JP2018147614A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
車両に搭載される燃料電池と、
前記燃料電池から供給された電力により充電される二次電池と、
前記燃料電池及び前記二次電池のうち少なくとも一方から供給される電力を用いて前記車両を駆動する駆動手段と、
前記二次電池の充電率が所定充電率以下になったとき、又は、前記車両に要求される要求出力が所定出力以上になったときに、前記燃料電池を起動する制御手段と、を有し、
前記燃料電池の熱を利用して前記車両の車室内の暖房を行う暖房手段を備え、
前記制御手段は、前記暖房手段のスイッチがオンになったとき、前記車両の前記要求出力にかかわらず、前記燃料電池を強制的に起動する
ことを特徴とする。
上記第1の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記二次電池は、前記車両の外部から供給される電力で充電可能である
ことを特徴とする。
上記第1又は第2の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が現在の暖房温度より所定温度以上高い場合、前記燃料電池の内部抵抗を現在の内部抵抗より高くする
ことを特徴とする。
上記第3の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が高くなるに従って、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする。
上記第3又は第4の発明に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給する燃料ガス及び酸化ガスの供給量を調整する供給量調整手段、前記燃料電池の温度を調整する温度調整手段、及び、前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を調整する湿度調整手段のうちの少なくとも1つを有し、
前記制御手段は、前記供給量調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの供給量を下げること、前記温度調整手段により前記燃料電池の温度を上げること、及び、前記湿度調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を下げることのうちの少なくとも1つを実施して、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする。
図1は、本実施例の燃料電池システムを示す構成図である。また、図2は、図1に示した燃料電池システムで実施する制御方法を説明するフローチャートである。また、図3は、図2に示した制御方法を説明するグラフである。
制御装置50は、燃料電池車両のヒータロータリスイッチ52がオンかどうかを確認し、オンである場合、ステップS2へ進み、オンでない場合(オフである場合)、リターンへ進む。
ヒータロータリスイッチ52がオンであれば、制御装置50は、制御ユニット25を用いて、二次電池22のSOCを参照し、そして、SOCの時間変化を参照する。このとき、制御装置50は、ヒータロータリスイッチ52がオンになったとき、その直前のSOCの時間変化を参照している。なお、制御ユニット25からSOCのみを制御装置50に入力し、制御装置50側でSOCの時間変化を演算しても良い。
制御装置50は、SOC>40%、かつ、SOCの時間変化が大きいかどうかを確認し、SOC>40%、かつ、SOCの時間変化が大きい場合、ステップS5へ進み、これ以外の場合、つまり、40%≧SOC、又は、SOCの時間変化が小さい場合、ステップS6へ進む。なお、上述した数値40%は例示であり、適宜変更可能である。
SOC>40%、かつ、SOCの時間変化が大きい場合、制御装置50は、燃料電池11を起動し、通常発電において、所定出力以下の第1の出力で発電を行う。この第1の出力について、図3を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線C1上において、運転点D0における出力を所定出力とすると、運転点D1おける出力が第1の出力となる。この運転点D1おける第1の出力は、後述する最低出力(運転点D4での出力)よりは大きい出力である。
制御装置50は、更に、40%≧SOC>30%かどうかを確認し、40%≧SOC>30%である場合、ステップS7へ進み、これ以外の場合、つまり、30%≧SOCの場合、ステップS8へ進む。なお、上述した数値30%も例示であり、適宜変更可能である。
40%≧SOC>30%である場合、制御装置50は、燃料電池11を起動し、通常発電において、前述した所定出力より出力を増大した第2の出力で発電を行う。この第2の出力についても、図3を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線C1上において、運転点D0における出力を所定出力とすると、運転点D2おける出力が第2の出力となる。
制御装置50は、更に、30%≧SOCかどうかを確認し、30%≧SOCである場合、ステップS9へ進み、これ以外の場合、つまり、SOC>40%、かつ、SOCの時間変化が小さい場合、ステップS10へ進む。
30%≧SOCである場合、制御装置50は、燃料電池11を起動し、通常発電において、出力が最高効率となる第3の出力で発電を行う。この第3の出力についても、図3を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線C1上において、運転点D3おける出力が第3の出力となり、燃料電池11の出力が最大となっている。
制御装置50は、更に、ヒータロータリスイッチ52で設定された設定温度が高いかどうかを確認し、高くない場合、ステップS11へ進み、高い場合、ステップS12へ進む。具体的には、ヒータロータリスイッチ52で設定された設定温度が、暖房装置30での現在の暖房温度(送風温度)より所定温度以上高いかどうかを確認する。
SOC>40%、かつ、SOCの時間変化が小さく、かつ、ヒータロータリスイッチ52で設定された設定温度が高くない場合、制御装置50は、燃料電池11を起動し、通常発電において、出力が最低出力となる第4の出力で発電を行う。この第4の出力についても、図3を参照して説明すると、通常発電時の特性曲線C1上において、運転点D4おける出力が第4の出力となり、燃料電池11の出力が最低となっている。
一方、SOC>40%、かつ、SOCの時間変化が小さく、かつ、ヒータロータリスイッチ52で設定された設定温度が高い場合、制御装置50は、燃料電池11を起動し、低効率発電において、出力が最低出力となる第5の出力で発電を行う。この第5の出力についても、図3を参照して説明すると、低効率発電時の特性曲線C2上において、運転点D5おける出力が第5の出力となる。
条件2:セル温度を上げる。
条件3:加湿度を下げる。
図4は、本実施例の燃料電池システムを示す構成図である。本実施例は、実施例1(図1参照)に示した燃料電池システムをベースとして、更に、暖房用水回路を追加した構成である。従って、本実施例では、実施例1で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
12 水素タンク
15、18 加湿器
16 コンプレッサ
22 二次電池
24 駆動モータ
25 制御ユニット
31 ポンプ
33 ラジエータ
50 制御装置
52 ヒータロータリスイッチ
Claims (5)
- 車両に搭載される燃料電池と、
前記燃料電池から供給された電力により充電される二次電池と、
前記燃料電池及び前記二次電池のうち少なくとも一方から供給される電力を用いて前記車両を駆動する駆動手段と、
前記二次電池の充電率が所定充電率以下になったとき、又は、前記車両に要求される要求出力が所定出力以上になったときに、前記燃料電池を起動する制御手段と、を有し、
前記燃料電池の熱を利用して前記車両の車室内の暖房を行う暖房手段を備え、
前記制御手段は、前記暖房手段のスイッチがオンになったとき、前記車両の前記要求出力にかかわらず、前記燃料電池を強制的に起動する
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記二次電池は、前記車両の外部から供給される電力で充電可能である
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が現在の暖房温度より所定温度以上高い場合、前記燃料電池の内部抵抗を現在の内部抵抗より高くする
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御手段は、前記暖房手段の設定温度が高くなるに従って、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項3又は請求項4に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給する燃料ガス及び酸化ガスの供給量を調整する供給量調整手段、前記燃料電池の温度を調整する温度調整手段、及び、前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を調整する湿度調整手段のうちの少なくとも1つを有し、
前記制御手段は、前記供給量調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの供給量を下げること、前記温度調整手段により前記燃料電池の温度を上げること、及び、前記湿度調整手段により前記燃料ガス及び前記酸化ガスの湿度を下げることのうちの少なくとも1つを実施して、前記燃料電池の内部抵抗を高くする
ことを特徴とする燃料電池システム。
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