JP2015042094A - 燃料電池車の制御装置 - Google Patents

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英一 大津
Hidekazu Otsu
英一 大津
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

【課題】車両停車中には、機器を機械的に動かさないため音が出ることなく、熱的な容量が大きい車両駆動用モータで、燃料電池の余剰電力を消費する燃料電池車両の制御装置を提供する。【解決手段】燃料電池、燃料電池の温度検出手段、蓄電手段、蓄電手段の充電状態検出手段、車両駆動用モータ、車両駆動用モータの冷却手段を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池車両の制御装置１において、蓄電手段９の充電状態が充電上限状態にあり、燃料電池２が所定温度以上あり、燃料電池２に余剰電力が発生した場合、車両駆動用モータ３の運転効率を低下させて余剰電力を消費させる車両駆動用モータ制御手段を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池車の制御装置に係り、特に、燃料電池に余剰電力が発生した場合の電力消費に関する。
例えば、特開２００２−２０４５０５のようにアイドル発電電力及び暖機発電電力等の余剰電力を燃料電池の補機の運転効率を低下させて運転することで吸収させるものが知られている。
特開２００２−２０４５０５
従来技術にあっては、車両停車中には、走行風がないために熱容量の制約を考慮しながら運転する補機を選択し、ポンプなど動作音が出る補機も動かすことになる問題がある。
本発明は、燃料電池、燃料電池の温度検出手段、蓄電手段、蓄電手段の充電状態検出手段、車両駆動用モータ、車両駆動用モータの冷却手段を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池車両の制御装置において、蓄電手段の充電状態が充電上限状態にあり、燃料電池が所定温度以上あり、燃料電池に余剰電力が発生した場合、車両駆動用モータの運転効率を低下させて余剰電力を消費させる車両駆動用モータ制御手段を有するようにした。
また、本発明は、燃料電池、燃料電池の温度検出手段、蓄電手段、蓄電手段の充電状態検出手段、車両駆動用モータ、車両駆動用モータの冷却手段を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池車両の制御装置において、蓄電手段の充電状態が充電上限状態にあり、燃料電池が所定温度以上あり、車両が停車していて、燃料電池に余剰電力が発生した場合、車両駆動用モータに減磁起電力（ｄ軸電流）のみ流すようにベクトル制御して余剰電力を消費させる車両駆動用モータ制御手段を有するようにした。
本発明によれば、機器を機械的に動かさないため音が出ることなく、車両駆動用モータは熱的な容量が大きいため温度上昇が少なく損傷を防止することが可能になる。
燃料電池車の制御装置の実施形態を示す概略構成図 定時処理のプログラムの一例を示すフローチャート 余剰電力処理のプログラムの一例を示すフローチャート
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
以下、本発明の燃料電池車の制御装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る燃料電池車の制御装置の実施形態を示す概略構成図である。本実施形態の燃料電池車の制御装置（ＥＣＵ）１は、燃料電池２を搭載した車両において、車両駆動用モータ３のインバータ４の制御をはじめ種々の制御を行うものであり、その主要構成要素として、図示しないがマイクロコンピュータを内蔵する。
該マイクロコンピュータは、よく知られているもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＯ等を備えている。
以下、マイクロコンピュータが一定時間間隔（たとえば、１０ミリ秒）で実行する、定時処理のプログラム（処理手順）の例を図２及び図３のフローチャートを参照しながら説明する。
図２は、定時処理のプログラムの一例を示すフローチャートである。
ステップ１００で、アクセル５、ブレーキ６、シフトスイッチ７、車速センサ８、バッテリ９の充電状態を検出するバッテリセンサ１０、燃料電池２の暖機状態を検出する温度センサ１１を入力する。
ステップ１０１では、アクセル５の開度、ブレーキ６の操作量、シフトスイッチ７より運転者の要求を、前記車速センサ８より車両の状態を求め、前記車両駆動用モータ３への駆動トルクあるいは回生トルクの要求値を演算する。
ステップ１０２では、前記駆動トルクあるいは前記回生トルクの要求値と前記バッテリセンサ１０で検出した充電状態より、前記バッテリ９の充放電電力の指令値を演算する。
ステップ１０３では、前記駆動トルクあるいは前記回生トルクの要求値と前記バッテリ９の充放電電力の指令値より、前記燃料電池２の発電電力指令値を演算する。前記燃料電池２の発電部でイオン交換膜の乾燥などを起こさないように、発電電力指令値には、下限値を設けるため、信号待ちなどで、車両が停車するときに余剰電力が生じることがある。
そのため、該ステップ１０３では、図３の余剰電力処理を実行する。
ステップ２００では、発電電力指令値が前記駆動モータ３などで必要とされる電力より大きいか判断する。
真、つまり余剰電力がある場合は、ステップ２０１で、前記バッテリ９の充電量（ＳＯＣ）が上限のＳＯＣに達しているか判断する。
真、つまり余剰電力を受け入れられない場合は、ステップ２０２で前記燃料電池２の温度が暖機終了レベルである基準温度より高いか判断する。
真、つまり暖機終了の場合、ステップ２０３で、余剰電力を前記駆動モータ３で熱として消費するために運転効率を下げる補正値を演算する。該補正値は、前記駆動トルクの要求値が０の時には、減磁起電力（ｄ軸電流）のみ流すようにするベクトル制御の値である。
ステップ２０２が偽、つまり暖機前の場合、ステップ２０３で補機の運転効率を下げる補正値の演算をする。
図２に戻り、ステップ１０４で、前記ステップ１０１で算出した要求値と前記ステップ２０３で算出した補正値より前記駆動モータ３の指令値を演算する。
ステップ１０５では、前記ステップ１０４で算出した指令値を前記インバータ４へ、該インバータ４を冷却する冷却水を循環させる冷却水ポンプ１２を駆動するインバータ１３へ、それぞれ指示する。さらに、前記燃料電池２にて、前記ステップ１０３で算出した指令値の発電電力が得られるように、加湿器１４へ純水を供給する純水ポンプ１５を駆動するインバータ１６、空気を供給する空気コンプレッサ１７を駆動するインバータ１８、水素の供給量を調節する水素バルブ１９、および、前記燃料電池２を冷却する冷却水を循環させる冷却水ポンプ２０を駆動するインバータ２１へ指令を出力する。
以上の如くの構成とされた本実施形態の燃料電池車の制御装置（ＥＣＵ）１では、燃料電池２の余剰電力を駆動モータ３の減磁起電力（ｄ軸電流）を補正することで消費するので、車両停車時も機器を機械的に動かさずに済み、静粛に、しかも、熱的な容量が大きいため温度上昇が少なく損傷を防止することが可能になる。
１…燃料電池車の制御装置（ＥＣＵ）、２…燃料電池、３…車両駆動用モータ、４…インバータ、５…アクセル、６…ブレーキ、７…シフトスイッチ、８…車速センサ、９…バッテリ、１０…バッテリセンサ、１１…温度センサ、１２…冷却水ポンプ、１３…インバータ、１４…加湿器、１５…純水ポンプ、１６…インバータ、１７…空気コンプレッサ、１８…インバータ、１９…水素バルブ、２０…冷却水ポンプ、２１…インバータ

Claims (2)

  1. 燃料電池、燃料電池の温度検出手段、蓄電手段、蓄電手段の充電状態検出手段、車両駆動用モータ、車両駆動用モータの冷却手段を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池車両の制御装置において、
    蓄電手段の充電状態が充電上限状態にあり、燃料電池が所定温度以上あり、燃料電池に余剰電力が発生した場合、
    車両駆動用モータの運転効率を低下させて余剰電力を消費させる車両駆動用モータ制御手段
    を備えたことを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
  2. 燃料電池、燃料電池の温度検出手段、蓄電手段、蓄電手段の充電状態検出手段、車両駆動用モータ、車両駆動用モータの冷却手段を備えた燃料電池車両を制御する燃料電池車両の制御装置において、
    蓄電手段の充電状態が充電上限状態にあり、燃料電池が所定温度以上あり、車両が停車していて、燃料電池に余剰電力が発生した場合、車両駆動用モータに減磁起電力（ｄ軸電流）のみ流すようにベクトル制御して余剰電力を消費させる車両駆動用モータ制御手段
    を備えたことを特徴とする燃料電池車両の制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106452246A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 苏州韦德韦诺电气科技有限公司 一种工业生产用矢量电压环控制系统及加密方法
JP2018198213A (ja) * 2018-07-26 2018-12-13 株式会社デンソー 燃料電池車両
WO2021096079A1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-20 주식회사 엘지화학 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 및 이러한 배터리 팩의 제어 방법

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