JP2019046679A - External power supply system - Google Patents

External power supply system Download PDF

Info

Publication number
JP2019046679A
JP2019046679A JP2017169509A JP2017169509A JP2019046679A JP 2019046679 A JP2019046679 A JP 2019046679A JP 2017169509 A JP2017169509 A JP 2017169509A JP 2017169509 A JP2017169509 A JP 2017169509A JP 2019046679 A JP2019046679 A JP 2019046679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
external power
mode
power supply
power feeding
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.)
Granted
Application number
JP2017169509A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6907830B2 (en
Inventor
真啓 浅野
Masahiro Asano
真啓 浅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017169509A priority Critical patent/JP6907830B2/en
Publication of JP2019046679A publication Critical patent/JP2019046679A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6907830B2 publication Critical patent/JP6907830B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

To provide a technology capable of suppressing the retention of generated water in a fuel cell due to stop of a fuel cell system without performing a scavenging process.SOLUTION: In an external power supply system that supplies power to an external load from a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle, a control unit sets a standby mode in which the fuel cell power generation is stopped in a state where a fuel cell scavenging process is in a standby state prior to the transition to the external power supply mode when switching from the normal mode to the external power supply mode, performs the scavenging process to stop the fuel cell system when a request to start power supply to a power supply port is not input before a predetermined time has elapsed during the standby mode, and shifts the standby mode to the external power supply mode when a request to start power supply is input before the set time has elapsed during the standby mode.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、外部給電システムに関する。   The present invention relates to an external power supply system.

外部給電システムに関して、例えば、特許文献１には、燃料電池車両に搭載されている燃料電池システムから、外部給電装置を介して外部負荷に対して給電を行う外部給電システムが開示されている。この外部給電システムは、給電要求があった場合、燃料電池の発電を停止し、電圧調整を行った後、燃料電池の発電を再開し、給電を行う。   With regard to the external power feeding system, for example, Patent Document 1 discloses an external power feeding system in which power is fed from the fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle to an external load via an external power feeding device. In the external power feeding system, when a power feeding request is made, the power generation of the fuel cell is stopped, the voltage adjustment is performed, the power generation of the fuel cell is restarted, and the power feeding is performed.

特開２０１４−５７３８９号公報JP, 2014-57389, A

上述した外部給電システムでは、給電要求があった後に、実際の給電が行われないまま燃料電池システムが停止されると、掃気処理が行われないまま燃料電池システムが停止する可能性がある。掃気処理が行われないまま燃料電池システムが停止すると、燃料電池の発電に伴って生じる生成水が燃料電池内に残留する可能性がある。生成水が燃料電池内に残留すると、低温時に燃料電池内の流路が凍結する可能性がある。   In the external power feeding system described above, if the fuel cell system is stopped without actual power feeding after the power feeding request is made, the fuel cell system may be stopped without performing the scavenging process. If the fuel cell system is shut down while the scavenging process is not performed, there is a possibility that water produced by the fuel cell's power generation may remain in the fuel cell. If generated water remains in the fuel cell, the flow path in the fuel cell may freeze at low temperatures.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following modes.

本発明の一形態によれば、燃料電池車両に搭載されている燃料電池システムから外部負荷に電力を供給する外部給電システムが提供される。この外部給電システムは、前記外部負荷を前記燃料電池システムに接続するための給電ポートと；前記燃料電池車両の走行用モータに対して前記燃料電池システムからの電力を供給可能な通常モードと、前記給電ポートに対して前記燃料電池システムからの電力を供給可能な外部給電モードとの、切替えを行う制御部と；を備える。前記制御部は、前記通常モードから前記外部給電モードへの切替え時に、前記外部給電モードへの移行に先立ち、燃料電池の掃気処理を待機させた状態で前記燃料電池の発電を停止させた待機モードとし；前記待機モード中に、予め定められた時間が経過するまでに、前記給電ポートへの給電開始の要求が入力されなかった場合には、前記掃気処理を実施して、前記燃料電池システムを停止し；前記待機モード中に、前記予め定められた時間が経過するまでに、前記給電開始の要求が入力された場合には、前記待機モードから前記外部給電モードに移行させる。この形態の外部給電システムによれば、待機モード中に、予め定められた時間が経過するまでに制御部に対して給電開始の要求が入力されなかった場合、燃料電池の掃気処理を実施した上で燃料電池システムを停止させるため、燃料電池内に水分が残留することを抑制できる。したがって、低温時に燃料電池内の流路が凍結することを抑制できる。   According to one aspect of the present invention, an external power feeding system for supplying power to an external load from a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle is provided. The external power supply system includes a power supply port for connecting the external load to the fuel cell system; a normal mode capable of supplying power from the fuel cell system to a drive motor of the fuel cell vehicle; A control unit for switching between an external power feeding mode capable of supplying power from the fuel cell system to the power feeding port; At the time of switching from the normal mode to the external power feeding mode, the control unit is configured to stop power generation of the fuel cell in a state where the scavenging process of the fuel cell is on standby prior to the transition to the external power feeding mode. In the standby mode, if the feed start request to the feed port is not input until a predetermined time elapses, the scavenging process is performed to execute the fuel cell system; Stopping; when the request to start power feeding is input before the predetermined time elapses in the standby mode, transition from the standby mode to the external power feeding mode is performed. According to the external power feeding system of this aspect, the scavenging process of the fuel cell is performed when the request to start power feeding is not input to the control unit before the predetermined time elapses in the standby mode. Since the fuel cell system is shut down at the time, it is possible to suppress the moisture remaining in the fuel cell. Therefore, it is possible to suppress freezing of the flow passage in the fuel cell at low temperature.

本発明は、外部給電システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、外部給電システムの制御方法、外部給電機能を備える燃料電池車両等の形態で実現することができる。   The present invention can also be realized in various forms other than the external power feeding system. For example, the present invention can be realized in the form of a control method of an external power feeding system, a fuel cell vehicle having an external power feeding function, and the like.

本実施形態における外部給電システムの概略構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows schematic structure of the external electric power feeding system in this embodiment. 給電ポートを示す説明図。Explanatory drawing which shows a feed port. 外部給電の開始処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the start processing of external electric power feeding. 通常モードから外部給電モードへの移行を示すタイムチャート。The time chart which shows a shift from normal mode to external feeding mode.

図１は、本実施形態における外部給電システム５０の概略構成を示す説明図である。外部給電システム５０は、燃料電池車両１０に搭載されている燃料電池システム１００から外部負荷６２０に電力を供給するシステムである。外部給電システム５０は、給電ポート５２０と、制御部７００とを備えている。外部給電システム５０は、動作モードとして、通常モードと外部給電モードとを備えている。「通常モード」とは、燃料電池車両１０の走行用モータ３２０に対して、燃料電池システム１００からの電力を供給可能な状態である。「外部給電モード」とは、給電ポート５２０に対して、燃料電池システム１００からの電力を供給可能な状態である。制御部７００は、通常モードと、外部給電モードとのうち、いずれか一方に切替える機能を有する。   FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of the external power feeding system 50 in the present embodiment. The external power supply system 50 is a system for supplying power from the fuel cell system 100 mounted on the fuel cell vehicle 10 to the external load 620. The external power feeding system 50 includes a power feeding port 520 and a control unit 700. The external power feeding system 50 has a normal mode and an external power feeding mode as operation modes. The “normal mode” is a state in which power from the fuel cell system 100 can be supplied to the traveling motor 320 of the fuel cell vehicle 10. The “external power feeding mode” is a state in which power from the fuel cell system 100 can be supplied to the power feeding port 520. The control unit 700 has a function of switching between one of the normal mode and the external power feeding mode.

燃料電池システム１００は、燃料電池１１０と、燃料電池昇圧コンバータ１２０と、燃料電池リレー１３０と、二次電池２１０と、二次電池リレー２２０と、二次電池コンバータ２３０と、インバータ３１０と、エアコンプレッサ３３０と、高電圧補機４００と、燃料ガス系統４１０と、酸化ガス系統４２０と、冷却水系統４３０とを備えている。   The fuel cell system 100 includes a fuel cell 110, a fuel cell boost converter 120, a fuel cell relay 130, a secondary battery 210, a secondary battery relay 220, a secondary battery converter 230, an inverter 310, and an air compressor. A high voltage accessory 400, a fuel gas system 410, an oxidizing gas system 420, and a cooling water system 430 are provided.

燃料電池１１０は、走行用モータ３２０や、エアコンプレッサ３３０や、給電ポート５２０に電力を供給する。本実施形態における燃料電池１１０としては、固体高分子形の燃料電池が用いられている。燃料電池１１０は、複数のセル１１１が積層したスタック構造を有する。各セル１１１は、電解質膜の両面に電極触媒層を有する膜電極接合体（図示しない）と、膜電極接合体を挟持する一対のセパレータ（図示しない）とを備えている。各セル１１１は、膜電極接合体のアノード側に、燃料ガスである水素ガスを供給し、カソード側に、酸化ガスである空気を供給することにより、電気化学反応により起電力を発生する。電気化学反応により、膜電極接合体のカソード側には、水が生成される。電気化学反応による反応熱は、燃料電池１１０内を循環する冷却水により冷却される。各セル１１１同士は、直列に接続されている。   The fuel cell 110 supplies power to the traveling motor 320, the air compressor 330, and the power supply port 520. A polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 110 in the present embodiment. The fuel cell 110 has a stack structure in which a plurality of cells 111 are stacked. Each cell 111 includes a membrane electrode assembly (not shown) having an electrode catalyst layer on both sides of the electrolyte membrane, and a pair of separators (not shown) for sandwiching the membrane electrode assembly. Each cell 111 supplies hydrogen gas, which is a fuel gas, to the anode side of the membrane electrode assembly, and supplies air, which is an oxidizing gas, to the cathode side, thereby generating an electromotive force by an electrochemical reaction. The electrochemical reaction produces water on the cathode side of the membrane electrode assembly. The heat of reaction resulting from the electrochemical reaction is cooled by the cooling water circulating in the fuel cell 110. The cells 111 are connected in series.

燃料電池昇圧コンバータ１２０は、燃料電池１１０に接続されている。燃料電池昇圧コンバータ１２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、燃料電池１１０の直流電圧を燃料電池車両１０の走行用モータ３２０や、エアコンプレッサ３３０の駆動に適した電圧まで昇圧する。   Fuel cell boost converter 120 is connected to fuel cell 110. The fuel cell boost converter 120 is a DC-DC converter, and boosts the DC voltage of the fuel cell 110 to a voltage suitable for driving the driving motor 320 of the fuel cell vehicle 10 and the air compressor 330.

燃料電池リレー１３０は、燃料電池昇圧コンバータ１２０に接続されている。燃料電池リレー１３０は、燃料電池昇圧コンバータ１２０と、インバータ３１０との間の電気的な接続を開閉する。   Fuel cell relay 130 is connected to fuel cell boost converter 120. Fuel cell relay 130 opens and closes an electrical connection between fuel cell boost converter 120 and inverter 310.

二次電池２１０は、燃料電池車両１０の走行用モータ３２０や、エアコンプレッサ３３０や、高電圧補機４００を駆動するための電力を供給する。本実施形態における二次電池２１０としては、リチウムイオンバッテリが用いられている。二次電池２１０としては、ニッケル水素バッテリなどの他のバッテリを用いてもよい。   The secondary battery 210 supplies power for driving the traveling motor 320 of the fuel cell vehicle 10, the air compressor 330, and the high voltage accessory 400. A lithium ion battery is used as the secondary battery 210 in the present embodiment. As the secondary battery 210, another battery such as a nickel hydrogen battery may be used.

二次電池リレー２２０は、二次電池２１０に接続されている。二次電池リレー２２０は、二次電池２１０と、二次電池コンバータ２３０との間の電気的な接続を開閉する。   The secondary battery relay 220 is connected to the secondary battery 210. Secondary battery relay 220 opens and closes an electrical connection between secondary battery 210 and secondary battery converter 230.

二次電池コンバータ２３０は、二次電池リレー２２０に接続されている。二次電池コンバータ２３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、通常モードでは、二次電池２１０の直流電圧を燃料電池車両１０の走行用モータ３２０や、エアコンプレッサ３３０の駆動に適した電圧まで昇圧する。二次電池コンバータ２３０は、外部給電モードでは、燃料電池昇圧コンバータ１２０の直流電圧を外部給電装置６１０に適した電圧に降圧する。   The secondary battery converter 230 is connected to the secondary battery relay 220. The secondary battery converter 230 is a DC-DC converter, and boosts the DC voltage of the secondary battery 210 to a voltage suitable for driving the driving motor 320 of the fuel cell vehicle 10 and the air compressor 330 in the normal mode. In the external power feeding mode, secondary battery converter 230 steps down the DC voltage of fuel cell boost converter 120 to a voltage suitable for external power feeding device 610.

インバータ３１０は、燃料電池リレー１３０を介して、燃料電池昇圧コンバータ１２０に接続されている。また、インバータ３１０は、二次電池コンバータ２３０に接続されている。インバータ３１０は、燃料電池昇圧コンバータ１２０や二次電池コンバータ２３０の直流電力を、走行用モータ３２０やエアコンプレッサ３３０の駆動に適した三相交流電力に変換する。   Inverter 310 is connected to fuel cell boost converter 120 via fuel cell relay 130. The inverter 310 is also connected to the secondary battery converter 230. The inverter 310 converts DC power of the fuel cell boost converter 120 and the secondary battery converter 230 into three-phase AC power suitable for driving the traveling motor 320 and the air compressor 330.

走行用モータ３２０は、インバータ３１０に接続されている。走行用モータ３２０は、インバータ３１０の三相交流電力により、燃料電池車両１０のタイヤ（図示しない）に駆動力を与え、燃料電池車両１０を走行させる。   The traveling motor 320 is connected to the inverter 310. The traveling motor 320 applies a driving force to a tire (not shown) of the fuel cell vehicle 10 by the three-phase AC power of the inverter 310 to cause the fuel cell vehicle 10 to travel.

エアコンプレッサ３３０は、インバータ３１０に接続されている。エアコンプレッサ３３０は、インバータ３１０の三相交流電力により駆動され、大気中の空気を圧縮し、燃料電池１１０に供給する。   The air compressor 330 is connected to the inverter 310. The air compressor 330 is driven by the three-phase AC power of the inverter 310 to compress air in the atmosphere and supply it to the fuel cell 110.

高電圧補機４００には、水素ポンプ４１２と、冷却水ポンプ４３１とが含まれている。水素ポンプ４１２は、水素ポンプインバータ４０１を介して、二次電池リレー２２０と、二次電池コンバータ２３０との間の配線に接続されている。水素ポンプ４１２は、水素ポンプインバータ４０１によって三相交流電力に変換された電力により駆動する。冷却水ポンプ４３１は、冷却水ポンプインバータ４０２を介して、二次電池リレー２２０と、二次電池コンバータ２３０との間の配線に接続されている。冷却水ポンプ４３１は、冷却水ポンプインバータ４０２によって三相交流電力に変換された電力により駆動する。水素ポンプインバータ４０１および冷却水ポンプインバータ４０２には、二次電池２１０または燃料電池１１０から電力が供給される。   The high voltage accessory 400 includes a hydrogen pump 412 and a cooling water pump 431. The hydrogen pump 412 is connected to the wiring between the secondary battery relay 220 and the secondary battery converter 230 via the hydrogen pump inverter 401. The hydrogen pump 412 is driven by the power converted into three-phase AC power by the hydrogen pump inverter 401. Cooling water pump 431 is connected to a wire between secondary battery relay 220 and secondary battery converter 230 via cooling water pump inverter 402. The coolant pump 431 is driven by the power converted into three-phase AC power by the coolant pump inverter 402. Electric power is supplied to the hydrogen pump inverter 401 and the cooling water pump inverter 402 from the secondary battery 210 or the fuel cell 110.

燃料ガス系統４１０は、水素タンク４１１と、水素ポンプ４１２と、燃料ガス配管４１３とを備えている。燃料ガス系統４１０は、水素ガスを燃料電池１１０に循環させる流路を有する。燃料ガス配管４１３は、燃料電池１１０と、水素ポンプ４１２と、水素タンク４１１とを接続している。水素タンク４１１から供給される水素ガスは、燃料ガス配管４１３を介して、燃料電池１１０に供給される。発電に用いられることなく燃料電池１１０から排出された水素ガスは、水素ポンプ４１２により再び燃料電池１１０に供給される。   The fuel gas system 410 includes a hydrogen tank 411, a hydrogen pump 412, and a fuel gas pipe 413. The fuel gas system 410 has a flow path for circulating hydrogen gas to the fuel cell 110. The fuel gas pipe 413 connects the fuel cell 110, the hydrogen pump 412, and the hydrogen tank 411. The hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 411 is supplied to the fuel cell 110 via the fuel gas pipe 413. The hydrogen gas exhausted from the fuel cell 110 without being used for power generation is again supplied to the fuel cell 110 by the hydrogen pump 412.

酸化ガス系統４２０は、エアコンプレッサ３３０と、酸化ガス配管４２１とを備えている。酸化ガス系統４２０は、空気を燃料電池１１０に供給する流路を有する。酸化ガス配管４２１は、燃料電池１１０と、エアコンプレッサ３３０とを接続している。エアコンプレッサ３３０により圧縮された空気は、酸化ガス配管４２１を介して燃料電池１１０に供給される。   The oxidizing gas system 420 includes an air compressor 330 and an oxidizing gas pipe 421. The oxidizing gas system 420 has a flow path for supplying air to the fuel cell 110. The oxidizing gas pipe 421 connects the fuel cell 110 and the air compressor 330. The air compressed by the air compressor 330 is supplied to the fuel cell 110 via the oxidizing gas pipe 421.

冷却水系統４３０は、冷却水ポンプ４３１と、ラジエータ４３２と、冷却水配管４３４とを備えている。冷却水系統４３０は、冷却水を燃料電池１１０に循環させる流路を有する。冷却水配管４３４は、燃料電池１１０と、冷却水ポンプ４３１と、ラジエータ４３２とを接続している。燃料電池１１０の熱を受け取った冷却水は、冷却水配管４３４を介してラジエータ４３２に流れ、ラジエータ４３２によって放熱される。冷却ファン４３３は、ラジエータ４３２に送風し、ラジエータ４３２の放熱を促進する。ラジエータ４３２によって放熱された冷却水は、冷却水ポンプ４３１により、再び燃料電池１１０に供給される。   The cooling water system 430 includes a cooling water pump 431, a radiator 432, and a cooling water pipe 434. The cooling water system 430 has a flow path for circulating the cooling water to the fuel cell 110. The cooling water pipe 434 connects the fuel cell 110, the cooling water pump 431, and the radiator 432. The coolant that has received the heat of the fuel cell 110 flows to the radiator 432 through the coolant pipe 434 and is dissipated by the radiator 432. The cooling fan 433 blows air to the radiator 432 to promote the heat radiation of the radiator 432. The cooling water radiated by the radiator 432 is again supplied to the fuel cell 110 by the cooling water pump 431.

制御部７００は、ＣＰＵと、メモリと、各部品が接続されるインターフェース回路とを備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、外部給電システム５０の動作モードを通常モード、外部給電モード、後述する待機モードのそれぞれの状態に切替える。また、制御部７００は、燃料電池システム１００による発電の制御を行うとともに、燃料ガス系統４１０と酸化ガス系統４２０とを制御して、掃気処理を実行する。「掃気処理」とは、燃料ガス系統４１０と酸化ガス系統４２０との部品を駆動させ、燃料ガスの流路と酸化ガスの流路から水を排出する処理である。   The control unit 700 is configured as a computer including a CPU, a memory, and an interface circuit to which each component is connected. The CPU executes the control program stored in the memory to switch the operation mode of the external power feeding system 50 to the normal mode, the external power feeding mode, and the standby mode described later. Further, the control unit 700 controls the power generation by the fuel cell system 100 and controls the fuel gas system 410 and the oxidizing gas system 420 to execute the scavenging process. The “scavenging process” is a process of driving the components of the fuel gas system 410 and the oxidizing gas system 420 and discharging water from the flow path of the fuel gas and the flow path of the oxidizing gas.

外部給電リレー５１０は、二次電池リレー２２０と二次電池コンバータ２３０との間の配線に高電圧補機４００と並列に接続されている。外部給電リレー５１０は、燃料電池システム１００と、給電ポート５２０との間の電気的な接続の開閉を行う。   The external power supply relay 510 is connected in parallel with the high voltage accessory 400 to the wiring between the secondary battery relay 220 and the secondary battery converter 230. The external power supply relay 510 opens and closes the electrical connection between the fuel cell system 100 and the power supply port 520.

図２は、給電ポート５２０を示す説明図である。給電ポート５２０は、例えば、燃料電池車両１０のトランクルーム２０内に配置されている。給電ポート５２０には、外部給電装置６１０を介して外部負荷６２０が接続される。外部給電装置６１０は、外部給電モードにおいて、燃料電池システム１００から出力された直流電力を、家庭用１００Ｖの交流電力に変換して、外部負荷６２０に給電を行う。外部給電装置６１０は、外部給電装置６１０を給電可能な状態に切替える給電器スイッチ６１１を有する。   FIG. 2 is an explanatory view showing the feed port 520. As shown in FIG. The feed port 520 is disposed, for example, in the trunk room 20 of the fuel cell vehicle 10. An external load 620 is connected to the feed port 520 via the external feed device 610. In the external power feeding mode, the external power feeding device 610 converts DC power output from the fuel cell system 100 into AC power of 100 V for home use, and feeds power to the external load 620. The external power feeding device 610 includes a power feeder switch 611 that switches the external power feeding device 610 to a state in which power can be fed.

図３は、外部給電の開始処理を示すフローチャートである。この処理は、燃料電池車両１０を起動させるためのスタートスイッチ３０がオンにされたときに開始され、スタートスイッチ３０がオフにされるまで周回し続ける。まず、制御部７００は、外部給電システム５０の動作モードが通常モードであり、かつ、外部給電装置６１０が給電ポート５２０に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。通常モードであり、かつ、外部給電装置６１０が給電ポート５２０に接続されている場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部７００は、通常モードから外部給電モードへの切替えを行う。通常モードから外部給電モードへの切替え時には、制御部７００は、外部給電モードへの移行に先立ち、動作モードを待機モードへ移行させる（ステップＳ１２０）。「待機モード」とは、燃料電池１１０の掃気処理を待機させた状態で燃料電池１１０の発電を停止させた状態である。尚、「掃気処理を待機させた状態」とは、掃気処理を行わない状態を指す。一方、通常モードでないか、外部給電装置６１０が給電ポート５２０に接続されていない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、通常モードから外部給電モードへの切替えは行われない。   FIG. 3 is a flowchart showing start processing of external power feeding. This process is started when the start switch 30 for starting the fuel cell vehicle 10 is turned on, and continues to circulate until the start switch 30 is turned off. First, the control unit 700 determines whether the operation mode of the external power feeding system 50 is the normal mode and the external power feeding device 610 is connected to the power feeding port 520 (step S110). In the normal mode and when the external power feeding apparatus 610 is connected to the power feeding port 520 (step S110: YES), the control unit 700 switches from the normal mode to the external power feeding mode. At the time of switching from the normal mode to the external power feeding mode, the control unit 700 shifts the operation mode to the standby mode prior to the transition to the external power feeding mode (step S120). The “standby mode” is a state in which power generation of the fuel cell 110 is stopped while waiting for the scavenging process of the fuel cell 110. Note that "a state in which the scavenging process is on standby" indicates a state in which the scavenging process is not performed. On the other hand, when the mode is not the normal mode or the external power feeding apparatus 610 is not connected to the feeding port 520 (step S110: NO), the switching from the normal mode to the external feeding mode is not performed.

待機モードに移行した後、制御部７００は、給電開始の要求が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１３０）。本実施形態では、外部給電装置６１０に設けられている給電器スイッチ６１１がオンにされた場合に、制御部７００は、給電開始の要求が入力されたと判定する。給電開始の要求が入力された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、制御部７００は、待機モードから外部給電モードに移行させる（ステップＳ１４０）。一方、給電開始の要求が入力されていない場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、制御部７００は、予め定められた時間（例えば、６０秒）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。予め定められた時間が経過していない場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、制御部７００は、経過時間をカウントアップし、再びステップＳ１３０に戻る。一方、予め定められた時間が経過した場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、制御部７００は、予め定められた時間が経過するまでに、給電開始の要求が入力されなかったと判断して、掃気処理を実施して、燃料電池システム１００を停止させる（ステップＳ１６０）。   After shifting to the standby mode, the control unit 700 determines whether a request to start power feeding has been input (step S130). In the present embodiment, when the power feeder switch 611 provided in the external power feeding device 610 is turned on, the control unit 700 determines that a request for starting power feeding has been input. If a request to start power feeding is input (step S130: YES), the control unit 700 shifts the standby mode to the external power feeding mode (step S140). On the other hand, when the request to start power feeding has not been input (step S130: NO), the control unit 700 determines whether a predetermined time (for example, 60 seconds) has elapsed (step S150). If the predetermined time has not elapsed (step S150: NO), the control unit 700 counts up the elapsed time, and returns to step S130 again. On the other hand, when the predetermined time has elapsed (step S150: YES), the control unit 700 determines that the request for starting power feeding has not been input before the predetermined time has elapsed, and the scavenging process is performed. Then, the fuel cell system 100 is stopped (step S160).

図４は、通常モードから外部給電モードへの移行を示すタイムチャートである。以下、このタイムチャートを用いて、図３に示した外部給電の開始処理をより具体的に説明する。外部給電システム５０の動作モードが通常モードにあるときに、外部給電装置６１０が給電ポート５２０に接続されると、制御部７００は、動作モードを通常モードから待機モードへ移行させる。このとき、制御部７００は、掃気処理を待機させた状態で燃料電池１１０の発電を停止させる。また、制御部７００は、走行用モータ３２０を停止させる（図３のステップＳ１２０参照）。これにより、待機モード中や外部給電モード中に、燃料電池車両１０が走行して外部給電装置６１０や外部負荷６２０を引き摺ることを防止できる。さらに、制御部７００は、ラジエータ４３２と、冷却ファン４３３とを駆動させ、燃料電池１１０の冷却水を放熱させることで、外部給電に先立って燃料電池１１０を冷却する事前冷却を実施させる（図３のステップＳ１２０参照）。これにより、燃料電池車両１０が停車して無風状態となる外部給電時の冷却性能を向上させることができる。   FIG. 4 is a time chart showing the transition from the normal mode to the external power supply mode. Hereinafter, the external power supply start process shown in FIG. 3 will be more specifically described using this time chart. When the external power feeding apparatus 610 is connected to the power feeding port 520 while the operation mode of the external power feeding system 50 is in the normal mode, the control unit 700 shifts the operation mode from the normal mode to the standby mode. At this time, the control unit 700 stops the power generation of the fuel cell 110 in a state where the scavenging process is on standby. Further, the control unit 700 stops the traveling motor 320 (see step S120 in FIG. 3). Thus, it is possible to prevent the fuel cell vehicle 10 from traveling and dragging the external power feeding device 610 or the external load 620 during the standby mode or the external power feeding mode. Furthermore, the control unit 700 drives the radiator 432 and the cooling fan 433 to dissipate the cooling water of the fuel cell 110, thereby performing precooling for cooling the fuel cell 110 prior to the external power supply (FIG. 3). Step S120)). Thereby, the cooling performance at the time of external power feeding in which the fuel cell vehicle 10 stops and the windless state can be improved.

予め定められた時間が経過するまでに、外部給電装置６１０に設けられている給電器スイッチ６１１がオンにされた場合、制御部７００は、動作モードを待機モードから外部給電モードへ移行させる。このとき、制御部７００は、外部給電リレー５１０の溶着を防止するために、高電圧補機４００の運転を停止した後、外部給電リレー５１０を接続状態にする。制御部７００は、外部給電リレー５１０を接続状態にした後、高電圧補機４００の運転を再開させ、燃料電池１１０を発電可能な状態とする。これにより、外部給電システム５０は、給電ポート５２０に接続された外部給電装置６１０を介して、燃料電池１１０から外部負荷６２０に給電が可能な状態とされる。予め定められた時間が経過するまでに、外部給電装置６１０に設けられている給電器スイッチ６１１がオンにされなかった場合、制御部７００は、待機させていた燃料電池１１０の掃気処理を実施し、燃料電池システム１００を停止させる。尚、外部給電モードでは、燃料電池１１０ではなく、二次電池２１０から給電を行ってもよい。   If the power feeder switch 611 provided in the external power feeding device 610 is turned on before the predetermined time elapses, the control unit 700 shifts the operation mode from the standby mode to the external power feeding mode. At this time, in order to prevent welding of external power supply relay 510, control unit 700 stops external power supply relay 510 after connecting high voltage accessory 400 after stopping operation. After connecting external power supply relay 510, control unit 700 resumes the operation of high-voltage accessory 400, and brings fuel cell 110 into a state capable of generating power. Thus, the external power supply system 50 is capable of supplying power from the fuel cell 110 to the external load 620 via the external power supply device 610 connected to the power supply port 520. If the power feeder switch 611 provided in the external power feeding device 610 is not turned on before the predetermined time elapses, the control unit 700 carries out the scavenging process of the fuel cell 110 which has been on standby. , Stop the fuel cell system 100. In the external power feeding mode, power may be fed from the secondary battery 210 instead of the fuel cell 110.

以上で説明した本実施形態の外部給電システム５０によれば、待機モード中に、予め定められた時間が経過するまでに制御部７００に対して給電開始の要求が入力されなかった場合、燃料電池１１０の掃気処理を実施した上で燃料電池システム１００を停止させるため、燃料電池１１０内に水分が残留することを抑制できる。したがって、低温時に燃料電池１１０内の流路が凍結することを抑制できる。尚、通常モードから外部給電モードへの切替えが行われない場合や、外部給電モードに移行して外部給電が終了した場合において、燃料電池システム１００を停止させる際には、制御部７００は、掃気処理を行った上で燃料電池システム１００を停止させる。したがって、これらの場合についても、燃料電池１１０内に水分が残留することを抑制できる。   According to the external power supply system 50 of the present embodiment described above, in the standby mode, when a request for starting power supply is not input to the control unit 700 before a predetermined time elapses, the fuel cell Since the fuel cell system 100 is stopped after the scavenging process of 110 is performed, the remaining of water in the fuel cell 110 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress freezing of the flow path in the fuel cell 110 at low temperature. When the fuel cell system 100 is stopped in a case where the switching from the normal mode to the external power feeding mode is not performed or when the external power feeding is ended by shifting to the external power feeding mode, the control unit 700 performs scavenging After processing, the fuel cell system 100 is stopped. Therefore, also in these cases, it is possible to suppress the moisture remaining in the fuel cell 110.

また、本実施形態では、制御部７００は、待機モード中に、掃気処理を待機させた状態で燃料電池１１０の発電を停止させるため、掃気処理を行った上で燃料電池１１０の発電を停止させる場合や、待機モード中に燃料電池１１０の発電状態を維持する場合に比べて、水素ガスの消費量を抑制できる。   Further, in the present embodiment, the control unit 700 stops the power generation of the fuel cell 110 after performing the scavenging process in order to stop the power generation of the fuel cell 110 while the scavenging process is on standby in the standby mode. In the case where the fuel cell 110 is maintained in the power generation state in the standby mode, the consumption amount of hydrogen gas can be suppressed.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized in various configurations without departing from the scope of the invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each of the modes described in the section of the summary of the invention can be used to solve some or all of the problems described above, or one of the effects described above. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.

１０…燃料電池車両
２０…トランクルーム
３０…スタートスイッチ
５０…外部給電システム
１００…燃料電池システム
１１０…燃料電池
１１１…セル
１２０…燃料電池昇圧コンバータ
１３０…燃料電池リレー
２１０…二次電池
２２０…二次電池リレー
２３０…二次電池コンバータ
３１０…インバータ
３２０…走行用モータ
３３０…エアコンプレッサ
４００…高電圧補機
４０１…水素ポンプインバータ
４０２…冷却水ポンプインバータ
４１０…燃料ガス系統
４１１…水素タンク
４１２…水素ポンプ
４１３…燃料ガス配管
４２０…酸化ガス系統
４２１…酸化ガス配管
４３０…冷却水系統
４３１…冷却水ポンプ
４３２…ラジエータ
４３３…冷却ファン
４３４…冷却水配管
５１０…外部給電リレー
５２０…給電ポート
６１０…外部給電装置
６１１…給電器スイッチ
６２０…外部負荷
７００…制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell vehicle 20 ... Trunk room 30 ... Start switch 50 ... External power supply system 100 ... Fuel cell system 110 ... Fuel cell 111 ... Cell 120 ... Fuel cell boost converter 130 ... Fuel cell relay 210 ... Secondary battery 220 ... Secondary battery Relay 230 ... secondary battery converter 310 ... inverter 320 ... traveling motor 330 ... air compressor 400 ... high voltage auxiliary machine 401 ... hydrogen pump inverter 402 ... cooling water pump inverter 410 ... fuel gas system 411 ... hydrogen tank 412 ... hydrogen pump 413 ... Fuel gas piping 420 ... oxidation gas system 421 ... oxidation gas piping 430 ... cooling water system 431 ... cooling water pump 432 ... radiator 433 ... cooling fan 434 ... cooling water piping 510 ... external power supply relay 520 ... power supply port 610 ... outside Parts feed device 611 ... Feeder switch 620 ... External load 700 ... Control part

Claims (1)

燃料電池車両に搭載されている燃料電池システムから外部負荷に電力を供給する外部給電システムであって、
前記外部負荷を前記燃料電池システムに接続するための給電ポートと、
前記燃料電池車両の走行用モータに対して前記燃料電池システムからの電力を供給可能な通常モードと、前記給電ポートに対して前記燃料電池システムからの電力を供給可能な外部給電モードとの、切替えを行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記通常モードから前記外部給電モードへの切替え時に、前記外部給電モードへの移行に先立ち、燃料電池の掃気処理を待機させた状態で前記燃料電池の発電を停止させた待機モードとし、
前記待機モード中に、予め定められた時間が経過するまでに、前記給電ポートへの給電開始の要求が入力されなかった場合には、前記掃気処理を実施して、前記燃料電池システムを停止し、
前記待機モード中に、前記予め定められた時間が経過するまでに、前記給電開始の要求が入力された場合には、前記待機モードから前記外部給電モードに移行させる、
外部給電システム。 An external power supply system for supplying power to an external load from a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle, comprising:
A feed port for connecting the external load to the fuel cell system;
Switching between a normal mode in which power from the fuel cell system can be supplied to a drive motor of the fuel cell vehicle and an external power feeding mode in which power from the fuel cell system can be supplied to the feed port Control unit to perform
Equipped with
The control unit
When switching from the normal mode to the external power supply mode, prior to the transition to the external power supply mode, the fuel cell is set in a standby mode in which power generation of the fuel cell is stopped while waiting for the fuel cell scavenging process.
In the standby mode, if a request to start power feeding to the power feeding port is not input before a predetermined time elapses, the scavenging process is performed to stop the fuel cell system. ,
In the standby mode, when the request to start power feeding is input before the predetermined time elapses, the standby mode is shifted to the external power feeding mode.
External feed system.
JP2017169509A 2017-09-04 2017-09-04 External power supply system Active JP6907830B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017169509A JP6907830B2 (en) 2017-09-04 2017-09-04 External power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017169509A JP6907830B2 (en) 2017-09-04 2017-09-04 External power supply system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019046679A true JP2019046679A (en) 2019-03-22
JP6907830B2 JP6907830B2 (en) 2021-07-21

Family

ID=65814615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017169509A Active JP6907830B2 (en) 2017-09-04 2017-09-04 External power supply system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6907830B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007134205A (en) * 2005-11-11 2007-05-31 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and its scavenging method
JP2008010348A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and purging method of fuel cell
JP2015115982A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 株式会社デンソー Electric power output apparatus
JP2016082678A (en) * 2014-10-15 2016-05-16 トヨタ自動車株式会社 Control device of fuel cell vehicle
JP2016122625A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 本田技研工業株式会社 Control method of fuel cell system and fuel cell vehicle
JP2017134993A (en) * 2016-01-27 2017-08-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007134205A (en) * 2005-11-11 2007-05-31 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and its scavenging method
JP2008010348A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and purging method of fuel cell
JP2015115982A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 株式会社デンソー Electric power output apparatus
JP2016082678A (en) * 2014-10-15 2016-05-16 トヨタ自動車株式会社 Control device of fuel cell vehicle
JP2016122625A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 本田技研工業株式会社 Control method of fuel cell system and fuel cell vehicle
JP2017134993A (en) * 2016-01-27 2017-08-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP6907830B2 (en) 2021-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101230900B1 (en) Control method of fuel cell hybrid system
JP3999498B2 (en) Fuel cell system and method for stopping the same
CA2641201C (en) Fuel cell system having controller controlling higher-efficiency operation and lower-efficiency operation
JP6292405B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND FUEL CELL SYSTEM OPERATION CONTROL METHOD
JP5783324B2 (en) Fuel cell system
US20140145500A1 (en) Power distribution device and method for fuel cell-supercapacitor hybrid vehicle
JP4085642B2 (en) Fuel cell system
JP2020017420A (en) Fuel cell system
JP2006309971A (en) Fuel cell system
JP4872333B2 (en) Fuel cell system
WO2013161340A1 (en) Power supply control device for vehicle, and vehicle
JP2008293695A (en) Fuel cell system and its starting method
US9437889B2 (en) Powering a fuel cell stack during standby
JP2014056771A (en) External feeder controller for fuel cell vehicle
JP2007149621A (en) Fuel cell system and control method at start of its operation
JP7051775B2 (en) Fuel cell system, fuel cell system control method, and program
US8258740B2 (en) Fuel cell system and method of starting operation of fuel cell system
JP2021057127A (en) Fuel cell system, control method for fuel cell system, and program
JP6932756B2 (en) Fuel cell vehicle and how to start the fuel cell vehicle
JP2018156791A (en) Operation control method and operation control system for fuel cell vehicle
JP6907830B2 (en) External power supply system
JP2011517015A (en) Control method of fuel cell system and fuel cell system
JP4831063B2 (en) Fuel cell system
JP2021128908A (en) Fuel cell system
WO2013150619A1 (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200526

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210614

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6907830

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151