JP2018156790A - Operation control method and operation control system of fuel cell battery vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、例えば、燃料電池自動車などの燃料電池車両(Fuel Cell Vehicle(FCV))(以下、単に、「燃料電池車両」と言う)の運転制御方法及び運転制御システムに関する。 The present disclosure relates to an operation control method and an operation control system of a fuel cell vehicle (FCV) (hereinafter, simply referred to as “fuel cell vehicle”) such as a fuel cell vehicle.
より詳細には、燃料電池車両を、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに混入する、硫黄成分や塩分などの不純物などによる燃料電池の性能劣化を抑制するために、これらの不純物を効果的に排出することができるとともに、水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減可能な燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムに関する。 More specifically, when a fuel cell vehicle is driven, for example, in the vicinity of a hot spring area, a coastal area, etc., the fuel cell is mixed with air necessary for the air electrode of the fuel cell together with impurities such as sulfur components and salt. In order to suppress the degradation of the performance of these, these impurities can be effectively discharged, and the amount of hydrogen consumed and supplied to the fuel electrode (anode), which is the hydrogen electrode, can be reduced and the cost can be reduced. The present invention relates to an operation control method and an operation control system for a simple fuel cell vehicle.
従来、例えば、ハイブリッドカーなどの二次電池と内燃機関(エンジン)が搭載された電動車両に代えて、二次電池と燃料電池を搭載した燃料電池車両が開発され、注目されている。 Conventionally, for example, a fuel cell vehicle equipped with a secondary battery and a fuel cell has been developed and attracted attention in place of an electric vehicle equipped with a secondary battery such as a hybrid car and an internal combustion engine (engine).
このような燃料電池として、固体高分子型燃料電池が使用され、燃料電池スタックから構成されている。
すなわち、燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜を挟んで、空気極(カソード)と、水素極である燃料極(アノード)とが、対設した構造を有する発電セルを、セパレータで挟持して、これを複数積層することによって構成されている。
As such a fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell is used, and it is composed of a fuel cell stack.
That is, the fuel cell stack has a power generation cell having a structure in which an air electrode (cathode) and a fuel electrode (anode) that is a hydrogen electrode are disposed with a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between separators. This is configured by stacking a plurality of these.
そして、燃料ガス供給源である水素タンクから、燃料ガスである水素ガスが、燃料極に供給されるとともに、酸化剤ガスである空気が、コンプレッサを介して、空気極に供給されるように構成されている。 The hydrogen gas as the fuel gas is supplied from the hydrogen tank as the fuel gas supply source to the fuel electrode, and the air as the oxidant gas is supplied to the air electrode through the compressor. Has been.
そして、下記に示すような反応が生じて、これらの電極間に発生する起電力により、電気エネルギを取り出すように構成されている。
燃料極(アノード):H2→2H++2e-
空気極(カソード):1/2O2+2H++2e-→H2O
Then, the following reaction occurs, and electric energy is extracted by an electromotive force generated between these electrodes.
Fuel electrode (anode): H 2 → 2H + + 2e −
Air electrode (cathode): 1 / 2O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O
そして、燃料電池車両には、燃料電池で発生される電力が充電され、主電源となる二次電池が備えられており、二次電池に蓄電された電力によって、車両の走行用モータを駆動するように構成されている。 The fuel cell vehicle is equipped with a secondary battery that is charged with electric power generated by the fuel cell and serves as a main power source, and drives the vehicle motor by the electric power stored in the secondary battery. It is configured as follows.
このような従来の燃料電池車両では、燃料電池車両を、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに、硫黄成分や塩分などの不純物などが混入することがある。 In such a conventional fuel cell vehicle, when the fuel cell vehicle is operated in, for example, a hot spring area, a coastal area, and the like, together with air necessary for the air electrode of the fuel cell, impurities such as sulfur components and salinity May be mixed.
このため、これらの硫黄成分や塩分などの不純物などによって、燃料電池の空気極触媒、水素極触媒の性能低下(被毒による性能低下)を生じることになり、その結果、燃料電池車両の運転性能が低下することになる。 For this reason, these sulfur components and impurities such as salinity cause the performance degradation of the fuel cell air electrode catalyst and hydrogen electrode catalyst (performance degradation due to poisoning). As a result, the driving performance of the fuel cell vehicle Will drop.
このため、特許文献1(特許第5807207号公報)には、停止中の燃料電池内に存在、または、発現した硫黄系物質が、燃料電池の起動時に電極を被毒する可能性について考慮して、燃料電池の起動時に、酸化剤ガスよりも高加湿にした燃料ガスと、燃料ガスの体積に対して1%〜5%の酸素ガスを、燃料極へ供給する燃料電池システムの運転方法が開示されている。
これにより、燃料極を酸化剤極よりも高加湿な状態とすることにより、起動時における硫黄系物質による電極の被毒を防止することが提案されている。
For this reason, Patent Document 1 (Japanese Patent No. 5807207) considers the possibility that sulfur-based substances present or expressed in a stopped fuel cell will poison the electrode when the fuel cell is started. Discloses a method for operating a fuel cell system that supplies a fuel gas that is humidified higher than an oxidant gas and an oxygen gas that is 1% to 5% of the volume of the fuel gas to the fuel electrode when the fuel cell is started. Has been.
Thus, it has been proposed to prevent the electrode from being poisoned by a sulfur-based substance at the time of start-up by making the fuel electrode in a higher humid state than the oxidant electrode.
しかしながら、特許文献1の燃料電池システムの運転方法では、燃料電池の起動時に、燃料ガスと酸素ガスの成分の調整方法が開示されているのみで、上記のような、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の被毒による性能低下を防止するものではない。 However, in the operation method of the fuel cell system of Patent Document 1, only the adjustment method of the components of the fuel gas and the oxygen gas is disclosed at the time of starting the fuel cell. It does not prevent performance deterioration due to poisoning of the fuel cell when driving around the part.
また、燃料電池の空気極に必要な空気とともに混入する、硫黄成分や塩分などの不純物などによる燃料電池の性能劣化を抑制するために、これらの不純物を効果的に排出するために、燃料電池を過加湿運転状態にすることが考えられる。 In addition, in order to suppress the deterioration of the performance of the fuel cell due to impurities such as sulfur components and salinity mixed with the air necessary for the air electrode of the fuel cell, the fuel cell must be It can be considered to be in an excessively humidified operation state.
しかしながら、燃料電池を過加湿運転状態にするには、水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量が、多くなってしまい、水素は電気より高価であり、回復処理に要するコストが高くなってしまうことになる。 However, in order to put the fuel cell in an over-humidified operation state, the amount of hydrogen supplied to the fuel electrode (anode), which is the hydrogen electrode, is increased, and hydrogen is more expensive than electricity. The cost required for this will become high.
このような現状に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに混入する、硫黄成分や塩分などの不純物を効果的に排出することができるとともに、消費される水素量を低減でき、コスト低減可能な燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムを提供することを目的とする。 In view of such a current situation, at least one embodiment of the present invention is, for example, a sulfur component or a salt content that is mixed with air necessary for the air electrode of a fuel cell when operating in the vicinity of a hot spring area, the vicinity of a coast, or the like. It is an object of the present invention to provide an operation control method and an operation control system for a fuel cell vehicle that can effectively discharge impurities and the like, reduce the amount of hydrogen consumed, and reduce costs.
前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の少なくとも一つの実施形態は、車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷却水が流れるラジエータを備えた冷却水流路と、車両の車内を空調するためのエアコン回路と、を備えた燃料電池車両の運転制御方法であって、燃料電池に流入する空気とともに混入する不純物による燃料電池の性能低下を判定する性能低下判定ステップと、該性能低下判定ステップの結果に基づいて、性能低下が生じていると判定した場合に、前記冷却水流路を流れる冷却水を前記エアコン回路のエバポレータによって冷却することにより、前記燃料電池を冷却して、燃料電池を過加湿運転状態にして前記性能低下を回復させる回復ステップと、を備えることを特徴とする。 Invented in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, at least one embodiment of the present invention includes a secondary battery serving as a main power source for driving a vehicle driving motor, A fuel cell that constitutes a secondary power source for charging the secondary battery, a cooling water passage including a radiator through which cooling water for cooling the fuel cell flows, and an air conditioner circuit for air conditioning the interior of the vehicle. A fuel cell vehicle operation control method, comprising: a performance degradation determination step for determining a degradation in performance of a fuel cell due to impurities mixed together with air flowing into the fuel cell; and a performance degradation based on a result of the performance degradation determination step. When it is determined that it has occurred, the fuel cell is cooled by cooling the cooling water flowing through the cooling water flow path with an evaporator of the air conditioner circuit, And the charge cell to over-humidification operating condition, characterized in that it comprises a recovery step of recovering the performance degradation.
また、幾つかの実施形態では、車両の走行用モータを駆動する主電源となる二次電池と、前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷却水が流れるラジエータを備えた冷却水流路と、車両の車内を空調するためのエアコン回路と、を備えた燃料電池車両の運転制御システムであって、前記燃料電池に流入する空気とともに混入する不純物による燃料電池の性能低下を判定する性能低下判定部と、該性能低下判定部の判定結果を基に性能低下が生じていると判定した場合に、前記冷却水流路を流れる冷却水を前記エアコン回路のエバポレータによって冷却することにより、前記燃料電池を冷却して、燃料電池を過加湿運転状態にして前記性能低下を回復させる回復運転制御部と、を備えたことを特徴とする。 In some embodiments, a secondary battery serving as a main power source for driving a vehicle driving motor, a fuel cell constituting a sub-power source for charging the secondary battery, and cooling water for cooling the fuel cell. An operation control system for a fuel cell vehicle, comprising a cooling water flow path including a radiator through which air flows, and an air conditioner circuit for air-conditioning the interior of the vehicle, and fuel caused by impurities mixed with air flowing into the fuel cell A performance degradation determination unit that determines a performance degradation of the battery, and an evaporator of the air conditioner circuit that supplies the cooling water flowing through the cooling water flow path when it is determined that the performance degradation has occurred based on the determination result of the performance degradation determination unit And a recovery operation control unit that cools the fuel cell to bring the fuel cell into an over-humidified operation state and recover the performance degradation.
このように構成することによって、冷却水流路を流れる冷却水を前記エアコン回路のエバポレータによって冷却することにより燃料電池を冷却することができる。
その結果、冷却水流路を流れる冷却水がより冷却されることになり、燃料電池が露点以下に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にすることができる。
By comprising in this way, a fuel cell can be cooled by cooling the cooling water which flows through a cooling water flow path with the evaporator of the said air-conditioner circuit.
As a result, the cooling water flowing through the cooling water flow path is further cooled, the fuel cell is cooled below the dew point, and the fuel cell can be brought into an overhumidified operation state.
その結果、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに、硫黄成分や塩分などの不純物などが混入することがあるが、露点以下に冷却された空気に含まれる水分により、硫黄成分や塩分などの不純物などを燃料電池から排出することができる。 As a result, for example, when operating in the vicinity of hot springs, coastal areas, etc., impurities such as sulfur components and salinity may be mixed with the air necessary for the air electrode of the fuel cell, but it is cooled below the dew point. Due to the moisture contained in the air, impurities such as sulfur components and salt can be discharged from the fuel cell.
これにより、硫黄成分や塩分などの不純物などによる燃料電池の性能劣化を抑制することができるので、アクセルレスポンスを維持しつつ、これらの不純物を効果的に排出することができる。 Thereby, since the performance deterioration of the fuel cell due to impurities such as sulfur component and salt content can be suppressed, these impurities can be effectively discharged while maintaining the accelerator response.
しかも、冷却水流路を流れる冷却水が、エバポレータにおける熱交換により、さらに冷却されることになり、燃料電池が露点以下に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にすることができるので、水分生成のために水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。 In addition, the cooling water flowing through the cooling water flow path is further cooled by heat exchange in the evaporator, and the fuel cell can be cooled below the dew point, so that the fuel cell can be brought into an over-humidified operation state. The amount of hydrogen supplied to the fuel electrode (anode), which is a hydrogen electrode for production, can be reduced, and the cost can be reduced.
また、幾つかの実施形態では、前記燃料電池車両は車両の前部にグリルシャッタが設けられるとともに、前記グリルシャッタの車両後方に前記燃料電池が設けられ、前記回復運転制御部は、前記グリルシャッタを開くとともに、燃料電池を始動して、前記燃料電池を過加湿運転状態にするように制御することを特徴とする。 In some embodiments, the fuel cell vehicle is provided with a grill shutter at a front portion of the vehicle, the fuel cell is provided at the rear of the grill shutter, and the recovery operation control unit includes the grill shutter. And opening the fuel cell and starting the fuel cell to control the fuel cell to be in an over-humidified operation state.
このように構成することによって、グリルシャッタを介して、車両の前部から導入される空気により、燃料電池がさらに冷却されることになるので、より効果的に燃料電池が露点以下に冷却される。従って、燃料電池を容易に過加湿運転状態にすることができるので、水分生成のために水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。 With this configuration, the fuel cell is further cooled by the air introduced from the front portion of the vehicle via the grill shutter, so that the fuel cell is more effectively cooled below the dew point. . Therefore, since the fuel cell can be easily put into an overhumidified operation state, the amount of hydrogen that is supplied to the fuel electrode (anode) that is the hydrogen electrode for moisture generation and consumed is reduced, and the cost is also reduced. be able to.
また、幾つかの実施形態では、前記回復運転制御部は、高速走行時に、前記グリルシャッタを開くとともに、燃料電池を始動して、前記燃料電池を過加湿運転状態にするように制御することを特徴とする。 Further, in some embodiments, the recovery operation control unit controls to open the grille shutter and start the fuel cell to bring the fuel cell into an excessively humidified operation state during high speed traveling. Features.
このように構成することによって、高速走行時などにおいて、走行風量が大きい場合に、グリルシャッタを開くので、車両の前部から導入される空気により、燃料電池がさらに冷却されることになり、燃料電池が露点以下により効果的に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にすることができるので、水分生成のために水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。 With this configuration, the grill shutter is opened when the traveling air volume is large, such as during high-speed traveling, so that the fuel cell is further cooled by the air introduced from the front of the vehicle. The amount of hydrogen supplied to and consumed by the fuel electrode (anode), which is the hydrogen electrode for moisture generation, because the battery can be cooled more effectively below the dew point and the fuel cell can be put into an over humidified operation state. And the cost can be reduced.
また、幾つかの実施形態では、前記回復運転制御部は、外気温度が所定温度より低い場合に、前記グリルシャッタを開くとともに、燃料電池を始動して、前記燃料電池を過加湿運転状態にするように制御することを特徴とする。 In some embodiments, the recovery operation control unit opens the grille shutter and starts the fuel cell when the outside air temperature is lower than a predetermined temperature, thereby bringing the fuel cell into an over-humidified operation state. It is characterized by controlling as follows.
このように構成することによって、外気温度が所定温度(例えば、15〜20℃)より低い場合に、グリルシャッタを開いて、車両の前部から導入される冷えた空気により、燃料電池がさらに効果的に冷却されることになり、燃料電池が露点以下に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にすることができるので、水分生成のために水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。 With this configuration, when the outside air temperature is lower than a predetermined temperature (for example, 15 to 20 ° C.), the fuel cell is further effective by opening the grill shutter and the cold air introduced from the front of the vehicle. Since the fuel cell is cooled below the dew point and the fuel cell can be put into an overhumidity operation state, the fuel cell is supplied to the fuel electrode (anode) which is a hydrogen electrode for moisture generation. The amount of hydrogen consumed can be reduced, and the cost can be reduced.
また、幾つかの実施形態では、前記回復運転制御部は、外気温度が0℃以下の場合には、実行が禁止されることを特徴とする。 In some embodiments, the recovery operation control unit is prohibited from being executed when the outside air temperature is 0 ° C. or lower.
このように構成することによって、外気温度が0℃以下の場合には、燃料電池を冷却せず、燃料電池を過加湿運転状態にしなようにする。これによって、燃料電池から生成される水分が凍結するのを防止できる。 With this configuration, when the outside air temperature is 0 ° C. or lower, the fuel cell is not cooled, and the fuel cell is not put into an overhumidified operation state. This can prevent the water generated from the fuel cell from freezing.
また、幾つかの実施形態では、前記回復運転制御部は、前記二次電池の充電状態を示すSOC値が、所定値を超えることが検知された際に、前記燃料電池を冷却して、燃料電池を過加湿運転状態にするように制御することを特徴とする。 Further, in some embodiments, the recovery operation control unit cools the fuel cell when it is detected that an SOC value indicating a charging state of the secondary battery exceeds a predetermined value, Control is performed so that the battery is in an excessively humidified operation state.
このように構成することによって、二次電池の充電状態を示すSOC値が、所定値を超えることが検知された際に、グリルシャッタを開くことによって、グリルシャッタを介して車両の前部から導入される空気により、燃料電池が露点以下に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にしても、SOCが低下して走行に支障をきたすことがない。
すなわち、燃料電池は冷却されると、燃料電池の発電能力が低下するため、二次電池への充電が十分に行われない恐れがあり、二次電池が電欠状態に陥る危険性がある。このため、所定のSOCを超えたときに燃料電池の冷却を実行するようにしている。これによって、燃料電池の性能回復を二次電池の充電状態を悪化させることなく達成することができる。
With this configuration, when it is detected that the SOC value indicating the state of charge of the secondary battery exceeds a predetermined value, the grill shutter is opened and introduced from the front of the vehicle via the grill shutter. Even if the fuel cell is cooled below the dew point by the air that is being used and the fuel cell is in the over-humidified operation state, the SOC does not decrease and the travel is not hindered.
That is, when the fuel cell is cooled, the power generation capability of the fuel cell is reduced, so that there is a risk that the secondary battery will not be fully charged, and there is a risk that the secondary battery will run out of power. For this reason, the fuel cell is cooled when a predetermined SOC is exceeded. Thereby, the performance recovery of the fuel cell can be achieved without deteriorating the charged state of the secondary battery.
これにより、硫黄成分や塩分などの不純物などによる燃料電池の性能劣化を抑制することができるとともに、二次電池の充電状態の悪化を防止してアクセルレスポンスを維持することができる。 As a result, it is possible to suppress deterioration of the performance of the fuel cell due to impurities such as sulfur components and salt, and to maintain the accelerator response by preventing the deterioration of the charged state of the secondary battery.
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、冷却水流路を流れる冷却水をエアコン回路のエバポレータによって冷却することにより、燃料電池を冷却することができる。
その結果、冷却水流路を流れる冷却水がより冷却されることになり、燃料電池が露点以下に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にすることができる。
従って、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに混入する、硫黄成分や塩分などの不純物を効果的に排出することができるとともに、消費される水素量を低減できる。
According to at least one embodiment of the present invention, the fuel cell can be cooled by cooling the cooling water flowing through the cooling water flow path with the evaporator of the air conditioner circuit.
As a result, the cooling water flowing through the cooling water flow path is further cooled, the fuel cell is cooled below the dew point, and the fuel cell can be brought into an overhumidified operation state.
Therefore, for example, when operating in the vicinity of hot springs, coastal areas, etc., impurities such as sulfur components and salt that are mixed with the air necessary for the air electrode of the fuel cell can be effectively discharged and consumed. The amount of hydrogen produced can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれらに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state. On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
(実施形態1)
図1には、本発明の燃料電池車両の運転制御システム10を搭載した燃料電池車両12を示している。
本発明の燃料電池車両の運転制御システム10は、環境への配慮から、ハイブリッドカーなどの二次電池と内燃機関(エンジン)が搭載された電動車両の内燃機関に代えて、燃料電池14を搭載した燃料電池車両12に適用されるものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a
An
図1に示したように、燃料電池車両12は、水素と酸素の供給を受けて、発電を行う燃料電池14を備えている。そして、燃料電池14は、DC−DCコンバータ16を介して、電圧が調整されて、燃料電池車両12の走行用モータ18を駆動する主電源となる二次電池20に電力を供給して、二次電池20を充電するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、二次電池20は、三相出力のインバータ22を介して、燃料電池車両の走行用モータ18に接続されることによって、走行用モータ18を駆動する主電源を構成している。
The
このような燃料電池14としては、例えば、固体高分子型燃料電池が使用され、燃料電池スタックから構成されている。
すなわち、燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜を挟んで、空気極(カソード)と、水素極である燃料極(アノード)とが、対設した構造を有する発電セルを、セパレータで挟持して、これを複数積層することによって構成されている。
As such a
That is, the fuel cell stack has a power generation cell having a structure in which an air electrode (cathode) and a fuel electrode (anode) that is a hydrogen electrode are disposed with a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between separators. This is configured by stacking a plurality of these.
そして、燃料ガス供給源である図示しない水素タンクから、燃料ガスである水素ガスが、燃料極に供給されるとともに、酸化剤ガスである空気が、外部(大気)から取り入れられて、図示しない、フィルタ、コンプレッサを介して、空気極に供給されるように構成されている。 Then, from a hydrogen tank (not shown) that is a fuel gas supply source, hydrogen gas that is a fuel gas is supplied to the fuel electrode, and air that is an oxidant gas is taken in from the outside (atmosphere) and is not shown. It is configured to be supplied to the air electrode via a filter and a compressor.
下記に示すような反応が生じて、これらの電極間に発生する起電力により、電気エネルギを取り出すように構成されている。
燃料極(アノード):H2→2H++2e-
空気極(カソード):1/2O2+2H++2e-→H2O
A reaction as shown below occurs, and electric energy is extracted by an electromotive force generated between these electrodes.
Fuel electrode (anode): H 2 → 2H + + 2e −
Air electrode (cathode): 1 / 2O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O
そして、燃料電池車両12には、燃料電池14で発生される電力が充電され、主電源となる二次電池20が備えられており、二次電池20に蓄電された電力によって、燃料電池車両12の走行用モータ18を駆動するように構成されている。
The
また、燃料電池14の空気極と燃料極にそれぞれ供給された空気、水素ガスは、それぞれ一部が消費され、未使用の空気、水素ガスは、図示しない空気排出管、水素排出管を介して、外部(大気)に排出されるようになっている。
Further, a part of the air and hydrogen gas respectively supplied to the air electrode and the fuel electrode of the
図1に示したように、燃料電池車両12の前部(前方)には、開閉可能なグリルシャッタ24が設けられている。
そして、グリルシャッタ24を開閉することによって、グリルシャッタ24の後方に設けられた、燃料電池車両12の駆動部26に、外部の空気が取り入れられ、後述するように、燃料電池14、ラジエータ28を流れる冷却水などが冷却されるようになっている。
As shown in FIG. 1, an openable /
Then, by opening and closing the
また、図1に示したように、燃料電池車両12には、燃料電池14を冷却する冷却水が流れるラジエータ28を備えた冷却水流路30を備えており、冷却水ポンプ32により、冷却水が冷却水流路30内を循環するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、図1に示したように、燃料電池車両12には、車両の車内を空調するためのエアコン回路50が備えられている。このエアコン回路50は、室内の空気を吸入して、冷媒流路52からの冷却された冷媒と熱交換することによって、冷風を車室に送出するエバポレータ58を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、エアコン回路50は、エアコンコンプレッサ54、コンデンサ(凝縮器)56、エバポレータ58を、図1の矢印で示したように循環することによって、エアコンとして機能する、公知のエアコン回路50から構成されている。
The
そして、本発明の運転制御システム10では、図1に示したように、冷却水流路30から、エアコン回路50のエバポレータ58を循環する分岐熱交換流路60が形成されている。
In the
すなわち、分岐熱交換流路60は、冷却水流路30において、ラジエータ28を経由した後、冷却水が、第1の切り替え弁62によって切り替えられて、エバポレータ58に向かう第1の分岐熱交換流路64を備えている。
That is, the branch
また、分岐熱交換流路60は、エバポレータ58によって熱交換された冷却水が、第2の切り替え弁66で切り替えられて、再び、冷却水流路30に戻る第2の分岐熱交換流路68を備えている。
Further, the branch heat
なお、図1は、冷却水ポンプ32が停止しているとともに、第1の切り替え弁62、第2の切り替え弁66が閉止しており、分岐熱交換流路60が、閉止している状態を示している。
1 shows a state in which the
図1に示したように、燃料電池車両の運転制御システム10は、制御部40を備えており、制御部40には、燃料電池車両12の走行状態などを制御するための車両ECU42を備えている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell vehicle
すなわち、車両ECU42は、FC−ECU38と、モータECU44と、バッテリECU46とに接続されている。
FC−ECU38は、燃料電池14の始動(発電)、停止を制御する以外に、燃料電池に流入する空気とともに混入する不純物による燃料電池14の性能低下を判定する性能低下判定部39を有している。
さらに、性能低下判定部39の判定を基に冷却水ポンプ32の始動、停止、切り替え弁36の切り換え制御、グリルシャッタ24の開閉などを制御して性能回復を行う回復運転制御部41を有している。なお、回復運転制御部41は、FC−ECU38とは別に設けられてもよい。
That is, the
The FC-
Further, it has a recovery operation control unit 41 for recovering the performance by controlling the start and stop of the cooling
さらに、回復運転制御部41は、冷却水ポンプ32の始動、停止、第1の切り替え弁62、第2の切り替え弁66の切り替え制御を行う冷却水制御部47と、グリルシャッタ24の開閉制御を行うグリルシャッタ制御部43とを有している。
Further, the recovery operation control unit 41 controls the cooling
また、モータECU44は、インバータ22に接続されており、インバータ22を制御することによって、燃料電池車両12の走行用モータ18の駆動を制御するように構成されている。
The
さらに、バッテリECU46は、二次電池20の充電などを制御するように構成されている。また、二次電池20の充電状態を示すSOCがSOC検出手段45によって検出され、その情報がバッテリECU46に入力され、さらに車両ECU42に入力されるようになっている。
Further, the
ところで、このような燃料電池車両12では、燃料電池車両12を、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池14の空気極に必要な空気とともに、硫黄成分や塩分などの不純物などが混入することがある。
By the way, in such a
このため、これらの硫黄成分や塩分などの不純物などによって、燃料電池14の空気極触媒、水素極触媒の性能低下(被毒による性能低下)を生じることになり、その結果、燃料電池車両12の運転性能が低下することになる。 For this reason, these sulfur components, impurities such as salinity, and the like cause a decrease in the performance of the air electrode catalyst and the hydrogen electrode catalyst of the fuel cell 14 (performance deterioration due to poisoning). Driving performance will be reduced.
また、燃料電池14を過加湿運転状態にするには、水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量が、多くなってしまい、水素は電気より高価であり、回復処理に要するコストが高くなってしまうことになる。
Further, in order to put the
このため、本発明の燃料電池車両12では、運転制御システム10は、制御部40において制御されて、以下のように作動されるようになっている。
For this reason, in the
すなわち、図2のフローチャートに示したように、ステップS1において、運転制御システム10が始動される。
そして、ステップS2において、例えば、図示しない温度センサなどによって、外気温が参照される。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 2, the
In step S2, the outside air temperature is referred to by, for example, a temperature sensor (not shown).
次に、ステップS3において、SOC検出手段45で検出されたSOC値が参照される。そして、ステップS4において、外気温度が所定温度(例えば、15〜20℃)を超えるか否か(外気温≧所定値)が、判断される。 Next, in step S3, the SOC value detected by the SOC detection means 45 is referred. In step S4, it is determined whether or not the outside air temperature exceeds a predetermined temperature (for example, 15 to 20 ° C.) (outside air temperature ≧ predetermined value).
すなわち、外気温度が所定温度を超える場合に、後述するように、冷却水流路30を流れる冷却水が、エバポレータ58における熱交換により、さらに冷却されることになり、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池を過加湿運転状態にすることができるからである。
That is, when the outside air temperature exceeds a predetermined temperature, as will be described later, the cooling water flowing through the cooling
次に、ステップS4において、外気温度が所定温度を超える(外気温≧所定値)と判断された場合には、ステップS5に進み、ステップS5において、二次電池20の充電状態を示すSOC値が、所定値を超えるか否か(SOC>所定値)が判断される。
Next, when it is determined in step S4 that the outside air temperature exceeds the predetermined temperature (outside air temperature ≧ predetermined value), the process proceeds to step S5, and in step S5, the SOC value indicating the state of charge of the
なお、この場合、SOC値の所定値は、車種、走行用モータ18の性能、環境温度などの条件により決定されるものであって、特に限定されるものではなく、例えば、20〜40%の範囲である。
In this case, the predetermined value of the SOC value is determined by conditions such as the vehicle type, the performance of the traveling
そして、ステップS5において、二次電池20の充電状態を示すSOC値が、所定値を超える(SOC>所定値)と判断された場合には、ステップS6に進み燃料電池14の被毒状態を回復することが、必要か否かが判断される。被毒回復の要否判定は図1に示すように、FC−ECU38の性能低下判定部39で行われる。
In step S5, if it is determined that the SOC value indicating the state of charge of the
この回復必要かの判定は、同一条件下(空気量、空気温度、水素ガス量、水素温度等の燃料電池の発電条件の同一条件下)で、燃料電池14において、演算周期における前回の発電電圧と、今回の発電電圧とが、等しいか否か(前回の電圧≒今回の電圧)が判断される。 Whether or not this recovery is necessary is determined under the same conditions (under the same conditions of power generation conditions of the fuel cell such as air amount, air temperature, hydrogen gas amount, and hydrogen temperature). And whether or not the current generated voltage is equal (previous voltage≈current voltage).
また、所定時間における電圧偏差をあらかじめ設定した判定閾値と比較して回復要否を判定してもよい。さらに、車載のナビゲーションシステムを利用して、温泉地域や海岸地域を所定時間以上走行したか否かを基に判定するようにしてもよい。 Further, the necessity of recovery may be determined by comparing a voltage deviation at a predetermined time with a predetermined determination threshold. Furthermore, the determination may be made based on whether or not the vehicle travels in a hot spring area or a coastal area for a predetermined time or more using an in-vehicle navigation system.
さらに、例えば、硫黄成分や塩分などの不純物などを検出する不純物センサを配置して、この不純物センサの検出結果(不純物の濃度)によって回復が必要かを判定してもよい。 Furthermore, for example, an impurity sensor that detects impurities such as sulfur components and salt content may be arranged, and it may be determined whether recovery is necessary based on the detection result (impurity concentration) of the impurity sensor.
ステップS6において、燃料電池14の被毒状態を回復することが、必要と判断された場合には、ステップS7に進み、ステップS7において、図4に示したように、分岐熱交換流路60が開放されて、冷却水がエバポレータ58を経由するように制御される。
If it is determined in step S6 that it is necessary to restore the poisoned state of the
すなわち、図4の矢印で示したように、冷却水流路30において、ラジエータ28を経由した後、冷却水が、第1の切り替え弁62によって切り替えられて、第1の分岐熱交換流路64を介して、エバポレータ58に導入される。
That is, as shown by the arrows in FIG. 4, after passing through the
そして、エバポレータ58において、熱交換された冷却水が、第2の切り替え弁66で切り替えられて、第2の分岐熱交換流路68を介して、再び、冷却水流路30に戻るように構成されている。
Then, the
次に、ステップS7において、冷却水がエバポレータ58を経由するように制御された後、ステップS8において、エアコンがONになる。
そして、ステップS9において、冷却水流路30を流れる冷却水が、エバポレータ58における熱交換により、さらに冷却されることになり、燃料電池14を過加湿運転状態にする、「FC低温制御」運転が開始される。
Next, after the cooling water is controlled so as to pass through the
Then, in step S9, the cooling water flowing through the cooling
次に、ステップS10に進み、回復要否判定が再度行われる。すなわち、ステップS10において、同一条件下で、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが、等しいか否か(前回の電圧≒今回の電圧)が判断される。
Next, it progresses to step S10 and a recovery necessity determination is performed again. That is, in step S10, it is determined whether or not the previous voltage and the current voltage are equal (previous voltage≈current voltage) in the
そして、ステップS10において、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが等しい(前回の電圧≒今回の電圧)と判断された場合には、ステップS11に進み、「回復必要OFF」となり、ステップS12において、ステップS1へリターンされる。
In step S10, if it is determined in the
一方、ステップS10において、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが等しくないと判断された場合には、ステップS13において、「回復必要ON」となり、ステップS12へ進みステップS1へリターンされて、繰り返される。
On the other hand, if it is determined in step S10 that the previous voltage is not equal to the current voltage in the
一方、ステップS5において、二次電池20の充電状態を示すSOC値が、所定値を超えない(SOC値が、所定値以下)と判断された場合には、ステップS14に進み、通常制御が行われる(FC温度一定制御)。
On the other hand, if it is determined in step S5 that the SOC value indicating the state of charge of the
すなわち、ステップS14の通常制御(FC温度一定制御)では、図5に示したように、分岐熱交換流路60が閉止されて、冷却水がエバポレータ58を経由しないように制御される。図5に示したように、第1の切り替え弁62、第2の切り替え弁66ともに閉止されるように構成されている。
このようにSOCが所定値以下の場合には、ステップS9のようにFC低温制御を行うと、燃料電池14の発電能力が低下するため、二次電池20への充電が十分に行われない恐れがあり、二次電池20が電欠状態に陥る危険性があるため、所定のSOC以下ではFC低温制御は実行しないようにしている。
That is, in the normal control (FC temperature constant control) in step S14, the branch heat
As described above, when the SOC is equal to or lower than the predetermined value, if the FC low temperature control is performed as in step S9, the power generation capacity of the
次に、ステップS14の後、ステップS10に進み、上記と同様に、回復要否判定が行われる。すなわち、ステップS10において、同一条件下で、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが、等しいか否か(前回の電圧≒今回の電圧)が判断される。
Next, after step S <b> 14, the process proceeds to step S <b> 10, and recovery necessity determination is performed as described above. That is, in step S10, it is determined whether or not the previous voltage and the current voltage are equal (previous voltage≈current voltage) in the
一方、ステップS6において、二次電池20の充電状態を回復することが、不要と判断された場合には、上記と同様に、ステップS14に進み、通常制御が行われる(FC温度一定制御)。
On the other hand, if it is determined in step S6 that it is not necessary to restore the charged state of the
一方、ステップS4において、外気温度が所定温度を超えない(外気温<所定値)と判断された場合には、図3のフローチャートに示したように、ステップS15に進む。
そして、ステップS15において、外気温が0℃を超えるか(外気温>0℃)否かが判断される。
On the other hand, when it is determined in step S4 that the outside air temperature does not exceed the predetermined temperature (outside air temperature <predetermined value), the process proceeds to step S15 as shown in the flowchart of FIG.
In step S15, it is determined whether or not the outside air temperature exceeds 0 ° C. (outside air temperature> 0 ° C.).
すなわち、外気温度が0℃以下の場合には、燃料電池14を冷却せず、燃料電池14を過加湿運転状態にしないように制御するようになっている。
外気温度が0℃以下の場合には、燃料電池14を冷却せず、燃料電池14を過加湿運転状態にしないで、冷却水、燃料電池14などの凍結を防止するためである。
That is, when the outside air temperature is 0 ° C. or lower, the
This is because when the outside air temperature is 0 ° C. or lower, the
次に、ステップS15において、外気温が0℃を超えると判断された場合には、ステップS16に進み、ステップS16において、ステップS6と同様に燃料電池14の充電状態を回復することが、必要か否かが判断される。
Next, when it is determined in step S15 that the outside air temperature exceeds 0 ° C., the process proceeds to step S16, and in step S16, it is necessary to recover the charged state of the
ステップS16において、燃料電池14の被毒状態を回復することが、必要と判断された場合には、ステップS17に進み、ステップS17において、図6に示したように、グリルシャッタ24が開かれる。
If it is determined in step S16 that it is necessary to restore the poisoned state of the
次に、ステップS18に進み、燃料電池14を始動(発電)することによって、グリルシャッタ24を介して燃料電池車両12の前部から導入される空気により、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にする、「FC低温制御」運転が開始される。
Next, in step S18, the
次に、ステップS19に進み、回復要否判定が行われる。すなわち、ステップS19において、同一条件下で、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが、等しいか否か(前回の電圧≒今回の電圧)が判断される。
Next, it progresses to step S19 and recovery necessity judgment is performed. That is, in step S19, it is determined whether or not the previous voltage and the current voltage are equal in the
そして、ステップS19において、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが等しい(前回の電圧≒今回の電圧)と判断された場合には、ステップS20に進み、「回復必要OFF」となり、図2のステップS12において、ステップS1へリターンされる。 If it is determined in step S19 that the previous voltage and the current voltage are equal in the fuel cell 14 (previous voltage≈current voltage), the process proceeds to step S20, where “recovery is required OFF”. In step S12 of FIG. 2, the process returns to step S1.
一方、ステップS19において、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが等しくないと判断された場合には、ステップS21において、「回復必要ON」となり、図2のステップS12に進んで、ステップS1へリターンされる。
On the other hand, if it is determined in step S19 that the previous voltage and the current voltage are not equal in the
一方、ステップS15において、外気温が0℃を超えない(外気温が0℃以下)と判断された場合には、ステップS22に進み、図7に示したように、グリルシャッタ24を閉じた状態で、通常制御が行われる(FC温度一定制御)。
On the other hand, if it is determined in step S15 that the outside air temperature does not exceed 0 ° C. (the outside air temperature is 0 ° C. or less), the process proceeds to step S22, and the
次に、ステップS22の後、ステップS19に進み、上記と同様に、回復要否判定が行われる。すなわち、ステップS19において、同一条件下で、燃料電池14において、前回の電圧と、今回の電圧とが、等しいか否か(前回の電圧≒今回の電圧)が判断される。
Next, after step S22, the process proceeds to step S19, and the necessity of recovery is determined in the same manner as described above. That is, in step S19, it is determined whether or not the previous voltage and the current voltage are equal in the
また、ステップS16において、燃料電池14の被毒状態を回復することが、不要と判断された場合には、ステップS22に進み、グリルシャッタ24を閉じた状態で、通常制御が行われる(FC温度一定制御)。
If it is determined in step S16 that it is not necessary to recover the poisoned state of the
このように構成することによって、冷却水流路30から、エアコン回路50のエバポレータ58を循環する分岐熱交換流路60を形成して、分岐熱交換流路60により、冷却水流路30を流れる冷却水の熱交換を行って冷却することにより、燃料電池14を冷却することができる。
By configuring in this way, a branch
その結果、冷却水流路30を流れる冷却水がより冷却されることになり、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にすることができる。
As a result, the cooling water flowing through the cooling
これにより、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに、硫黄成分や塩分などの不純物などが混入することがあるが、露点以下に冷却された空気に含まれる水分により、硫黄成分や塩分などの不純物などを燃料電池14から排出することができる。
As a result, for example, when operating in the vicinity of hot springs, coastal areas, etc., impurities such as sulfur components and salinity may be mixed with the air necessary for the air electrode of the fuel cell, but it is cooled below the dew point. Due to the moisture contained in the air, impurities such as sulfur components and salt can be discharged from the
これにより、硫黄成分や塩分などの不純物などによる燃料電池14の性能劣化を抑制することができるとともに、アクセルレスポンスを維持しつつ、これらの不純物を効果的に排出することができる。
Thereby, while being able to suppress the performance degradation of the
しかも、冷却水流路30を流れる冷却水が、エバポレータ58における熱交換により、さらに冷却されることになり、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にすることができるので、水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。
In addition, the cooling water flowing through the cooling
また、外気温度が所定温度より低い場合に、グリルシャッタ24を開くとともに、燃料電池14を始動して、燃料電池14を過加湿運転状態にするように制御している。
Further, when the outside air temperature is lower than a predetermined temperature, the
このように構成することによって、外気温度が所定温度(例えば、15〜20℃)より低い場合に、グリルシャッタ24を開いて、燃料電池車両12の前部から導入される冷えた空気により、燃料電池14がさらに冷却されることになり、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にすることができるので、水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。
With this configuration, when the outside air temperature is lower than a predetermined temperature (for example, 15 to 20 ° C.), the
また、外気温度が0℃以下の場合には、燃料電池14を冷却せず、燃料電池14を過加湿運転状態にしないように制御している。
Further, when the outside air temperature is 0 ° C. or lower, the
このように構成することによって、外気温度が0℃以下の場合には、燃料電池14を冷却せず、燃料電池14を過加湿運転状態にしないようにする。これによって、燃料電池から生成される水分が凍結するのを防止できる。
With this configuration, when the outside air temperature is 0 ° C. or lower, the
図10は、本発明の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムによる効果を示すグラフである。
すなわち、同量の凝縮水量を確保するために必要な条件を示している。図10(A)、図10(B)に示したように、FC温度(燃料電池14の温度)が低下すると、水の飽和蒸気圧に比例して消費水素量が低下する。
FIG. 10 is a graph showing the effect of the driving control method and driving control system for a fuel cell vehicle according to the present invention.
That is, the conditions necessary for securing the same amount of condensed water are shown. As shown in FIGS. 10A and 10B, when the FC temperature (the temperature of the fuel cell 14) decreases, the amount of hydrogen consumed decreases in proportion to the saturated vapor pressure of water.
一方、図10(A)、図10(C)に示したように、エアコン回路50のエバポレータ58を用いて、FC温度(燃料電池14の温度)を低下させると、消費電力が増加することになる。
On the other hand, as shown in FIGS. 10A and 10C, when the FC temperature (the temperature of the fuel cell 14) is lowered using the
しかしながら、「水素消費量×水素単価」に比べて、「消費電力×電力単価」が安価となるため、エアコン回路50のエバポレータ58を用いて、FC温度(燃料電池14の温度)を低下させる、「FC低温制御」運転の方が、より低いコストで、過加湿運転を行うことができ、燃料電池14の性能を回復させることができる。
However, since “power consumption × unit price of power” is lower than “hydrogen consumption × unit price of hydrogen”, the
(実施形態2)
図8は、本発明の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの概略を示す図2と同様なフローチャート、図9は、本発明の燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムの別の実施形態2の概略を示す図1のブロック図の部分拡大図である。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a flowchart similar to FIG. 2 showing an outline of the operation control method and operation control system for a fuel cell vehicle according to the present invention, and FIG. 9 shows another operation control method and operation control system for a fuel cell vehicle according to the present invention. FIG. 3 is a partial enlarged view of the block diagram of FIG. 1 showing an outline of a second embodiment.
この実施形態の燃料電池車両の運転制御システム11は、図1〜図7に示した実施形態1の運転制御システム10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
The fuel cell vehicle
この実施形態2の燃料電池車両12の運転制御システム11は、以下のように作動されるようになっている。
図8のフローチャートは、基本的には、図2のフローチャートと同様なステップであるので、同一のステップには、同一のステップの参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。また、図3のフローチャートの部分のステップは同一であるので、図示を省略する。
The
The flowchart in FIG. 8 is basically the same steps as the flowchart in FIG. 2, and therefore, the same steps are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, since the steps in the flowchart of FIG. 3 are the same, the illustration is omitted.
この実施形態2の運転制御システム11では、図8のステップS6において、燃料電池14の被毒状態を回復することが、必要と判断された場合には、ステップS30に進み、図9に示したように、ステップS30において、グリルシャッタ24が開かれるように制御されている。
In the
そして、ステップS30において、グリルシャッタ24が開かれた後、実施形態1と同様に、ステップS7に進み、ステップS7において、図9に示したように、分岐熱交換流路60が開放されて、冷却水がエバポレータ58を経由するように制御される。
In step S30, after the
このように構成することによって、グリルシャッタ24を開くとともに、燃料電池14を始動して、燃料電池14を過加湿運転状態にするように制御している。
With this configuration, the
従って、グリルシャッタ24を開くとともに、燃料電池14を始動(発電)することによって、グリルシャッタ24を介して、燃料電池車両12の前部から導入される空気により、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にすることができる。
Accordingly, the
しかも、グリルシャッタ24を介して、燃料電池車両12の前部から導入される空気により、燃料電池14がさらに冷却されることになり、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にすることができるので、水分生成のために水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。
In addition, the
なお、この場合、ステップS30において、グリルシャッタ24が開く際には、例えば、図示しない風量検知センサによって、走行風量が大きい場合に、グリルシャッタ24を開くとともに、燃料電池14を始動して、燃料電池14を過加湿運転状態にするように制御するのが望ましい。
In this case, when the
このように構成することによって、例えば、高速走行時などにおいて、走行風量が大きい場合に、グリルシャッタ24を開くので、燃料電池車両12の前部から導入される空気により、燃料電池14がさらに冷却されることになり、燃料電池14が露点以下に冷却されて、燃料電池14を過加湿運転状態にすることができるので、水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。
With this configuration, the
さらに、二次電池20の充電状態を示すSOC値が、所定値を超えることが検知された際に、燃料電池14を冷却して、燃料電池14を過加湿運転状態にするように制御しているので、燃料電池14の被毒を二次電池20の充電状態を悪化させることなく達成することができる。
すなわち、FC低温制御を行うと、燃料電池14の発電能力が低下するため、二次電池20への充電が十分に行われない恐れがあり、二次電池20が電欠状態に陥る危険性があるため、所定のSOCを超えたときにFC低温制御は実行するようにしている。
Further, when it is detected that the SOC value indicating the charged state of the
That is, when FC low-temperature control is performed, the power generation capacity of the
以上のように実施形態2によれば、グリルシャッタ24を介して、車両の前部から導入される空気により、燃料電池14がさらに冷却されることになるので、より効果的に燃料電池14が露点以下に冷却できる。従って、燃料電池14を容易に過加湿運転状態にすることができるので、水分生成のために水素極である燃料極(アノード)に供給され、消費される水素の量を低減でき、コストも低減することができる。
As described above, according to the second embodiment, since the
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、温泉地周辺、海岸部周辺などにおいて運転する際に、燃料電池の空気極に必要な空気とともに混入する、硫黄成分や塩分などの不純物を効果的に排出することができるとともに、消費される水素量を低減でき、コスト低減可能なため、燃料電池車両の運転制御方法及び運転制御システムへの利用に適している。 According to at least one embodiment of the present invention, for example, when operating in the vicinity of a hot spring area, the vicinity of a coast, etc., impurities such as sulfur components and salinity mixed in with the air necessary for the air electrode of the fuel cell are effective. In addition, the amount of hydrogen consumed can be reduced and the cost can be reduced. Therefore, the fuel cell vehicle is suitable for use in an operation control method and an operation control system of a fuel cell vehicle.
10、11 運転制御システム
12 燃料電池車両
14 燃料電池
16 DC−DCコンバータ
18 走行用モータ
20 二次電池
22 インバータ
24 グリルシャッタ
26 駆動部
28 ラジエータ
30 冷却水流路
32 冷却水ポンプ
38 FC−ECU
39 性能低下判定部
40 制御部
41 回復運転制御部
42 車両ECU
43 グリルシャッタ制御部
44 モータECU
45 SOC検出手段
46 バッテリECU
47 冷却水制御部
50 エアコン回路
52 冷媒流路
54 エアコンコンプレッサ
58 エバポレータ
60 分岐熱交換流路
62 第1の切り替え弁
64 第1の分岐熱交換流路
66 第2の切り替え弁
68 第2の分岐熱交換流路
DESCRIPTION OF
39 Performance
43 Grill
45 SOC detection means 46 Battery ECU
47 Cooling
Claims (7)
前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、
前記燃料電池を冷却する冷却水が流れるラジエータを備えた冷却水流路と、
車両の車内を空調するためのエアコン回路と、
を備えた燃料電池車両の運転制御方法であって、
燃料電池に流入する空気とともに混入する不純物による燃料電池の性能低下を判定する性能低下判定ステップと、
該性能低下判定ステップの結果に基づいて、性能低下が生じていると判定した場合に、前記冷却水流路を流れる冷却水を前記エアコン回路のエバポレータによって冷却することにより、前記燃料電池を冷却して、燃料電池を過加湿運転状態にして前記性能低下を回復させる回復ステップと、を備えることを特徴とする燃料電池車両の運転制御方法。 A secondary battery serving as a main power source for driving a vehicle driving motor;
A fuel cell constituting a secondary power source for charging the secondary battery;
A cooling water flow path including a radiator through which cooling water for cooling the fuel cell flows;
An air conditioner circuit for air conditioning the interior of the vehicle;
A fuel cell vehicle operation control method comprising:
A performance degradation determination step for determining performance degradation of the fuel cell due to impurities mixed in with air flowing into the fuel cell;
Based on the result of the performance degradation determination step, when it is determined that performance degradation has occurred, the cooling water flowing through the cooling water flow path is cooled by an evaporator of the air conditioner circuit, thereby cooling the fuel cell. And a recovery step of recovering the performance degradation by putting the fuel cell in an excessively humidified operation state.
前記二次電池を充電する副電源を構成する燃料電池と、
前記燃料電池を冷却する冷却水が流れるラジエータを備えた冷却水流路と、
車両の車内を空調するためのエアコン回路と、
を備えた燃料電池車両の運転制御システムであって、
前記燃料電池に流入する空気とともに混入する不純物による燃料電池の性能低下を判定する性能低下判定部と、
該性能低下判定部の判定結果を基に性能低下が生じていると判定した場合に、前記冷却水流路を流れる冷却水を前記エアコン回路のエバポレータによって冷却することにより、前記燃料電池を冷却して、燃料電池を過加湿運転状態にして前記性能低下を回復させる回復運転制御部と、を備えたことを特徴とする燃料電池車両の運転制御システム。 A secondary battery serving as a main power source for driving a vehicle driving motor;
A fuel cell constituting a secondary power source for charging the secondary battery;
A cooling water flow path including a radiator through which cooling water for cooling the fuel cell flows;
An air conditioner circuit for air conditioning the interior of the vehicle;
An operation control system for a fuel cell vehicle comprising:
A performance degradation determination unit that determines performance degradation of the fuel cell due to impurities mixed in with air flowing into the fuel cell;
When it is determined that a performance degradation has occurred based on the judgment result of the performance degradation judgment unit, the fuel cell is cooled by cooling the cooling water flowing through the cooling water flow path with an evaporator of the air conditioner circuit. An operation control system for a fuel cell vehicle, comprising: a recovery operation control unit configured to restore the performance degradation by putting the fuel cell in an overhumidity operation state.
前記回復運転制御部は、前記グリルシャッタを開くとともに、燃料電池を始動して、前記燃料電池を過加湿運転状態にするように制御することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池車両の運転制御システム。 The fuel cell vehicle is provided with a grill shutter at the front of the vehicle, and the fuel cell is provided behind the grill shutter,
3. The fuel cell vehicle according to claim 2, wherein the recovery operation control unit controls the fuel cell to be in an excessively humidified operation state by opening the grill shutter and starting the fuel cell. Operation control system.
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