JP2018073565A - Warming method of fuel cell system - Google Patents
Warming method of fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018073565A JP2018073565A JP2016210228A JP2016210228A JP2018073565A JP 2018073565 A JP2018073565 A JP 2018073565A JP 2016210228 A JP2016210228 A JP 2016210228A JP 2016210228 A JP2016210228 A JP 2016210228A JP 2018073565 A JP2018073565 A JP 2018073565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- value
- fuel cell
- secondary battery
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は燃料電池システムの暖機方法に関する。 The present invention relates to a method for warming up a fuel cell system.
低温環境下において燃料電池の所望の性能を実現するために、燃料電池の暖機運転を行う技術がある。例えば、特許文献1では、氷点以下の低温環境における燃料電池の急速暖機方法について開示している。なお、この方法では、燃料電池に供給される反応物を不足状態にして燃料電池の発電効率を低下させた暖機運転を行い、発熱量を増大させている。 In order to realize the desired performance of the fuel cell in a low temperature environment, there is a technique for performing a warm-up operation of the fuel cell. For example, Patent Document 1 discloses a rapid warm-up method of a fuel cell in a low temperature environment below freezing point. In this method, the amount of heat generated is increased by performing a warm-up operation in which the reactant supplied to the fuel cell is in a shortage state and the power generation efficiency of the fuel cell is reduced.
一般的に、燃料電池を搭載した自動車において、急速暖機時は、モータ及び補機類などを駆動するための電力のみを燃料電池で発電しており、二次電池に充電する分の電力は発電していない。したがって、急速暖機時は、二次電池の充電を行うことができない。すなわち、急速暖機時に発電された電力を、充電により再利用することはできない。また、二次電池への充放電による損失を鑑みると、二次電池への充電は効率の悪化を招く恐れがある。 In general, in a vehicle equipped with a fuel cell, during rapid warm-up, only the power for driving the motor and accessories is generated by the fuel cell, and the amount of power for charging the secondary battery is There is no power generation. Therefore, the secondary battery cannot be charged during rapid warm-up. That is, the electric power generated during rapid warm-up cannot be reused by charging. Further, in view of loss due to charging / discharging of the secondary battery, charging of the secondary battery may cause deterioration of efficiency.
本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、効率的に、暖機の実施及び電力利用を行うことができる燃料電池システムの暖機方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system warm-up method capable of efficiently performing warm-up and using power.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、通常運転よりも発電効率が低い低効率運転によって燃料電池を暖機する燃料電池システムの暖機方法であって、二次電池における充電可能な電力の値である充電可能電力値を取得し、前記二次電池に対し前記充電可能電力値の電力を充電及び放電した場合の損失の値である充放電損失値を算出し、前記通常運転時に前記充電可能電力値と同量の電力を前記燃料電池によって発電した場合の熱損失の値である熱損失値を算出し、前記充放電損失値よりも前記熱損失値の方が大きい場合、前記二次電池への充電を伴わずに前記低効率運転をする際の発電電力値に前記充電可能電力値を加算した電力値が発電電力値となるよう、前記二次電池への充電を伴う前記低効率運転を行う燃料電池システムの暖機方法である。
このような方法では、通常運転時の熱損失が充放電損失よりも大きい場合、低効率運転時の二次電池への充電が行われる。このため、上記方法によれば、通常運転時に二次電池へ充電した場合には熱損失して失われるエネルギーを、急速暖機時の熱量として有効活用するとともに、急速暖機時に二次電池へ充電することができる。すなわち、上記方法では、効率的に、暖機の実施及び電力利用を行うことができる。
One aspect of the present invention for achieving the above object is a method for warming up a fuel cell system in which the fuel cell is warmed up by low-efficiency operation with lower power generation efficiency than normal operation, and can be charged in a secondary battery A chargeable power value that is a power value is acquired, a charge / discharge loss value that is a loss value when charging and discharging the power of the chargeable power value with respect to the secondary battery is calculated, and during the normal operation Calculate a heat loss value that is a heat loss value when the fuel cell generates the same amount of power as the chargeable power value, and if the heat loss value is larger than the charge / discharge loss value, The charging with the secondary battery is performed such that the power value obtained by adding the chargeable power value to the generated power value when performing the low-efficiency operation without charging the secondary battery becomes the generated power value. Warm up the fuel cell system for low-efficiency operation It is a method.
In such a method, when the heat loss during normal operation is larger than the charge / discharge loss, the secondary battery is charged during low-efficiency operation. For this reason, according to the above method, when the secondary battery is charged during normal operation, the energy lost due to heat loss is effectively utilized as the amount of heat at the time of rapid warm-up, and to the secondary battery during rapid warm-up. Can be charged. That is, in the above method, it is possible to efficiently perform warm-up and use power.
本発明によれば、効率的に、暖機の実施及び電力利用を行うことができる燃料電池システムの暖機方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the warming-up method of the fuel cell system which can perform warming-up and electric power utilization efficiently can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は実施の形態にかかる燃料電池システム1の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態に係る燃料電池システム1は、燃料電池10と、温度センサ15と、二次電池20と、温度センサ25と、電力分配部30と、モータ40と、補機類50と、制御部60とを含む。燃料電池システム1は、後述するように、通常運転よりも発電効率が低い低効率運転によって燃料電池を暖機する。なお、本実施の形態では、燃料電池システム1は、負荷の一例として、モータ40を含むが、モータ40に代えて他の負荷を含んでもよい。モータ40は、例えば、燃料電池システム1が搭載された車両の図示しない車輪を駆動するモータである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a fuel cell system 1 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 according to the present embodiment includes a
燃料電池10は、供給される燃料ガス(例えば水素を含むガス)及び酸化ガス(例えば空気)の反応により発電する。燃料電池10が発電した電力は、電力分配部30を介して、モータ40、補機類50、又は二次電池20に供給される。燃料電池10には、燃料電池10の温度を測定する温度センサ15が設けられている。温度センサ15は、測定結果を制御部60に出力する。
The
二次電池20は、燃料電池10が発電した電力を蓄える。二次電池20の内部抵抗特性は、予め特定されている。このため、この内部抵抗特性を用いて、ある電力を充放電しようとした場合の充放電損失が計算可能である。二次電池20に蓄えられた電力は、電力分配部30を介して、補機類50又はモータ40に供給される。なお、二次電池20は、モータ40の回生制動によって生じた電力を蓄えてもよい。二次電池20には、二次電池20の温度を測定する温度センサ25が設けられている。温度センサ25は、測定結果を制御部60に出力する。
The
電力分配部30は、制御部60の制御信号に従って、入力された電力の分配を行う。具体的には、電力分配部30は、例えば、モータ40、補機類50、又は二次電池20に対し、燃料電池10により発電された電力を分配する。また、電力分配部30は、例えば、二次電池20から出力された電力をモータ40又は補機類50に分配する。なお、電力分配部30は、モータ40から出力された電力を二次電池20に分配してもよい。電力分配部30は、分配を実現するために、例えば、電圧変換器などの電気回路により構成されている。このように、燃料電池システム1は、負荷からの要求電力に対し、燃料電池10及び二次電池20のそれぞれの出力を任意に調整することができる。
The
補機類50は、燃料電池10にガス等を供給するためのポンプ等といった、燃料電池10の発電のために使用される種々の機器である。なお、補機類50は、これ以外に、他の用途の機器を含んでもよい。補機類50は、燃料電池10又は二次電池20からの電力により駆動する。
The
制御部60は、CPU、メモリなどを備えたマイクロコンピュータとして構成されており、燃料電池システム1の動作を制御する。特に、制御部60は、燃料電池10の運転状態として、通常運転と低効率運転とを切り替える制御を行う。制御部60は、例えば、補機類50及び電力分配部30などを制御して、運転状態の切り替えを行う。ここで、低効率運転では、通常運転よりも発電効率が低いものの、通常運転よりも発電時の熱量を増大させることができる。より具体的には、低効率運転は、燃料電池10の動作点を、燃料電池10の電流電圧特性(以下、IV特性と呼ぶ)に基づく動作点よりも低く設定することで、燃料電池10の熱損失を増大させた運転状態である。燃料電池システム1では、このように、燃料電池10の低効率運転を行うことで、燃料電池10の急速暖機を実現している。
The
また、制御部60は、燃料電池10の低効率運転による急速暖機の実施の際、所定の条件が満たされる場合、モータ40及び補機類50が必要とする要求電力に、二次電池20を充電するための充電電力を加算して得られる合計の電力を、燃料電池10が発電するよう制御する。これについて、制御部60の機能構成の一例とともに説明する。図2は、制御部60の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図2に示した各構成は、例えば、プログラムが制御部60のCPUにより実行されることにより実現される。
In addition, when the
制御部60は、図2に示されるように、温度取得部61と、運転制御部62と、充電可能電力取得部63と、充電可能電力補正部64と、充放電損失算出部65と、熱損失算出部66と、充電判定部67とを有する。
As shown in FIG. 2, the
温度取得部61は、温度センサ15及び温度センサ25から測定結果を取得する。
The
運転制御部62は、燃料電池10の運転状態を制御する。特に、運転制御部62は、温度取得部61により取得された燃料電池10の温度が所定の温度以下である場合、低温環境下における運転であると判定し、低効率運転による急速暖機を実施する。また、運転制御部62は、低効率運転が行われる際の燃料電池10の発電電力値を、後述する充電判定部67の判定結果により決定する。具体的には、運転制御部62は、二次電池20への充電が充電判定部67により許可された場合、要求電力値に、充電可能電力補正部64により補正された電力値を加算した電力値を燃料電池10の発電電力値として設定する。これに対し、運転制御部62は、二次電池20への充電が充電判定部67により禁止された場合、要求電力値を燃料電池10の発電電力値として設定する。
The
充電可能電力取得部63は、二次電池20の現在の充電可能電力を取得する。ここで、充電可能電力は、二次電池20における充電可能な電力の値であり、二次電池20に現時点でどのくらいの電力を充電することができるかを示す。充電可能電力は、現時点で二次電池20が蓄えている電力量のみならず、二次電池20の温度に依存する。したがって、例えば、二次電池20に充電されている電力量と、二次電池20の温度と、これらから特定される充電可能電力とを予め対応付けたテーブルを、制御部60のメモリなどに格納しておくことにより、充電可能電力取得部63による充電可能電力の取得は可能である。すなわち、この場合、充電可能電力取得部63は、現時点で二次電池20が蓄える電力量と二次電池20の温度とを用いて、テーブルを参照することで、充電可能電力を取得する。
The chargeable
充電可能電力補正部64は、燃料電池により発電される電力の時間的な変動が予め定められた基準を満たすよう、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値を補正する。
The chargeable
ここで、充電可能電力補正部64が補正を行う理由について説明する。燃料電池10の発電により二次電池20への充電を行った場合、二次電池20へ充電される電力の時間的な変動は燃料電池10の動作点の変動を招く。特に、急速暖機時に二次電池20への充電を行う場合には、要求電力が少ないために、充電電力の時間的な変動は、顕著に動作点の変動に影響を与える。燃料電池10の動作点が変動することは、発電に必要な条件(エアの流量及び圧力、水素量など)が変動することを意味する。そして、発電に必要な条件が変わると、それに応じて、燃料電池10の運転用の補機類50のアクチュエータの機械的な動作量を変える必要がある。具体的には、発電に必要な条件の変更に伴い、例えば、エアの流量を変えるためにエアコンプレッサの回転数を変えたり、エア圧力を変えるためにバルブの開閉量を変えたり、水素量を変えるために水素インジェクタを作動させて水素を吹いたり、といった動作が要求される。したがって、動作点の変動に対応可能な応答性能が補機類50に要求される。
Here, the reason why the chargeable
しかしながら、そのような応答性能を確保することが困難である場合には、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力の充電を行うことができない恐れがある。また、仮に、そのような応答性能を確保できたとしても、動作点の変動に伴う補機類50のアクチュエータの細かな動きの発生が、NV(Noise Vibration:騒音及び振動)性能の悪化を招くこととなる。
However, when it is difficult to ensure such response performance, there is a possibility that the chargeable power acquired by the chargeable
そこで、本実施の形態では、燃料電池10により発電される電力の時間的な変動量が予め定められた変動量以下となるよう、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値を補正する。より具体的には、充電可能電力補正部64は、燃料電池10により発電される電力の時間的な変動量が、運転用の補機類50のアクチュエータの応答周波数以下の時間的変動となるよう補正する。なお、この補正は、例えば、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力に、所定のなまし定数(具体的には1未満の値)を乗算する、なまし処理を行うことで実現できる。
Therefore, in the present embodiment, the chargeable power value acquired by the chargeable
図3は、急速暖機時に二次電池20への充電を行う場合の充電可能電力値及びその補正値の時間的推移の一例を示すグラフである。なお、図3において、破線のグラフが、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値を示し、実線のグラフが、充電可能電力補正部64が算出した補正値を示す。図3に示されるように、補正値は、時間的変動が抑えられている。二次電池20への充電では、この補正値で示される電力が充電されることとなる。したがって、補正が行われることで、動作点の時間的変動が抑制され、アクチュエータの動作量の時間的変動も抑制される。
FIG. 3 is a graph showing an example of the temporal transition of the chargeable power value and the correction value when the
本実施の形態では、上述のような補正が行われるため、補機類50に要求される応答性能を抑制することができる。このため、設計自由度が向上する。また、上述のNV性能の悪化も抑制される。なお、以下の説明において、充電可能電力補正部64の補正により算出された補正後の充電可能電力を「補正値」と呼ぶことがある。
In the present embodiment, since the correction as described above is performed, the response performance required for the
充放電損失算出部65は、二次電池20に対し補正値の電力を充電及び放電した場合の損失の値を算出する。以下、二次電池20に対し補正値の電力を充電及び放電した場合の損失の値を「充放電損失値」と呼ぶことがある。充放電損失算出部65は、二次電池20の内部抵抗値を用いて、補正値で示される電力の充放電に伴う内部抵抗による損失を算出する。なお、二次電池20の内部抵抗の温度特性は、予め制御部60のメモリ等に格納されている。このため、温度取得部61が取得した二次電池20の温度により内部抵抗値は特定される。
The charge / discharge
熱損失算出部66は、通常運転時に補正値と同量の電力を燃料電池10によって発電した場合の熱損失の値を算出する。以下、通常運転時に補正値と同量の電力を燃料電池10によって発電した場合の熱損失の値を「熱損失値」と呼ぶことがある。熱損失算出部66は、燃料電池10の予め既知の特性を用いて、熱損失値を算出する。
The heat
充電判定部67は、充放電損失算出部65により算出された充放電損失値と、熱損失算出部66により算出された熱損失値とを比較する。そして、充電判定部67は、充放電損失値よりも熱損失値の方が大きい場合、低効率運転時の二次電池20への充電を許可する。これに対し、充電判定部67は、充放電損失値が熱損失値以上である場合、低効率運転時の二次電池20への充電を禁止する。充電判定部67は、判定結果を運転制御部62に通知する。
The
上述の通り、運転制御部62は、二次電池20への充電が許可された場合、要求電力値に、補正値を加算した電力値を、低効率運転の際の燃料電池10の発電電力値として設定する。換言すると、運転制御部62は、二次電池20への充電が許可された場合、二次電池20への充電を伴わずに低効率運転をする際の発電電力値に補正値を加算した電力値が燃料電池10の発電電力値となるよう、二次電池20への充電を伴う低効率運転を行う。また、運転制御部62は、二次電池20への充電が禁止された場合、要求電力値を、低効率運転の際の燃料電池10の発電電力値として設定する。換言すると、運転制御部62は、二次電池20への充電が禁止された場合、要求電力値が燃料電池10の発電電力値となるよう、二次電池20への充電を伴わない低効率運転を行う。
As described above, when the charging of the
図4、急速暖機時の燃料電池10の電力(FC電力)の内訳を示すグラフである。図4において、左のグラフは、充電を伴わずに急速暖機を行う場合の電力の内訳の一例を示すグラフである。このグラフでは、燃料電池10の電力は、熱損失と、モータ40への電力(駆動電力)と、補機類50への電力(補機電力)とに区分される。真ん中のグラフは、補正値の電力の充電を伴って急速暖機を行う場合の電力の内訳の一例を示すグラフである。このグラフでは、燃料電池10の電力は、熱損失と、駆動電力と、補機電力と、二次電池20への電力と、充放電損失とに区分される。右のグラフは、充電を伴わない急速暖機と、補正値の電力の通常運転による発電との両方を行なった場合の電力の内訳の一例を示すグラフである。このグラフでは、燃料電池10の電力は、駆動電力及び補機電力に対応する熱損失と、駆動電力と、補機電力と、二次電池20への電力と、二次電池20への電力に対応する熱損失とに区分される。
FIG. 4 is a graph showing a breakdown of electric power (FC electric power) of the
本実施の形態では、図4の真ん中のグラフに示される充放電損失よりも、右のグラフに示される熱損失の方が大きい場合、真ん中のグラフの電力内訳で表される低効率運転が行われる。これにより、充電を伴わずに低効率運転する場合(図4の左のグラフ参照)と同じ熱損失で、充電を伴わずに低効率運転する場合よりも大きな電力を利用することができる。 In the present embodiment, when the heat loss shown in the right graph is larger than the charge / discharge loss shown in the middle graph of FIG. 4, the low efficiency operation represented by the power breakdown in the middle graph is performed. Is called. As a result, the same heat loss as in the case of low-efficiency operation without charging (see the graph on the left in FIG. 4) can be used in comparison with the case of low-efficiency operation without charging.
次に、燃料電池システム1の暖機方法について説明する。図5は、燃料電池システム1の動作例を示すフローチャートである。以下、フローチャートに沿って、燃料電池システム1の動作について説明する。 Next, a warm-up method of the fuel cell system 1 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the fuel cell system 1. Hereinafter, the operation of the fuel cell system 1 will be described along the flowchart.
ステップ10(S10)において、温度取得部61が、二次電池20の温度と燃料電池10の温度を取得する。
In step 10 (S10), the
次に、ステップ11(S11)において、運転制御部62が、急速暖機が必要であるか否かを判定する。具体的には、運転制御部62は、ステップ10で取得された燃料電池10の温度が所定の温度以下であるか否かを判定する。燃料電池10の温度が所定の温度以下である場合、処理はステップ12へ移行し、急速暖機を実施するフローの処理が行われることとなる。急速暖機の実施の際、ステップ12以降の一連の処理が、単位時間ごとに繰り返される。これに対し、燃料電池10の温度が所定の温度以下でない場合、運転制御部62は、急速暖機が必要ではないと判定し、処理は、ステップ10に戻る。
Next, in step 11 (S11), the
ステップ12(S12)において、充電可能電力取得部63が、二次電池20の現在の充電可能電力Winを取得する。
In step 12 (S12), the chargeable
ステップ13(S13)において、充電可能電力補正部64が、なまし処理によりWinを補正して、補正された充電可能電力Wを算出する。すなわち、補正値が算出される。図6は、充電可能電力補正部64による補正について説明するグラフである。図6において、左のグラフは、今回の処理サイクルにおいてステップ12で取得された現在の充電可能電力Winの大きさの一例を示すグラフである。真ん中のグラフは、前回の処理サイクルにおいてステップ13で得られた補正された充電可能電力Wprevの大きさの一例を示すグラフである。右のグラフは、今回の処理サイクルにおいてステップ13で得られる補正された充電可能電力Wの大きさの一例を示すグラフである。図6に示されるように、補正により、充電可能電力の前回の処理サイクルからの変動が抑制される。
In step 13 (S13), the charging electric
ステップ14(S14)において、充放電損失算出部65が、充電可能電力Wの充放電によって失われる損失Lbattを算出する。すなわち、充放電損失値が算出される。
In step 14 (S14), the charge / discharge
ステップ15(S15)において、熱損失算出部66が、充電可能電力Wと同量の充電量を、燃料電池10の通常運転による発電で賄おうとした場合の熱損失Lfcを算出する。すなわち、熱損失値が算出される。
In step 15 (S15), the heat
ステップ16(S16)において、充電判定部67が、LbattとLfcとを比較し、LfcがLbattよりも大きいか否かを判定する。LfcがLbattよりも大きい場合、処理はステップ17へ移行する。LfcがLbattよりも大きくない場合、運転制御部62は、要求電力値を低効率運転の際の燃料電池10の発電電力値として設定し、二次電池20への充電を伴わない低効率運転を行う。LfcがLbattよりも大きくない場合、次のサイクルにて、再度、ステップ12以降の処理が行われる。
In step 16 (S16), the
ステップ17(S17)では、運転制御部62は、要求電力値に、充電可能電力Wを加算した電力値を、急速暖機時の燃料電池10の発電電力値として設定し、二次電池20への充電を伴う低効率運転を行う。ステップ17の後、次のサイクルにて、再度、ステップ12以降の処理が行われる。
In step 17 (S17), the
図7は、急速暖機時に二次電池20への充電を行う場合と行わない場合とを比較する模式図である。図7において、実線で表されたグラフは燃料電池10のIV特性を示す。また、破線で表されたグラフは、上述のように二次電池20への充電を伴う急速暖機を行う場合に、燃料電池10により発電される利用可能な電力を表す等電力曲線である。破線で表されたグラフ上の点P1は、二次電池20への充電を伴う急速暖機を行う場合の燃料電池10の動作点を示す。したがって、点P1を頂点とする矩形の枠線の面積は、二次電池20への充電を伴う急速暖機を行う場合の発熱量に相当する。また、一点鎖線で表されたグラフは、二次電池20への充電を伴わない急速暖機を行う場合に、燃料電池10により発電される利用可能な電力を表す等電力曲線である。一点鎖線で表されたグラフ上の点P2は、二次電池20への充電を伴わない急速暖機を行う場合の燃料電池10の動作点を示す。したがって、点P2を頂点とする矩形の枠線の面積は、二次電池20への充電を伴わない急速暖機を行う場合の発熱量に相当する。なお、図7において、動作点P1を頂点とする矩形の枠線の面積と、動作点P2を頂点とする矩形の枠線の面積は、等しい。すなわち、動作点P1及び動作点P2は、いずれも、同じ発熱量を得るための動作点である。なお、急速暖機時は、低効率運転のため、動作点P1及びP2は、図7に示されるように実線のグラフで示されるIV特性よりも下方に位置する。
FIG. 7 is a schematic diagram comparing the case where the
図7に示されるように、燃料電池システム1では、急速暖機時に二次電池20への充電を行うことで、充電を行わない場合と同じ発熱量で、より多くの発電電力が得られる。すなわち、発電効率が向上する。
As shown in FIG. 7, in the fuel cell system 1, by charging the
以上、燃料電池システム1について説明した。燃料電池システム1では、上述の通り、放電損失値よりも熱損失値の方が大きい場合、急速暖機時の二次電池20への充電が行われる。すなわち、二次電池20の内部抵抗による充放電損失に起因して、発電効率が低下する場合には、急速暖機時の二次電池20への充電を行わない。このため、暖機の実施及び電力利用を効率的に行うことができる。すなわち、燃料電池システム1によれば、通常運転時に二次電池へ充電した場合には熱損失して失われるエネルギーを、急速暖機時の熱量として有効活用するとともに、急速暖機時に二次電池へ充電することができ、効率的に、暖機の実施及び電力利用を行うことができる。また、上述の通り、充電可能電力補正部64の補正により、充電にともなう燃料電池10の動作点の時間的変動を抑制することができる。このため、アクチュエータに要求される応答性能を抑制することができる。
The fuel cell system 1 has been described above. In the fuel cell system 1, as described above, when the heat loss value is larger than the discharge loss value, the
ところで、本実施の形態にかかる燃料電池システム1とは異なり、どのような場合であっても急速暖機時の二次電池への充電を行わない燃料電池システムを想定すると、次のような問題が生じる。ここで想定する燃料電池システムを比較例にかかるシステムと呼ぶこととする。比較例にかかるシステムでは、急速暖機時に、イグニションスイッチのオフ信号(システムの停止要求)が検出された場合、二次電池への充電が行われないまま、システムが停止する。そして、比較例にかかるシステムは、二次電池への充電が行われないまま次回の起動を待つこととなる。ここで、二次電池が蓄えている電力が少ない場合、次回の起動時に、二次電池の放電電圧がこの二次電池に固有の動作保障電圧を下回ってしまう恐れがある。つまり、二次電池の劣化を招く恐れがある。これを防ぐために、ユーザがイグニッションスイッチをオフにしても、急速暖機を継続し、その後、通常運転による発電により二次電池の充電を行い、次回の起動のために十分な電力が充電された後に燃料電池システムが停止するよう制御することが考えられる。しかしながら、このような制御の場合、ユーザがイグニッションスイッチをオフする操作を行った後も、システムがしばらく動作し続けることとなり、ユーザに違和感を与えてしまう。このため、この制御は好ましくない。 By the way, unlike the fuel cell system 1 according to the present embodiment, assuming a fuel cell system that does not charge the secondary battery at the time of rapid warm-up in any case, the following problems are assumed. Occurs. The fuel cell system assumed here will be referred to as a system according to a comparative example. In the system according to the comparative example, when the ignition switch OFF signal (system stop request) is detected during rapid warm-up, the system stops without charging the secondary battery. And the system concerning a comparative example will wait for the next starting, without charge to a secondary battery. Here, when the power stored in the secondary battery is small, the discharge voltage of the secondary battery may be lower than the operation guarantee voltage inherent to the secondary battery at the next start-up. That is, the secondary battery may be deteriorated. In order to prevent this, even if the user turns off the ignition switch, rapid warm-up is continued, and then the secondary battery is charged by power generation by normal operation, and sufficient power is charged for the next start-up. It is conceivable to control the fuel cell system to stop later. However, in the case of such control, even after the user performs an operation of turning off the ignition switch, the system continues to operate for a while, which gives the user a sense of incongruity. For this reason, this control is not preferable.
これに対し、本実施の形態にかかる燃料電池システム1によれば、急速暖機時の二次電池20への充電が可能となるため、急速暖機時に、ユーザによりイグニションスイッチがオフにされても、次回起動時に二次電池の放電電圧が動作保障電圧を下回ることを抑制することができる。したがって、二次電池20の劣化を抑制することが可能となる。
On the other hand, according to the fuel cell system 1 according to the present embodiment, the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値の補正が行われたが、この補正が省略されてもよい。すなわち、補正値ではなく、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値に基づいて、充放電損失算出部65、熱損失算出部66、充電判定部67、及び運転制御部62の各処理が行われてもよい。つまり、この場合、上記実施の形態の説明において、充放電損失値は、二次電池20に対し、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値の電力を充電及び放電した場合の損失の値、と読み替えられる。同様に、また、熱損失値は、通常運転時に、充電可能電力取得部63により取得された充電可能電力値と同量の電力を燃料電池10によって発電した場合の熱損失の値、と読み替えられる。したがって、この場合、運転制御部62は、この充放電損失値よりもこの熱損失値の方が大きい場合、二次電池20への充電を伴わずに低効率運転をする際の発電電力値に充電可能電力値を加算した電力値が発電電力値となるよう、二次電池への充電を伴う低効率運転を行うこととなる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the chargeable power value acquired by the chargeable
1 燃料電池システム
10 燃料電池
15、25 温度センサ
20 二次電池
30 電力分配部
40 モータ
50 補機類
60 制御部
61 温度取得部
62 運転制御部
63 充電可能電力取得部
64 充電可能電力補正部
65 充放電損失算出部
66 熱損失算出部
67 充電判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
二次電池における充電可能な電力の値である充電可能電力値を取得し、
前記二次電池に対し前記充電可能電力値の電力を充電及び放電した場合の損失の値である充放電損失値を算出し、
前記通常運転時に前記充電可能電力値と同量の電力を前記燃料電池によって発電した場合の熱損失の値である熱損失値を算出し、
前記充放電損失値よりも前記熱損失値の方が大きい場合、前記二次電池への充電を伴わずに前記低効率運転をする際の発電電力値に前記充電可能電力値を加算した電力値が発電電力値となるよう、前記二次電池への充電を伴う前記低効率運転を行う
燃料電池システムの暖機方法。 A fuel cell system warm-up method for warming up a fuel cell by low-efficiency operation with lower power generation efficiency than normal operation,
Obtain a rechargeable power value that is the value of rechargeable power in the secondary battery,
Calculating a charge / discharge loss value that is a loss value when charging and discharging the power of the chargeable power value with respect to the secondary battery;
Calculating a heat loss value, which is a heat loss value when the fuel cell generates power of the same amount as the chargeable power value during the normal operation;
When the heat loss value is greater than the charge / discharge loss value, a power value obtained by adding the chargeable power value to the generated power value when the low-efficiency operation is performed without charging the secondary battery. A method for warming up the fuel cell system, wherein the low-efficiency operation accompanied by charging of the secondary battery is performed so that becomes a generated power value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016210228A JP2018073565A (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Warming method of fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016210228A JP2018073565A (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Warming method of fuel cell system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018073565A true JP2018073565A (en) | 2018-05-10 |
Family
ID=62115542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016210228A Pending JP2018073565A (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Warming method of fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018073565A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11171349B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell vehicle and control method of fuel cell vehicle |
CN113771698A (en) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 岚图汽车科技有限公司 | Electric vehicle control method, device, medium and electronic equipment |
JP2021190305A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
-
2016
- 2016-10-27 JP JP2016210228A patent/JP2018073565A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11171349B2 (en) | 2018-07-25 | 2021-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell vehicle and control method of fuel cell vehicle |
JP2021190305A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
CN113771698A (en) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 岚图汽车科技有限公司 | Electric vehicle control method, device, medium and electronic equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5434195B2 (en) | Fuel cell system and vehicle equipped with the same | |
JP6252595B2 (en) | FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM | |
US8952649B2 (en) | Efficiency based stand-by mode for fuel cell propulsion systems | |
JP2013129313A (en) | Engine start control apparatus | |
KR101822245B1 (en) | Control method of cooling pump for fuel cell system | |
US9796270B2 (en) | Power supply system and fuel cell vehicle | |
CN111697256B (en) | Fuel cell system | |
KR102507226B1 (en) | Cod control method and system for fuel cell | |
JP6711315B2 (en) | Control device and in-vehicle system | |
KR20160057980A (en) | Fuel cell system and operation control method of the same | |
JP7147621B2 (en) | Charging control device and method | |
JP2018073565A (en) | Warming method of fuel cell system | |
JP2009181925A (en) | Fuel cell system | |
KR101683504B1 (en) | Charging apparatus of low voltage battery and method thereof | |
JP2015138760A (en) | power output device | |
JP6162678B2 (en) | Dual power load drive fuel cell system and fuel cell vehicle | |
JP2009104833A (en) | Fuel cell-loading vehicle control device | |
JP2008312418A (en) | Fuel-cell loading vehicle | |
JP2009295517A (en) | Fuel cell system | |
JP5975068B2 (en) | Vehicle power supply | |
JP2020102420A (en) | Fuel cell system | |
JP5407577B2 (en) | Fuel cell system | |
JP6508161B2 (en) | Fuel cell system | |
JP6054918B2 (en) | Dual power load drive fuel cell system and fuel cell vehicle | |
JP5277596B2 (en) | Fuel cell system |