラフ(B)であった場合には、燃料電池スタック15の運転ポイントは、グラフ(B)における設定電圧100Vに対応するポイント(ii)となる。そして、グラフ(B)の運転ポイント(ii)における燃料電池スタック15の出力電力では不足してしまう分は、2次電池50から出力されることになる。これとは逆に、燃料電池スタック15の出力電力が過剰である場合には、過剰分の電力は、2次電池50に充電される。このように、2次電池50は、燃料電池スタック15からの出力電力を制御する際に生じる誤差を入出力するバッファとして機能する。2次電池50が入出力している誤差分の電力が、ステップS160において取得される2次電池50の出力電力である。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing current-voltage characteristics in the fuel cell stack 15. The current-voltage characteristics of the fuel cell stack 15 are affected by the temperature of the fuel cell stack 15 and the amount of gas supplied to the fuel cell stack 15. The operating point of the fuel cell stack 15 is set as a point at which power required for the fuel cell stack 15 can be generated based on the current-voltage characteristics of the fuel cell stack 15 at that time. In FIG. 4, the current-voltage characteristic of the fuel cell stack 15 is determined to be represented by the graph (A), and is set as an operation point of the fuel cell stack 15 when the power required for the fuel cell stack 15 is 5000 W. The point to be played is shown as point (i). When power generation is performed at such an operation point (i), the target voltage value of the DC / DC converter 51 is set to 100 V so that a sufficient amount of fuel gas and oxidizing gas are supplied to the fuel cell stack 15. In addition, each part related to gas supply is driven. However, for example, if the supply gas amount becomes insufficient for some reason, the current-voltage characteristic in the fuel cell stack 15 is not the graph (A) but the graph (B). In this case, if the output current of the fuel cell stack 15 is set to 50 A which is the same as the point (i), the output voltage will be lower than 100V. At this time, in the power supply device 10, since the output voltage is set by the DC / DC converter 51 and the secondary battery 50 is connected in parallel, the current-voltage characteristic is not the graph (A) but the graph (B ), The operating point of the fuel cell stack 15 is a point (ii) corresponding to the set voltage 100V in the graph (B). Then, the amount of output power of the fuel cell stack 15 that is insufficient at the operation point (ii) in the graph (B) is output from the secondary battery 50. On the contrary, when the output power of the fuel cell stack 15 is excessive, the secondary battery 50 is charged with the excess power. Thus, the secondary battery 50 functions as a buffer that inputs and outputs errors that occur when controlling the output power from the fuel cell stack 15. The power corresponding to the error input / output by the secondary battery 50 is the output power of the secondary battery 50 acquired in step S160.

ステップS160において、2次電池50の出力を取得すると共に2次電池許容出力を導出すると、制御部60のCPUは、2次電池許容出力が、ステップS150で求めた補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値以上であるか否かを判断する(ステップS170)。ここで、制御誤差分電力(α)とは、既述したように、所望の電力を電源装置10から出力する際に、燃料電池スタック15の発電制御における誤差に起因して2次電池から補う必要がある電力である。ステップS170では、このような制御誤差分電力(α)と補機加速分電力の両方を、2次電池50から出力可能であるか否かを判断している。ただし、制御誤差分電力(α)の値は、実際に燃料電池システム12を制御したときに生じる誤差によって定まるため、予め正確に知ることはできない。そのため、本実施例では、一応の目安の値として、ステップS160で取得した2次電池50の現在の出力電力を、ステップS170における制御誤差分電力(α)として用いている。なお、制御誤差分電力電力(α)として、2次電池50の現在の出力電力とは異なる値、具体的には、より大きな値を用いることとしても良い。例えば、電源装置10を搭載する本実施例の車両において、2次電池50から出力することになる制御誤差分電力として想定される最大値を用いるならば、2次電池50からの出力が不足することに起因する不都合を、充分に抑制することができる。   In step S160, when the output of the secondary battery 50 is acquired and the secondary battery allowable output is derived, the CPU of the control unit 60 determines that the secondary battery allowable output has a control error in the auxiliary machine acceleration power obtained in step S150. It is determined whether or not the value is equal to or greater than the value obtained by adding the divided power (α) (step S170). Here, the control error power (α) is compensated from the secondary battery due to an error in power generation control of the fuel cell stack 15 when desired power is output from the power supply device 10 as described above. It is necessary electric power. In step S170, it is determined whether or not both the control error power (α) and the auxiliary acceleration power can be output from the secondary battery 50. However, since the value of the control error power (α) is determined by an error that occurs when the fuel cell system 12 is actually controlled, it cannot be accurately known in advance. Therefore, in this embodiment, the current output power of the secondary battery 50 acquired in step S160 is used as the control error power (α) in step S170 as a temporary guide value. A value different from the current output power of the secondary battery 50, specifically, a larger value may be used as the control error power (α). For example, if the maximum value assumed as the control error power output from the secondary battery 50 is used in the vehicle of this embodiment equipped with the power supply device 10, the output from the secondary battery 50 is insufficient. The inconvenience caused by this can be sufficiently suppressed.

ステップS170において、2次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値以上であると判断されたときには、制御部60のCPUは、ステップS130における駆動モータ所要電力の抑制を行なったか否かを判断する(ステップS180)。ステップS180において、駆動モータ所要電力の抑制を行なっていないと判断したときには、制御部60のCPUは、ステップS140で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。具体的には、「基準応答時間」後に「必要電力」を燃料電池システム12から出力可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点についてステップS140で設定した駆動量に基づいて、燃料ガス給排部20、酸化ガス給排部30、冷媒給排部40、およびDC/DCコンバータ51等の各部に対して駆動信号を出力する。また、駆動モータ53において駆動モータ所要電力が消費され、車両補機において車両補機所要電力が消費される運転状態となるように、インバータ52や各車両補機に対して、「基準応答時間」内の複数の時点についてステップS140で設定した駆動量に基づいて駆動信号を出力する。これにより、必要電力は、原則としてすべて燃料電池システム12から出力される状態となり、このときに必要となる補機加速分電力および制御誤差分電力は、2次電池50から出力される状態になる。   When it is determined in step S170 that the allowable output of the secondary battery is equal to or greater than the value obtained by adding the control error power (α) to the auxiliary machine acceleration power, the CPU of the control unit 60 determines whether the drive motor is required in step S130. It is determined whether or not power suppression has been performed (step S180). When it is determined in step S180 that the drive motor power requirement is not suppressed, the CPU of the control unit 60 drives each unit during the “reference response time” based on the drive amount set in step S140. A signal is output (step S190), and this routine is terminated. Specifically, based on the driving amount set in step S140 for a plurality of time points within the “reference response time” so that the “required power” can be output from the fuel cell system 12 after the “reference response time”, Drive signals are output to the fuel gas supply / discharge unit 20, the oxidizing gas supply / discharge unit 30, the refrigerant supply / discharge unit 40, the DC / DC converter 51, and the like. Further, a “reference response time” is provided to the inverter 52 and each vehicle accessory so that the drive motor 53 consumes the drive motor required power and the vehicle accessory consumes the vehicle accessory required power. A drive signal is output based on the drive amount set in step S140 for a plurality of time points. Thus, in principle, all the necessary power is output from the fuel cell system 12, and the auxiliary acceleration power and control error power required at this time are output from the secondary battery 50. .

ステップS180において、駆動モータ所要電力の抑制を行なったと判断する場合とは、ステップS120において「必要電力」が燃料電池システム12における最大出力を超えると判断された場合である。そして、ステップS130において、「必要電力」が燃料電池システム12における最大出力以下となるように、駆動モータ所要電力の値を、負荷要求に応じた値よりも小さな値へと補正した場合である。この場合には、制御部60のCPUは、2次電池50における余剰電力(以下、2次電池余剰電力と呼ぶ)によって駆動力のアシストを行なうように、ステップS140で設定した各部の駆動量を補正する(ステップS200)。ここで、2次電池余剰電力とは、2次電池許容出力から、補機加速分電力および制御誤差分電力を減算した値である。ステップS130において、駆動モータ所要電力を負荷要求に応じた値よりも小さな値へと補正して駆動制御を行なう場合には、負荷要求に応じた充分な出力動力(車両における加速)が得られなくなるが、本実施例では、2次電池余剰電力がある場合には、2次電池余剰電力を駆動モータ53に供給することによって、駆動モータ53からの出力動力を、負荷要求に応じた値に近づけている。ステップS200では、「基準応答時間」経過時の2次電池50から駆動モータ53への供給電力が、2次電池余剰電力以下となる範囲で、「基準応答時間」内の複数の時点における駆動モータ53の駆動量の設定値を補正する。2次電池余剰電力が充分に多い場合には、2次電池余剰電力を駆動モータ53に供給することによって、駆動モータ53からの出力動力を、ステップS130で抑制する前の負荷要求に応じた値にすることもできる。   The case where it is determined in step S180 that the drive motor power requirement has been suppressed is the case where it is determined in step S120 that the “necessary power” exceeds the maximum output in the fuel cell system 12. Then, in step S130, the value of the drive motor power requirement is corrected to a value smaller than the value corresponding to the load request so that the “necessary power” is equal to or less than the maximum output in the fuel cell system 12. In this case, the CPU of the control unit 60 sets the driving amount of each unit set in step S140 so that the driving force is assisted by surplus power in the secondary battery 50 (hereinafter referred to as secondary battery surplus power). Correction is performed (step S200). Here, the secondary battery surplus power is a value obtained by subtracting the auxiliary acceleration power and the control error power from the secondary battery allowable output. In step S130, when the drive control is performed by correcting the drive motor power requirement to a value smaller than the value according to the load request, sufficient output power (acceleration in the vehicle) according to the load request cannot be obtained. However, in this embodiment, when there is surplus power of the secondary battery, the surplus power of the secondary battery is supplied to the drive motor 53 so that the output power from the drive motor 53 approaches a value corresponding to the load request. ing. In step S200, the drive motor at a plurality of time points within the “reference response time” within a range where the power supplied from the secondary battery 50 to the drive motor 53 when the “reference response time” has elapsed is less than or equal to the secondary battery surplus power. The set value of the driving amount 53 is corrected. When the secondary battery surplus power is sufficiently large, by supplying the secondary battery surplus power to the drive motor 53, the value corresponding to the load request before suppressing the output power from the drive motor 53 in step S130. It can also be.

その後、補正した駆動量に基づいて、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。ステップS190では、ステップS200で補正した駆動モータ53の駆動量に基づく駆動信号をインバータ52に出力すると共に、ステップS130で補正した結果に基づく駆動信号をDC/DCコンバータ51や、燃料電池システム12の各部に出力する。これにより、燃料電池スタック15からは、ステップS130で抑制的に補正して設定された燃料電池出力目標値が発電されると共に、駆動モータ53は、ステップS130で抑制された駆動モータ所要電力よりも多くの、ステップS200で補正された電力を消費するように駆動される。これにより、燃料電池システム12からの出力は、すべて必要電力として消費されると共に、2次電池50からの出力は、補機加速分電力および制御誤差分電力として用いられることに加えて、駆動モータ53における駆動力を発生するために用いられる状態になる。   Thereafter, based on the corrected drive amount, a drive signal is output to each unit (step S190), and this routine is terminated. In step S190, a drive signal based on the drive amount of the drive motor 53 corrected in step S200 is output to the inverter 52, and a drive signal based on the result corrected in step S130 is output from the DC / DC converter 51 and the fuel cell system 12. Output to each part. As a result, the fuel cell output target value set by correcting the suppression in step S130 is generated from the fuel cell stack 15, and the drive motor 53 is more than the drive motor required power suppressed in step S130. Many are driven to consume the power corrected in step S200. As a result, all the output from the fuel cell system 12 is consumed as necessary power, and the output from the secondary battery 50 is used as power for accelerating auxiliary equipment and power for controlling error, in addition to the drive motor. 53 is used to generate the driving force at 53.

また、ステップS170において、2次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値未満であると判断された場合には、燃料電池システム12が「必要電力」を出力するように電源装置10を制御しても、2次電池50が補機加速分電力を出力することができないために、所望の出力が得られないことになる。この場合には、制御部60のCPUは、燃料電池システム12からの出力電力を「必要電力」(ステップS130において補正された場合には、補正された「必要電力」)に増加させる際の補機加速分電力が、2次電池50によって出力可能な範囲となるように、応答時間を、「基準応答時間」よりも長い時間へと補正する(ステップS210)。具体的には、まず、2次電池許容出力から制御誤差分電力(α)を減算することによって、補機加速分電力として2次電池50から出力可能な電力(以下、「加速時使用可能電力」)を求める。また、本実施例では、「加速時使用可能電力」と、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数と、をパラメータとして、許容できる範囲で最も短い応答時間を求めるためのマップを予め作成して制御部60内に記憶している。ステップS210では、求めた「加速時使用可能電力」を用いて、このマップを参照して、「基準応答時間」よりも長いものの、許容できる範囲で最も短い時間へと、応答時間を補正する。   Further, when it is determined in step S170 that the allowable output of the secondary battery is less than the value obtained by adding the control error power (α) to the auxiliary acceleration power, the fuel cell system 12 determines that “required power”. Even if the power supply device 10 is controlled so as to output the secondary battery 50, the secondary battery 50 cannot output the power for accelerating the auxiliary machine, so that a desired output cannot be obtained. In this case, the CPU of the control unit 60 compensates for increasing the output power from the fuel cell system 12 to “required power” (corrected “required power” when corrected in step S130). The response time is corrected to a time longer than the “reference response time” so that the machine acceleration component power can be output by the secondary battery 50 (step S210). Specifically, first, by subtracting the control error power (α) from the secondary battery allowable output, the power that can be output from the secondary battery 50 as the auxiliary machine acceleration power (hereinafter referred to as “usable power during acceleration”). )). In the present embodiment, the shortest response within an allowable range using “accelerated usable power”, the current rotational speed of the motor of the air compressor 31, and the target rotational speed of the motor of the air compressor 31 as parameters. A map for obtaining the time is created in advance and stored in the control unit 60. In step S210, the obtained “usable power during acceleration” is used to refer to this map and correct the response time to the shortest acceptable time, although it is longer than the “reference response time”.

次に、制御部60のCPUは、ステップS140で設定した各部の駆動量を、ステップS210で補正した応答時間に基づいて補正する(ステップS220)。すなわち、燃料電池スタック15の発電量が、補正した応答時間経過時に燃料電池出力目標値に達するように、補正した応答時間内の複数の時点における燃料電池スタック15の発電量の目標値を設定すると共に、燃料電池スタック15が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部20、酸化ガス給排部30、および冷媒給排部40に含まれる各部の駆動量を設定する。また、制御部60のCPUは、補正した応答時間経過時に燃料電池スタック15が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、補正した応答時間内の複数の時点におけるDC/DCコンバータ51の目標電圧値を設定する。また、制御部60のCPUは、補正した応答時間経過時に駆動モータ53が駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、補正した応答時間内の複数の時点における駆動モータ53の駆動量を設定する。   Next, the CPU of the control unit 60 corrects the driving amount of each unit set in step S140 based on the response time corrected in step S210 (step S220). That is, the target value of the power generation amount of the fuel cell stack 15 at a plurality of time points within the corrected response time is set so that the power generation amount of the fuel cell stack 15 reaches the fuel cell output target value when the corrected response time has elapsed. At the same time, the drive amount of each part included in the fuel gas supply / discharge unit 20, the oxidizing gas supply / discharge unit 30, and the refrigerant supply / discharge unit 40 when the fuel cell stack 15 generates the set target value is set. Further, the CPU of the control unit 60 sets the target of the DC / DC converter 51 at a plurality of time points within the corrected response time so that the fuel cell stack 15 can output the fuel cell output target value when the corrected response time elapses. Set the voltage value. Further, the CPU of the control unit 60 determines the drive amount of the drive motor 53 at a plurality of time points within the corrected response time so that the drive motor 53 is in a driving state in which the drive motor power consumption is consumed when the corrected response time has elapsed. Set.

その後、制御部60のCPUは、ステップS220で補正した駆動量に基づいて、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。これにより、補正した応答時間経過時に、「必要電力」が燃料電池システム12から出力されることになる。すなわち、「必要電力」は、原則としてすべて燃料電池システム12から出力される状態となり、このときに必要となる補機加速分電力および制御誤差分電力は、2次電池50から出力される状態になる。   Thereafter, the CPU of the control unit 60 outputs a drive signal to each unit based on the drive amount corrected in step S220 (step S190), and ends this routine. As a result, “necessary power” is output from the fuel cell system 12 when the corrected response time has elapsed. That is, in principle, “necessary power” is in a state of being output from the fuel cell system 12, and the auxiliary acceleration power and control error power required at this time are output from the secondary battery 50. Become.

なお、既述した説明では、車両のアクセルが踏み込まれて駆動モータ53から駆動力を出力する必要がある場合について説明したが、異なる運転状態となる場合も考えられる。例えば、ステップS100において各種センサ検出信号を入力したときに、アクセル開度が0である場合には、駆動モータ所要電力が0となる。この場合には、車両補機所要電力を必要電力として、図2に従う制御が行なわれる。なお、このように必要電力が車両補機所要電力のみである場合には、車両補機所要電力が増加中であっても、通常は補機加速分電力は無視することができる。また、アクセル開度が0であって、車両が走行中であり、ブレーキペダルが踏み込まれたときには、駆動モータ53を発電機として働かせて、回生電力によって2次電池50を充電することができる。   In the above description, the case where it is necessary to output the driving force from the driving motor 53 by depressing the accelerator of the vehicle has been described. However, different driving states may be considered. For example, when various sensor detection signals are input in step S100 and the accelerator opening is 0, the drive motor power requirement is 0. In this case, the control according to FIG. 2 is performed using the vehicle auxiliary machine required power as the required power. When the required power is only the vehicle auxiliary machine required power as described above, even if the vehicle auxiliary machine required power is increasing, the auxiliary machine acceleration power can normally be ignored. Further, when the accelerator opening is 0, the vehicle is running, and the brake pedal is depressed, the drive motor 53 can be operated as a generator to charge the secondary battery 50 with regenerative power.

以上のように構成された本実施例の電源装置10によれば、燃料電池システム12から駆動モータ53へと電力供給する際に、補機加速分電力を求めて、2次電池50からの出力電力は補機加速分電力を賄うために確保しているため、補機加速分電力が不足することがない。したがって、負荷要求の増加時には、必要量の酸化ガスを支障なく燃料電池スタック15に供給して、燃料電池システム12の出力電力を充分な応答性で増加させることができる。特に、本実施例では、2次電池50からの出力を、原則として駆動モータ53へは振り分けないこととしている。そのため、2次電池50によって補機加速分電力を確保する動作の信頼性を、より高めることができる。   According to the power supply device 10 of the present embodiment configured as described above, when power is supplied from the fuel cell system 12 to the drive motor 53, the auxiliary acceleration power is obtained and output from the secondary battery 50. Since the electric power is secured to cover the auxiliary equipment acceleration power, the auxiliary equipment acceleration power will not be insufficient. Therefore, when the load demand increases, the required amount of oxidizing gas can be supplied to the fuel cell stack 15 without any trouble, and the output power of the fuel cell system 12 can be increased with sufficient responsiveness. In particular, in this embodiment, the output from the secondary battery 50 is not distributed to the drive motor 53 in principle. Therefore, it is possible to further improve the reliability of the operation of securing the auxiliary acceleration power by the secondary battery 50.

図5は、図1の電源装置10を搭載する車両において、負荷要求増加の指示入力(アクセルの踏み込み)があったときに、本実施例の制御を行なう場合と、比較例の制御を行なう場合と、について、電源装置10から駆動モータ53へと入力される電力(駆動電力)が増加する様子の一例についてシミュレーションを行なった結果を示すものである。本実施例の制御とは、燃料電池システム12の出力の範囲内で「必要電力」(駆動モータ所要電力+車両補機所要電力)を設定して、2次電池50からの出力は原則として駆動モータ53に振り分けず、2次電池50は、導出された補機加速分電力および制御誤差分電力(α)のみを賄うように行なう制御である。比較例の制御とは、燃料電池システムからの出力だけでは負荷要求に応じた「必要電力」を賄うことができない場合には、2次電池50からの出力を駆動モータ53にも振り分けると共に、補機加速分電力は、特に算出等して求めることなく制御誤差分電力(α)に含ませて行なう制御である。図5に示すように、比較例の制御を行なう場合には、負荷要求を増加させる指示入力があった直後には、2次電池50から駆動モータ53への電力供給が行なわれることにより駆動電力が速やかに増加する(図5中、A区間と表わされる時間)。しかしながら、その後、補機加速分電力が不足することにより、燃料電池スタック15の出力電圧が低下する。これにより、燃料電池スタック15からの出力電力の増加が抑制され、駆動電力の増加も抑制される(図5中、B区間と表わされる時間)。このように、駆動電力の増加が抑制されて応答時間が長引くことにより、補機加速分も抑制されるため、この後には、駆動電力は再び支障なく増加する(図5中、C区間と表わされる時間)。これに対して、本実施例の制御を行なう場合には、補機加速分電力を2次電池に振り分ける制御を行なうと共に、2次電池50から駆動モータ53への電力供給を原則的に行なわないことによって2次電池において補機加速分電力を確保している。そのため、補機加速分電力の不足に起因する燃料電池出力電圧の低下が起こらず、支障なく駆動電力を増加させることができる。その結果、比較例の制御を行なう場合に比べて、負荷要求増加の指示入力に対する応答性を向上させることができる。   FIG. 5 shows a case where the control of this embodiment is performed and the control of the comparative example is performed when an instruction input for increasing the load request (depressing the accelerator) is made in the vehicle equipped with the power supply device 10 of FIG. The result of having performed simulation about an example of a mode that the electric power (driving power) input from the power supply device 10 to the drive motor 53 increases is shown. In the control of this embodiment, “required power” (drive motor required power + vehicle auxiliary machine required power) is set within the output range of the fuel cell system 12, and the output from the secondary battery 50 is driven in principle. The secondary battery 50 is a control performed so as to cover only the derived auxiliary machine acceleration component power and control error power (α) without being distributed to the motor 53. In the control of the comparative example, when the “necessary power” corresponding to the load request cannot be covered only by the output from the fuel cell system, the output from the secondary battery 50 is also distributed to the drive motor 53 and supplementary. The machine acceleration component power is control that is included in the control error component power (α) without being particularly calculated. As shown in FIG. 5, when the control of the comparative example is performed, the drive power is supplied by supplying power from the secondary battery 50 to the drive motor 53 immediately after an instruction input for increasing the load request is received. Increases rapidly (time represented as section A in FIG. 5). However, after that, the output voltage of the fuel cell stack 15 decreases due to the shortage of the auxiliary acceleration power. As a result, an increase in output power from the fuel cell stack 15 is suppressed, and an increase in drive power is also suppressed (time represented as section B in FIG. 5). In this way, since the increase in driving power is suppressed and the response time is prolonged, the acceleration of the auxiliary equipment is also suppressed, and thereafter, the driving power increases again without any trouble (denoted as section C in FIG. 5). Time). On the other hand, when the control of the present embodiment is performed, control to distribute the auxiliary acceleration power to the secondary battery is performed, and power supply from the secondary battery 50 to the drive motor 53 is not performed in principle. As a result, the auxiliary battery acceleration power is secured in the secondary battery. Therefore, the fuel cell output voltage is not lowered due to the shortage of auxiliary machine acceleration power, and the driving power can be increased without any trouble. As a result, it is possible to improve the responsiveness to the instruction input for increasing the load request as compared with the case of performing the control of the comparative example.

また、本実施例では、求めた補機加速分電力を、燃料電池システム12からの出力ではなく、2次電池50からの出力において確保しているため、補機加速分電力を確保することに起因して、駆動モータ53からの出力が制限されてしまうことがない。したがって、補機加速分電力の大きさを考慮することなく、駆動モータ53において要求される出力の範囲に応じて、燃料電池スタック15の大きさ(燃料電池システム12の出力電力の上限値)を設定することができる。また、2次電池50の出力を充分に確保するならば、燃料電池スタック15の大きさを変更することなく、燃料電池補機であるエアコンプレッサ31として、より高回転で動作する装置(補機加速分電力がより大きくなる装置)を用いることが可能となり、燃料電池補機を小型化することができる。   Further, in this embodiment, since the obtained auxiliary machine acceleration power is secured not at the output from the fuel cell system 12 but at the output from the secondary battery 50, the auxiliary machine acceleration power is secured. As a result, the output from the drive motor 53 is not limited. Therefore, the size of the fuel cell stack 15 (the upper limit value of the output power of the fuel cell system 12) is set in accordance with the output range required by the drive motor 53 without considering the magnitude of the auxiliary machine acceleration power. Can be set. Further, if the output of the secondary battery 50 is sufficiently secured, the air compressor 31 that is a fuel cell auxiliary machine (auxiliary machine) that operates at a higher speed without changing the size of the fuel cell stack 15. It is possible to use a device that increases the acceleration power, and the fuel cell auxiliary machine can be downsized.

また、本実施例では、導出した補機加速分電力に対して、2次電池許容出力が不足する場合には、応答時間を長くすることによって、補機加速分電力を抑制している。これにより、2次電池許容出力が充分ではないと判断される場合であっても、補機加速分電力が不足することに起因して出力増加の動作において生じる不都合を抑制することができる。   In this embodiment, when the secondary battery allowable output is insufficient with respect to the derived auxiliary machine acceleration power, the auxiliary machine acceleration power is suppressed by increasing the response time. As a result, even when it is determined that the allowable output of the secondary battery is not sufficient, it is possible to suppress inconveniences that occur in the operation of increasing the output due to insufficient power for accelerating the auxiliary machine.

さらに、本実施例では、原則として2次電池50から駆動モータ53へは電力供給しないが、2次電池余剰電力がある場合には、2次電池50から駆動モータ53へも電力供給可能にしている。そのため、補機加速分電力が不足することがなく、燃料電池システム12からの出力だけでは負荷要求に応じた駆動モータ所要電力を賄うことができない場合に、2次電池50によって駆動電力の一部を出力することができる。これにより、燃料電池システム12からの出力電力が不足する場合であっても、負荷要求により近い出力動力を得ること、具体的には、車両において負荷要求により近い加速を得ること、が可能になる。なお、本実施例では、燃料電池システム12からの出力電力が不足するために駆動モータ所要電力を抑制したときに、2次電池許容出力に余裕があると、2次電池50によって駆動アシストしているが(ステップS200)、駆動アシストは行なわないこととしても良い。この場合であっても、補機加速分電力を導出して、補機加速分電力を2次電池50において確保する制御を行なうことにより、電源装置10からの出力を増加させる際の応答時間の遅延を抑制する効果を得ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, in principle, power is not supplied from the secondary battery 50 to the drive motor 53, but when there is surplus power from the secondary battery, power can be supplied also from the secondary battery 50 to the drive motor 53. Yes. Therefore, when the auxiliary motor acceleration power does not become insufficient, and the output from the fuel cell system 12 alone cannot cover the drive motor required power corresponding to the load request, a part of the drive power is generated by the secondary battery 50. Can be output. As a result, even when the output power from the fuel cell system 12 is insufficient, it is possible to obtain output power closer to the load request, specifically, to obtain acceleration closer to the load request in the vehicle. . In this embodiment, if the required power of the secondary battery has a margin when the drive motor required power is suppressed because the output power from the fuel cell system 12 is insufficient, the secondary battery 50 assists the drive. However (step S200), the drive assist may not be performed. Even in this case, the response time for increasing the output from the power supply device 10 can be obtained by deriving the auxiliary acceleration power and controlling the auxiliary acceleration power in the secondary battery 50. An effect of suppressing the delay can be obtained.

C.第2実施例:
第1実施例では、2次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値以上であって(ステップS170)、ステップS130における駆動モータ所要電力の抑制を行なっていないと判断された場合には(ステップS180)、ステップS140で設定した駆動量に基づいて、各部に対して駆動信号を出力しているが(ステップS190)、異なる構成としても良い。他の制御を行なう構成を、第2実施例として以下に説明する。第2実施例の制御は、第1実施例と同様の電源装置10において実行される。図6は、第2実施例の電源装置10の制御部60において、図2に示した第1実施例の駆動時制御処理ルーチンに代えて実行される処理を表わすフローチャートである。図6では、図2と共通する工程には同じ工程番号を付して、詳しい説明を省略する。以下、第1実施例とは異なる制御を行なう部分についてのみ説明を行なう。
C. Second embodiment:
In the first embodiment, the secondary battery allowable output is equal to or greater than the value obtained by adding the control error power (α) to the auxiliary machine acceleration power (step S170), and the drive motor power requirement in step S130 is suppressed. If it is determined that it is not (step S180), a drive signal is output to each unit based on the drive amount set in step S140 (step S190), but a different configuration may be used. A configuration for performing other control will be described below as a second embodiment. The control of the second embodiment is executed in the power supply device 10 similar to that of the first embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing a process executed in the control unit 60 of the power supply apparatus 10 of the second embodiment in place of the drive time control process routine of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 6, steps common to those in FIG. 2 are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted. In the following, only the portions that perform control different from the first embodiment will be described.

第2実施例では、2次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値以上であって(ステップS170)、ステップS130における駆動モータ所要電力の抑制を行なっていないと判断された場合には(ステップS180)、応答時間を「基準応答時間」よりも短くする補正を行なって、各部の駆動量を設定する(ステップS300)。すなわち、駆動モータ所要電力を燃料電池システム12によって賄うことができ、駆動モータ所要電力に応じた補機加速分電力を2次電池50によって賄うことができるときに、2次電池余剰電力を用いて応答時間を短縮させて、負荷要求に対する応答性の更なる向上を図っている。   In the second embodiment, the allowable output of the secondary battery is equal to or greater than the value obtained by adding the control error power (α) to the auxiliary machine acceleration power (step S170), and the drive motor power requirement in step S130 is suppressed. If it is determined that the response time has not been reached (step S180), correction is performed so that the response time is shorter than the “reference response time”, and the drive amount of each unit is set (step S300). That is, when the drive motor required power can be provided by the fuel cell system 12, and the auxiliary battery acceleration power corresponding to the drive motor required power can be provided by the secondary battery 50, the secondary battery surplus power is used. The response time is shortened to further improve the response to the load request.

応答時間をより短くする場合には、エアコンプレッサ31における補機加速分電力が増大する。この補機加速分電力は、既述したように、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数によって定まる。そのため、本実施例のステップS300では、まず、2次電池許容出力から制御誤差分電力(α)を減算することによって、「加速時使用可能電力」を求める。また、本実施例の制御部60には、「加速時使用可能電力」と、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数と、をパラメータとして、「基準応答時間」よりも短い応答時間であって、許容できる最も短い応答時間を求めるためのマップが予め作成されて記憶されている。ステップS300では、求めた「加速時使用可能電力」を用いて、このマップを参照して、補機加速分電力が「加速時使用可能電力」を超えない範囲で最も短い時間へと、応答時間を「基準応答時間」から補正する。   When the response time is made shorter, the auxiliary machine acceleration power in the air compressor 31 increases. As described above, the auxiliary machine acceleration power is determined by the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 and the target rotational speed of the motor of the air compressor 31. Therefore, in step S300 of the present embodiment, first, “accelerated usable power” is obtained by subtracting the control error power (α) from the secondary battery allowable output. Further, the control unit 60 of the present embodiment uses the “standard power available during acceleration”, the current rotational speed of the motor of the air compressor 31, and the target rotational speed of the motor of the air compressor 31 as parameters. A map for determining the shortest allowable response time that is shorter than the “response time” is created and stored in advance. In step S300, the obtained “accelerated usable electric power” is used to refer to this map, and the response time is reduced to the shortest time within a range in which the auxiliary machine acceleration component electric power does not exceed the “accelerated usable electric power”. Is corrected from the “reference response time”.

ステップS300において、制御部60のCPUは、上記のように応答時間を短縮補正すると共に、補正した応答時間に基づいて、ステップS140で設定した各部の駆動量を補正する。すなわち、燃料電池スタック15の発電量が、補正した応答時間経過時に燃料電池出力目標値に達するように、補正した応答時間内の複数の時点における燃料電池スタック15の発電量の目標値を設定すると共に、燃料電池スタック15が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部20、酸化ガス給排部30、および冷媒給排部40に含まれる各部の駆動量を設定する。また、制御部60のCPUは、補正した応答時間経過時に燃料電池スタック15が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、補正した応答時間内の複数の時点におけるDC/DCコンバータ51の目標電圧値を設定する。また、制御部60のCPUは、補正した応答時間経過時に駆動モータ53が駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、補正した応答時間内の複数の時点における駆動モータ53の駆動量を設定する。ステップS300で補正した応答時間に基づいて各部の駆動量を設定した後は、制御部60のCPUは、補正した駆動量に基づく駆動信号を各部に出力して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。これにより、短縮補正した応答時間経過時には、必要電力はすべて燃料電池システム12から出力される状態となり、このときに必要となる補機加速分電力および制御誤差分電力は、2次電池50から出力される状態になる。   In step S300, the CPU of the control unit 60 corrects the response time to be shortened as described above, and corrects the driving amount of each unit set in step S140 based on the corrected response time. That is, the target value of the power generation amount of the fuel cell stack 15 at a plurality of time points within the corrected response time is set so that the power generation amount of the fuel cell stack 15 reaches the fuel cell output target value when the corrected response time has elapsed. At the same time, the drive amount of each part included in the fuel gas supply / discharge unit 20, the oxidizing gas supply / discharge unit 30, and the refrigerant supply / discharge unit 40 when the fuel cell stack 15 generates the set target value is set. Further, the CPU of the control unit 60 sets the target of the DC / DC converter 51 at a plurality of time points within the corrected response time so that the fuel cell stack 15 can output the fuel cell output target value when the corrected response time elapses. Set the voltage value. Further, the CPU of the control unit 60 determines the drive amount of the drive motor 53 at a plurality of time points within the corrected response time so that the drive motor 53 is in a driving state in which the drive motor power consumption is consumed when the corrected response time has elapsed. Set. After setting the drive amount of each unit based on the response time corrected in step S300, the CPU of the control unit 60 outputs a drive signal based on the corrected drive amount to each unit (step S190), and ends this routine. To do. As a result, when the shortened correction response time elapses, all the necessary power is output from the fuel cell system 12, and the auxiliary acceleration power and control error power required at this time are output from the secondary battery 50. It becomes a state to be.

以上のように構成された第2実施例の電源装置10によれば、第1実施例と同様に補機加速分電力の不足を抑制する効果を得ることができる。さらに、第2実施例の電源装置10によれば、2次電池50の出力に余裕があるときには、応答時間を「基準応答時間」よりも短く補正することにより、負荷要求に対する応答性を、さらに向上させることができる。   According to the power supply device 10 of the second embodiment configured as described above, it is possible to obtain the effect of suppressing shortage of auxiliary machine acceleration power as in the first embodiment. Furthermore, according to the power supply device 10 of the second embodiment, when the output of the secondary battery 50 has a margin, the response time to the load request is further improved by correcting the response time to be shorter than the “reference response time”. Can be improved.

D.第3実施例:
第1実施例では、2次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値未満の場合には(ステップS170)、応答時間を「基準応答時間」よりも長い時間へと補正したが、異なる構成としても良い。他の制御を行なう構成を、第3実施例として以下に説明する。第3実施例の制御は、第1実施例と同様の電源装置10において実行される。図7は、第3実施例の電源装置10の制御部60において、図2に示した第1実施例の駆動時制御処理ルーチンに代えて実行される処理を表わすフローチャートである。図7では、図2と共通する工程には同じ工程番号を付して、詳しい説明を省略する。以下、第1実施例とは異なる制御を行なう部分についてのみ説明を行なう。
D. Third embodiment:
In the first embodiment, when the allowable output of the secondary battery is less than the value obtained by adding the control error power (α) to the auxiliary machine acceleration power (step S170), the response time is set to be longer than the “reference response time”. Although corrected to a long time, a different configuration may be used. A configuration for performing other control will be described below as a third embodiment. The control of the third embodiment is executed in the power supply apparatus 10 similar to that of the first embodiment. FIG. 7 is a flowchart showing a process executed by the control unit 60 of the power supply device 10 of the third embodiment in place of the drive time control process routine of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 7, the same steps as those in FIG. 2 are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted. In the following, only the portions that perform control different from the first embodiment will be described.

第3実施例では、2次電池許容出力が、補機加速分電力に制御誤差分電力(α)を加えた値未満であると判断された場合には(ステップS170)、制御部60のCPUは、応答時間を「基準応答時間」として駆動モータ所要電力を増加させたときに、補機加速分電力が、「加速時使用可能電力」(2次電池許容出力から制御誤差分電力(α)を減算したもの)以下となるように、駆動モータ所要電力を抑制する補正を行なう(ステップS410)。このステップS410では、駆動モータ所要電力の補正に先立って、まず、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数を抑制する補正を行なう。すなわち、本実施例では、応答時間と、現在のエアコンプレッサ31のモータの回転数と、補機加速分電力と、をパラメータとして、応答時間経過時に到達可能な最大値としてのエアコンプレッサ31のモータ目標回転数を求めるためのマップを予め制御部60内に記憶している。ステップS420では、応答時間を「基準応答時間」とし、補機加速分電力を「加速時使用可能電力」として、上記マップを参照することによって、補機加速分電力を2次電池50によって賄うことが可能な上限値として、エアコンプレッサ31のモータ目標回転数を補正する。ここで、エアコンプレッサ31のモータの回転数は、駆動モータ53の出力によって定まる値であり、両者の対応関係は、予め制御部60内に記憶されている。そこでステップS410では、エアコンプレッサ31のモータ回転数と、駆動モータ53の出力と、の関係に基づいて、上記補正したエアコンプレッサ31のモータ目標回転数に対応する値として、補機加速分電力を2次電池50によって賄うことが可能な上限値としての駆動モータ所要電力を導出する。なお、ステップS410では、応答時間と、現在のエアコンプレッサ31のモータの回転数と、補機加速分電力と、をパラメータとして、補機加速分電力を2次電池50によって賄うことが可能な上限値としての駆動モータ所要電力を直接求めるマップを用いることとしても良い。あるいは、エアコンプレッサ31における現在の駆動状態を表わすパラメータとして、現在のエアコンプレッサ31のモータの回転数に代えて、例えば、現在の駆動モータ53における消費電力を用いても良い。すなわち、応答時間と、現在の駆動モータにおける消費電力と、補機加速分電力と、をパラメータとして、補機加速分電力を2次電池50によって賄うことが可能な上限値としての駆動モータ所要電力を求めるマップを用いることとしても良い。   In the third embodiment, when it is determined that the allowable output of the secondary battery is less than the value obtained by adding the control error power (α) to the auxiliary machine acceleration power (step S170), the CPU of the control unit 60 When the required power of the drive motor is increased with the response time as the “reference response time”, the auxiliary motor acceleration power is “accelerated power that can be used during acceleration” (secondary battery allowable output to control error power (α) Correction for suppressing the drive motor power requirement is performed so as to be equal to or less (step S410). In step S410, prior to correcting the drive motor power requirement, first, correction for suppressing the target rotational speed of the motor of the air compressor 31 is performed. That is, in this embodiment, the motor of the air compressor 31 as the maximum value that can be reached when the response time elapses, with the response time, the current rotation speed of the motor of the air compressor 31 and the auxiliary component acceleration power as parameters. A map for obtaining the target rotational speed is stored in the controller 60 in advance. In step S420, the auxiliary battery acceleration power is provided by the secondary battery 50 by referring to the map with the response time set as “reference response time” and the auxiliary machine acceleration electric power as “usable power during acceleration”. As a possible upper limit value, the motor target rotational speed of the air compressor 31 is corrected. Here, the rotation speed of the motor of the air compressor 31 is a value determined by the output of the drive motor 53, and the correspondence between the two is stored in the controller 60 in advance. Therefore, in step S410, the auxiliary acceleration power is set as a value corresponding to the corrected motor target rotational speed of the air compressor 31 based on the relationship between the motor rotational speed of the air compressor 31 and the output of the drive motor 53. The drive motor power requirement as an upper limit value that can be covered by the secondary battery 50 is derived. In step S410, the response time, the current motor speed of the air compressor 31 and the auxiliary acceleration power are used as parameters, and the upper limit at which the auxiliary battery acceleration power can be covered by the secondary battery 50. It is also possible to use a map that directly obtains the drive motor power requirement as a value. Alternatively, as a parameter representing the current driving state of the air compressor 31, for example, the power consumption of the current driving motor 53 may be used instead of the current rotational speed of the motor of the air compressor 31. That is, the drive motor required power as an upper limit value that can provide the auxiliary acceleration power by the secondary battery 50 using the response time, the current power consumption in the drive motor, and the auxiliary acceleration power as parameters. It is good also as using the map which calculates | requires.

次に、制御部60のCPUは、ステップS140で設定した各部の駆動量を、ステップS410で補正した駆動モータ所要電力に基づいて補正する(ステップS420)。すなわち、燃料電池システム12からの出力電力が、「基準応答時間」経過時に、抑制的に補正した駆動モータ所要電力と車両補機所要電力とを合わせた「必要電力」となるように、燃料電池出力目標値を設定する。そして、設定した燃料電池出力目標値に基づいて、「基準応答時間」内の複数の時点における燃料電池スタック15の発電量の目標値を設定する。また、燃料電池スタック15が上記設定した目標値を発電するときの、燃料ガス給排部20、酸化ガス給排部30、および冷媒給排部40に含まれる各部の駆動量を設定する。さらに、制御部60のCPUは、「基準応答時間」経過時に燃料電池スタック15が燃料電池出力目標値を出力可能となるように、「基準応答時間」内の複数の時点におけるDC/DCコンバータ51の目標電圧値を設定する。また、制御部60のCPUは、「基準応答時間」経過時に、駆動モータ53が補正した駆動モータ所要電力を消費する駆動状態となるように、「基準応答時間」内の複数の時点における駆動モータ53の駆動量を設定する。ステップS410で補正した駆動モータ所要電力に基づいて各部の駆動量を補正した後は、制御部60のCPUは、補正した駆動量に基づく駆動信号を各部に出力して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。これにより、「基準応答時間」経過時には、抑制的に補正された必要電力はすべて燃料電池システム12から出力される状態となり、このときに必要となる抑制的に補正された補機加速分電力および制御誤差分電力は、2次電池50から出力される状態になる。   Next, the CPU of the control unit 60 corrects the drive amount of each unit set in step S140 based on the required drive motor power corrected in step S410 (step S420). That is, the fuel cell is configured so that the output power from the fuel cell system 12 becomes the “necessary power” that is the sum of the drive motor required power and the vehicle auxiliary machine required power that are corrected in a restraint manner when the “reference response time” has elapsed. Set the output target value. Then, based on the set fuel cell output target value, the target value of the power generation amount of the fuel cell stack 15 at a plurality of time points within the “reference response time” is set. Further, the drive amount of each part included in the fuel gas supply / discharge unit 20, the oxidizing gas supply / discharge unit 30, and the refrigerant supply / discharge unit 40 when the fuel cell stack 15 generates the set target value is set. Further, the CPU of the control unit 60 causes the DC / DC converter 51 at a plurality of time points within the “reference response time” so that the fuel cell stack 15 can output the fuel cell output target value when the “reference response time” has elapsed. Set the target voltage value. Further, the CPU of the control unit 60 drives the drive motor at a plurality of time points within the “reference response time” so that when the “reference response time” elapses, the drive motor 53 consumes the power required for the drive motor corrected. A drive amount of 53 is set. After correcting the drive amount of each unit based on the drive motor power requirement corrected in step S410, the CPU of the control unit 60 outputs a drive signal based on the corrected drive amount to each unit (step S190), and this routine Exit. As a result, when the “reference response time” has elapsed, all the necessary power corrected in a restraint state is output from the fuel cell system 12, and the auxiliary acceleration component power corrected in a restraint necessary at this time and The control error power is output from the secondary battery 50.

以上のように構成された第3実施例の電源装置10によれば、第1実施例と同様に補機加速分電力の不足を抑制する効果を得ることができる。さらに、第3実施例の電源装置10によれば、導出した補機加速分電力に対して、2次電池許容出力が不足する場合には、2次電池50が補機加速分電力を賄うことができるように、駆動モータ所要電力を減ずる補正を行なっている。これにより、2次電池許容出力が充分ではないと判断される場合であっても、補機加速分電力が不足することに起因して出力増加の動作において生じる不都合を抑制することができる。   According to the power supply device 10 of the third embodiment configured as described above, it is possible to obtain the effect of suppressing the shortage of auxiliary machine acceleration power as in the first embodiment. Furthermore, according to the power supply device 10 of the third embodiment, when the allowable output of the secondary battery is insufficient with respect to the derived auxiliary acceleration power, the secondary battery 50 covers the auxiliary acceleration electric power. Therefore, correction is performed to reduce the drive motor power requirement. As a result, even when it is determined that the allowable output of the secondary battery is not sufficient, it is possible to suppress inconveniences that occur in the operation of increasing the output due to insufficient power for accelerating the auxiliary machine.

E.第4実施例:
第1ないし第3実施例では、燃料電池システム12によって「必要電力」を賄う際に、補機加速分電力は2次電池50から出力するものとして制御を行ない、「必要電力」から導出される補機加速分電力が、2次電池50から出力できない程度に大きくなる場合には、2次電池50から出力可能な程度に補機加速分電力が小さくなるように、駆動モータ所要電力や応答時間を補正している。ここで、2次電池許容出力が充分に大きければ、補機加速分電力を小さくするための上記した補正を行なうことなく、補機加速分電力を2次電池50から出力することが可能になる。このように、2次電池50における2次電池許容出力を、負荷要求が増加しても補機加速分電力を賄うことができる値に保つような制御を行なう構成を、第4実施例として以下に説明する。第4実施例の制御は、第1実施例と同様の電源装置10において実行される。
E. Fourth embodiment:
In the first to third embodiments, when the “required power” is covered by the fuel cell system 12, the auxiliary acceleration power is controlled to be output from the secondary battery 50 and is derived from the “required power”. When the auxiliary machine acceleration power increases to such an extent that it cannot be output from the secondary battery 50, the drive motor required power and response time are set so that the auxiliary machine acceleration power is reduced to such an extent that it can be output from the secondary battery 50. Is corrected. Here, if the allowable output of the secondary battery is sufficiently large, it is possible to output the auxiliary acceleration power from the secondary battery 50 without performing the above-described correction for reducing the auxiliary acceleration power. . In this way, a configuration for performing control so as to maintain the secondary battery allowable output in the secondary battery 50 at a value that can cover the power for accelerating the auxiliary equipment even when the load demand increases is described below as a fourth embodiment. Explained. The control of the fourth embodiment is executed in the power supply apparatus 10 similar to that of the first embodiment.

図8は、第4実施例の電源装置10の制御部60において、図2に示した第1実施例の駆動時制御処理ルーチンに代えて実行される駆動時充電制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンが起動されると、制御部60のCPUは、各種のセンサ検出信号を取得する(ステップS500)。この工程は、第1実施例のステップS100と同様の工程である。その後、制御部60のCPUは、電源装置10から駆動モータ53および車両補機に供給すべき電力である「必要電力」を導出する(ステップS510)。この工程は、第1実施例のステップS110と同様の工程である。「必要電力」を導出すると、制御部60のCPUは、2次電池50の現在の出力電力を取得すると共に、2次電池が出力可能な最大値である2次電池許容出力を導出する(ステップS520)。この工程は、第1実施例のステップS160と同様の工程である。   FIG. 8 is a flowchart showing a driving charge control processing routine executed in the control unit 60 of the power supply device 10 of the fourth embodiment in place of the driving control processing routine of the first embodiment shown in FIG. . When this routine is started, the CPU of the control unit 60 acquires various sensor detection signals (step S500). This step is the same as step S100 of the first embodiment. Thereafter, the CPU of the control unit 60 derives “required power” that is power to be supplied from the power supply device 10 to the drive motor 53 and the vehicle auxiliary machine (step S510). This step is the same as step S110 in the first embodiment. When the “required power” is derived, the CPU of the control unit 60 obtains the current output power of the secondary battery 50 and derives the secondary battery allowable output that is the maximum value that the secondary battery can output (step). S520). This step is the same as step S160 in the first embodiment.

その後、制御部60のCPUは、ステップS520で導出した2次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力(α)とを合計した値未満であるか否かを判断する(ステップS530)。ここで、「補機加速分電力の最大値」とは、実施例の電源装置10において想定されるあらゆる運転条件下において、補機加速分電力の値として取り得る値の最大値である。ここで、補機加速分電力は、エアコンプレッサ31のモータの出力増加前の回転数と、出力増加後の目標回転数と、応答時間と、に基づいて求めることができる。本実施例では、車両において考えられる走行状態および負荷要求の範囲において、車速とアクセル開度とをパラメータとして定められる「基準応答時間」と、エアコンプレッサ31のモータの取り得る回転数とに基づいて、「補機加速分電力の最大値」が、予め算出されて、制御部60内に記憶されている。また、ステップS530において用いられる制御誤差分電力(α)とは、既述したように、燃料電池スタック15の発電制御における誤差に起因して2次電池50から補う必要がある電力である。本実施例では、第1実施例と同様に、制御誤差分電力(α)として、ステップS520で取得した2次電池50の現在の出力電力を用いている。   Thereafter, the CPU of the control unit 60 determines whether or not the secondary battery allowable output derived in step S520 is less than the sum of the “maximum value of auxiliary machine acceleration power” and the control error power (α). Is determined (step S530). Here, the “maximum value of auxiliary acceleration power” is the maximum value that can be taken as the value of auxiliary acceleration power under all operating conditions assumed in the power supply device 10 of the embodiment. Here, the power for accelerating the auxiliary machine can be obtained based on the rotation speed before the output of the motor of the air compressor 31 is increased, the target rotation speed after the output is increased, and the response time. In the present embodiment, based on the “reference response time” in which the vehicle speed and the accelerator opening are set as parameters in the range of travel conditions and load demands that can be considered in the vehicle, and the number of revolutions that the motor of the air compressor 31 can take. , “The maximum value of auxiliary power for acceleration” is calculated in advance and stored in the control unit 60. Further, the control error power (α) used in step S530 is power that needs to be compensated from the secondary battery 50 due to the error in the power generation control of the fuel cell stack 15 as described above. In the present embodiment, as in the first embodiment, the current output power of the secondary battery 50 acquired in step S520 is used as the control error power (α).

ステップS530において、2次電池許容出力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力(α)とを合計した値以上であると判断されるときには、負荷要求が増大して補機加速分電力が最大値となる場合であっても、補機加速分電力を2次電池50によって賄うことができることになる。この場合には、制御部60のCPUは、ステップS510で求めた「必要電力」と、燃料電池システム12における最大出力と、を比較する(ステップS540)。この工程は、第1実施例のステップS120と同様の工程である。   In step S530, when it is determined that the allowable output of the secondary battery is equal to or greater than the sum of the maximum value of the auxiliary acceleration power and the control error power (α), the load requirement increases and the auxiliary acceleration is increased. Even when the divided power reaches the maximum value, the auxiliary battery acceleration power can be covered by the secondary battery 50. In this case, the CPU of the control unit 60 compares the “necessary power” obtained in step S510 with the maximum output in the fuel cell system 12 (step S540). This step is the same as step S120 in the first embodiment.

ステップS540において、燃料電池システム12における最大出力が「必要電力」以上であると判断された場合には、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための「必要電力」を、燃料電池システム12から出力することができることになる。この場合には、制御部60のCPUは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム12からの出力電力が「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する(ステップS550)。この工程は、第1実施例のステップS140と同様の工程である。   If it is determined in step S540 that the maximum output in the fuel cell system 12 is equal to or greater than “required power”, “required power” for obtaining vehicle driving force that satisfies the load requirement is output from the fuel cell system 12. Will be able to. In this case, the CPU of the control unit 60 sets the drive amount of each unit so that the output power from the fuel cell system 12 becomes equal to the “necessary power” when the “reference response time” has elapsed (step S550). ). This step is the same as step S140 of the first embodiment.

その後、制御部60のCPUは、ステップS550で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS560)、本ルーチンを終了する。この工程は、第1実施例のステップS190と同様の工程である。このとき、「必要電力」はすべて燃料電池システム12から出力され、補機加速分電力および制御誤差分電力は2次電池50から出力されるように、制御が行なわれる状態となる。   Thereafter, the CPU of the control unit 60 outputs a drive signal to each unit during the “reference response time” based on the drive amount set in step S550 (step S560), and ends this routine. This step is the same as step S190 in the first embodiment. At this time, all the “necessary power” is output from the fuel cell system 12, and the auxiliary acceleration power and the control error power are output from the secondary battery 50.

また、ステップS540において、燃料電池システム12における最大出力が「必要電力」未満であると判断された場合には、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための「必要電力」を、燃料電池システム12から出力することができないことになる。この場合には、制御部60のCPUは、「必要電力」が、燃料電池システム12における最大出力以下となるように、駆動モータ所要電力の値を、より小さな値へと補正する(ステップS570)。この工程は、第1実施例のステップS130と同様の工程である。その後、制御部60のCPUは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム12からの出力電力が、ステップS570で補正した「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する(ステップS550)。そして、ステップS550で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS560)、本ルーチンを終了する。このとき、より小さな値に補正された「必要電力」はすべて燃料電池システム12から出力され、補機加速分電力および制御誤差分電力(α)は2次電池50から出力されるように、制御が行なわれる状態となる。   In step S540, if it is determined that the maximum output in the fuel cell system 12 is less than the “required power”, the “required power” for obtaining the vehicle driving force that satisfies the load requirement is determined as the fuel cell system 12. Cannot be output. In this case, the CPU of the control unit 60 corrects the value of the drive motor required power to a smaller value so that the “required power” is equal to or less than the maximum output in the fuel cell system 12 (step S570). . This step is the same as step S130 in the first embodiment. Thereafter, the CPU of the control unit 60 sets the drive amount of each unit so that the output power from the fuel cell system 12 becomes equal to the “necessary power” corrected in step S570 when the “reference response time” has elapsed. (Step S550). Then, based on the drive amount set in step S550, during the “reference response time”, a drive signal is output to each unit (step S560), and this routine is terminated. At this time, control is performed so that all the “necessary power” corrected to a smaller value is output from the fuel cell system 12, and the auxiliary acceleration power and control error power (α) are output from the secondary battery 50. Will be performed.

また、ステップS530において、2次電池許容出力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力(α)とを合計した値未満であると判断されるときには、負荷要求の増大と共に補機加速分電力が増大するときに、補機加速分電力を2次電池50によって賄うことができない場合が生じ得ることになる。この場合には、制御部60のCPUは、燃料電池システム12によって2次電池50を充電する制御を行なう。具体的には、制御部60のCPUは、まず、2次電池50における必要充電量を導出する(ステップS580)。ここで、2次電池50における必要充電量は、2次電池許容出力から、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力(α)とを減算した値として求めることができる。必要充電量を導出すると、制御部60のCPUは、「必要電力」について、上記必要充電量を加算する補正を行なう(ステップS590)。そして、補正した「必要電力」と、燃料電池システム12における最大出力と、を比較する(ステップS600)。   Further, when it is determined in step S530 that the allowable output of the secondary battery is less than the sum of the maximum value of the auxiliary machine acceleration power and the control error power (α), the auxiliary machine is increased along with an increase in load demand. When the acceleration component power increases, the secondary battery 50 may not be able to cover the auxiliary component acceleration component power. In this case, the CPU of the control unit 60 performs control for charging the secondary battery 50 by the fuel cell system 12. Specifically, the CPU of the control unit 60 first derives the required charge amount in the secondary battery 50 (step S580). Here, the required charge amount in the secondary battery 50 can be obtained as a value obtained by subtracting the maximum value of auxiliary machine acceleration power and the control error power (α) from the secondary battery allowable output. When the necessary charge amount is derived, the CPU of the control unit 60 corrects the “necessary power” by adding the necessary charge amount (step S590). Then, the corrected “required power” is compared with the maximum output in the fuel cell system 12 (step S600).

ステップS600において、燃料電池システム12における最大出力が、補正した「必要電力」以上であると判断される場合には、燃料電池システム12が、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための電力と共に、2次電池50を充電するための電力を出力することができることになる。この場合には、制御部60のCPUは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム12からの出力電力が、ステップS590で補正した「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する(ステップS550)。そして、制御部60のCPUは、ステップS550で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS560)、本ルーチンを終了する。このとき、負荷要求に応じた駆動モータ所要電力と、車両補機所要電力と、必要充電量と、の合計である補正した「必要電力」が燃料電池システム12から出力され、2次電池50は、燃料電池システム12によって充電される状態となる。   In step S600, when it is determined that the maximum output in the fuel cell system 12 is equal to or greater than the corrected “required power”, the fuel cell system 12 together with the power for obtaining the vehicle driving force that satisfies the load requirement, Electric power for charging the secondary battery 50 can be output. In this case, when the “reference response time” has elapsed, the CPU of the control unit 60 drives the drive amounts of the respective units so that the output power from the fuel cell system 12 becomes equal to the “necessary power” corrected in step S590. Is set (step S550). Then, the CPU of the control unit 60 outputs a drive signal to each unit during the “reference response time” based on the drive amount set in step S550 (step S560), and ends this routine. At this time, the corrected “necessary power”, which is the sum of the drive motor required power corresponding to the load demand, the vehicle auxiliary machine required power, and the required charge amount, is output from the fuel cell system 12 and the secondary battery 50 The fuel cell system 12 is charged.

ステップS600において、燃料電池システム12における最大出力が、補正した「必要電力」未満であると判断される場合には、燃料電池システム12は、必要充電量に相当する電力を2次電池50に供給しようとすると、負荷要求を満たす車両駆動力を得るための電力を出力することができないことになる。この場合には、制御部60のCPUは、必要充電量を加算した「必要電力」が、燃料電池システム12における最大出力以下となるように、「必要電力」中の駆動モータ所要電力の値を、より小さな値へと補正する(ステップS610)。具体的には、例えば、上記必要充電量を加えた「必要電力」と、燃料電池システム12における最大出力と、が等しくなるように、駆動モータ所要電力を設定すればよい。その後、制御部60のCPUは、「基準応答時間」の経過時に、燃料電池システム12からの出力電力が、ステップS610で補正した「必要電力」と等しくなるように、各部の駆動量を設定する(ステップS550)。そして、ステップS550で設定した駆動量に基づいて、「基準応答時間」の間、各部に対して駆動信号を出力して(ステップS560)、本ルーチンを終了する。このとき、より小さい値に補正された駆動モータ所要電力と、車両補機所要電力と、必要充電量と、の合計である補正した「必要電力」が燃料電池システム12から出力され、2次電池50は、燃料電池システム12によって充電される状態となる。   If it is determined in step S600 that the maximum output in the fuel cell system 12 is less than the corrected “necessary power”, the fuel cell system 12 supplies the secondary battery 50 with electric power corresponding to the necessary charge amount. If it tries to do so, it will not be possible to output electric power for obtaining vehicle driving force that satisfies the load requirement. In this case, the CPU of the control unit 60 sets the value of the drive motor required power in the “required power” so that the “required power” obtained by adding the required charge amount is equal to or less than the maximum output in the fuel cell system 12. Then, the value is corrected to a smaller value (step S610). Specifically, for example, the required power of the drive motor may be set so that the “required power” obtained by adding the required charge amount is equal to the maximum output in the fuel cell system 12. Thereafter, the CPU of the control unit 60 sets the drive amount of each unit so that the output power from the fuel cell system 12 becomes equal to the “necessary power” corrected in step S610 when the “reference response time” has elapsed. (Step S550). Then, based on the drive amount set in step S550, during the “reference response time”, a drive signal is output to each unit (step S560), and this routine is terminated. At this time, the corrected “necessary power”, which is the sum of the drive motor required power corrected to a smaller value, the vehicle auxiliary machine required power, and the required charge amount, is output from the fuel cell system 12 and the secondary battery. 50 is in a state of being charged by the fuel cell system 12.

以上のように構成された第4実施例の電源装置10によれば、2次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力(α)とを合計した値以上である状態を維持するように、2次電池50を充電する制御を行なう。そのため、駆動モータ所要電力と車両補機所要電力との合計である「必要電力」を燃料電池システム12からの出力によって確保する制御を行なう際に、2次電池50によって補機加速分電力を賄うことが可能となり、負荷要求の増大時における補機加速分電力の不足を抑制することができる。すなわち、2次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力(α)とを合計した値以上である状態が維持されていれば、負荷要求が増大する場合であっても、補機加速分電力を2次電池50からの出力において確保することができる。これにより、必要量の酸化ガスを支障なく燃料電池スタック15に供給して、燃料電池システム12の出力電力を充分な応答性で増加させることができる。また、2次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力(α)とを合計した値未満となる場合があっても、燃料電池システム12によって2次電池50の充電が行なわれることにより、2次電池許容出力が、「補機加速分電力の最大値」と制御誤差分電力(α)とを合計した値以上となる状態を、速やかに回復することができる。   According to the power supply device 10 of the fourth embodiment configured as described above, the allowable output of the secondary battery is equal to or greater than the sum of the “maximum value of auxiliary component acceleration power” and the control error power (α). Control to charge the secondary battery 50 is performed so as to maintain this state. Therefore, when performing control to secure “required power”, which is the sum of the required power of the drive motor and the required power of the vehicle auxiliary equipment, by the output from the fuel cell system 12, the secondary battery 50 supplies the auxiliary acceleration power. This makes it possible to suppress the shortage of auxiliary machine acceleration power when the load demand increases. That is, if the state where the allowable output of the secondary battery is equal to or greater than the sum of the “maximum value of auxiliary acceleration power” and the control error power (α) is maintained, the load demand increases. Even if it exists, auxiliary machine acceleration component electric power can be ensured in the output from the secondary battery 50. As a result, the required amount of oxidizing gas can be supplied to the fuel cell stack 15 without hindrance, and the output power of the fuel cell system 12 can be increased with sufficient responsiveness. Even if the allowable output of the secondary battery may be less than the sum of the “maximum value of the auxiliary acceleration power” and the control error power (α), the fuel cell system 12 causes the secondary battery 50 to As a result, the state where the allowable output of the secondary battery becomes equal to or greater than the sum of the “maximum value of auxiliary power for acceleration” and the control error power (α) can be quickly recovered. it can.

特に、本実施例では、2次電池許容出力によって「補機加速分電力の最大値」を賄うことができるように2次電池50の充電制御を行なうため、負荷要求がどのように増大する場合であっても、2次電池許容出力において補機加速分電力を確保することが可能になる。ここで、電源装置10を搭載する車両では、通常の運転状態の範囲で負荷要求を増加させる限りにおいては、補機加速分電力が必ずしも「補機加速分電力の最大値」程度にまで大きくならない場合がある。また、「補機加速分電力の最大値」を基準として、燃料電池システム12による2次電池50の充電を行なって、2次電池50の残存容量が比較的大きい状態を常に維持する場合には、回生電力による2次電池50の充電の余地が少なくなり、車両におけるエネルギ効率を充分に高めることが困難になる場合がある。そのため、燃料電池システム12によって2次電池50を充電すべきか否かを判断するために用いる値として、実施例の「補機加速分電力の最大値」に代えて、より小さい値を用いても良い。より小さい値としては、例えば、車両の通常の走行モードにおける補機加速分電力の最大値を用いても良い。このような値は、例えば、通常の走行モードを予め仮想的に設定して、その範囲において発生する補機加速分電力を、理論的に算出することによって求めても良い。あるいは、実施例の電源装置10と同様の構成を有する装置を搭載する車両を、設定した通常の走行モードで実際に運転させて、実験値として求めても良い。   In particular, in the present embodiment, when the load demand increases because the charge control of the secondary battery 50 is performed so that the “maximum value of auxiliary machine acceleration power” can be covered by the allowable output of the secondary battery. Even so, it becomes possible to ensure the auxiliary machine acceleration power at the allowable output of the secondary battery. Here, in the vehicle equipped with the power supply device 10, as long as the load requirement is increased within the range of the normal driving state, the auxiliary acceleration power is not necessarily increased to the “maximum value of the auxiliary acceleration electric power”. There is a case. Further, when the secondary battery 50 is charged by the fuel cell system 12 on the basis of the “maximum value of auxiliary component acceleration power” and the state where the remaining capacity of the secondary battery 50 is relatively large is always maintained. In addition, there is less room for charging the secondary battery 50 with regenerative power, and it may be difficult to sufficiently increase the energy efficiency of the vehicle. Therefore, as a value used to determine whether or not the secondary battery 50 should be charged by the fuel cell system 12, a smaller value may be used in place of the “maximum value of auxiliary component acceleration power” in the embodiment. good. As the smaller value, for example, the maximum value of auxiliary component acceleration power in the normal traveling mode of the vehicle may be used. Such a value may be obtained, for example, by virtually setting a normal traveling mode in advance and theoretically calculating the auxiliary machine acceleration power generated in the range. Alternatively, a vehicle equipped with a device having the same configuration as that of the power supply device 10 of the embodiment may be actually operated in the set normal traveling mode, and obtained as an experimental value.

なお、ステップS580では、2次電池50における必要充電量は、2次電池許容出力から、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力(α)とを減算した値として求めたが、さらに他の要素を考慮しても良い。例えば、ブレーキペダルが踏み込まれて回生電力が得られるときには、回生電力をさらに減算して、必要充電量を求めても良い。   In step S580, the required amount of charge in the secondary battery 50 is obtained as a value obtained by subtracting the maximum value of the auxiliary acceleration power and the control error power (α) from the secondary battery allowable output. Other factors may be considered. For example, when the brake pedal is depressed and regenerative power is obtained, the regenerative power may be further subtracted to obtain the required charge amount.

第4実施例では、ステップS530において、2次電池許容出力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力(α)とを合計した値未満であると判断されるときには、ステップS580で導出した必要充電量と、負荷要求に応じた駆動モータ所要電力とに基づいて求められる「必要電力」を出力するように、燃料電池システム12が制御される。しかしながら、この場合には、実際に2次電池50を充電するために用いられる電力は、必要充電量から補機加速分電力を減算した電力となる。そのため、2次電池50の充電を行なう際には、補機加速分電力も考慮して「必要電力」を補正して、実際に2次電池50の充電に用いられる電力を確保することとしても良い。この場合には、具体的には、ステップS590で「必要電力」を補正する際に、必要充電量に加えて、第1実施例のステップS150と同様にして求めた補機加速分を加算すればよい。   In the fourth embodiment, when it is determined in step S530 that the allowable output of the secondary battery is less than the sum of the maximum value of the auxiliary acceleration power and the control error power (α), in step S580. The fuel cell system 12 is controlled so as to output the “necessary power” obtained based on the derived required charge amount and the drive motor required power corresponding to the load request. However, in this case, the power actually used to charge the secondary battery 50 is the power obtained by subtracting the auxiliary acceleration power from the required charge amount. Therefore, when the secondary battery 50 is charged, the “necessary power” is corrected in consideration of the auxiliary acceleration power, and the power actually used for charging the secondary battery 50 can be secured. good. In this case, specifically, when the “necessary power” is corrected in step S590, in addition to the required charge amount, the auxiliary machine acceleration obtained in the same manner as in step S150 of the first embodiment is added. That's fine.

また、第4実施例では、負荷要求に応じた駆動力を出力することよりも、2次電池許容電力が、補機加速分電力の最大値と制御誤差分電力(α)とを合計した値以上となる状態を確保することを優先する制御を行なったが、異なる構成としても良い。すなわち、ステップS600において、燃料電池システム12における最大出力が、補正した「必要電力」未満であると判断される場合に、「必要電力」に含まれる駆動モータ所要電力の値だけを小さな値へと補正するのではなく、必要充電量も小さな値に補正することとしても良い。例えば、車両の走行状態を学習して、2次電池許容電力に余裕がある走行状態の場合には、負荷要求に応じた走行を優先し、2次電池許容電力に余裕が無い走行状態の場合には、充電を優先する制御を行なうことができる。具体的には、アクセル開度の微分を積分し、あるいは、アクセル開度の微分の頻度を確率化して、アクセル開度の微分が多いほど、2次電池許容電力に余裕が無い走行状態であると判断して、2次電池許容電力の確保を優先する制御を行なうこととすればよい。また、上記アクセル開度の微分が少ないほど、2次電池許容電力に余裕がある走行状態であると判断して、負荷要求に応じた駆動力の出力を優先する制御を行なうこととすればよい。   Further, in the fourth embodiment, the secondary battery allowable power is a value obtained by adding the maximum value of the auxiliary acceleration power and the control error power (α) rather than outputting the driving force according to the load request. Although control giving priority to ensuring the above state is performed, different configurations may be adopted. That is, when it is determined in step S600 that the maximum output in the fuel cell system 12 is less than the corrected “required power”, only the value of the drive motor required power included in the “required power” is reduced to a small value. Instead of correcting, the required charge amount may be corrected to a small value. For example, when the driving state of the vehicle is learned and the secondary battery allowable power is in a driving state with a margin, the driving according to the load request is given priority, and the secondary battery allowable power is in a driving state with no margin. Therefore, it is possible to perform control giving priority to charging. Specifically, the derivative of the accelerator opening is integrated, or the frequency of the accelerator opening derivative is made stochastic, and the more the accelerator opening derivative is, the more the secondary battery allowable power is in a running state. Therefore, it is only necessary to perform control giving priority to securing the allowable power of the secondary battery. In addition, the smaller the derivative of the accelerator opening is, the more the secondary battery allowable power is judged to be in a traveling state, and control that gives priority to the output of the driving force according to the load request may be performed. .

F.補機加速分電力の導出方法の変形例:
F1.変形例1:
第1ないし第3実施例では、補機加速分電力は、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出したが、異なる構成としても良い。
F. Modified example of derivation method of auxiliary machine acceleration component power:
F1. Modification 1:
In the first to third embodiments, the auxiliary machine acceleration component power uses the current rotation speed of the motor of the air compressor 31, the target rotation speed of the motor of the air compressor 31, and the “reference response time” as parameters. Although a map for obtaining the auxiliary machine acceleration power is created in advance and is referred to by reference to this map, a different configuration may be used.

第1ないし第3実施例では、「基準応答時間」は、「負荷要求にかかる指示が入力されてから、負荷要求に応じた動力を実際に出力するまでの時間」として設定したが、より短い時間を応答時間に設定して制御を行なっても良い。すなわち、応答時間を極めて短い時間に設定して、現在のエアコンプレッサモータの回転数と、エアコンプレッサモータの目標回転数とがほぼ同じ値となるような状態で制御を繰り返すこととしても良い。この場合には、補機加速分電力を求めるために、エアコンプレッサモータの回転数の微分値を用いることができる。例えば、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数の微分値と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出してもよい。あるいは、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数と、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数の微分値と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出してもよい。   In the first to third embodiments, the “reference response time” is set as “the time from when the instruction relating to the load request is input until the power corresponding to the load request is actually output”, but is shorter. Control may be performed by setting the time as the response time. That is, the response time may be set to an extremely short time, and the control may be repeated in a state where the current rotation speed of the air compressor motor and the target rotation speed of the air compressor motor are substantially the same value. In this case, the differential value of the rotation speed of the air compressor motor can be used to determine the auxiliary machine acceleration power. For example, a map for obtaining power for accelerating the auxiliary machine using the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 and the differential value of the target rotational speed of the motor of the air compressor 31 as parameters is created in advance. May be derived by referring to. Alternatively, a map for obtaining power for accelerating the auxiliary machine using the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 and the differential value of the current rotational speed of the motor of the air compressor 31 as parameters is created in advance. It may be derived by referring to the map.

F2.変形例2:
補機加速分電力は、既述したようにエアコンプレッサモータの回転数を参照する動作に代えて、エアコンプレッサ31の回転数を同様に参照して求めることとしても良い。例えば、エアコンプレッサ31の現在の回転数と、エアコンプレッサ31の目標回転数と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより導出してもよい。
F2. Modification 2:
As described above, the auxiliary machine acceleration component power may be obtained by referring to the rotation speed of the air compressor 31 in place of the operation of referring to the rotation speed of the air compressor motor. For example, a map for obtaining power for accelerating the auxiliary machine using the current rotation speed of the air compressor 31, the target rotation speed of the air compressor 31, and “reference response time” as parameters is created in advance. May be derived by referring to.

また、エアコンプレッサ31の駆動量は、燃料電池スタック15に供給すべき酸化ガス量に基づいて定められるものである。したがって、補機加速分電力は、エアコンプレッサ31のモータの回転数に代えて、エアコンプレッサ31から燃料電池スタック15に供給する酸化ガス量(以下、エア量と呼ぶ)を参照することとしても良い。例えば、現在のエア量と、目標エア量と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。あるいは、エア量に加えて、エアコンプレッサ31から燃料電池スタック15に供給する酸化ガスの圧力(以下、エア圧力と呼ぶ)を参照することとしても良い。具体的には、例えば、現在のエア量と、現在のエア圧力と、目標エア量と、目標エア圧力と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。エア量に加えてエア圧力をパラメータに加えることにより、エアコンプレッサ31における圧縮仕事をさらに考慮することができるため、より正確に補機加速分電力を導出することが可能になる。ここで、現在のエア量や現在のエア圧力は、例えば、酸化ガス供給配管33に流量センサや圧力センサを設けて、実測値として求めることができる。あるいは、現在のエア量やエア圧力は、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数や、エアコンプレッサ31の現在の回転数や、エアコンプレッサ31のモータに対する駆動の指令値に基づいて、導出することとしても良い。また、エア圧力に代えて、外気圧とエアコンプレッサ31の出口部における圧力との比であるエア圧力比を用いることとしても良い。   The driving amount of the air compressor 31 is determined based on the amount of oxidizing gas to be supplied to the fuel cell stack 15. Therefore, the auxiliary machine acceleration component power may refer to the amount of oxidizing gas (hereinafter referred to as air amount) supplied from the air compressor 31 to the fuel cell stack 15 instead of the rotation speed of the motor of the air compressor 31. . For example, a map for obtaining power for accelerating the auxiliary machine using the current air quantity, target air quantity, and “reference response time” as parameters is created in advance, and the auxiliary machine acceleration is obtained by referring to this map. Divided power can be derived. Alternatively, in addition to the air amount, the pressure of the oxidizing gas supplied to the fuel cell stack 15 from the air compressor 31 (hereinafter referred to as air pressure) may be referred to. Specifically, for example, a map for determining auxiliary component acceleration power using the current air amount, current air pressure, target air amount, target air pressure, and “reference response time” as parameters. Is created in advance and the auxiliary machine acceleration power can be derived by referring to this map. By adding the air pressure to the parameter in addition to the air amount, the compression work in the air compressor 31 can be further taken into account, so that it is possible to derive the auxiliary acceleration power more accurately. Here, the current air amount or the current air pressure can be obtained as an actual measurement value by providing a flow sensor or a pressure sensor in the oxidizing gas supply pipe 33, for example. Alternatively, the current air amount and air pressure are derived based on the current rotational speed of the motor of the air compressor 31, the current rotational speed of the air compressor 31, and a drive command value for the motor of the air compressor 31. It is also good. Moreover, it is good also as using air pressure ratio which is a ratio of external pressure and the pressure in the exit part of the air compressor 31 instead of air pressure.

F3.変形例3:
燃料電池スタック15に供給する酸化ガス量(エア量)は、燃料電池スタック15が発電すべき電力量に基づいて定められるものである。したがって、補機加速分電力は、エア量に代えて、燃料電池スタック15の出力を参照することとしても良い。例えば、現在の燃料電池スタック15の出力と、「基準応答時間」経過時における燃料電池スタック15での発電量の目標値(燃料電池出力目標値)と、「基準応答時間」と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。あるいは、燃料電池出力目標値と、燃料電池出力目標値の微分値と、をパラメータとする補機加速分電力を求めるためのマップを予め作成して、このマップを参照することにより補機加速分電力を導出することができる。
F3. Modification 3:
The amount of oxidizing gas (air amount) supplied to the fuel cell stack 15 is determined based on the amount of power that the fuel cell stack 15 should generate. Therefore, the auxiliary machine acceleration component power may refer to the output of the fuel cell stack 15 instead of the air amount. For example, the current output of the fuel cell stack 15, the target value (fuel cell output target value) of the power generation amount in the fuel cell stack 15 when the “reference response time” has elapsed, and the “reference response time” are parameters. A map for determining the auxiliary machine acceleration power to be generated is created in advance, and the auxiliary machine acceleration power can be derived by referring to this map. Alternatively, a map for obtaining power for accelerating the auxiliary machine using the fuel cell output target value and the differential value of the fuel cell output target value as parameters is created in advance, and the auxiliary machine acceleration is obtained by referring to this map. Power can be derived.

また、上記の様に補機加速分電力を導出する際に用いるパラメータとして、燃料電池出力目標値に代えて、この燃料電池出力目標値を導出する基となる、燃料電池システム12に対する要求出力、すなわち、「必要電力」を用いても良い。あるいは、この「必要電力」を導出する基となる、駆動モータ所要電力を用いても良い。あるいは、この駆動モータ所要電力を導出する基となる、アクセル開度を用いても良い。   In addition, as a parameter used when deriving auxiliary acceleration power as described above, instead of the fuel cell output target value, a required output to the fuel cell system 12 that is a basis for deriving the fuel cell output target value, That is, “required power” may be used. Alternatively, the required power of the drive motor, which is a basis for deriving this “required power”, may be used. Or you may use the accelerator opening which becomes a base which derives | leads-out this drive motor required electric power.

F4.変形例4:
また、補機加速分電力は、既述したパラメータに基づいて作成されたマップを参照することによって導出する構成に代えて、論理的にその都度算出することとしても良い。補機加速分電力WA_motor(kW)は、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数Nmotor(rpm)と、エアコンプレッサ31のモータのモータ効率ηmotorと、エアコンプレッサ31の応答に必要なトルクTA_ACP(N・m)と、に基づいて、(1)式により算出することができる。
F4. Modification 4:
Further, the auxiliary machine acceleration power may be calculated logically each time instead of the configuration derived by referring to the map created based on the parameters described above. Auxiliary acceleration power W A — motor (kW) is the current rotational speed N motor (rpm) of the motor of the air compressor 31, the motor efficiency η motor of the motor of the air compressor 31, and the torque required for the response of the air compressor 31 Based on T A — ACP (N · m), it can be calculated by equation (1).

Figure 2011142033
Figure 2011142033

この(1)式において、エアコンプレッサ31の応答に必要なトルクTA_ACP(N・m)を求める式を、以下に、(2)式として示す。トルクTA_ACPは、エアコンプレッサイナーシャJL_ACP(kg・m2)と、モータイナーシャJmotor(kg・m2)と、エアコンプレッサ機械効率ηACP_mechと、モータ機械効率ηmotor_mechと、エアコンプレッサ31のモータの目標回転数Nmotor_ref(rpm)と、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数Nmotor(rpm)と、応答時間tA(sec)と、に基づいて求めることができる。 In this equation (1), an equation for obtaining the torque T A — ACP (N · m) necessary for the response of the air compressor 31 is shown as equation (2) below. Torque T A_ACP includes air compressor inertia J L_ACP (kg · m 2 ), motor inertia J motor (kg · m 2 ), air compressor mechanical efficiency η ACP_mech , motor mechanical efficiency η motor_mech, and motor of air compressor 31 The target rotation speed N motor_ref (rpm), the current rotation speed N motor (rpm) of the motor of the air compressor 31, and the response time t A (sec).

Figure 2011142033
Figure 2011142033

(2)式において、エアコンプレッサイナーシャJL_ACPは、エアコンプレッサ31に固有の値であり、モータイナーシャJmotorは、エアコンプレッサ31のモータに固有の値であって、それぞれ、予め求められて制御部60内に記憶されている。また、エアコンプレッサ機械効率ηACP_mechは、エアコンプレッサ31に固有の値として、モータ機械効率ηmotor_mechは、エアコンプレッサ31のモータに固有の値として、それぞれ予め求められて制御部60内に記憶されている。なお、エアコンプレッサ機械効率ηACP_mechとモータ機械効率ηmotor_mechとは、固有の値として記憶するのではなく、異なる構成としても良い。すなわち、エアコンプレッサあるいはエアコンプレッサモータの回転数とトルクとをパラメータとして各々の機械効率を求めるためのマップを予め作成して記憶しておき、このマップを参照することによって、より正確な値を導出することとしても良い。 In the equation (2), the air compressor inertia J L_ACP is a value unique to the air compressor 31, and the motor inertia J motor is a value unique to the motor of the air compressor 31. 60. The air compressor mechanical efficiency η ACP_mech is obtained in advance as a value unique to the air compressor 31, and the motor mechanical efficiency η motor_mech is obtained in advance as a value unique to the motor of the air compressor 31, and is stored in the controller 60. Yes. Note that the air compressor mechanical efficiency η ACP_mech and the motor mechanical efficiency η motor_mech are not stored as unique values, but may have different configurations. In other words, a map for determining the mechanical efficiency of each air compressor or air compressor motor as a parameter is created and stored in advance, and a more accurate value is derived by referring to this map. It is also good to do.

また、(1)式におけるエアコンプレッサ31の応答に必要なトルクTA_ACP(N・m)は、(2)式に代えて、(3)〜(7)式のいずれかの式に基づいて求めることとしても良い。ここで、既述した各実施例において、駆動制御を行なう際には、応答時間TA内の複数の時点において各部の駆動量を設定している。(3)式では、このような応答時間内の分割された期間をΔtとしたときの、時間Δt後の指令値としてのエアコンプレッサモータの目標回転数を、Nmotor_setとしている。また、(4)式から(7)式では、それぞれ、エアコンプレッサ31のモータの現在の回転数Nmotor、エアコンプレッサ31のモータの応答時間tA後の目標回転数Nmotor_ref、エアコンプレッサモータの期間Δt後の目標回転数を、Nmotor_set、応答時間tA後の燃料電池出力目標値PFC、についての微分値を用いている。なお、(7)式におけるCは、補正定数である。 Further, the torque TA_ACP (N · m) required for the response of the air compressor 31 in the equation (1) is obtained based on any one of the equations (3) to (7) instead of the equation (2). It's also good. Here, in each embodiment described above, when performing driving control is to set the amount of drive of each section in a plurality of time points in the response time T A. In the equation (3), the target rotational speed of the air compressor motor as a command value after the time Δt when the divided period within the response time is Δt is N motor_set . In the equations (4) to (7), the current rotational speed N motor of the motor of the air compressor 31, the target rotational speed N motor_ref after the response time t A of the motor of the air compressor 31, and the air compressor motor The target rotational speed after the period Δt is a differential value with respect to N motor_set and the fuel cell output target value P FC after the response time t A. Note that C in the equation (7) is a correction constant.

Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033
Figure 2011142033

G.その他の変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
G. Other variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

G1.変形例1:
第1ないし第4実施例では、補機加速分電力として、エアコンプレッサ31についての加速分電力を求めて制御を行なったが、異なる構成としても良い。エアコンプレッサ31に加えて、あるいは、エアコンプレッサ31に代えて、他の燃料電池補機について、加速分電力を賄うための制御において本願発明を適用しても良い。燃料電池の発電量の増減に伴って消費エネルギが増減する燃料電池補機を駆動するために要する電力に基づく制御に本発明を適用するならば、実施例と同様の効果を得ることができる。
G1. Modification 1:
In the first to fourth embodiments, the acceleration component power for the air compressor 31 is obtained and controlled as the auxiliary component acceleration component power, but a different configuration may be used. In addition to the air compressor 31 or in place of the air compressor 31, the present invention may be applied to other fuel cell auxiliary devices in the control for providing power for acceleration. If the present invention is applied to the control based on the electric power required to drive the fuel cell auxiliary machine whose energy consumption increases or decreases as the power generation amount of the fuel cell increases or decreases, the same effect as in the embodiment can be obtained.

G2.変形例2:
第1ないし第4実施例では、負荷に対して電力を供給可能な蓄電器を2次電池としたが、異なる構成としても良い。例えば、蓄電器として、2次電池に代えて、あるいは2次電池に加えて、キャパシタを用いることとしても良い。
G2. Modification 2:
In the first to fourth embodiments, the battery that can supply power to the load is a secondary battery, but may have a different configuration. For example, a capacitor may be used as the capacitor instead of the secondary battery or in addition to the secondary battery.

また、第1ないし第4実施例では、燃料電池スタック15に供給される燃料ガスとしての水素ガスが、燃料ガス供給配管25の一部と燃料ガス循環配管26とを循環しているが、異なる構成としても良い。燃料電池スタック15から排出された排出燃料ガスを、循環させることなく燃料電池システム12外に排出させる構成や、アルコールや炭化水素などの燃料を改質して得た改質ガスを燃料ガスとして用いる構成など、種々の変形が可能である。   In the first to fourth embodiments, the hydrogen gas as the fuel gas supplied to the fuel cell stack 15 circulates in a part of the fuel gas supply pipe 25 and the fuel gas circulation pipe 26, but is different. It is good also as a structure. The fuel gas discharged from the fuel cell stack 15 is discharged outside the fuel cell system 12 without being circulated, or the reformed gas obtained by reforming fuel such as alcohol or hydrocarbon is used as the fuel gas. Various modifications, such as a configuration, are possible.

G3.変形例3:
第1ないし第3実施例では、負荷要求に応じてエアコンプレッサ31の駆動量を増加させたときに必要となる補機加速分電力を導出して、この補機加速分電力を2次電池50から出力可能となるように制御を行なったが、現在消費中の補機加速分電力を導出する制御を行なっても良い。現在電源装置10から出力している電力のうちの補機加速分電力を導出して、現在の補機加速分電力が予め定めた基準値を超える場合には、この後も補機加速分電力が大きい状態が続くと推定して、燃料電池システム12から駆動モータ53に対して供給する電力を、負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更することとすれば良い。燃料電池システム12から駆動モータ53に対して供給する電力を、負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更するとは、具体的には、例えば第1実施例のように、応答時間を「基準応答時間」よりも長い時間に補正すればよい。あるいは、第3実施例のように、駆動モータ所要電力を、より小さい値に補正すればよい。そして、現在の補機加速分電力が上記基準値以下の場合には、補機加速分電力が充分に小さく、補機加速分電力に起因して2次電池50の残存容量が低下しすぎる可能性が低いと判断して、「基準応答時間」経過時に負荷要求に応じた出力が得られるように、制御を行なえばよい。このとき、補機加速分電力は、制御誤差分電力(α)と共に、2次電池50から出力されることになる。このような制御を行なう場合には、実施例と同様に、2次電池50から駆動モータ53に対する電力供給を原則として行なわないこととしても良く、図5に示した比較例のように、2次電池50によって駆動モータ53が要する電力を補うこととしても良い。いずれの場合であっても、現在の補機加速分電力に基づいて、2次電池50における残存容量低下を抑制する制御を行なうことにより、2次電池許容出力の低下を抑制し、電源装置10における補機加速分電力に起因する電力不足を抑制することができる。
G3. Modification 3:
In the first to third embodiments, the auxiliary acceleration power required when the drive amount of the air compressor 31 is increased according to the load request is derived, and this auxiliary acceleration power is used as the secondary battery 50. However, it is also possible to perform control for deriving power for accelerating the auxiliary machine that is currently being consumed. The auxiliary machine acceleration power out of the electric power currently output from the power supply apparatus 10 is derived, and when the current auxiliary machine acceleration power exceeds a predetermined reference value, the auxiliary machine acceleration power is continued thereafter. Therefore, the control may be changed so that the power supplied from the fuel cell system 12 to the drive motor 53 is suppressed to be less than the power that meets the load demand. Specifically, changing the control so that the power supplied from the fuel cell system 12 to the drive motor 53 is controlled to be less than the power corresponding to the load request is, for example, response time as in the first embodiment. May be corrected to a time longer than the “reference response time”. Or what is necessary is just to correct | amend drive motor required electric power to a smaller value like 3rd Example. When the current auxiliary power for acceleration is equal to or less than the reference value, the auxiliary power for acceleration is sufficiently small, and the remaining capacity of the secondary battery 50 may be excessively reduced due to the auxiliary power for acceleration. Control may be performed so that an output corresponding to the load request is obtained when the “reference response time” has elapsed. At this time, the auxiliary acceleration power is output from the secondary battery 50 together with the control error power (α). When such control is performed, as in the case of the embodiment, power supply from the secondary battery 50 to the drive motor 53 may not be performed in principle, and as in the comparative example shown in FIG. It is good also as supplementing the electric power which the drive motor 53 requires with the battery 50. FIG. In any case, by performing control to suppress the remaining capacity decrease in the secondary battery 50 based on the current auxiliary component acceleration power, the power supply device 10 suppresses the decrease in the secondary battery allowable output. It is possible to suppress power shortage caused by the auxiliary acceleration power in the.

なお、現在の補機加速分電力は、例えば、現在のエア量と、現在のエア圧力と、現在エアコンプレッサ51に供給している電力と、をパラメータとするマップを予め作成して記憶しておき、このマップを参照することにより、導出することができる。あるいは、現在のエア量と現在のエア圧力とをパラメータとするマップに基づいて、現在エアコンプレッサ31が行なっている仕事量に対応する電力を求め、求めた電力と、実際にエアコンプレッサ31が消費している電力とを比較して、両者の差分を、現在の補機加速分電力としても良い。あるいは、現在の燃料電池スタック15の出力の微分値をパラメータとするマップを予め作成して、このマップを参照することにより、現在の補機加速分電力を導出することとしても良い。   For example, the current power for accelerating the auxiliary machine is created by storing in advance a map having the current air amount, the current air pressure, and the power currently supplied to the air compressor 51 as parameters. By referring to this map, it can be derived. Alternatively, based on a map that uses the current air amount and the current air pressure as parameters, power corresponding to the amount of work currently being performed by the air compressor 31 is obtained, and the obtained power and the air compressor 31 are actually consumed. The difference between the two may be used as the current auxiliary machine acceleration power. Alternatively, it is also possible to create a map using the differential value of the current output of the fuel cell stack 15 as a parameter in advance, and derive the current auxiliary component acceleration power by referring to this map.

G4.変形例4:
第1内次第4実施例では、電源装置10を、車両の駆動用電源として用いたが、異なる構成としても良い。例えば、自動車以外の他の移動体の駆動用電源として用いたり、あるいは、定置型の電源装置において、本願を適用しても良い。家庭用、産業用等、種々の目的のために用いる電源装置であって、負荷要求に応じて出力が変動する燃料電池を備える電源装置であれば、本願発明を適用することが可能である。
G4. Modification 4:
In the first inner / fourth embodiment, the power supply device 10 is used as a power source for driving the vehicle, but may have a different configuration. For example, the present application may be applied to a power source for driving a moving body other than an automobile, or to a stationary power source device. The present invention can be applied to any power supply device that is used for various purposes such as home use, industrial use, and the like, and includes a fuel cell whose output varies according to load demand.

10…電源装置
12…燃料電池システム
15…燃料電池スタック
20…燃料ガス給排部
21…水素タンク
22…調圧バルブ
23…燃料ガス循環ポンプ
24…水素充填配管
25…燃料ガス供給配管
26…燃料ガス循環配管
30…酸化ガス給排部
31…エアコンプレッサ
32…加湿器
33…酸化ガス供給配管
34…酸化ガス排出配管
40…冷媒給排部
41…ラジエータ
42…冷媒循環ポンプ
43…冷媒配管
50…2次電池
51…DC/DCコンバータ
52,54…インバータ
53…駆動モータ
55…燃料電池補機用モータ
56…配線
57…残存容量モニタ
60…制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply device 12 ... Fuel cell system 15 ... Fuel cell stack 20 ... Fuel gas supply / exhaust part 21 ... Hydrogen tank 22 ... Pressure regulation valve 23 ... Fuel gas circulation pump 24 ... Hydrogen filling piping 25 ... Fuel gas supply piping 26 ... Fuel Gas circulation piping 30 ... Oxidizing gas supply / discharge part 31 ... Air compressor 32 ... Humidifier 33 ... Oxidizing gas supply pipe 34 ... Oxidizing gas discharge pipe 40 ... Refrigerant supply / discharge part 41 ... Radiator 42 ... Refrigerant circulation pump 43 ... Refrigerant pipe 50 ... Secondary battery 51 ... DC / DC converter 52,54 ... Inverter 53 ... Drive motor 55 ... Fuel cell auxiliary motor 56 ... Wiring 57 ... Remaining capacity monitor 60 ... Control unit

Claims (17)

負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備えると共に、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に 前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備える燃料電池システムと、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
前記負荷への電力供給量、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと予め定めた応答時間内に増加させるために、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
を備え、
前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する制御を行なう際に、前記燃料電池補機に対する電力供給量として、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、前記出力電力量を制御する
電源装置。
A power supply device for supplying power to a load,
A battery capable of supplying power to the load;
A fuel cell that can supply power to the load, and is an auxiliary device that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and the fuel cell A fuel cell system equipped with a fuel cell auxiliary machine in which the power required for driving increases as the amount of power generation increases,
A load request acquisition unit for acquiring a load request related to the magnitude of the load;
A control unit that controls the amount of power supplied to the load, the amount of drive of each part constituting the fuel cell, and the amount of output power from the fuel cell and the battery;
In order to increase the power generation amount of the fuel cell to a fuel cell output target value according to the load requirement within a predetermined response time, electric power corresponding to the work amount according to the load requirement in the fuel cell auxiliary machine An auxiliary component acceleration power deriving unit for deriving auxiliary component acceleration power that is the power required by the fuel cell auxiliary device beyond
With
When the control unit performs control to supply power corresponding to the load request from the power supply device to the load, the load request in the fuel cell auxiliary machine is used as a power supply amount to the fuel cell auxiliary machine. A power supply apparatus that controls the output power amount by securing the auxiliary acceleration power in addition to the power corresponding to the work amount corresponding to the power.
請求項1記載の電源装置であって、
前記制御部は、前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する際に、前記補機加速分電力に相当する電力が前記蓄電器からの出力において確保されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
The power supply device according to claim 1,
When the controller supplies power corresponding to the load request from the power supply device to the load, power corresponding to the auxiliary acceleration power is ensured in the output from the capacitor. A power supply apparatus for controlling the drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the battery.
請求項2記載の電源装置であって、さらに、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、
前記負荷要求に見合った電力を、前記電源装置から前記負荷に対して前記基準応答時間内に出力させる際に、前記補機加速分電力を前記蓄電器によって賄うために前記蓄電器から出力すべき電力量である蓄電器要求出力を導出する蓄電器要求出力導出部と、
前記蓄電器出力許容値と前記蓄電器要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断し、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力未満の場合には、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断する蓄電器出力判断部と、
前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記蓄電器要求出力が前記蓄電器出力許容値以下となるように、前記負荷要求に対応して前記負荷に対して電力供給する際の条件を補正する抑制設定部と
を備え、
前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できないと判断した場合には、前記抑制設定部が補正した前記条件に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
The power supply device according to claim 2, further comprising:
A capacitor allowable value deriving unit for deriving a capacitor output allowable value that is a limit value of an output that can be taken out from the capacitor;
The amount of power that should be output from the battery to cover the auxiliary acceleration power by the battery when the power corresponding to the load request is output from the power supply device to the load within the reference response time. A capacitor request output deriving unit for deriving a capacitor request output that is,
The capacitor output allowable value is compared with the capacitor required output, and if the capacitor output allowable value is greater than or equal to the capacitor required output, it is determined that the capacitor required output can be output from the capacitor, and the capacitor output allowable When the value is less than the capacitor required output, a capacitor output determining unit that determines that the capacitor required output cannot be output from the capacitor;
If the capacitor output determination unit determines that the capacitor required output cannot be output from the capacitor, the capacitor request output is applied to the load in response to the load request so that the capacitor required output is less than or equal to the capacitor output allowable value. And a suppression setting unit that corrects conditions for supplying power to
When the storage device output determination unit determines that the storage device required output cannot be output from the storage device, the control unit determines whether each of the units constituting the fuel cell is based on the conditions corrected by the suppression setting unit. A power supply device that controls a drive amount and an output power amount from the fuel cell and the battery.
請求項3記載の電源装置であって、
前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記基準応答時間をより長く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする
電源装置。
The power supply device according to claim 3,
As the correction of the condition, the suppression setting unit resets the reference response time to be longer, and reduces the auxiliary machine acceleration power derived by the auxiliary machine acceleration power deriving unit, whereby the capacitor request A power supply device that reduces the capacitor required output derived by an output deriving unit and sets the capacitor required output to be equal to or less than the capacitor output allowable value.
請求項3記載の電源装置であって、
前記抑制設定部は、前記条件の補正として、前記燃料電池出力目標値を、前記負荷要求に見合った値よりも低く設定し直して、前記補機加速分電力導出部が導出する前記補機加速分電力を小さくすることによって、前記蓄電器要求出力導出部が導出する前記蓄電器要求出力を小さくし、前記蓄電器要求出力を前記蓄電器出力許容値以下にする
電源装置。
The power supply device according to claim 3,
The suppression setting unit re-sets the fuel cell output target value lower than a value commensurate with the load demand as a correction of the condition, and the auxiliary machine acceleration power deriving unit derives the auxiliary machine acceleration. A power supply apparatus that reduces the required storage output derived by the required storage power output deriving unit by reducing the divided power, and sets the required storage output to be less than or equal to the allowable output of the storage battery.
請求項3ないし5いずれか記載の電源装置であって、さらに、
前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記蓄電器出力許容値が前記蓄電器要求出力以上である状態を維持できる範囲で、前記基準応答時間を、より短い時間に補正する加速量増加設定部を備え、
前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合には、前記加速量増加設定部が補正した前記基準応答時間に基づいて、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
The power supply device according to any one of claims 3 to 5, further comprising:
When the storage device output determination unit determines that the storage device required output can be output from the storage device, the reference response time is within a range in which the storage device output allowable value can be maintained in the state where the storage device output is equal to or higher than the storage device request output. It has an acceleration amount increase setting part that corrects in a shorter time,
When the storage unit output determination unit determines that the storage unit required output can be output from the storage unit, the control unit determines the fuel cell based on the reference response time corrected by the acceleration amount increase setting unit. A power supply apparatus that controls the amount of drive of each part that constitutes and the amount of output power from the fuel cell and the battery.
請求項3ないし5いずれか記載の電源装置であって、
前記制御部は、前記蓄電器出力判断部が、前記蓄電器から前記蓄電器要求出力を出力できると判断した場合であって、前記負荷要求に見合った電力を前記燃料電池システムから出力することができない場合には、前記蓄電器からの出力の総量が前記蓄電器出力許容値を超えない範囲で、前記蓄電器から前記負荷へと電力供給が行なわれるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する
電源装置。
The power supply device according to any one of claims 3 to 5,
The control unit is a case where the capacitor output determination unit determines that the capacitor required output can be output from the capacitor, and the power corresponding to the load request cannot be output from the fuel cell system. Is a drive amount of each part constituting the fuel cell so that power is supplied from the capacitor to the load in a range where the total amount of output from the capacitor does not exceed the capacitor output allowable value, and A power supply device that controls the amount of electric power output from the fuel cell and the battery.
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池によって充電可能であると共に、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する蓄電器許容値導出部と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた発電量へと予め定めた応答時間内に増加させる際に、該燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力の最大値である加速用電力最大値と、前記誤差として生じる電力の不足分と、の合計である最大要求出力を導出する最大要求出力導出部と、
前記蓄電器出力許容値と、前記最大要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記最大要求出力未満の場合には、前記燃料電池が前記蓄電器を充電するように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する制御部と、
を備える電源装置。
A power supply device for supplying power to a load,
A fuel cell system comprising a fuel cell capable of supplying electric power to the load;
A battery capable of supplying power to the load;
With
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
The battery can be charged by the fuel cell, and can output a shortage of power generated as a control error when performing control to supply power from the fuel cell to the load in response to a load request. There,
The power supply device further includes:
A capacitor allowable value deriving unit for deriving a capacitor output allowable value that is a limit value of an output that can be taken out from the capacitor;
When the power generation amount of the fuel cell is increased to a power generation amount corresponding to the load request within a predetermined response time, the power corresponding to the work amount corresponding to the load request in the fuel cell auxiliary machine is exceeded. Maximum deriving the maximum required output that is the sum of the maximum value of acceleration power that is the maximum value of auxiliary acceleration power that is required by the fuel cell auxiliary machine and the shortage of power that occurs as the error A request output deriving unit;
The fuel cell is configured so that the fuel cell charges the capacitor when the capacitor output allowable value is compared with the maximum required output and the capacitor output allowable value is less than the maximum required output. A control unit for controlling the drive amount of each unit to perform, and the output power amount from the fuel cell and the battery,
A power supply device comprising:
負荷に対して電力供給を行なう電源装置であって、
前記負荷に対して電力を供給可能な燃料電池を備える燃料電池システムと、
前記負荷に対して電力を供給可能な蓄電器と、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する負荷要求取得部と、
を備え、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池から前記負荷へと前記負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記電源装置は、さらに、
前記燃料電池補機が消費している電力の内、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が消費している電力である補機加速分電力を導出する補機加速分電力導出部と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力が供給されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御すると共に、前記補機加速分電力導出部が導出した前記補機加速分電力が、予め設定した基準値を超える場合には、前記電源装置から前記負荷に対して供給する電力を、前記負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更する制御部と
を備える電源装置。
A power supply device for supplying power to a load,
A fuel cell system comprising a fuel cell capable of supplying electric power to the load;
A battery capable of supplying power to the load;
A load request acquisition unit for acquiring a load request related to the magnitude of the load;
With
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
The capacitor is capable of outputting a shortage of power that occurs as a control error when performing control to supply power according to the load request from the fuel cell to the load,
The power supply device further includes:
Auxiliary equipment that is consumed by the fuel cell auxiliary machine in excess of the power corresponding to the workload corresponding to the load demand in the fuel cell auxiliary machine among the electric power consumed by the fuel cell auxiliary machine Auxiliary acceleration power deriving unit for deriving acceleration power,
The drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the battery are controlled so that the power corresponding to the load request is supplied from the power supply device to the load. At the same time, when the auxiliary acceleration power derived by the auxiliary acceleration power deriving unit exceeds a preset reference value, the power supplied from the power supply device to the load is set as the load request. And a control unit that changes the control so as to suppress the electric power more than the appropriate power.
請求項1ないし9いずれか記載の電源装置であって、
前記燃料電池補機は、駆動モータを備える
電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 9,
The fuel cell auxiliary machine includes a drive motor.
請求項1ないし7および9のうちのいずれか記載の電源装置であって、
前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、
前記補機加速分電力導出部は、少なくとも、前記エアコンプレッサまたは前記エアコンプレッサのモータにおける回転数に基づいて、前記補機加速分電力を導出する
電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 7 and 9,
The fuel cell auxiliary machine is an air compressor that supplies air to the cathode of the fuel cell,
The auxiliary machine acceleration power deriving unit derives the auxiliary machine acceleration power based on at least the rotation speed of the air compressor or the motor of the air compressor.
請求項1ないし7および9のうちのいずれか記載の電源装置であって、
前記燃料電池補機は、前記燃料電池のカソードに対して空気を供給するエアコンプレッサであり、
前記補機加速分電力導出部は、前記エアコンプレッサのモータにおける回転数と、前記基準応答時間と、前記エアコンプレッサおよび前記エアコンプレッサのモータにおけるイナーシャと、に基づいて、前記補機加速分電力を導出する
電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 7 and 9,
The fuel cell auxiliary machine is an air compressor that supplies air to the cathode of the fuel cell,
The auxiliary machine acceleration power deriving unit calculates the auxiliary machine acceleration power based on the rotation speed of the air compressor motor, the reference response time, and the inertia of the air compressor and the air compressor motor. Derived power supply.
請求項1ないし12いずれか記載の電源装置であって、
前記蓄電器は、前記燃料電池、前記負荷、および前記燃料電池補機に対して並列に接続された2次電池であり、
前記制御部は、前記燃料電池および前記蓄電器の出力電力を制御する際に、前記燃料電池および前記蓄電器の出力電圧を制御する
電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 12,
The capacitor is a secondary battery connected in parallel to the fuel cell, the load, and the fuel cell auxiliary machine,
The said control part is a power supply device which controls the output voltage of the said fuel cell and the said condenser, when controlling the output electric power of the said fuel cell and the said condenser.
移動体であって、
前記移動体の駆動用のモータと、
負荷としての前記モータに対して電力を供給する請求項1ないし13いずれか記載の電源装置と
を備える移動体。
A moving object,
A motor for driving the movable body;
A power source apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein power is supplied to the motor as a load.
燃料電池システムと蓄電器とを備え、前記燃料電池システムが備える燃料電池および前記蓄電器によって負荷に対して電力供給を行なう電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記負荷の大きさに係る負荷要求を取得する第1の工程と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた燃料電池出力目標値へと予め定めた応答時間内に増加させるために、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力を導出する第2の工程と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力を供給する制御を行なう際に、前記燃料電池補機に対する電力供給量として、前記燃料電池補機における仕事量に対応する電力に加えて前記補機加速分電力を確保して、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する第3の工程と
を備える制御方法。
A control method of a power supply device comprising a fuel cell system and a capacitor, wherein the fuel cell system includes the fuel cell and a power supply for supplying power to a load by the capacitor,
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
A first step of obtaining a load request relating to the magnitude of the load;
In order to increase the power generation amount of the fuel cell to a fuel cell output target value according to the load requirement within a predetermined response time, electric power corresponding to the work amount according to the load requirement in the fuel cell auxiliary machine A second step of deriving auxiliary acceleration power, which is electric power required by the fuel cell auxiliary beyond
When performing control to supply power corresponding to the load request from the power supply device to the load, the power supply amount to the fuel cell auxiliary machine is added to the power corresponding to the work amount in the fuel cell auxiliary machine And a third step of securing the power for accelerating the auxiliary machine and controlling the amount of electric power output from the fuel cell and the battery.
燃料電池システムと蓄電器とを備え、前記燃料電池システムが備える燃料電池および前記蓄電器によって負荷に対して電力供給を行なう電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池によって充電可能であると共に、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記蓄電器から取り出すことができる出力の限界値である蓄電器出力許容値を導出する第1の工程と、
前記燃料電池の発電量を前記負荷要求に応じた発電量へと予め定めた応答時間内に増加させる際に、該燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が必要とする電力である補機加速分電力の最大値である加速用電力最大値と、前記誤差として生じる電力の不足分と、の合計である最大要求出力を導出する第2の工程と、
前記蓄電器出力許容値と、前記最大要求出力とを比較して、前記蓄電器出力許容値が前記最大要求出力未満の場合には、前記燃料電池が前記蓄電器を充電するように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御する第3の工程と、
を備える制御方法。
A control method of a power supply device comprising a fuel cell system and a capacitor, wherein the fuel cell system includes the fuel cell and a power supply for supplying power to a load by the capacitor,
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
The battery can be charged by the fuel cell, and can output a shortage of power generated as a control error when performing control to supply power from the fuel cell to the load in response to a load request. There,
A first step of deriving a capacitor output allowable value that is a limit value of an output that can be taken out of the capacitor;
When the power generation amount of the fuel cell is increased to a power generation amount corresponding to the load request within a predetermined response time, the power corresponding to the work amount corresponding to the load request in the fuel cell auxiliary machine is exceeded. Deriving the maximum required output that is the sum of the maximum value of acceleration power that is the maximum value of auxiliary acceleration power that is the power required by the fuel cell auxiliary device and the shortage of power that occurs as the error. Two steps;
The fuel cell is configured so that the fuel cell charges the capacitor when the capacitor output allowable value is compared with the maximum required output and the capacitor output allowable value is less than the maximum required output. A third step of controlling the drive amount of each part to be performed, and the output power amount from the fuel cell and the battery,
A control method comprising:
燃料電池システムと蓄電器とを備え、前記燃料電池システムが備える燃料電池および前記蓄電器によって負荷に対して電力供給を行なう電源装置の制御方法であって、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電のために駆動される補機であって、前記燃料電池および前記蓄電器から電力を供給可能であると共に、前記燃料電池の発電量が多いほど駆動に要する電力が増大する燃料電池補機を備え、
前記蓄電器は、前記燃料電池から前記負荷へと負荷要求に応じた電力を供給する制御を行なう際に、制御の誤差として生じる電力の不足分を出力可能であって、
前記負荷要求を取得する第1の工程と、
前記燃料電池補機が消費している電力の内、前記燃料電池補機における前記負荷要求に応じた仕事量に対応する電力を超えて前記燃料電池補機が消費している電力である補機加速分電力を導出する第2の工程と、
前記電源装置から前記負荷に対して前記負荷要求に見合った電力が供給されるように、前記燃料電池を構成する各部の駆動量、および、前記燃料電池および前記蓄電器からの出力電力量を制御すると共に、前記補機加速分電力導出部が導出した前記補機加速分電力が、予め設定した基準値を超える場合には、前記電源装置から前記負荷に対して供給する電力を、前記負荷要求に見合った電力よりも抑制するように制御を変更する第3の工程と
を備える制御方法。
A control method of a power supply device comprising a fuel cell system and a capacitor, wherein the fuel cell system includes the fuel cell and a power supply for supplying power to a load by the capacitor,
The fuel cell system is an auxiliary machine that is driven for power generation of the fuel cell, can supply power from the fuel cell and the battery, and needs to be driven as the power generation amount of the fuel cell increases. A fuel cell auxiliary machine that increases power,
The capacitor is capable of outputting a shortage of power generated as a control error when performing control to supply power according to a load request from the fuel cell to the load,
A first step of obtaining the load request;
Auxiliary equipment that is consumed by the fuel cell auxiliary machine in excess of the power corresponding to the workload corresponding to the load demand in the fuel cell auxiliary machine among the electric power consumed by the fuel cell auxiliary machine A second step of deriving acceleration power,
The drive amount of each part constituting the fuel cell and the output power amount from the fuel cell and the battery are controlled so that the power corresponding to the load request is supplied from the power supply device to the load. At the same time, when the auxiliary acceleration power derived by the auxiliary acceleration power deriving unit exceeds a preset reference value, the power supplied from the power supply device to the load is set as the load request. And a third step of changing the control so that the electric power is less than the matched power.
JP2010002678A 2010-01-08 2010-01-08 Power supply device and control method for the same Pending JP2011142033A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010002678A JP2011142033A (en) 2010-01-08 2010-01-08 Power supply device and control method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010002678A JP2011142033A (en) 2010-01-08 2010-01-08 Power supply device and control method for the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011142033A true JP2011142033A (en) 2011-07-21

Family

ID=44457743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010002678A Pending JP2011142033A (en) 2010-01-08 2010-01-08 Power supply device and control method for the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011142033A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013074758A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Kyocera Corp Power management system and power management apparatus
EP3020593A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system, fuel cell vehicle, and control method for fuel cell system
CN105599630A (en) * 2014-11-15 2016-05-25 丰田自动车株式会社 Vehicle including fuel cell system
CN107972504A (en) * 2016-10-25 2018-05-01 丰田自动车株式会社 Voltage-operated device for fuel-cell vehicle
JP2018074901A (en) * 2016-10-25 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 Voltage control device for fuel-cell vehicle
JP2019160402A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system, vehicle with fuel cell system, and control method of fuel cell system
CN111697256A (en) * 2019-03-14 2020-09-22 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9727038B2 (en) 2011-09-28 2017-08-08 Kyocera Corporation Fuel cell control using pseudo power consumption
JP2013074758A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Kyocera Corp Power management system and power management apparatus
KR101863997B1 (en) * 2014-11-14 2018-06-01 도요타지도샤가부시키가이샤 Fuel cell system, fuel cell vehicle, and control method for fuel cell system
EP3020593A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system, fuel cell vehicle, and control method for fuel cell system
JP2016096650A (en) * 2014-11-14 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system, fuel cell vehicle and fuel cell system control method
CN105633436A (en) * 2014-11-14 2016-06-01 丰田自动车株式会社 Fuel cell system, fuel cell vehicle, and control method for fuel cell system
KR20160058024A (en) * 2014-11-14 2016-05-24 도요타지도샤가부시키가이샤 Fuel cell system, fuel cell vehicle, and control method for fuel cell system
US10056626B2 (en) 2014-11-14 2018-08-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system, fuel cell vehicle, and control method for fuel cell system
JP2016096681A (en) * 2014-11-15 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 Vehicle incorporated with fuel cell system
KR101738779B1 (en) 2014-11-15 2017-05-22 도요타지도샤가부시키가이샤 Vehicle including fuel cell system
US9884567B2 (en) 2014-11-15 2018-02-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle including fuel cell system
CN105599630A (en) * 2014-11-15 2016-05-25 丰田自动车株式会社 Vehicle including fuel cell system
JP2018074901A (en) * 2016-10-25 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 Voltage control device for fuel-cell vehicle
CN107972504A (en) * 2016-10-25 2018-05-01 丰田自动车株式会社 Voltage-operated device for fuel-cell vehicle
JP7027802B2 (en) 2016-10-25 2022-03-02 トヨタ自動車株式会社 Voltage control device for fuel cell vehicles
JP2019160402A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system, vehicle with fuel cell system, and control method of fuel cell system
JP7010069B2 (en) 2018-03-07 2022-02-10 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system, vehicle equipped with fuel cell system, and control method of fuel cell system
CN111697256A (en) * 2019-03-14 2020-09-22 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
CN111697256B (en) * 2019-03-14 2023-06-23 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4353154B2 (en) Fuel cell vehicle
US8227123B2 (en) Fuel cell system and current control method with PI compensation based on minimum cell voltage
JP3770087B2 (en) Mobile power management device
JP4461398B2 (en) Fuel cell system
JP5062512B2 (en) Fuel cell system
JP4320686B2 (en) Fuel cell system and current limiting method thereof
JP5505024B2 (en) Fuel cell vehicle and control method thereof
JP5850133B2 (en) Fuel cell system
JP4613694B2 (en) Fuel cell vehicle and control method thereof
US9748590B2 (en) Fuel cell system
JP2011142033A (en) Power supply device and control method for the same
WO2013128610A1 (en) Fuel cell system
US8722265B2 (en) Fuel cell system
JP2009129639A (en) Fuel cell system
JP2006310217A (en) Fuel cell system
JP2017204407A (en) Fuel cell system and control method thereof
US9520605B2 (en) Fuel cell system
JP2006278046A (en) Fuel cell system
WO2011021263A1 (en) Fuel cell system
JP4569350B2 (en) Electric motor system and method for controlling electric motor system
JP2005304179A (en) Drive system and moving body mounted with the same
JP4523981B2 (en) Fuel cell system
EP1953857B1 (en) Fuel cell system
JP2013258038A (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2017188358A (en) Hydrogen shortage determination method and hydrogen shortage determination device