JP2017152278A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system in which electric power assigned as for high-voltage auxiliary machines except an air pump can be increased.SOLUTION: An FC system includes: an air pump for supplying air to a cathode of a fuel cell; a high voltage battery for driving the air pump; a temperature sensor for detecting temperature of the high voltage battery; a fuel cell control device for controlling a fuel cell auxiliary machine such as the air pump; and an energy management device for controlling charge/discharge or the like of the high voltage battery. The energy management device sets buffers 132, 134 to an upper/lower-limit value within a charge/discharge limit range 130 of the high-voltage battery. The energy management device sets smaller buffers 150, 152 as the temperature detected by the temperature sensor is lower. The fuel cell control device reduces a change rate of the number of revolution of the air pump as the temperature detected by the temperature sensor is lower.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

この発明は、燃料電池に酸化剤ガスを供給するポンプを、蓄電装置の温度に応じて制御する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system that controls a pump that supplies an oxidant gas to a fuel cell according to the temperature of a power storage device.

特許文献1は、バッテリとDC/DCコンバータの間に高電圧の補機類が接続される燃料電池システム(燃料電池車両)を開示している。補機には、燃料電池や高電圧バッテリの電圧を降圧して低電圧補機に印加する降圧コンバータや、燃料電池にエアを供給するエアポンプ(エアコンプレッサ)等が含まれる。   Patent Document 1 discloses a fuel cell system (fuel cell vehicle) in which high-voltage auxiliary machines are connected between a battery and a DC / DC converter. Auxiliary machines include a step-down converter that steps down the voltage of a fuel cell or a high voltage battery and applies it to a low voltage auxiliary machine, an air pump (air compressor) that supplies air to the fuel cell, and the like.

ところで、バッテリにはSOC(State Of Charge)に応じて充放電可能な電力範囲があり、充放電はこの電力範囲内に制限される。以下ではこの電力範囲を充放電制限範囲という。バッテリがこの範囲を超えて使用されると過充電/過放電となり、場合によってはバッテリの劣化・故障に至る。   By the way, the battery has a power range that can be charged and discharged in accordance with SOC (State Of Charge), and charging and discharging are limited within this power range. Hereinafter, this power range is referred to as a charge / discharge limit range. If the battery is used beyond this range, it will be overcharged / overdischarged, possibly leading to deterioration / failure of the battery.

特許文献1で示される燃料電池システムの構成においては、エアポンプの消費電力が大きく変化する場合、例えば車両の減速時/加速時に、バッテリの過充電/過放電が発生する虞がある。バッテリの過充電/過放電を防止するためには、バッテリの充放電制限範囲の上下限手前にそれぞれバッファを設定しておけばよい。この構成においては、両バッファの電力がエアポンプの使用分として割り当てられ、両バッファ間の電力がエアポンプ以外の高電圧補機の使用分として割り当てられる。但し、エアポンプの電力が大きくなる時期は予測できないため、バッファは常時設定しておく必要がある。   In the configuration of the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, when the power consumption of the air pump changes greatly, for example, when the vehicle is decelerated / accelerated, there is a possibility that the battery is overcharged / overdischarged. In order to prevent overcharge / overdischarge of the battery, it is only necessary to set buffers before the upper and lower limits of the charge / discharge limit range of the battery. In this configuration, the power of both buffers is allocated as the usage of the air pump, and the power between both buffers is allocated as the usage of the high-voltage auxiliary machine other than the air pump. However, since it is impossible to predict when the power of the air pump will increase, it is necessary to set the buffer at all times.

国際公開第2011/013213号パンフレットInternational Publication No. 2011/013213 Pamphlet

バッテリの充放電制限範囲は常温から低温になるほど小さくなる。このため、低温時に常温時と同じようにバッファを設定すると、両バッファ間の範囲が小さくなり、エアポンプ以外の高電圧補機の使用分として割り当てられる電力が少なくなる。特に、ターボ型のエアポンプは定常状態で必要とする消費電力が小さいため、加速時に必要とする電力との差が大きく、大きなバッファが必要になる。すると、エアポンプ以外の高電圧補機の使用分として割り当てられる電力は更に少なくなる。この状態ではエアポンプ以外の高電圧補機に対するバッテリの使用が限られるため、燃料電池の発電量を増やさなければならなくなり、燃費悪化の要因となる。また、エネルギーマネージメントの自由度が少なく、望ましくない。大きなバッテリであれば容量が大きくなり充放電制限範囲は広くなるものの、設置の自由度やコスト面で問題がある。   The battery charge / discharge limit range decreases as the temperature decreases from room temperature. For this reason, when the buffer is set at the low temperature in the same manner as at the normal temperature, the range between the two buffers is reduced, and the power allocated for the use of the high-voltage auxiliary machine other than the air pump is reduced. In particular, since the turbo-type air pump requires less power in a steady state, the difference from the power required for acceleration is large, and a large buffer is required. Then, the electric power allocated as the usage of the high voltage auxiliary machine other than the air pump is further reduced. In this state, since the use of the battery for the high voltage auxiliary machine other than the air pump is limited, it is necessary to increase the power generation amount of the fuel cell, which causes a deterioration in fuel consumption. In addition, the degree of freedom in energy management is small and undesirable. A large battery has a large capacity and a wide charge / discharge limit range, but there are problems in terms of installation flexibility and cost.

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、エアポンプ以外の高電圧補機分として割り当てられる電力を大きくすることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of increasing the power allocated as a high-voltage auxiliary device other than the air pump.

本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、充放電可能な電力範囲内で充放電する蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置から供給される電力を消費すると共に前記蓄電装置に電力を供給する負荷及び補機と、前記補機に含まれ前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給するポンプと、前記ポンプを制御しつつ前記燃料電池の発電及び前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、前記蓄電装置の温度を把握する温度把握手段を更に備え、前記制御装置は、前記温度把握手段により把握される温度が低いほど、前記ポンプの回転数の変化レートを小さくすることを特徴とする。   The present invention consumes power supplied from a fuel cell that generates power using a fuel gas and an oxidant gas, a power storage device that is charged and discharged within a chargeable / dischargeable power range, and power supplied from the fuel cell and the power storage device. A load and an auxiliary device for supplying electric power to the power storage device, a pump included in the auxiliary device for supplying the oxidant gas to the fuel cell, power generation of the fuel cell and the power storage device while controlling the pump And a control device that controls charging / discharging, the fuel cell system further comprising temperature grasping means for grasping a temperature of the power storage device, wherein the control device has a lower temperature grasped by the temperature grasping means. The change rate of the rotation speed of the pump is reduced.

上記構成によれば、蓄電装置の温度が低いほど、ポンプの回転数の変化レートを小さくするため、ポンプの消費電力の変動幅を小さくすることができ、蓄電装置の充放電制限範囲に設定するバッファを小さくすることが可能となる。結果として、ポンプ以外の高電圧補機に蓄電装置の電力を割り当てることが可能となり、エネルギーマネージメントの自由度が向上する。   According to the above configuration, the lower the temperature of the power storage device, the lower the rate of change of the rotation speed of the pump. The buffer can be made small. As a result, it becomes possible to allocate the power of the power storage device to the high voltage auxiliary machine other than the pump, and the degree of freedom in energy management is improved.

本発明において、前記制御装置は、前記燃料電池に要求される目標電力を演算し、前記目標電力に応じた前記酸化剤ガスの目標流量を演算し、前記目標流量に応じた前記ポンプの目標回転数を演算し、前記目標回転数に基づいて前記ポンプを制御することにより、前記燃料電池の発電を制御し、前記ポンプの回転数の変化レートを小さくした場合に、前記目標電力の変化レートを小さくしてもよい。   In the present invention, the control device calculates a target power required for the fuel cell, calculates a target flow rate of the oxidant gas according to the target power, and performs a target rotation of the pump according to the target flow rate. When the power generation of the fuel cell is controlled by calculating the number and controlling the pump based on the target rotational speed, and the change rate of the rotational speed of the pump is reduced, the change rate of the target power is calculated. It may be small.

上記構成によれば、ポンプの回転数の変化レートを小さくした場合に、燃料電池に要求される目標電力の変化レートを小さくするため、燃料電池の発電量が急激に変動しなくなる。このため、蓄電装置の過充電/過放電を抑制することができる。   According to the above configuration, when the change rate of the rotation speed of the pump is reduced, the change rate of the target power required for the fuel cell is reduced, so that the power generation amount of the fuel cell does not fluctuate rapidly. For this reason, overcharge / overdischarge of the power storage device can be suppressed.

本発明において、前記制御装置は、前記燃料電池に要求される目標電力を演算し、前記目標電力に応じた前記酸化剤ガスの目標流量を演算し、前記目標流量に応じた前記ポンプの目標回転数を演算し、前記目標回転数に基づいて前記ポンプを制御することにより、前記燃料電池の発電を制御し、前記ポンプの回転数の変化レートを小さくした場合に、前記目標流量の上昇レートを小さくしてもよい。   In the present invention, the control device calculates a target power required for the fuel cell, calculates a target flow rate of the oxidant gas according to the target power, and performs a target rotation of the pump according to the target flow rate. By calculating the number and controlling the pump based on the target rotational speed, the power generation of the fuel cell is controlled, and the rate of increase of the target flow rate is reduced when the rate of change in the rotational speed of the pump is reduced. It may be small.

通常、ポンプの目標流量を急増させる場合は、ポンプの目標圧力も急増させる。このとき、ポンプの回転数の上昇レートが小さくされていると、演算された目標流量及び目標圧力にならない。この場合、カソード圧を上昇させる圧力フィードバック制御が実行され、酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁が絞られる。すると、酸化剤ガスの流量が更に低下し、燃料電池の発電量が減少する虞がある。上記構成によれば、ポンプの回転数の変化レートを小さくした場合に、目標流量の上昇レートを小さくするため、目標圧力の急増を抑制できる。その結果、背圧弁が過剰に絞られることはなくなり、流量が更に低下することを抑制できる。   Normally, when the target flow rate of the pump is increased rapidly, the target pressure of the pump is also increased rapidly. At this time, if the rate of increase in the rotational speed of the pump is reduced, the calculated target flow rate and target pressure are not achieved. In this case, pressure feedback control for increasing the cathode pressure is executed, and the back pressure valve for adjusting the pressure of the oxidant gas is throttled. As a result, the flow rate of the oxidant gas may further decrease, and the power generation amount of the fuel cell may decrease. According to the above configuration, when the change rate of the rotation speed of the pump is reduced, the increase rate of the target flow rate is reduced, so that a rapid increase in the target pressure can be suppressed. As a result, the back pressure valve is not excessively throttled, and the flow rate can be prevented from further decreasing.

本発明において、前記制御装置は、前記目標流量、又は、前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの実流量に応じて、前記酸化剤ガスの目標圧力を所定圧以下に制限してもよい。   In the present invention, the control device may limit the target pressure of the oxidant gas to a predetermined pressure or less according to the target flow rate or the actual flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell. .

上記構成によれば、酸化剤ガスの目標圧力を所定圧以下に制限するため、流量が少ない状態で、酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁が過剰に絞られることを防止することができ、流量が更に低下することを抑制できる。   According to the above configuration, since the target pressure of the oxidant gas is limited to a predetermined pressure or less, the back pressure valve for adjusting the pressure of the oxidant gas can be prevented from being excessively throttled in a state where the flow rate is small. It can suppress that a flow rate falls further.

本発明において、前記酸化剤ガスの圧力を検出する圧力センサを更に備え、前記制御装置は、前記圧力センサにより検出される圧力に基づいて前記酸化剤ガスの圧力を所定圧にする圧力制御を行うと共に、前記目標流量、又は、前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの実流量に応じて、前記圧力制御を制限してもよい。   In the present invention, the apparatus further includes a pressure sensor for detecting the pressure of the oxidant gas, and the control device performs pressure control for setting the pressure of the oxidant gas to a predetermined pressure based on the pressure detected by the pressure sensor. At the same time, the pressure control may be limited according to the target flow rate or the actual flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell.

上記構成によれば、圧力センサにより検出される圧力に基づいて酸化剤ガスの圧力を所定圧にする圧力制御を制限するため、流量が少ない状態で、酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁が過剰に絞られることを防止でき、流量が更に低下することを抑制できる。   According to the above configuration, the back pressure valve that adjusts the pressure of the oxidant gas in a state where the flow rate is low is provided in order to limit the pressure control for setting the pressure of the oxidant gas to a predetermined pressure based on the pressure detected by the pressure sensor. It is possible to prevent excessive throttling, and to further reduce the flow rate.

本発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の前記電力範囲の上下限値にバッファを設定し、前記バッファ分の電力を前記ポンプの使用分として割り当て、前記バッファ分以外の電力を前記ポンプ以外の使用分として割り当てて、前記蓄電装置の充放電を制御し、前記ポンプの回転数の変化レートを小さくする場合には、前記温度把握手段により把握される温度が低いほど前記バッファを小さくしてもよい。   In this invention, the said control apparatus sets a buffer to the upper and lower limit value of the said electric power range of the said electrical storage apparatus, allocates the electric power for the said buffer as a usage-amount of the said pump, and uses electric power other than the said buffer for the other than the said pump When the charge rate of the power storage device is controlled and the change rate of the rotation speed of the pump is reduced, the buffer is made smaller as the temperature grasped by the temperature grasping means is lower. Also good.

上記構成により、バッファを小さくするため、ポンプ以外の高電圧補機に蓄電装置の電力を割り当てることが可能となり、エネルギーマネージメントの自由度が向上する。   With the above configuration, since the buffer is made small, it becomes possible to allocate the power of the power storage device to a high voltage auxiliary machine other than the pump, and the degree of freedom in energy management is improved.

本発明によれば、ポンプ以外の高電圧補機に蓄電装置の電力を割り当てることが可能となり、エネルギーマネージメントの自由度が向上する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to allocate the electric power of an electrical storage apparatus to high voltage auxiliary machines other than a pump, and the freedom degree of energy management improves.

図1は本実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system according to the present embodiment. 図2は燃料電池システムに含まれる電力システムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an electric power system included in the fuel cell system. 図3Aは加速時の電力推定値と実消費電力の説明に供する説明図であり、図3Bは減速時の電力推定値と実消費電力の説明に供する説明図である。FIG. 3A is an explanatory diagram for explaining the estimated power value and actual power consumption during acceleration, and FIG. 3B is an explanatory diagram for explaining the estimated power value and actual power consumption during deceleration. 図4はバッテリの充放電制限範囲の説明に供する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the charge / discharge limit range of the battery. 図5は電力配分の説明に供する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining power distribution. 図6はバッテリ温度−充放電制限範囲の特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram of a battery temperature-charge / discharge limit range. 図7はバッファを一定にする比較例の説明に供する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a comparative example in which the buffer is made constant. 図8はエアポンプの回転数上昇レート−ΔAP電力の特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram of the rotational speed increase rate-ΔAP power of the air pump. 図9はバッファを温度に応じて変える本実施形態の説明に供する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the present embodiment in which the buffer is changed according to the temperature. 図10はFCシステムで行われる処理のフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of processing performed in the FC system.

以下、本発明について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings by way of preferred embodiments.

[1 燃料電池システム12の全体構成]
図1を用いて燃料電池システム12(FCシステム12ともいう)の構成に関して説明する。本実施形態に係るFCシステム12の基本的な装置構成としては、既知のものを使用可能である。例えば、特開2016−12480号公報で示される構成を使用可能である。本明細書では、発明の特徴と関係する構成を中心に説明し、既知の構成については説明(及び図示)を省略するか、又は、簡単な説明(及び図示)に留める。なお、本実施形態では、FCシステム12を搭載する燃料電池車両10(単に車両10ともいう)を想定している。
[1 Overall configuration of fuel cell system 12]
The configuration of the fuel cell system 12 (also referred to as the FC system 12) will be described with reference to FIG. As a basic device configuration of the FC system 12 according to the present embodiment, a known device can be used. For example, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-12480 can be used. In the present specification, the description will focus on the configuration related to the features of the invention, and the description (and illustration) of the known configuration will be omitted, or only a brief description (and illustration) will be given. In the present embodiment, a fuel cell vehicle 10 (also simply referred to as a vehicle 10) on which the FC system 12 is mounted is assumed.

車両10に搭載されるFCシステム12は、燃料電池14(FC14ともいう)と、水素供給システム16と、エア供給システム18と、冷却システム20と、電力システム22と、ECU24と、を備える。また、アクセルペダル30の開度(操作量)を検出する開度センサ32を備える。   The FC system 12 mounted on the vehicle 10 includes a fuel cell 14 (also referred to as FC 14), a hydrogen supply system 16, an air supply system 18, a cooling system 20, an electric power system 22, and an ECU 24. Moreover, the opening sensor 32 which detects the opening degree (operation amount) of the accelerator pedal 30 is provided.

FC14は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟み込んで形成された燃料電池セルを積層した構造を有する。アノード電極側にはアノード流路34を介して燃料ガスとしての水素ガスが供給され、カソード電極側にはカソード流路36を介して酸化剤ガスとしてのエアが供給される。水素ガスとエア中の酸素が反応して水が生成されると共に電力が発生する。   The FC 14 has a structure in which fuel cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode are stacked. Hydrogen gas as fuel gas is supplied to the anode electrode side through the anode flow path 34, and air as oxidant gas is supplied to the cathode electrode side through the cathode flow path 36. Hydrogen gas and oxygen in the air react to generate water and generate electric power.

[1.1 水素供給システム16]
水素供給システム16は、水素供給流路16Sを介してFC14に対して水素ガスを供給すると共に、ガス排出流路16Dを介してFC14で発生するアノードオフガスを排出する。水素供給流路16S及びガス排出流路16Dはアノード流路34に連通する。
[1.1 Hydrogen supply system 16]
The hydrogen supply system 16 supplies hydrogen gas to the FC 14 via the hydrogen supply flow path 16S, and discharges the anode off-gas generated in the FC 14 via the gas discharge flow path 16D. The hydrogen supply channel 16S and the gas discharge channel 16D communicate with the anode channel 34.

[1.2 エア供給システム18]
エア供給システム18は、エア供給流路18Sを介してFC14に対してエアを供給すると共に、ガス排出流路18Dを介してFC14で発生するカソードオフガスを排出する。エア供給流路18Sとしては、上流側(吸入口側)から順に配管40a、エアポンプ42、配管40b、加湿器44、配管40cが設けられる。下流側の配管40cはFC14のカソード流路36に連通する。ガス排出流路18Dとしては、上流側(FC14側)から順に配管46a、加湿器44、配管46b、背圧弁48、配管46cが設けられる。上流側の配管46aはFC14のカソード流路36に連通する。エア供給流路18Sの配管40bと配管40cは、加湿器44をバイパスする配管56で接続される。配管56には弁58が設けられる。配管46bには圧力センサ64が設けられる。配管40bには流量センサ66が設けられる。
[1.2 Air supply system 18]
The air supply system 18 supplies air to the FC 14 via the air supply flow path 18S, and discharges the cathode off gas generated in the FC 14 via the gas discharge flow path 18D. As the air supply flow path 18S, a pipe 40a, an air pump 42, a pipe 40b, a humidifier 44, and a pipe 40c are provided in this order from the upstream side (suction port side). The downstream pipe 40c communicates with the cathode flow path 36 of the FC14. As the gas discharge flow path 18D, a pipe 46a, a humidifier 44, a pipe 46b, a back pressure valve 48, and a pipe 46c are provided in this order from the upstream side (FC 14 side). The upstream pipe 46a communicates with the cathode flow path 36 of the FC14. The piping 40 b and the piping 40 c of the air supply flow path 18 </ b> S are connected by a piping 56 that bypasses the humidifier 44. The pipe 56 is provided with a valve 58. A pressure sensor 64 is provided in the pipe 46b. A flow sensor 66 is provided in the pipe 40b.

エアポンプ42は、配管40aを介して吸気した外部のエアを、配管40b、加湿器44、配管40c等を介してFC14のカソード流路36に圧送する。加湿器44は、エアポンプ42から供給されるエアを、FC14から排出されるカソードオフガスを利用して加湿する。背圧弁48は、ECU24から出力される制御信号に応じて弁の開度を調整することにより、FC14のカソード流路36の圧力を調整する。エアポンプ42と背圧弁48と弁58は、それぞれECU24により制御される。圧力センサ64で検出される圧力値はECU24に出力されており、この圧力値が所定圧になるように背圧弁48の開度が制御される。流量センサ66で検出されるエアの実流量値はECU24に出力される。   The air pump 42 pressure-feeds external air sucked through the pipe 40a to the cathode flow path 36 of the FC 14 through the pipe 40b, the humidifier 44, the pipe 40c, and the like. The humidifier 44 humidifies the air supplied from the air pump 42 by using the cathode off gas discharged from the FC 14. The back pressure valve 48 adjusts the pressure of the cathode flow path 36 of the FC 14 by adjusting the opening of the valve in accordance with a control signal output from the ECU 24. The air pump 42, the back pressure valve 48, and the valve 58 are controlled by the ECU 24, respectively. The pressure value detected by the pressure sensor 64 is output to the ECU 24, and the opening degree of the back pressure valve 48 is controlled so that this pressure value becomes a predetermined pressure. The actual air flow value detected by the flow sensor 66 is output to the ECU 24.

[1.3 冷却システム20]
冷却システム20は、冷媒供給流路20Sを介してFC14に対して冷媒を供給すると共に、冷媒排出流路20Dを介してFC14から冷媒を回収する。冷媒は冷却システム20とFC14の間で循環しており、FC14で吸熱し、冷却システム20で放熱する。
[1.3 Cooling system 20]
The cooling system 20 supplies the refrigerant to the FC 14 via the refrigerant supply passage 20S and collects the refrigerant from the FC 14 via the refrigerant discharge passage 20D. The refrigerant circulates between the cooling system 20 and the FC 14, absorbs heat at the FC 14, and dissipates heat at the cooling system 20.

[1.4 電力システム22]
図2を用いて電力システム22に関して説明する。FC14は、FCコンタクタ70と昇圧コンバータ72(FCVCU(Voltage Control Unit)72ともいう)とインバータ74(MOTPDU(Power Drive Unit)74ともいう)を介して、トラクションモータ76(TRC76ともいう)に接続される。また、高電圧バッテリ78(BAT78ともいう)は、BATコンタクタ80と昇降圧コンバータ82(BATVCU82ともいう)を介して、TRC76に接続される。FCVCU72とBATVCU82は、TRC76に対して2次側2Sで並列に接続される。BATVCU82の1次側1Sbには各種の高電圧補機、例えばエアポンプ42とエアコンディショナ84(A/C84ともいう)とヒータ86と降圧コンバータ88(DC/DC88ともいう)が並列に接続される。
[1.4 Electric power system 22]
The power system 22 will be described with reference to FIG. The FC 14 is connected to a traction motor 76 (also referred to as TRC 76) via an FC contactor 70, a boost converter 72 (also referred to as FCVCU (Voltage Control Unit) 72), and an inverter 74 (also referred to as MOTPDU (Power Drive Unit) 74). The The high voltage battery 78 (also referred to as BAT 78) is connected to the TRC 76 via a BAT contactor 80 and a step-up / down converter 82 (also referred to as BATVCU 82). FCVCU 72 and BATVCU 82 are connected to TRC 76 in parallel on the secondary side 2S. Various high voltage auxiliary machines such as an air pump 42, an air conditioner 84 (also referred to as A / C 84), a heater 86, and a step-down converter 88 (also referred to as DC / DC 88) are connected in parallel to the primary side 1Sb of the BATVCU 82. .

FCコンタクタ70は、ECU24から出力される開閉信号に応じてFC14とFCVCU72の1次側1Sfとの遮断と接続とを切り替える。FCVCU72はチョッパ回路を備える電圧調整装置であり、ECU24の制御信号に応じて1次側1Sfの電圧を昇圧して2次側2Sに印加する。MOTPDU74は3相ブリッジ型の構成とされ、2次側2Sの直流電圧を交流電圧に変換し、ECU24から出力される目標回転数の制御信号に応じてTRC76を制御する。なお、回生時にMOTPDU74はコンバータとして機能し、TRC76で発生する交流電圧を直流電圧に変換する。MOTPDU74とTRC76は所謂負荷である。TRC76は、FC14及び/又はBAT78の電力により駆動し、回生時は発電機として機能する。TRC76にはモータ回転数センサ90が設けられる。モータ回転数センサ90はTRC76の回転数を検出し、回転数信号をECU24に出力する。   The FC contactor 70 switches between cutoff and connection between the FC 14 and the primary side 1Sf of the FCVCU 72 in accordance with an opening / closing signal output from the ECU 24. The FCVCU 72 is a voltage adjusting device including a chopper circuit, and boosts the voltage of the primary side 1Sf in accordance with the control signal of the ECU 24 and applies it to the secondary side 2S. The MOTPDU 74 has a three-phase bridge configuration, converts the DC voltage of the secondary side 2S into an AC voltage, and controls the TRC 76 in accordance with a target rotation speed control signal output from the ECU 24. During regeneration, the MOTPDU 74 functions as a converter, and converts the AC voltage generated by the TRC 76 into a DC voltage. MOTPDU 74 and TRC 76 are so-called loads. The TRC 76 is driven by the power of the FC 14 and / or BAT 78, and functions as a generator during regeneration. The TRC 76 is provided with a motor rotation speed sensor 90. The motor rotation speed sensor 90 detects the rotation speed of the TRC 76 and outputs a rotation speed signal to the ECU 24.

BAT78は、力行時に実消費電力に対するFC14の発電量の不足分を放電し、回生時に実消費電力に対するFC14や負荷の発電量の超過分を充電する。BAT78のSOCはECU24で監視される。BAT78には温度センサ92が設けられる。温度センサ92はBAT78の温度を検出し、温度信号をECU24に出力する。BATコンタクタ80は、ECU24から出力される開閉信号に応じてBAT78とBATVCU82の1次側1Sbとの遮断と接続とを切り替える。BATVCU82はチョッパ回路を備える電圧調整装置であり、ECU24から出力される制御信号に応じて、力行時には1次側1Sbの電圧を昇圧して2次側2Sに印加し、回生時には2次側2Sの電圧を降圧して1次側1Sbに印加する。   The BAT 78 discharges the shortage of the power generation amount of the FC 14 with respect to the actual power consumption during power running, and charges the excess of the power generation amount of the FC 14 and the load with respect to the actual power consumption during regeneration. The SOC of the BAT 78 is monitored by the ECU 24. The BAT 78 is provided with a temperature sensor 92. The temperature sensor 92 detects the temperature of the BAT 78 and outputs a temperature signal to the ECU 24. The BAT contactor 80 switches between disconnection and connection between the BAT 78 and the primary side 1Sb of the BATVCU 82 in accordance with an opening / closing signal output from the ECU 24. The BATVCU 82 is a voltage adjusting device including a chopper circuit. In accordance with a control signal output from the ECU 24, the voltage of the primary side 1Sb is boosted and applied to the secondary side 2S during power running, and the secondary side 2S is regenerated. The voltage is stepped down and applied to the primary side 1Sb.

エア供給システム18(図1)にも含まれるエアポンプ42は、エアポンプPDU94(A/PPDU94ともいう)を介してBATVCU82の1次側1Sbに接続される。A/PPDU94は3相ブリッジ型のインバータを備え、1次側1Sbの直流電圧を交流電圧に変換し、ECU24から出力される目標回転数の制御信号に応じてエアポンプ42を制御する。ポンプ回転数センサ96(A/P回転数センサ96ともいう)はエアポンプ42の回転数を検出し、回転数信号をECU24に出力する。   The air pump 42 also included in the air supply system 18 (FIG. 1) is connected to the primary side 1Sb of the BATVCU 82 via an air pump PDU 94 (also referred to as A / PPDU 94). The A / PPDU 94 includes a three-phase bridge type inverter, converts the DC voltage of the primary side 1Sb into an AC voltage, and controls the air pump 42 in accordance with a target rotation speed control signal output from the ECU 24. A pump rotation speed sensor 96 (also referred to as an A / P rotation speed sensor 96) detects the rotation speed of the air pump 42 and outputs a rotation speed signal to the ECU 24.

[1.5 ECU24]
図1、図2を用いてECU24に関して説明する。ECU24は、エネルギーマネージメントECU100(EMECU100ともいう)とFCECU102を備える。各ECU100、102は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、CPU、ROM(EEPROMも含む)、RAM、その他、A/D変換器、D/A変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有する。各ECU100、102は、CPUがROMに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部(機能実現手段)、例えば、制御部、演算部、及び、処理部等として機能する。各ECU100、102は、1つのECUのみから構成されてもよく、複数のECUから構成されてもよい。
[1.5 ECU24]
The ECU 24 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The ECU 24 includes an energy management ECU 100 (also referred to as an EM ECU 100) and an FC ECU 102. Each of the ECUs 100 and 102 is a computer including a microcomputer, such as a CPU, ROM (including EEPROM), RAM, and other input / output devices such as an A / D converter and a D / A converter, a timer as a timer, and the like. Have Each of the ECUs 100 and 102 functions as various function realization units (function realization means) such as a control unit, a calculation unit, and a processing unit by the CPU reading and executing a program recorded in the ROM. Each ECU 100, 102 may be composed of only one ECU or a plurality of ECUs.

EMECU100は、FC14の目標電力及びバッファ幅(下記[2.2]、[2.5]参照)を演算すると共に、FCシステム12のエネルギーマネージメント(EM)を行うように構成される。更に、EMECU100は、FC14の目標電力を電流指令値としてFCECU102に出力するように構成される。   The EMECU 100 is configured to calculate the target power and buffer width (see [2.2] and [2.5] below) of the FC 14 and to perform energy management (EM) of the FC system 12. Further, the EMECU 100 is configured to output the target power of the FC 14 to the FC ECU 102 as a current command value.

FCECU102は、CPUがROMに記録されているプログラムを読み出し実行することにより、流量/圧力演算部104、回転数演算部106、電力推定部108、ポンプ電力演算部110、変化レート制限部112、ガス制御部114、電力システム制御部116として機能する。   The FC ECU 102 reads and executes a program recorded in the ROM by the CPU, whereby a flow rate / pressure calculation unit 104, a rotation speed calculation unit 106, a power estimation unit 108, a pump power calculation unit 110, a change rate limiting unit 112, a gas It functions as the control unit 114 and the power system control unit 116.

流量/圧力演算部104は、エアポンプ42の目標流量/圧力を演算するように構成される。回転数演算部106は、目標流量を得るために必要なエアポンプ42の目標回転数を算出するように構成される。電力推定部108は、電力推定値(下記[2.1]参照)を演算するように構成される。ポンプ電力演算部110は、エアポンプ42の消費電力上限値又は回生電力上限値を演算するように構成される。変化レート制限部112は、変化レートが制限されたエアポンプ42の回転数を演算するように構成される。   The flow rate / pressure calculation unit 104 is configured to calculate a target flow rate / pressure of the air pump 42. The rotation speed calculation unit 106 is configured to calculate a target rotation speed of the air pump 42 necessary for obtaining a target flow rate. The power estimation unit 108 is configured to calculate a power estimation value (see [2.1] below). The pump power calculation unit 110 is configured to calculate the power consumption upper limit value or the regenerative power upper limit value of the air pump 42. The change rate limiting unit 112 is configured to calculate the rotation speed of the air pump 42 with the change rate limited.

ガス制御部114は、水素供給システム16及びエア供給システム18のガス制御を行うように構成される。ここでは、ガス制御部114は、圧力センサ64の検出値と目標圧力に従い背圧弁48をフィードバック制御するように構成される。   The gas control unit 114 is configured to perform gas control of the hydrogen supply system 16 and the air supply system 18. Here, the gas control unit 114 is configured to feedback control the back pressure valve 48 in accordance with the detection value of the pressure sensor 64 and the target pressure.

電力システム制御部116は、EMECU100で行われたエネルギーマネージメントに基づいて、電力システム22(FCコンタクタ70、FCVCU72、MOTPDU74、BATコンタクタ80、BATVCU82、エアポンプ42、高電圧補機84、86、88)を制御するように構成される。更に、電力システム制御部116は、BAT78の充放電が充放電制限範囲を超えないように、BATVCU82を制御するように構成される。   The power system control unit 116 controls the power system 22 (FC contactor 70, FCVCU 72, MOTPDU 74, BAT contactor 80, BATVCU 82, air pump 42, high voltage auxiliary devices 84, 86, 88) based on the energy management performed by the EMECU 100. Configured to control. Furthermore, the power system control unit 116 is configured to control the BATVCU 82 so that the charge / discharge of the BAT 78 does not exceed the charge / discharge limit range.

各ECU100、102は、信号線120を介して水素供給システム16、エア供給システム18、冷却システム20、電力システム22の各機器と通信可能に接続される。そして、ROMに格納されたプログラムを実行し、例えば、開度センサ32、圧力センサ64、流量センサ66、温度センサ92、A/P回転数センサ96等のセンサ検出値、FC14の電圧、電流、エアポンプ42の電圧、電流、回転数、TRC76の電圧、電流、回転数、BAT78の電圧、電流、温度、SOC、2次側2Sの電圧、電流等を検出して、各機器を制御する。   The ECUs 100 and 102 are communicably connected to the hydrogen supply system 16, the air supply system 18, the cooling system 20, and the power system 22 via a signal line 120. Then, the program stored in the ROM is executed. For example, sensor detection values of the opening degree sensor 32, the pressure sensor 64, the flow rate sensor 66, the temperature sensor 92, the A / P rotational speed sensor 96, the FC14 voltage, current, Each device is controlled by detecting the voltage, current, rotation speed, TRC 76 voltage, current, rotation speed, BAT 78 voltage, current, temperature, SOC, secondary side 2S voltage, current, and the like of the air pump 42.

[2 燃料電池システム12のエネルギーマネージメント]
ここで、EMECU100で行われるエネルギーマネージメント(EM)について、本実施形態に関係する背景技術を下記[2.1]〜[2.4]で説明し、本実施形態の特徴を下記[2.5]で説明する。
[2 Energy management of fuel cell system 12]
Here, regarding energy management (EM) performed by the EMECU 100, background technologies related to the present embodiment will be described in the following [2.1] to [2.4], and features of the present embodiment will be described in the following [2.5]. ] Will be described.

[2.1 エアポンプ42の電力推定値と実消費電力の差]
FCシステム12を搭載する車両10では、ごく短い時間間隔でFC14に要求される発電量(目標電力)が演算される。この際に次の演算が行われる。すなわち、その時点のエアポンプ42の流量と圧力比(エアポンプ42の吸入側圧力と吐出側圧力の比)を実現するために、エアポンプ42に必要とされる電力が演算される。この電力を「電力推定値」という。電力推定値は、例えば流量及び圧力比を入力とする電力算出マップから求められる。図3Aで示すように、一般に車両10の加速時には、各瞬間で演算される電力推定値(点線)よりも、実際に消費される実消費電力(実線)の方が大きくなる。また、図3Bで示すように、一般に車両10の減速時には、各瞬間に演算される電力推定値(点線)よりも、実際に消費される実消費電力(実線)の方が小さくなる。本明細書では、実消費電力と電力推定値との差(=実消費電力−電力推定値)を「ΔAP」という。
[2.1 Difference between estimated power of air pump 42 and actual power consumption]
In the vehicle 10 equipped with the FC system 12, the power generation amount (target power) required for the FC 14 is calculated at very short time intervals. At this time, the following calculation is performed. That is, the electric power required for the air pump 42 is calculated in order to realize the flow rate and pressure ratio of the air pump 42 at that time (ratio of suction side pressure and discharge side pressure of the air pump 42). This power is referred to as “power estimation value”. The estimated power value is obtained from, for example, a power calculation map with the flow rate and pressure ratio as inputs. As shown in FIG. 3A, generally, when the vehicle 10 is accelerated, the actual power consumption (solid line) actually consumed is larger than the estimated power value (dotted line) calculated at each moment. As shown in FIG. 3B, when the vehicle 10 is decelerated, the actual power consumption (solid line) actually consumed is generally smaller than the estimated power value (dotted line) calculated at each moment. In the present specification, the difference between the actual power consumption and the power estimation value (= actual power consumption−power estimation value) is referred to as “ΔAP”.

FC14の発電量は、エアポンプ42の電力推定値を含めたFCシステム12全体の電力を推定して設定される(下記[2.3]参照)。このため、ΔAPが大きくなると、FC14の発電量が不足又は超過する。不足する電力はBAT78の放電により補われ、超過する電力はBAT78の充電により蓄電される。   The amount of power generated by the FC 14 is set by estimating the power of the entire FC system 12 including the estimated power value of the air pump 42 (see [2.3] below). For this reason, when ΔAP increases, the power generation amount of FC 14 is insufficient or exceeded. Insufficient power is compensated by discharging BAT 78, and excess power is stored by charging BAT 78.

[2.2 BAT78の充放電制限範囲130]
図4で示すように、BAT78には充電上限値ULと放電下限値LLとで画定される充放電制限範囲130がある。充電上限値ULを超えて充電されると過充電となり、放電下限値LLを超えて放電されると過放電となる。充電上限値ULと放電下限値LLを超える範囲でのバッテリの使用は禁止されており、BAT78は充放電制限範囲130内で充放電するように使用される。当然ではあるが、SOCが大きいほど、充放電制限範囲130のうち放電できる電力幅が大きくなり、SOCが小さいほど、充放電制限範囲130のうち充電できる電力幅が大きくなる。
[2.2 Charge / Discharge Limit Range 130 of BAT78]
As shown in FIG. 4, the BAT 78 has a charge / discharge limit range 130 defined by a charge upper limit UL and a discharge lower limit LL. When charging exceeds the charging upper limit value UL, overcharging occurs, and when discharging exceeds the discharging lower limit value LL, over discharging occurs. Use of the battery in a range exceeding the charge upper limit value UL and the discharge lower limit value LL is prohibited, and the BAT 78 is used to charge and discharge within the charge / discharge limit range 130. As a matter of course, the larger the SOC, the larger the power width that can be discharged in the charge / discharge restriction range 130, and the smaller the SOC, the larger the power width that can be charged in the charge / discharge restriction range 130.

充放電制限範囲130のうち充電上限値ULの手前には減速側のバッファ132が設定され、充放電制限範囲130のうち放電下限値LLの手前には加速側のバッファ134が設定される。加速側のバッファ134は、車両10の加速時に発生するΔAPが超えない程度の大きさに設定される。減速側のバッファ132は、車両10の減速時に発生するΔAPが超えない程度の大きさに設定される。言い換えると、加速側のバッファ134及び減速側のバッファ132の電力はエアポンプ42の使用分として割り当てられる。そして、加速側のバッファ134と減速側のバッファ132以外の範囲の電力はエアポンプ42以外の使用分として割り当てられる。この範囲をEM制御範囲136という。   A deceleration-side buffer 132 is set in the charge / discharge restriction range 130 before the charge upper limit value UL, and an acceleration-side buffer 134 is set in the charge / discharge restriction range 130 before the discharge lower limit value LL. The acceleration-side buffer 134 is set to such a size that ΔAP generated when the vehicle 10 is accelerated does not exceed. The deceleration-side buffer 132 is set to a size that does not exceed ΔAP that occurs when the vehicle 10 decelerates. In other words, the electric power of the acceleration side buffer 134 and the deceleration side buffer 132 is allocated as the usage of the air pump 42. The electric power in the range other than the acceleration side buffer 134 and the deceleration side buffer 132 is allocated as a use amount other than the air pump 42. This range is referred to as an EM control range 136.

[2.3 FC14とBAT78の電力配分]
図5を用いて、車両10の加速時又は通常走行時の電力配分について説明する。図5は、BAT78のSOCが50%程度、すなわちBAT78の充電可能量と放電可能量が同程度である場合の電力配分例を示す。FCシステム12を搭載する車両10では、FC14に要求される発電量(目標電力)が演算される。大きくは次のような処理が行われる。
[2.3 FC14 and BAT78 power distribution]
With reference to FIG. 5, power distribution during acceleration of the vehicle 10 or normal travel will be described. FIG. 5 shows an example of power distribution when the SOC of the BAT 78 is about 50%, that is, the chargeable amount and the dischargeable amount of the BAT78 are about the same. In the vehicle 10 equipped with the FC system 12, the power generation amount (target power) required for the FC 14 is calculated. In general, the following processing is performed.

先ず、上記[2.1]で説明したエアポンプ42の電力推定値が演算される。ここでは電力推定値を推定電力140という。更に、エアポンプ42以外の高電圧補機(A/C84、ヒータ86、DC/DC88)やTRC76等、FCシステム12の現状維持のために要求される消費要求電力142が演算される。推定電力140と消費要求電力142をFC14の発電とBAT78のアシスト量で賄う必要がある。FCシステム12では、EM制御範囲136のうち放電側の範囲146(EM放電範囲146ともいう)の電力をBAT78のアシスト量146aとして使用することを想定したうえで、FC14の発電量144を設定する。すなわち、推定電力140と消費要求電力142の合計と、FC14の発電量144とBAT78のアシスト量146aの合計が概ね等しくなるように、FC14の発電量144とBAT78のアシスト量146aを設定する。そして、実際の加速時又は通常走行時には、BAT78のアシスト量146aがEM制御範囲136内、すなわちEM放電範囲146内に収まるように、各機器の電力消費を制御する。アシスト量146aがEM放電範囲146内であれば、加速時のΔAP(=実消費電力−電力推定値)が最大になっても、そのΔAPを加速側のバッファ134で吸収できる。このためBAT78の放電量が放電下限値LLを超えることはない。   First, the estimated power value of the air pump 42 described in [2.1] is calculated. Here, the estimated power value is referred to as estimated power 140. Further, the required power consumption 142 required for maintaining the current state of the FC system 12 such as a high voltage auxiliary machine (A / C 84, heater 86, DC / DC 88), TRC 76, etc. other than the air pump 42 is calculated. It is necessary to cover the estimated power 140 and the required power consumption 142 with the power generation of the FC 14 and the assist amount of the BAT 78. The FC system 12 sets the power generation amount 144 of the FC 14 on the assumption that the power in the discharge side range 146 (also referred to as the EM discharge range 146) of the EM control range 136 is used as the assist amount 146 a of the BAT 78. . That is, the power generation amount 144 of the FC 14 and the assist amount 146a of the BAT 78 are set so that the sum of the estimated power 140 and the required power consumption 142 is substantially equal to the sum of the power generation amount 144 of the FC 14 and the assist amount 146a of the BAT 78. Then, during actual acceleration or normal travel, the power consumption of each device is controlled so that the assist amount 146a of the BAT 78 is within the EM control range 136, that is, within the EM discharge range 146. If the assist amount 146a is within the EM discharge range 146, even if ΔAP during acceleration (= actual power consumption−power estimation value) becomes maximum, the ΔAP can be absorbed by the buffer 134 on the acceleration side. For this reason, the discharge amount of the BAT 78 does not exceed the discharge lower limit value LL.

[2.4 温度と充放電制限範囲130との関係]
上記[2.2]で説明したBAT78の充放電制限範囲130は温度によって変化する。図6で示すように、充放電制限範囲130は、BAT78の温度が常温(図6では0℃)から低くなるにつれて小さくなる。つまり、図7で示すように、低温時の充放電制限範囲130´は、常温時の充放電制限範囲130よりも小さくなる。低温時に常温時と同じバッファ132、134を設定した場合、充放電制限範囲130´内のバッファ132、134の割合が多くなり、エアポンプ42以外の機器に割り当てられるEM制御範囲136´が小さくなる。
[2.4 Relationship Between Temperature and Charge / Discharge Limit Range 130]
The charge / discharge limit range 130 of the BAT 78 described in [2.2] above varies depending on the temperature. As shown in FIG. 6, the charge / discharge restriction range 130 becomes smaller as the temperature of the BAT 78 becomes lower from normal temperature (0 ° C. in FIG. 6). That is, as shown in FIG. 7, the charge / discharge limit range 130 ′ at the low temperature is smaller than the charge / discharge limit range 130 at the normal temperature. When the same buffers 132 and 134 as those at normal temperature are set at low temperatures, the ratio of the buffers 132 and 134 in the charge / discharge restriction range 130 ′ increases, and the EM control range 136 ′ allocated to devices other than the air pump 42 decreases.

ここで車両10の加速時を例にして更に説明する。図8の回転数上昇レート−ΔAP電力特性(特性Aという)で示すように、エアポンプ42のΔAP(=実消費電力−電力推定値)は、エアポンプ42の回転数上昇レートが大きくなるほど大きくなる。すなわち、アクセルペダル30の踏み込みレートが大きくなるほどΔAPは大きくなる。特性Aはエアポンプ42により決まるものであり、温度は関係しない。このため、通常は、BAT78の温度に関わらず、特性Aの最大値に応じたバッファ134を設定する必要がある。図8においては、回転数上昇レートR1のときにΔAPが最大値W1となるため、この最大値W1に相当するバッファ134が必要である。すると、放電時にエアポンプ42以外で使用できるEM放電範囲146´は小さくなる。   Here, further explanation will be given by taking the acceleration of the vehicle 10 as an example. As indicated by the rotational speed increase rate-ΔAP power characteristic (referred to as characteristic A) in FIG. 8, ΔAP (= actual power consumption-power estimated value) of the air pump 42 increases as the rotational speed increase rate of the air pump 42 increases. That is, ΔAP increases as the depression rate of the accelerator pedal 30 increases. The characteristic A is determined by the air pump 42, and the temperature is not related. For this reason, it is usually necessary to set the buffer 134 according to the maximum value of the characteristic A regardless of the temperature of the BAT 78. In FIG. 8, ΔAP becomes the maximum value W1 at the rotation speed increase rate R1, and therefore the buffer 134 corresponding to the maximum value W1 is necessary. Then, the EM discharge range 146 ′ that can be used other than the air pump 42 at the time of discharge becomes small.

[2.5 本実施形態の説明]
本実施形態によれば、BAT78が低温環境下にあっても、EM放電範囲146´(EM制御範囲136´)を広くすることができる。すなわち、本実施形態は、BAT78の温度が低くなるほど、エアポンプ42の回転数変化レートを小さくする。図8、図9を用いて一例を説明する。常温(所定温度以上:例えば0℃以上)と低温(所定温度未満:例えば0℃未満)の2つの状態において、アクセルペダル30が同じように踏まれた場合を想定する。常温時にはエアポンプ42の回転数上昇レートを抑制しない。このとき、図8で示すように、回転数上昇レートは最大値であるR1まで上昇可能である。このため、図9で示すように、回転数上昇レートがR1であるときに発生するΔAP=W1に相当するバッファ134を設定する。一方、低温時にはエアポンプ42の回転数上昇レートを常温時よりも小さくする。このとき、図8で示すように、回転数上昇レートは最大値であるR1よりも小さいR2に制限される。このため、図9で示すように、回転数上昇レートがR2であるときに発生するΔAP=W2(<W1)に相当するバッファ152を設定する。すると、BAT78の放電時にエアポンプ42以外で使用できるEM放電範囲158は、バッファ134を設定した場合のEM放電範囲146´よりも大きくなる。
[2.5 Description of Embodiment]
According to the present embodiment, the EM discharge range 146 ′ (EM control range 136 ′) can be widened even when the BAT 78 is in a low temperature environment. That is, in the present embodiment, the rotation speed change rate of the air pump 42 is reduced as the temperature of the BAT 78 is lowered. An example will be described with reference to FIGS. It is assumed that the accelerator pedal 30 is stepped in the same manner in two states of normal temperature (above a predetermined temperature: for example, 0 ° C. or more) and low temperature (below the predetermined temperature: for example, less than 0 ° C.). The rate of increase in the rotation speed of the air pump 42 is not suppressed at room temperature. At this time, as shown in FIG. 8, the rotational speed increase rate can be increased to R1, which is the maximum value. For this reason, as shown in FIG. 9, a buffer 134 corresponding to ΔAP = W1 generated when the rotation speed increase rate is R1 is set. On the other hand, when the temperature is low, the rate of increase in the rotation speed of the air pump 42 is made smaller than that at normal temperature. At this time, as shown in FIG. 8, the rotational speed increase rate is limited to R2 smaller than R1 which is the maximum value. For this reason, as shown in FIG. 9, a buffer 152 corresponding to ΔAP = W2 (<W1) generated when the rotation speed increase rate is R2 is set. Then, the EM discharge range 158 that can be used other than the air pump 42 during the discharge of the BAT 78 is larger than the EM discharge range 146 ′ when the buffer 134 is set.

車両10の減速時についても同様である。本実施形態では、常温時にはエアポンプ42の回転低下レートを抑制しない。一方、低温時にはエアポンプ42の回転低下レートを常温時よりも小さくする。すると、EM充電範囲156は、バッファ132を設定した場合のEM充電範囲148´よりも大きくなる。   The same applies when the vehicle 10 is decelerated. In this embodiment, the rotation reduction rate of the air pump 42 is not suppressed at room temperature. On the other hand, when the temperature is low, the rotation reduction rate of the air pump 42 is made smaller than that at room temperature. Then, the EM charging range 156 becomes larger than the EM charging range 148 ′ when the buffer 132 is set.

このように、本実施形態によれば、BAT78の温度が低いほど、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくする。すると、エアポンプ42の消費電力の変化幅が小さくなる。その結果、バッファ150、152を小さくすることが可能となる。すなわち、低温時のEM制御範囲154は、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくしない場合のEM制御範囲136´よりも大きくなる。このため、エアポンプ42以外で使用できるBAT78の電力を増やすことができ、FC14の発電を抑制できる。また、エネルギーマネージメントの自由度が広がる。   Thus, according to the present embodiment, the lower the temperature of the BAT 78, the smaller the rate of change of the rotation speed of the air pump 42. Then, the change width of the power consumption of the air pump 42 becomes small. As a result, the buffers 150 and 152 can be reduced. That is, the EM control range 154 at a low temperature is larger than the EM control range 136 ′ when the rate of change in the rotation speed of the air pump 42 is not reduced. For this reason, the electric power of BAT78 which can be used other than the air pump 42 can be increased, and the electric power generation of FC14 can be suppressed. In addition, the degree of freedom of energy management is expanded.

[3 FCシステム12の処理]
[3.1 処理例1]
図10で示すフローチャートを用いつつ、適宜図1、図2を参照してFCシステム12で行われる処理を説明する。
[3 Processing of FC system 12]
[3.1 Processing Example 1]
The processing performed in the FC system 12 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate, using the flowchart shown in FIG.

ステップS1にて、ECU24は各機器の動作状況を監視すると共に、各種センサの検出信号を受信することにより各種情報を取得する。   In step S1, the ECU 24 monitors the operating status of each device and acquires various information by receiving detection signals from various sensors.

ステップS2にて、EMECU100は、BAT78の充放電制限範囲130の充電上限値ULと放電下限値LLに、温度に応じたバッファを設定する。例えば、図9で示すように、BAT78が低温(例えば0℃未満)である場合は、BAT78の温度が低くなるほど幅が小さくなるバッファ150、152を設定する。一方、BAT78が常温(例えば0℃以上)である場合は、一定幅のバッファ132、134を設定する。   In step S2, EMECU 100 sets a buffer corresponding to the temperature to charge upper limit UL and discharge lower limit LL of charge / discharge limit range 130 of BAT 78. For example, as shown in FIG. 9, when the BAT 78 is at a low temperature (for example, less than 0 ° C.), the buffers 150 and 152 whose width decreases as the temperature of the BAT 78 decreases are set. On the other hand, when the BAT 78 is at room temperature (for example, 0 ° C. or higher), the buffers 132 and 134 having a certain width are set.

ステップS3にて、EMECU100は、取得した情報に基づいて、FC14に要求される発電量、すなわち目標電力を演算する。このとき、EMECU100には、FCECU102の電力推定部108で前回演算された電力推定値がフィードバックされている。EMECU100は、この電力推定値とバッファ150、152の幅に基づいて、BAT78から充放電可能な電力を演算すると共に、負荷や高電圧補機に割り当てることができる消費電力や回生電力を決定する。そして、EMECU100は、FCシステム12で発生/消費するトータルの電力がプラスマイナスゼロとなるように、FC14の目標電力を演算する。例えば、車両10の加速時には上記[2.3]で説明したような手順で目標電力を算出する。目標電力は電流指令値としてFCECU102に出力される。   In step S3, the EMECU 100 calculates the power generation amount required for the FC 14, that is, the target power, based on the acquired information. At this time, the power estimation value previously calculated by the power estimation unit 108 of the FC ECU 102 is fed back to the EMECU 100. The EMECU 100 calculates the power that can be charged and discharged from the BAT 78 based on the estimated power value and the widths of the buffers 150 and 152, and determines the power consumption and regenerative power that can be allocated to the load and the high voltage auxiliary machine. Then, the EMECU 100 calculates the target power of the FC 14 so that the total power generated / consumed in the FC system 12 becomes plus or minus zero. For example, when the vehicle 10 is accelerated, the target power is calculated according to the procedure described in [2.3] above. The target power is output to the FC ECU 102 as a current command value.

ステップS4にて、流量/圧力演算部104は、電流指令値に基づいて、FC14の目標電力を得るために必要なエアポンプ42の目標流量/圧力を演算する。   In step S4, the flow rate / pressure calculation unit 104 calculates the target flow rate / pressure of the air pump 42 required to obtain the target power of the FC 14 based on the current command value.

ステップS5にて、回転数演算部106は、流量/圧力演算部104で演算された目標流量/圧力と、エアポンプ42のA/P回転数センサ96の検出値を用いて、目標流量を得るために必要なエアポンプ42の目標回転数を演算する。   In step S5, the rotation speed calculation unit 106 obtains a target flow rate using the target flow rate / pressure calculated by the flow rate / pressure calculation unit 104 and the detection value of the A / P rotation speed sensor 96 of the air pump 42. The target rotational speed of the air pump 42 necessary for the calculation is calculated.

ステップS6にて、電力推定部108は、流量/圧力演算部104で演算された目標流量/圧力を用いて、電力推定値(下記[2.1]参照)を演算する。演算された電力推定値は、次回の目標電力の演算のために、EMECU100にフィードバックされる。   In step S6, the power estimation unit 108 calculates a power estimation value (see [2.1] below) using the target flow rate / pressure calculated by the flow rate / pressure calculation unit 104. The calculated power estimation value is fed back to the EMECU 100 for the next calculation of the target power.

ステップS7にて、ポンプ電力演算部110は、電力推定部108で演算された電力推定値と、エアポンプ42の通常の消費電力上下限値を用いて、その時点におけるエアポンプ42の消費電力上限値又は回生電力上限値を演算する。通常の消費電力上限値というのは、エアポンプ42の定格値である。通常の消費電力下限値というのは、車両10の故障時等でも最低限必要な電力をFC14が発電するためにエアポンプ42に要求される電力である。   In step S7, the pump power calculation unit 110 uses the power estimation value calculated by the power estimation unit 108 and the normal power consumption upper and lower limit values of the air pump 42, or the power consumption upper limit value of the air pump 42 at that time or Calculate the regenerative power upper limit. The normal power consumption upper limit value is the rated value of the air pump 42. The normal lower limit value of power consumption is the power required for the air pump 42 in order for the FC 14 to generate the minimum required power even when the vehicle 10 is at fault or the like.

ステップS8にて、変化レート制限部112は、EMECU100で設定されたバッファ150、152の幅と、回転数演算部106で演算された目標回転数と、電力推定部108で演算された電力推定値を用いて、変化レートが制限された目標回転数を演算する。例えば、バッファ150、152の幅が小さい、すなわちBAT78が低温であるほど目標回転数の変化レートを小さくする。より具体的には、その時点の回転数から今回算出した目標回転数への変化レートを、BAT78が低温であるほど小さくする。つまり、目標回転数の時間あたりの変動幅を小さくする。このようにすれば、エアポンプ42の消費電力又は回生電力はバッファ150、152を超えることはない。この処理によって、結果として、変化レート制限後の目標回転数は、変化レートを制限しない場合の目標回転数と比較して小さくなる。一方、一定のバッファ132、134が設定される場合は、目標回転数の変化レートを小さくすることなくそのまま使用する。   In step S8, the change rate limiting unit 112 determines the widths of the buffers 150 and 152 set by the EMECU 100, the target rotation number calculated by the rotation number calculation unit 106, and the estimated power value calculated by the power estimation unit 108. Is used to calculate the target rotational speed with a limited change rate. For example, the change rate of the target rotational speed is decreased as the widths of the buffers 150 and 152 are smaller, that is, the BAT 78 is lower in temperature. More specifically, the rate of change from the rotational speed at that time to the target rotational speed calculated this time is decreased as the BAT 78 is at a lower temperature. That is, the fluctuation range per hour of the target rotation speed is reduced. In this way, the power consumption or regenerative power of the air pump 42 does not exceed the buffers 150 and 152. As a result of this process, the target rotational speed after the change rate is limited becomes smaller than the target rotational speed when the change rate is not limited. On the other hand, when the constant buffers 132 and 134 are set, they are used as they are without decreasing the change rate of the target rotational speed.

ステップS9にて、電力システム制御部116は、BAT78の充放電量が充電上限値UL及び放電下限値LLを超えないように、電力システム22を制御する。この際、電力システム制御部116は、A/PPDU94を介して、変化レート制限部112で演算された目標回転数に基づいて、エアポンプ42を制御する。電力システム制御部116は、ポンプ電力演算部110で演算された消費電力上限値以下又は回生電力上限値以下の範囲内でエアポンプ42の電力を制御する。   In step S9, the power system control unit 116 controls the power system 22 so that the charge / discharge amount of the BAT 78 does not exceed the charge upper limit value UL and the discharge lower limit value LL. At this time, the power system control unit 116 controls the air pump 42 via the A / PPDU 94 based on the target rotational speed calculated by the change rate limiting unit 112. The power system control unit 116 controls the power of the air pump 42 within the range of the power consumption upper limit value calculated by the pump power calculation unit 110 or the regenerative power upper limit value.

ステップS10にて、ガス制御部114は、カソード圧を流量/圧力演算部104で演算された目標圧力にするために、圧力センサ64で検出された圧力値を監視しつつ背圧弁48のフィードバック制御を行う。   In step S 10, the gas control unit 114 performs feedback control of the back pressure valve 48 while monitoring the pressure value detected by the pressure sensor 64 in order to set the cathode pressure to the target pressure calculated by the flow rate / pressure calculation unit 104. I do.

[3.2 処理例2]
処理例1のステップS3にて、EMECU100は、FC14の目標電力を演算しているが、この際、温度に応じて目標電力を制限することも可能である。例えば、BAT78が低温(例えば0℃未満)である場合は、低温であるほど目標電力の変化レートを小さくする。より具体的には、前回算出した目標電力から今回算出した目標電力への変化レートを、BAT78が低温であるほど小さくする。つまり、目標電力の時間あたりの変動幅を小さくする。一例としては、温度に応じた係数m(0<m<1)を目標電力に掛けて変化レートを小さくする。一方、BAT78が常温(0℃以上)である場合は、目標電力の変化レートを小さくすることなくそのまま使用する。
[3.2 Processing Example 2]
In step S3 of Processing Example 1, the EMECU 100 calculates the target power of the FC 14, but at this time, the target power can be limited according to the temperature. For example, when the BAT 78 is at a low temperature (for example, less than 0 ° C.), the change rate of the target power is decreased as the temperature is lower. More specifically, the rate of change from the target power calculated last time to the target power calculated this time is decreased as the BAT 78 is at a lower temperature. That is, the fluctuation range per hour of the target power is reduced. As an example, the change rate is reduced by multiplying the target power by a coefficient m (0 <m <1) corresponding to the temperature. On the other hand, when the BAT 78 is at room temperature (0 ° C. or higher), it is used as it is without reducing the target power change rate.

処理例2によれば、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくした場合に、FC14に要求される目標電力の変化レートを小さくするため、FC14の発電量が急激に変動しなくなる。このため、BAT78の過充電/過放電を抑制することができる。   According to the processing example 2, when the change rate of the rotation speed of the air pump 42 is reduced, the change rate of the target power required for the FC 14 is reduced, so that the power generation amount of the FC 14 does not change rapidly. For this reason, overcharge / overdischarge of the BAT 78 can be suppressed.

[3.3 処理例3]
処理例1、2のステップS4にて、流量/圧力演算部104は、エアポンプ42の目標流量を演算しているが、この際、温度に応じて目標流量を制限することも可能である。例えば、BAT78が低温(例えば0℃未満)である場合は、低温であるほど目標流量の上昇レートを小さくする。より具体的には、その時点のエアの流量から今回算出した目標流量への上昇レートを、BAT78が低温であるほど小さくする。つまり、目標流量の時間あたりの変動幅を小さくする。一例としては、温度に応じた係数n(0<n<1)を目標電力に掛けて変化レートを小さくする。一方、BAT78が常温(0℃以上)である場合は、目標流量の上昇レートを小さくすることなくそのまま使用する。
[3.3 Processing Example 3]
In step S4 of the processing examples 1 and 2, the flow rate / pressure calculation unit 104 calculates the target flow rate of the air pump 42. At this time, it is also possible to limit the target flow rate according to the temperature. For example, when the BAT 78 is at a low temperature (for example, less than 0 ° C.), the increase rate of the target flow rate is decreased as the temperature is lower. More specifically, the rate of increase from the current air flow rate to the target flow rate calculated this time is made smaller as the BAT 78 is lower in temperature. That is, the fluctuation range per hour of the target flow rate is reduced. As an example, the change rate is reduced by multiplying the target power by a coefficient n (0 <n <1) corresponding to the temperature. On the other hand, when BAT78 is normal temperature (0 degreeC or more), it uses as it is, without making the raise rate of target flow volume small.

通常、エアポンプ42の目標流量を急増させる場合は、エアポンプ42の目標圧力も急増させる。このとき、エアポンプ42の回転数の上昇レートが小さくされていると、演算された目標流量及び目標圧力にならない。この場合、カソード圧を上昇させる圧力フィードバック制御が実行され、エアの圧力を調整する背圧弁48が絞られる。すると、エアの流量が更に低下し、FC14の発電量が減少する虞がある。処理例3によれば、エアポンプ42の回転数の上昇レートを小さくした場合に、目標流量の上昇レートを小さくするため、目標圧力の急増を抑制できる。その結果、背圧弁48が過剰に絞られることはなくなり、流量が更に低下することを抑制できる。   Normally, when the target flow rate of the air pump 42 is increased rapidly, the target pressure of the air pump 42 is also increased rapidly. At this time, if the rate of increase in the rotational speed of the air pump 42 is reduced, the calculated target flow rate and target pressure are not obtained. In this case, pressure feedback control for increasing the cathode pressure is executed, and the back pressure valve 48 for adjusting the air pressure is throttled. As a result, the air flow rate may further decrease, and the power generation amount of the FC 14 may decrease. According to the process example 3, when the rate of increase in the rotation speed of the air pump 42 is reduced, the rate of increase in the target flow rate is reduced, so that a rapid increase in the target pressure can be suppressed. As a result, the back pressure valve 48 is not excessively throttled, and it is possible to suppress the flow rate from further decreasing.

ところで、処理例3では目標流量の上昇レートを制限する一方で、減少レートを制限していない。これは減少レートを制限しなくても、車両10の挙動に影響がでないためである。   By the way, in the processing example 3, while the increase rate of the target flow rate is limited, the decrease rate is not limited. This is because the behavior of the vehicle 10 is not affected even if the reduction rate is not limited.

[3.4 処理例4]
処理例3のステップS4にて、流量/圧力演算部104は、エアポンプ42の目標圧力を算出しているが、この際、演算された目標流量に応じて目標圧力を制限することも可能である。例えば、目標流量が所定流量未満である場合は、目標圧力を所定圧以下にする。所定圧は一定値でもよいし、流量が少なくなるに応じて小さくなる値であってもよい。通常、高い目標圧力が設定された場合に、ガス制御部114は背圧弁48を絞る。流量が少ない状態で背圧弁48を絞ると、流量が更に少なくなり、目標とする流量が得られなくなる。本処理例4のように、目標流量が所定流量未満である場合に目標圧力を所定圧以下にすることにより、流量の過剰な低下を抑制できる。なお、目標流量ではなく、流量センサ66で検出される実流量に応じて目標圧力を制限してもよい。
[3.4 Processing Example 4]
In step S4 of Processing Example 3, the flow rate / pressure calculation unit 104 calculates the target pressure of the air pump 42. At this time, it is also possible to limit the target pressure according to the calculated target flow rate. . For example, when the target flow rate is less than a predetermined flow rate, the target pressure is set to a predetermined pressure or less. The predetermined pressure may be a constant value or a value that decreases as the flow rate decreases. Normally, the gas control unit 114 throttles the back pressure valve 48 when a high target pressure is set. If the back pressure valve 48 is throttled while the flow rate is low, the flow rate is further reduced and the target flow rate cannot be obtained. As in this processing example 4, when the target flow rate is less than the predetermined flow rate, the target pressure is set to be equal to or lower than the predetermined pressure, thereby suppressing an excessive decrease in the flow rate. Note that the target pressure may be limited according to the actual flow rate detected by the flow rate sensor 66 instead of the target flow rate.

処理例4によれば、エアの目標圧力を所定圧以下に制限するため、流量が少ない状態で、エアの圧力を調整する背圧弁48が過剰に絞られることを防止することができ、流量が更に低下することを抑制できる。   According to the processing example 4, since the target air pressure is limited to a predetermined pressure or less, it is possible to prevent the back pressure valve 48 that adjusts the air pressure from being excessively throttled in a state where the flow rate is small. Further reduction can be suppressed.

[3.5 処理例5]
処理例3のステップS4にて、EMECU100は、FC14の目標圧力を算出しているが、この際、目標流量に応じて圧力フィードバック制御を制限することも可能である。例えば、圧力フィードバック制御を一時的に停止する。流量が少なくなると、圧力センサ64により検出される圧力が小さくなる。圧力フィードバック制御を継続した場合、ガス制御部114は、圧力を上昇させるために、背圧弁48を絞る。すると、流量が更に少なくなり、目標とする流量が得られなくなる。本処理例5のように、目標流量が所定流量未満である場合に圧力フィードバック制御を一時的に停止することにより、流量の過剰な低下を抑制できる。なお、目標流量ではなく、流量センサ66で検出される実流量に応じて圧力フィードバック制御を制限してもよい。
[3.5 Processing Example 5]
In step S4 of processing example 3, the EMECU 100 calculates the target pressure of the FC 14, but at this time, it is also possible to limit the pressure feedback control according to the target flow rate. For example, the pressure feedback control is temporarily stopped. When the flow rate decreases, the pressure detected by the pressure sensor 64 decreases. When the pressure feedback control is continued, the gas control unit 114 throttles the back pressure valve 48 in order to increase the pressure. Then, the flow rate is further reduced, and the target flow rate cannot be obtained. As in the present processing example 5, when the target flow rate is less than the predetermined flow rate, excessive reduction in the flow rate can be suppressed by temporarily stopping the pressure feedback control. The pressure feedback control may be limited according to the actual flow rate detected by the flow rate sensor 66 instead of the target flow rate.

上記構成によれば、圧力センサ64により検出される圧力に基づいてエアの圧力を所定圧にする圧力フィードバック制御を制限するため、流量が少ない状態で、エアの圧力を調整する背圧弁48が過剰に絞られることを防止でき、流量が更に低下することを抑制できる。   According to the above configuration, the pressure feedback control for setting the air pressure to a predetermined pressure based on the pressure detected by the pressure sensor 64 is limited, so that the back pressure valve 48 for adjusting the air pressure is excessive in a state where the flow rate is small. It is possible to prevent the flow rate from being squeezed, and to further reduce the flow rate.

[4 他の実施形態]
上記実施形態は、BAT78の温度が常温より低くなった場合に充放電制限範囲130が狭くなるという問題を解消するために、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくするものである。一方、BAT78の温度が常温より高くなった場合にも充放電制限範囲130は狭くなることがある。このため、BAT78の温度が常温より高くなった場合に上記実施形態を利用してもよい。
[4 Other Embodiments]
In the above embodiment, the rate of change in the rotational speed of the air pump 42 is reduced in order to solve the problem that the charge / discharge restriction range 130 is narrowed when the temperature of the BAT 78 is lower than room temperature. On the other hand, even when the temperature of the BAT 78 becomes higher than room temperature, the charge / discharge restriction range 130 may be narrowed. For this reason, you may utilize the said embodiment, when the temperature of BAT78 becomes higher than normal temperature.

[5 本実施形態のまとめ]
FCシステム12は、水素ガス(燃料ガス)及びエア(酸化剤ガス)を用いて発電する燃料電池14と、充放電制限範囲130内で充放電するBAT78(蓄電装置)と、燃料電池14及びBAT78から供給される電力を消費すると共にBAT78に電力を供給するTRC76等の負荷及びエアポンプ42等の補機と、エアポンプ42を制御しつつ燃料電池14の発電及びBAT78の充放電を制御するECU24(制御装置)と、を備える。FCシステム12は、更に、BAT78の温度を検出(把握)する温度センサ92(温度把握手段)を備える。ECU24(FCECU102)は、温度センサ92により検出される温度が低いほど、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくする。
[5 Summary of this embodiment]
The FC system 12 includes a fuel cell 14 that generates power using hydrogen gas (fuel gas) and air (oxidant gas), a BAT 78 (power storage device) that charges and discharges within the charge / discharge restriction range 130, and the fuel cell 14 and BAT 78. The ECU 24 controls the power generation of the fuel cell 14 and the charging / discharging of the BAT 78 while controlling the air pump 42 and the load such as the TRC 76 that consumes the power supplied from the power supply and supplies power to the BAT 78 and the air pump 42. Device). The FC system 12 further includes a temperature sensor 92 (temperature grasping means) that detects (obtains) the temperature of the BAT 78. The ECU 24 (FC ECU 102) reduces the rate of change of the rotation speed of the air pump 42 as the temperature detected by the temperature sensor 92 is lower.

ECU24(EMECU100)は、BAT78の充放電制限範囲130の上下限値にバッファ132、134を設定し、バッファ132、134分の電力をエアポンプ42の使用分として割り当て、バッファ132、134分以外の電力をエアポンプ42以外の使用分として割り当てて、BAT78の充放電を制御する。ECU24(EMECU100)は、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくする場合には、温度センサ92により検出される温度が低いほど小さいバッファ150、152を設定する。   The ECU 24 (EMECU 100) sets the buffers 132 and 134 to the upper and lower limit values of the charge / discharge restriction range 130 of the BAT 78, allocates the power for the buffers 132 and 134 as the usage of the air pump 42, and sets the power other than the buffers 132 and 134 minutes. Is used as a part for use other than the air pump 42, and charging / discharging of the BAT 78 is controlled. The ECU 24 (EMECU 100) sets smaller buffers 150 and 152 as the temperature detected by the temperature sensor 92 is lower when the rate of change in the rotational speed of the air pump 42 is reduced.

FCシステム12によれば、BAT78の温度が低いほど、エアポンプ42の回転数の変化レートを小さくするため、エアポンプ42の消費電力の変動幅を小さくすることができ、BAT78の充放電制限範囲130に設定するバッファを小さくすることが可能となる。結果として、エアポンプ42以外の高電圧補機にBAT78の電力を割り当てることが可能となり、エネルギーマネージメントの自由度が向上する。   According to the FC system 12, the lower the temperature of the BAT 78, the smaller the rate of change of the rotation speed of the air pump 42, so that the fluctuation range of the power consumption of the air pump 42 can be reduced. It is possible to reduce the buffer to be set. As a result, it becomes possible to allocate the power of the BAT 78 to a high-voltage auxiliary machine other than the air pump 42, and the degree of freedom in energy management is improved.

図2で示すように、上記実施形態では、A/PPDU94がBATVCU82の1次側1Sbに設けられているが、他の位置に設けられていてもよい。例えば2次側2Sに設けられていてもよい。   As shown in FIG. 2, in the above embodiment, the A / PPDU 94 is provided on the primary side 1Sb of the BATVCU 82, but may be provided at other positions. For example, it may be provided on the secondary side 2S.

また、上記実施形態では、BAT78の温度を温度センサ92により把握しているが、例えば車外が低温でソークが続いた場合に、BAT78の温度が低温であるとみなすようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the temperature of BAT78 is grasped | ascertained with the temperature sensor 92, when the outside of a vehicle is low temperature and a soak continues, you may make it consider that the temperature of BAT78 is low temperature.

10…車両 12…FCシステム
14…燃料電池(FC) 18…エア供給システム
22…電力システム 24…ECU
42…エアポンプ 48…背圧弁
78…高電圧バッテリ(BAT) 92…温度センサ(温度把握手段)
94…A/PPDU 100…EMECU
102…FCECU 104…流量/圧力演算部
106…回転数演算部 108…電流推定部
110…ポンプ電力演算部 112…変化レート制限部
114…ガス制御部 116…電力システム制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle 12 ... FC system 14 ... Fuel cell (FC) 18 ... Air supply system 22 ... Electric power system 24 ... ECU
42 ... Air pump 48 ... Back pressure valve 78 ... High voltage battery (BAT) 92 ... Temperature sensor (temperature grasping means)
94 ... A / PPDU 100 ... EMECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... FCECU 104 ... Flow rate / pressure calculating part 106 ... Rotation speed calculating part 108 ... Current estimation part 110 ... Pump power calculating part 112 ... Change rate limiting part 114 ... Gas control part 116 ... Power system control part

Claims (6)

燃料ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
充放電可能な電力範囲内で充放電する蓄電装置と、
前記燃料電池及び前記蓄電装置から供給される電力を消費すると共に前記蓄電装置に電力を供給する負荷及び補機と、
前記補機に含まれ前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給するポンプと、
前記ポンプを制御しつつ前記燃料電池の発電及び前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置と、
を備える燃料電池システムであって、
前記蓄電装置の温度を把握する温度把握手段を更に備え、
前記制御装置は、前記温度把握手段により把握される温度が低いほど、前記ポンプの回転数の変化レートを小さくする
ことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas;
A power storage device that charges and discharges within a chargeable / dischargeable power range;
A load and an auxiliary machine that consumes power supplied from the fuel cell and the power storage device and supplies power to the power storage device;
A pump included in the auxiliary machine for supplying the oxidant gas to the fuel cell;
A control device for controlling power generation of the fuel cell and charge / discharge of the power storage device while controlling the pump;
A fuel cell system comprising:
A temperature grasping means for grasping the temperature of the power storage device;
The fuel cell system, wherein the control device reduces the rate of change of the rotation speed of the pump as the temperature grasped by the temperature grasping means is lower.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、
前記燃料電池に要求される目標電力を演算し、前記目標電力に応じた前記酸化剤ガスの目標流量を演算し、前記目標流量に応じた前記ポンプの目標回転数を演算し、前記目標回転数に基づいて前記ポンプを制御することにより、前記燃料電池の発電を制御し、
前記ポンプの回転数の変化レートを小さくした場合に、前記目標電力の変化レートを小さくする
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
The controller is
The target power required for the fuel cell is calculated, the target flow rate of the oxidant gas according to the target power is calculated, the target rotational speed of the pump according to the target flow rate is calculated, and the target rotational speed Controlling the power generation of the fuel cell by controlling the pump based on
The fuel cell system, wherein the change rate of the target power is reduced when the change rate of the rotation speed of the pump is reduced.
請求項1又は2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、
前記燃料電池に要求される目標電力を演算し、前記目標電力に応じた前記酸化剤ガスの目標流量を演算し、前記目標流量に応じた前記ポンプの目標回転数を演算し、前記目標回転数に基づいて前記ポンプを制御することにより、前記燃料電池の発電を制御し、
前記ポンプの回転数の変化レートを小さくした場合に、前記目標流量の上昇レートを小さくする
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The controller is
The target power required for the fuel cell is calculated, the target flow rate of the oxidant gas according to the target power is calculated, the target rotational speed of the pump according to the target flow rate is calculated, and the target rotational speed Controlling the power generation of the fuel cell by controlling the pump based on
The fuel cell system, wherein the rate of increase of the target flow rate is reduced when the change rate of the rotation speed of the pump is reduced.
請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、
前記目標流量、又は、前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの実流量に応じて、前記酸化剤ガスの目標圧力を所定圧以下に制限する
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 3, wherein
The controller is
The fuel cell system, wherein the target pressure of the oxidant gas is limited to a predetermined pressure or less according to the target flow rate or the actual flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell.
請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、
前記酸化剤ガスの圧力を検出する圧力センサを更に備え、
前記制御装置は、
前記圧力センサにより検出される圧力に基づいて前記酸化剤ガスの圧力を所定圧にする圧力制御を行うと共に、
前記目標流量、又は、前記燃料電池に供給される前記酸化剤ガスの実流量に応じて、前記圧力制御を制限する
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 3, wherein
A pressure sensor for detecting the pressure of the oxidant gas;
The controller is
While performing pressure control to make the pressure of the oxidant gas a predetermined pressure based on the pressure detected by the pressure sensor,
The fuel cell system, wherein the pressure control is limited according to the target flow rate or an actual flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の前記電力範囲の上下限値にバッファを設定し、前記バッファ分の電力を前記ポンプの使用分として割り当て、前記バッファ分以外の電力を前記ポンプ以外の使用分として割り当てて、前記蓄電装置の充放電を制御し、
前記ポンプの回転数の変化レートを小さくする場合には、前記温度把握手段により把握される温度が低いほど前記バッファを小さくする
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5,
The controller is
The buffer is set to the upper and lower limit values of the power range of the power storage device, the power for the buffer is allocated as the usage of the pump, and the power other than the buffer is allocated as the usage other than the pump. Control the charge and discharge of the device,
When the rate of change of the rotation speed of the pump is reduced, the buffer is made smaller as the temperature grasped by the temperature grasping means is lower.
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