JP2024005700A - fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the system output responsiveness of a fuel cell system.
SOLUTION: A fuel cell system that supplies electric power to motors comprises a fuel cell, a compressor for supplying air to the fuel cell, and a control unit that controls the compressor. The compressor includes a rotor, and an air bearing that rotatably supports the rotor. The air bearing supports the rotor afloat when the rotor rotates at a prescribed revolution speed or faster. The control unit executes a first process of determining the motor output responsiveness that is required for the motor, on the basis of the revolution speed of the motor. The control unit executes a second process of determining system output responsiveness that the fuel cell system can achieve, on the basis of the operating state of the compressor. The control unit executes a third process of disabling the rotor from rotating at slower than a prescribed revolution speed, when the motor output responsiveness required for the motor is larger than the system output responsiveness that the fuel cell system can achieve.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本明細書は、燃料電池車などに用いられる燃料電池システムを開示する。 This specification discloses a fuel cell system used in a fuel cell vehicle or the like.

特許文献１には、燃料電池にエアを供給するためのコンプレッサを備えた燃料電池システムの一例が開示されている。コンプレッサは、ロータと、ロータを回転可能に支持するエアベアリングとを備えている。エアベアリングは、ロータが所定回転数以上で回転するときに、ロータを浮上させて支持可能な状態となる。特許文献１の技術では、ロータが浮上状態となる所定条件が成立したか否かを判定し、所定条件が成立した場合に燃料電池車両の走行を許可する。 Patent Document 1 discloses an example of a fuel cell system including a compressor for supplying air to a fuel cell. The compressor includes a rotor and an air bearing that rotatably supports the rotor. When the rotor rotates at a predetermined number of rotations or more, the air bearing becomes capable of floating and supporting the rotor. In the technique disclosed in Patent Document 1, it is determined whether a predetermined condition under which the rotor is in a floating state is satisfied, and when the predetermined condition is satisfied, the fuel cell vehicle is allowed to run.

特開２０１９－１５４１７６号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-154176

燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性は、コンプレッサのエア供給応答性により律速される。しかしエアベアリングを用いたコンプレッサでは、ロータが回転停止している状態から浮上状態となる所定回転数まで回転数を上げるために、ある程度の時間を要する。エア供給の要求があってから実際にエア供給を開始するまでの応答時間が発生するため、システム出力応答性が悪化してしまう。 The system output responsiveness that a fuel cell system can exhibit is determined by the air supply responsiveness of the compressor. However, in a compressor using an air bearing, it takes a certain amount of time to increase the rotation speed from a state in which the rotor is stopped to a predetermined rotation speed at which the rotor is in a floating state. Since there is a response time from when there is a request for air supply to when the air supply actually starts, the system output responsiveness deteriorates.

本明細書が開示する燃料電池システムは、モータに電力を供給する燃料電池システムである。燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池にエアを供給するためのコンプレッサと、コンプレッサを制御する制御部と、を備える。コンプレッサは、ロータと、ロータを回転可能に支持するエアベアリングとを備える。ロータが所定回転数以上で回転するときに、エアベアリングはロータを浮上させて支持する。制御部は、少なくともモータの回転数に基づいて、モータに必要とされるモータ出力応答性を決定する第１処理を実行する。制御部は、少なくともコンプレッサの動作状態に基づいて、燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性を決定する第２処理を実行する。制御部は、モータに必要とされるモータ出力応答性が、燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性よりも大きいときは、ロータが所定回転数未満で回転することを禁止する第３処理を実行する。 The fuel cell system disclosed herein is a fuel cell system that supplies power to a motor. The fuel cell system includes a fuel cell, a compressor for supplying air to the fuel cell, and a control unit that controls the compressor. The compressor includes a rotor and an air bearing that rotatably supports the rotor. When the rotor rotates at a predetermined rotation speed or higher, the air bearing levitates and supports the rotor. The control unit executes a first process of determining motor output responsiveness required for the motor based on at least the rotation speed of the motor. The control unit executes a second process of determining system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit based on at least the operating state of the compressor. When the motor output responsiveness required by the motor is greater than the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit, the control unit performs a third process of prohibiting the rotor from rotating at less than a predetermined rotation speed. Execute.

ここで、モータ出力応答性とは、モータの出力パワーの時間変化率の最大値である。またシステム出力応答性とは、燃料電池システムの出力パワーの時間変化率の最大値である。なお、第１処理および第２処理の実行順番は特に限定されない。 Here, the motor output responsiveness is the maximum value of the time rate of change of the output power of the motor. Moreover, the system output responsiveness is the maximum value of the time rate of change of the output power of the fuel cell system. Note that the order of execution of the first process and the second process is not particularly limited.

この燃料電池システムでは、モータに必要とされるモータ出力応答性が、燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性よりも大きい場合には、システム出力応答性を高める必要がある場合であると判定することができる。そしてロータが所定回転数未満で回転することを禁止することで、ロータが浮上している状態を維持することができる。これにより、コンプレッサのエア供給応答性を高めることができるため、十分なシステム出力応答性およびモータ出力応答性を得ることが可能となる。一方、モータに必要とされるモータ出力応答性が、燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性よりも小さい場合には、システム出力応答性を高める必要がない場合であると判定することができる。そしてロータが所定回転数未満で回転することを許可することで、ロータの回転を停止することが可能となる。これにより、コンプレッサでの電力消費を抑制することができる。以上より、出力応答性の改善と燃費悪化の抑制とを両立することが可能となる。 In this fuel cell system, if the motor output responsiveness required by the motor is greater than the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit, it is determined that the system output responsiveness needs to be increased. can do. By prohibiting the rotor from rotating at less than a predetermined rotation speed, it is possible to maintain the rotor in a floating state. Thereby, the air supply responsiveness of the compressor can be improved, so that it is possible to obtain sufficient system output responsiveness and motor output responsiveness. On the other hand, if the motor output responsiveness required by the motor is smaller than the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit, it can be determined that there is no need to increase the system output responsiveness. . By allowing the rotor to rotate at less than a predetermined number of rotations, it becomes possible to stop the rotation of the rotor. Thereby, power consumption in the compressor can be suppressed. As described above, it is possible to both improve output responsiveness and suppress deterioration of fuel efficiency.

燃料電池システムは、燃料電池から出力された電力を充電可能なバッテリをさらに備えていてもよい。燃料電池システムは、コンプレッサが吐出したエアを燃料電池へ導くエア供給流路をさらに備えていてもよい。燃料電池システムは、燃料電池から残留エアを排出する排出流路をさらに備えていてもよい。燃料電池システムは、エア供給流路の途中から分岐しており、コンプレッサが吐出したエアを、燃料電池を通さずに排出流路へ導くバイパス流路をさらに備えていてもよい。制御部は、第３処理の実行中においてバッテリが充電できない状態であると判断するときは、コンプレッサが吐出したエアをバイパス流路に導く処理を実行してもよい。この構成によると、ロータを浮上状態で維持している場合に、バッテリが充電できない状態にあるときには、燃料電池を非発電状態にすることができる。バッテリへの過剰な充電を回避することができるため、バッテリを保護することが可能となる。 The fuel cell system may further include a battery that can be charged with the power output from the fuel cell. The fuel cell system may further include an air supply channel that guides air discharged by the compressor to the fuel cell. The fuel cell system may further include an exhaust flow path that exhausts residual air from the fuel cell. The fuel cell system may further include a bypass flow path that branches off from the middle of the air supply flow path and guides the air discharged by the compressor to the exhaust flow path without passing through the fuel cell. When the control unit determines that the battery cannot be charged during execution of the third process, the control unit may execute a process of guiding the air discharged by the compressor to the bypass flow path. According to this configuration, when the rotor is maintained in a floating state and the battery is in a state where it cannot be charged, the fuel cell can be brought into a non-generating state. Since excessive charging of the battery can be avoided, it is possible to protect the battery.

制御部は、モータが発揮し得るモータ出力応答性をそれぞれ異なる上限値で制限する複数のモードを備えていてもよい。第１処理では、上限値が大きいモードほど、モータに必要とされるモータ出力応答性が大きく決定されてもよい。この構成によると、モータが発揮し得るモータ出力応答性を高めるほど、ロータが浮上している状態が維持されやすくなる。モータ出力応答性がより高いモードが選択されることに応じて、より高いモータ出力応答性を得ることが可能となる。 The control unit may include a plurality of modes in which the motor output responsiveness that the motor can exhibit is limited by different upper limit values. In the first process, the motor output responsiveness required for the motor may be determined to be larger in a mode with a larger upper limit value. According to this configuration, the higher the motor output responsiveness that the motor can exhibit, the easier it is to maintain the floating state of the rotor. In response to selection of a mode with higher motor output responsiveness, it becomes possible to obtain higher motor output responsiveness.

第１処理では、モータの回転数の増加に比例して、モータに必要とされるモータ出力応答性が大きくなるように決定されてもよい。モータの回転数の増加に比例して、モータで一定トルクを発生させるために必要なパワーも増加する。この構成によると、モータの回転数の増加に比例して、モータに必要とされるモータ出力応答性を大きくすることができるため、トルク発生量をモータ回転数に依存させないことが可能となる。 In the first process, the motor output responsiveness required for the motor may be determined to increase in proportion to the increase in the rotational speed of the motor. As the rotational speed of the motor increases, the power required to generate a constant torque with the motor also increases. According to this configuration, the motor output responsiveness required by the motor can be increased in proportion to the increase in the rotational speed of the motor, so that the amount of torque generation can be made independent of the motor rotational speed.

燃料電池システムは、燃料電池から出力された電力を充電可能に構成されているとともにモータに電力を供給可能に構成されているバッテリをさらに備えていてもよい。第２処理では、バッテリからモータに供給可能な電力が大きいほど、燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性が大きく決定されてもよい。この構成によると、バッテリの状態に応じて、燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性を適切に決定することが可能となる。 The fuel cell system may further include a battery that is configured to be charged with the power output from the fuel cell and configured to be able to supply power to the motor. In the second process, it may be determined that the greater the power that can be supplied from the battery to the motor, the greater the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit. According to this configuration, it becomes possible to appropriately determine the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit, depending on the state of the battery.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be explained in the following "Detailed Description of the Invention".

電動車両１の一部の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a part of an electric vehicle 1. FIG. 運転モードの内容を説明するグラフである。It is a graph explaining the contents of the driving mode. 燃料電池システム１０の動作を説明するフローチャートである。3 is a flowchart illustrating the operation of the fuel cell system 10. FIG. モータ出力応答性ＭＯの算出方法の一例を説明するグラフである。It is a graph explaining an example of the calculation method of motor output responsiveness MO.

（電動車両１の構成）
図１に、電動車両１の一部の概略構成図を示す。電動車両１は、燃料電池システム１０、水素タンク３０、水素ポンプ４０、車両モータ５０、モータ回転数センサ５１、電力変換装置５２、マフラ６０、を備えている。燃料電池システム１０は、車両モータ５０に電力を供給するシステムである。燃料電池システム１０は、ＥＣＵ１１、コンプレッサ１２、コンプレッサ回転数センサ１３、燃料電池スタック１４、バッテリ１５、エア供給流路２１、排出流路２２、バイパス流路２３、入口バルブ２４、調圧バルブ２５、バイパスバルブ２６、を備えている。図１において、二重実線はガスの流れを示しており、一重実線は電力の供給を示しており、点線は信号の流れを示している。 (Configuration of electric vehicle 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a part of an electric vehicle 1. As shown in FIG. The electric vehicle 1 includes a fuel cell system 10, a hydrogen tank 30, a hydrogen pump 40, a vehicle motor 50, a motor rotation speed sensor 51, a power converter 52, and a muffler 60. Fuel cell system 10 is a system that supplies power to vehicle motor 50. The fuel cell system 10 includes an ECU 11, a compressor 12, a compressor rotation speed sensor 13, a fuel cell stack 14, a battery 15, an air supply channel 21, an exhaust channel 22, a bypass channel 23, an inlet valve 24, a pressure regulating valve 25, A bypass valve 26 is provided. In FIG. 1, double solid lines indicate gas flow, single solid lines indicate power supply, and dotted lines indicate signal flow.

コンプレッサ１２は、燃料電池スタック１４にエアを供給する。コンプレッサ１２は、ロータ１２ｒおよびエアベアリング１２ｂを備えている。ロータ１２ｒが所定回転数以上で回転するときに、エアベアリング１２ｂはロータ１２ｒを浮上させて回転可能に支持する。コンプレッサ回転数センサ１３は、コンプレッサ１２の回転数ＣＲを測定し、ＥＣＵ１１へ入力する。 Compressor 12 supplies air to fuel cell stack 14 . The compressor 12 includes a rotor 12r and an air bearing 12b. When the rotor 12r rotates at a predetermined number of revolutions or more, the air bearing 12b levitates and rotatably supports the rotor 12r. The compressor rotation speed sensor 13 measures the rotation speed CR of the compressor 12 and inputs it to the ECU 11 .

コンプレッサ１２の吐出口は、エア供給流路２１を介して燃料電池スタック１４に接続されている。エア供給流路２１は、コンプレッサ１２が吐出したエアを燃料電池スタック１４へ導く経路である。燃料電池スタック１４の排出口は、排出流路２２を介してマフラ６０に接続されている。排出流路２２は、燃料電池スタック１４から残留エアを排出する経路である。燃料電池スタック１４は、水素とエアとを電気化学的に反応させて電力を取り出す発電装置である。反応で残った空気は、排出流路２２とマフラ６０を通じて大気に放出される。 A discharge port of the compressor 12 is connected to the fuel cell stack 14 via an air supply channel 21. The air supply channel 21 is a path that guides air discharged by the compressor 12 to the fuel cell stack 14. An exhaust port of the fuel cell stack 14 is connected to a muffler 60 via an exhaust flow path 22. The exhaust flow path 22 is a path for exhausting residual air from the fuel cell stack 14. The fuel cell stack 14 is a power generating device that generates electric power by electrochemically reacting hydrogen and air. Air remaining after the reaction is discharged to the atmosphere through the exhaust flow path 22 and the muffler 60.

エア供給流路２１上には、入口バルブ２４が配置されている。排出流路２２上には、調圧バルブ２５が配置されている。調圧バルブ２５は、燃料電池スタック１４に供給されるエアの圧力を制御する。バイパス流路２３は、エア供給流路２１の途中から分岐しており、排出流路２２に接続している。入口バルブ２４および調圧バルブ２５が開状態であり、バイパスバルブ２６が閉状態のときには、エアを燃料電池スタック１４へ供給するとともに、残留エアを燃料電池スタック１４から排出することができる。一方、入口バルブ２４および調圧バルブ２５が閉状態であり、バイパスバルブ２６が開状態のときには、バイパス流路２３が使用可能になる。よって、コンプレッサ１２が吐出したエアを、燃料電池スタック１４を通さずに排出流路２２へ導くことができる。 An inlet valve 24 is arranged on the air supply channel 21 . A pressure regulating valve 25 is arranged on the discharge flow path 22 . The pressure regulating valve 25 controls the pressure of air supplied to the fuel cell stack 14. The bypass flow path 23 branches off from the middle of the air supply flow path 21 and is connected to the discharge flow path 22 . When the inlet valve 24 and the pressure regulating valve 25 are open and the bypass valve 26 is closed, air can be supplied to the fuel cell stack 14 and residual air can be discharged from the fuel cell stack 14. On the other hand, when the inlet valve 24 and the pressure regulating valve 25 are in a closed state and the bypass valve 26 is in an open state, the bypass passage 23 becomes usable. Therefore, the air discharged by the compressor 12 can be guided to the exhaust flow path 22 without passing through the fuel cell stack 14.

ＥＣＵ１１は、燃料電池システム１０を構成する様々な要素（例：コンプレッサ１２、バッテリ１５、電力変換装置５２）を統括して制御するコンピュータである。バッテリ１５は、リチウムイオン電池である。バッテリ１５は、燃料電池スタック１４で発電された電気を充電したり、車両モータ５０を駆動する電力やコンプレッサ１２の加速に必要な電力を供給（放電）する。 The ECU 11 is a computer that centrally controls various elements (eg, compressor 12, battery 15, power converter 52) that constitute the fuel cell system 10. Battery 15 is a lithium ion battery. The battery 15 charges the electricity generated by the fuel cell stack 14 and supplies (discharges) the electric power for driving the vehicle motor 50 and the electric power necessary for accelerating the compressor 12 .

水素タンク３０は、水素を蓄積する。水素ポンプ４０は、燃料電池スタック１４に水素を供給する。車両モータ５０は、車両を動かすための電動機である。車両モータ５０は、電力変換装置５２を介してバッテリ１５に接続されている。モータ回転数センサ５１は、車両モータ５０のモータ回転数ＭＲを測定し、ＥＣＵ１１へ入力する。 Hydrogen tank 30 stores hydrogen. Hydrogen pump 40 supplies hydrogen to fuel cell stack 14 . Vehicle motor 50 is an electric motor for moving the vehicle. Vehicle motor 50 is connected to battery 15 via power converter 52 . Motor rotation speed sensor 51 measures motor rotation speed MR of vehicle motor 50 and inputs it to ECU 11 .

（運転モードの内容）
アクセル開度センサ（不図示）によって、運転者のアクセルペダル操作量（アクセル開度）が検出される。ＥＣＵ１１は、検出したアクセル開度に基づき、トルク要求を算出する。このとき、トルク要求には、アクセル開度の急変時の要求駆動力の値の変化を抑える緩変化処理（なまし処理）が行われる。すなわちＥＣＵ１１は、車両モータ５０が発揮し得るモータ出力応答性（モータの出力パワーの時間変化率）を、ある上限値で制限する処理を実行する。そして、緩変化処理が行われたトルク要求に従ってモータトルクが推移するように、車両モータ５０の制御が行われる。 (Contents of driving mode)
An accelerator opening sensor (not shown) detects the driver's accelerator pedal operation amount (accelerator opening). The ECU 11 calculates a torque request based on the detected accelerator opening. At this time, a gradual change process (smoothing process) is performed on the torque request to suppress a change in the value of the required driving force when the accelerator opening degree suddenly changes. That is, the ECU 11 executes processing to limit the motor output responsiveness (temporal change rate of the output power of the motor) that the vehicle motor 50 can exhibit to a certain upper limit value. The vehicle motor 50 is then controlled so that the motor torque changes in accordance with the torque request for which the slow change process has been performed.

ＥＣＵ１１は、トルク要求に対する緩変化処理の度合いを決定する、複数の運転モード（パワー、ノーマル、エコ）を備えている。すなわち、モータ出力応答性の上限値が、パワーモードが最も高く、エコモードが最も低い。運転モードは、不図示のスイッチを切り替えることによって、運転者によって選択することが可能である。図２を用いて、運転モードの内容について説明する。横軸は時間である。縦軸は、アクセル開度およびトルク要求（Ｎ・ｍ）である。時刻ｔ１においてアクセル開度が０から全開状態に変化する場合を説明する。パワーモード、ノーマルモード、エコモードの各々におけるトルク要求の変化を示すグラフを、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３とする。グラフＧ１、Ｇ２、Ｇ３に示すように、モータ出力応答性の上限値が大きい運転モードほど、緩変化処理の度合いが小さい。すなわち、グラフＧ１（パワーモード）の傾きが最も立っており、グラフＧ３（エコモード）の傾きが最も緩やかである。これにより、アクセル開度の変化に対する応答遅れを、パワーモードにおいて最も小さくするとともに、エコモードにおいて最も大きくすることができる。 The ECU 11 has a plurality of operation modes (power, normal, eco) that determine the degree of gradual change processing for torque requests. That is, the upper limit value of motor output responsiveness is highest in power mode and lowest in eco mode. The driving mode can be selected by the driver by switching a switch (not shown). The contents of the driving mode will be explained using FIG. 2. The horizontal axis is time. The vertical axis is the accelerator opening degree and the torque request (N·m). A case where the accelerator opening changes from 0 to a fully open state at time t1 will be described. Let G1, G2, and G3 be graphs showing changes in torque requirements in each of the power mode, normal mode, and eco mode. As shown in graphs G1, G2, and G3, the larger the upper limit value of motor output responsiveness is in the driving mode, the smaller the degree of gradual change processing. That is, graph G1 (power mode) has the steepest slope, and graph G3 (eco mode) has the gentlest slope. Thereby, the response delay to a change in accelerator opening can be minimized in the power mode and maximized in the eco mode.

（動作）
図３のフローチャートを用いて、燃料電池システム１０の動作を説明する。以下では、「ステップ１０」を「Ｓ１０」のように略記する。図３のフローは、電動車両１のイグニションがオンされることに応じて開始され、イグニションがオフされるまで実行される。図３のフローは、所定周期（例：１００ｍｓ）でループ処理されてもよい。 (motion)
The operation of the fuel cell system 10 will be explained using the flowchart in FIG. 3. Hereinafter, "Step 10" will be abbreviated as "S10". The flow in FIG. 3 is started in response to the ignition of electric vehicle 1 being turned on, and is executed until the ignition is turned off. The flow in FIG. 3 may be loop-processed at a predetermined period (eg, 100 ms).

Ｓ１０においてＥＣＵ１１は、車両モータ５０に対するモータ出力応答性ＭＯを算出する、第１処理を実行する。モータ出力応答性ＭＯ［Ｗ／ｓ（＝Ｊ／ｓ２）］は、車両モータ５０の出力パワーの時間変化率の最大値である。出力パワーの時間変化率の最大値が大きいほど、出力を増加させるときの増加割合を大きくすることができる。例えば、アクセル開度１００％の指令が入力された時点から、より短い応答時間で最大出力を出力することが可能となる。よって電動車両１の加速性能を高めることができる。モータ出力応答性ＭＯは、様々なパラメータに基づいて算出可能である。本実施例では、モータ回転数と運転モードの２つのパラメータを用いる場合を例として、以下に説明する。 In S10, the ECU 11 executes a first process of calculating the motor output responsiveness MO for the vehicle motor 50. The motor output responsiveness MO [W/s (=J/s 2 )] is the maximum value of the time rate of change in the output power of the vehicle motor 50. The larger the maximum value of the time rate of change of the output power, the larger the rate of increase when increasing the output. For example, from the time when a command to open the accelerator to 100% is input, it becomes possible to output the maximum output in a shorter response time. Therefore, the acceleration performance of the electric vehicle 1 can be improved. Motor output responsiveness MO can be calculated based on various parameters. The present embodiment will be described below by taking as an example a case where two parameters, motor rotation speed and operation mode, are used.

図４のグラフを用いて、モータ出力応答性ＭＯの算出方法の一例を説明する。図４の横軸は、車両モータ５０の回転数［ｒｐｍ］である。縦軸は、モータ出力応答性ＭＯ［Ｗ／ｓ］およびシステム出力応答性ＳＯ［Ｗ／ｓ］である。パワーモード、ノーマルモード、エコモードの各々におけるグラフを、Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３とする。パワー［Ｗ］は、回転数［ｒｐｍ］とトルク［Ｎ・ｍ］の積に比例する。そのため、一定トルクを発生させるために必要なパワーは、回転数の増加に比例して増加する。そして図４に示すように、グラフＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３は、モータの回転数の増加に比例して、モータ出力応答性ＭＯが大きくなる特性を有している。これにより、モータ回転数に関わらず一定トルクを出力することが可能なモータ出力応答性ＭＯを、算出することができる。何れの車速においても、一定の加速度で加速することが可能となる。 An example of a method for calculating the motor output responsiveness MO will be described using the graph of FIG. 4. The horizontal axis in FIG. 4 is the rotation speed [rpm] of the vehicle motor 50. The vertical axis is motor output responsiveness MO [W/s] and system output responsiveness SO [W/s]. Let G11, G12, and G13 be graphs for each of the power mode, normal mode, and eco mode. Power [W] is proportional to the product of rotation speed [rpm] and torque [N·m]. Therefore, the power required to generate a constant torque increases in proportion to the increase in rotational speed. As shown in FIG. 4, the graphs G11, G12, and G13 have a characteristic that the motor output responsiveness MO increases in proportion to the increase in the rotational speed of the motor. Thereby, it is possible to calculate the motor output responsiveness MO that allows a constant torque to be output regardless of the motor rotation speed. It becomes possible to accelerate at a constant acceleration at any vehicle speed.

また、グラフＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３に示すように、モータ出力応答性の上限値が大きい運転モードほど、モータの回転数の増加に対するモータ出力応答性の増加の割合が大きくされている。すなわち、グラフＧ１１（パワーモード）の傾きが最も立っており、グラフＧ１３（エコモード）の傾きが最も緩やかである。これにより、運転モードの切り換えによって、加速応答性を切り替えることができる。 Further, as shown in graphs G11, G12, and G13, the larger the upper limit value of the motor output responsiveness is in the operation mode, the larger the ratio of increase in the motor output responsiveness to the increase in the motor rotation speed. That is, graph G11 (power mode) has the steepest slope, and graph G13 (eco mode) has the gentlest slope. Thereby, acceleration responsiveness can be switched by switching the driving mode.

運転者の運転モード選択によって、グラフＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３の何れかのグラフが選択される。そしてモータ回転数センサ５１で検出された現在のモータ回転数ＭＲに基づいて、選択されたグラフ上のモータ出力応答性ＭＯが算出される。図４の例では、パワーモード（グラフＧ１１）が選択されている場合には、モータ出力応答性ＭＯ１［Ｗ／ｓ］が算出される。また、ノーマルモード（グラフＧ１２）が選択されている場合には、モータ出力応答性ＭＯ２［Ｗ／ｓ］が算出される。エコモード（グラフＧ１３）が選択されている場合には、モータ出力応答性ＭＯ３［Ｗ／ｓ］が算出される。すなわち、上限値が大きいモードほど、車両モータ５０に必要とされるモータ出力応答性ＭＯが大きく決定される。 Depending on the driving mode selected by the driver, one of the graphs G11, G12, and G13 is selected. Then, based on the current motor rotation speed MR detected by the motor rotation speed sensor 51, the motor output responsiveness MO on the selected graph is calculated. In the example of FIG. 4, when the power mode (graph G11) is selected, motor output responsiveness MO1 [W/s] is calculated. Furthermore, when the normal mode (graph G12) is selected, motor output responsiveness MO2 [W/s] is calculated. When the eco mode (graph G13) is selected, motor output responsiveness MO3 [W/s] is calculated. That is, the larger the upper limit value is in the mode, the larger the motor output responsiveness MO required for the vehicle motor 50 is determined.

Ｓ２０においてＥＣＵ１１は、燃料電池システム１０から出力可能なシステム出力応答性ＳＯを算出する、第２処理を実行する。システム出力応答性ＳＯ［Ｗ／ｓ（＝Ｊ／ｓ２）］は、燃料電池システム１０の出力パワーの時間変化率の最大値である。システム出力応答性ＳＯは、様々なパラメータに基づいて算出可能である。 In S20, the ECU 11 executes a second process of calculating the system output responsiveness SO that can be output from the fuel cell system 10. System output responsiveness SO [W/s (=J/s 2 )] is the maximum value of the time rate of change in the output power of the fuel cell system 10. System output responsiveness SO can be calculated based on various parameters.

具体的には、燃料電池システム１０のシステム出力応答性ＳＯは、バッテリ１５から瞬時に出力可能なパワー（バッテリ１５のパワー応答性）と、燃料電池スタック１４から瞬時に出力可能なパワー（燃料電池スタック１４のパワー応答性）と、の合計で求めることができる。バッテリ１５のパワー応答性の求め方の一例を説明する。ＥＣＵ１１は、バッテリ１５のＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて、放電許容電力Ｗｏｕｔ（バッテリ１５から放電してもよい最大許容電力）を求める。そして放電許容電力Ｗｏｕｔに基づいて、バッテリ１５のパワー応答性を求める。また、燃料電池スタック１４のパワー応答性の求め方の一例を説明する。ＥＣＵ１１は、コンプレッサ１２のエア供給応答性を判断する。例えば、ロータ１２ｒが浮上している場合や、コンプレッサ１２の温度が適正範囲内である場合などに、高いエア供給応答性を有していると判断することができる。またＥＣＵ１１は、燃料電池スタック１４の電力供給応答性を判断する。例えば、燃料電池スタック１４の水温が適正範囲内である場合に、高い電力供給応答性を有していると判断することができる。 Specifically, the system output responsiveness SO of the fuel cell system 10 is defined as the power that can be instantaneously output from the battery 15 (the power responsiveness of the battery 15) and the power that can be instantaneously output from the fuel cell stack 14 (the power that can be instantaneously output from the fuel cell stack 14). power response of the stack 14). An example of how to obtain the power responsiveness of the battery 15 will be explained. The ECU 11 determines the allowable discharge power Wout (the maximum allowable power that may be discharged from the battery 15) based on the SOC (State of Charge) of the battery 15. Then, the power responsiveness of the battery 15 is determined based on the allowable discharge power Wout. Furthermore, an example of how to obtain the power responsiveness of the fuel cell stack 14 will be explained. The ECU 11 determines the air supply responsiveness of the compressor 12. For example, when the rotor 12r is floating or when the temperature of the compressor 12 is within an appropriate range, it can be determined that the air supply response is high. The ECU 11 also determines the power supply responsiveness of the fuel cell stack 14. For example, when the water temperature of the fuel cell stack 14 is within an appropriate range, it can be determined that the fuel cell stack 14 has high power supply responsiveness.

ＥＣＵ１１は、バッテリ１５のパワー応答性および燃料電池スタック１４のパワー応答性に基づいて、燃料電池システム１０のシステム出力応答性ＳＯ［Ｗ／ｓ］を算出する。これにより、バッテリ１５から車両モータ５０に供給可能な電力が大きいほど、および、燃料電池スタック１４から車両モータ５０に供給可能な電力が大きいほど、システム出力応答性ＳＯが大きく決定される。従って、バッテリ１５や燃料電池スタック１４の状態に応じて、燃料電池システム１０が発揮し得るシステム出力応答性ＳＯを適切に決定することが可能となる。 The ECU 11 calculates the system output responsiveness SO [W/s] of the fuel cell system 10 based on the power responsiveness of the battery 15 and the power responsiveness of the fuel cell stack 14. Accordingly, the larger the power that can be supplied from the battery 15 to the vehicle motor 50 and the larger the power that can be supplied from the fuel cell stack 14 to the vehicle motor 50, the larger the system output responsiveness SO is determined. Therefore, it is possible to appropriately determine the system output responsiveness SO that the fuel cell system 10 can exhibit, depending on the states of the battery 15 and the fuel cell stack 14.

図４の例に示すように、Ｓ２０で算出されたシステム出力応答性ＳＯは、グラフＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３に組み込まれる。組み込まれたシステム出力応答性ＳＯは、後述するＳ４０において、加速応答性を高くする必要があるか否かを判断するためのしきい値として用いることができる。 As shown in the example of FIG. 4, the system output responsiveness SO calculated in S20 is incorporated into graphs G11, G12, and G13. The incorporated system output responsiveness SO can be used as a threshold value for determining whether it is necessary to increase the acceleration responsiveness in S40, which will be described later.

Ｓ３０においてＥＣＵ１１は、モータ出力応答性ＭＯの値、および、システム出力応答性ＳＯの値の少なくとも一方を補正する。補正は、様々なパラメータに基づいて実行可能である。 In S30, the ECU 11 corrects at least one of the value of the motor output responsiveness MO and the value of the system output responsiveness SO. Corrections can be performed based on various parameters.

本実施例では、モータ出力応答性ＭＯの値を補正する場合を説明する。ＥＣＵ１１は、ＧＰＳセンサ（不図示）によって現在位置を取得するとともに、データベース（不図示）に記憶されている地図データを用いて、現在位置における道路勾配を取得する。道路勾配が上り坂を示している場合には、通常よりも加速要求が多くなる可能性があると判断される。従ってＥＣＵ１１は、Ｓ１０で算出したモータ出力応答性ＭＯが大きくなるように数値補正する。道路勾配の上昇率が大きくなるほど、モータ出力応答性が大きくなるように補正してもよい。図４の例では、モータ出力応答性ＭＯ１が、モータ出力応答性ＭＯ１ａに補正される（矢印Ａ１参照）。 In this embodiment, a case will be described in which the value of motor output responsiveness MO is corrected. The ECU 11 acquires the current position using a GPS sensor (not shown), and also acquires the road gradient at the current position using map data stored in a database (not shown). If the road slope indicates an uphill slope, it is determined that there is a possibility that the acceleration request will be higher than usual. Therefore, the ECU 11 performs numerical correction to increase the motor output responsiveness MO calculated in S10. The correction may be made such that the motor output responsiveness increases as the rate of increase in road gradient increases. In the example of FIG. 4, motor output responsiveness MO1 is corrected to motor output responsiveness MO1a (see arrow A1).

またＥＣＵ１１は、渋滞情報を提供するサーバ（不図示）に通信システム（不図示）を用いてアクセスし、渋滞の発生有無に関する情報を取得する。渋滞が発生している場合には、通常よりも加速要求が低くなる可能性があると判断される。従ってＥＣＵ１１は、Ｓ１０で算出したモータ出力応答性ＭＯが小さくなるように数値補正する。図４の例では、モータ出力応答性ＭＯ１が、モータ出力応答性ＭＯ１ｂに補正される（矢印Ａ２参照）。 Further, the ECU 11 accesses a server (not shown) that provides traffic congestion information using a communication system (not shown), and acquires information regarding whether traffic congestion has occurred. When traffic congestion occurs, it is determined that the acceleration request may be lower than usual. Therefore, the ECU 11 performs numerical correction so that the motor output responsiveness MO calculated in S10 becomes smaller. In the example of FIG. 4, motor output responsiveness MO1 is corrected to motor output responsiveness MO1b (see arrow A2).

Ｓ４０においてＥＣＵ１１は、加速応答性を高くする必要があるか否かを判断する、第３処理を実行する。具体的には、車両モータ５０に必要とされるモータ出力応答性ＭＯが、燃料電池システム１０が発揮し得るシステム出力応答性ＳＯより大きいか否かを判断する。 In S40, the ECU 11 executes a third process of determining whether or not it is necessary to increase acceleration responsiveness. Specifically, it is determined whether the motor output responsiveness MO required for the vehicle motor 50 is larger than the system output responsiveness SO that the fuel cell system 10 can exhibit.

図４において、しきい値となるシステム出力応答性ＳＯよりも上側の領域は、モータ出力応答性ＭＯがシステム出力応答性ＳＯよりも大きく、要求される加速応答性が高い領域である。また、システム出力応答性ＳＯよりも下側の領域は、モータ出力応答性ＭＯがシステム出力応答性ＳＯよりも小さく、要求される加速応答性が低い領域である。具体的な判断例を説明する。パワーモード（グラフＧ１１）が選択されている場合に、モータ出力応答性ＭＯ１ｂが算出された場合には、モータ出力応答性がシステム出力応答性より小さい。また、ノーマルモード（グラフＧ１２）またはエコモード（Ｇ１３）が選択されている場合に、モータ出力応答性ＭＯ２またはＭＯ３が算出された場合には、モータ出力応答性がシステム出力応答性より小さい。よって、加速応答性を高くする必要がないと判断され（Ｓ４０：ＮＯ）、ロータ１２ｒが所定回転数未満で回転することが許可される（Ｓ５０）。これにより、ロータ１２ｒの回転を停止することが可能となる。コンプレッサ１２に対して、間欠運転を許可することができる。そしてＳ１０へ戻る。 In FIG. 4, the region above the system output responsiveness SO, which is the threshold value, is a region where the motor output responsiveness MO is larger than the system output responsiveness SO and the required acceleration responsiveness is high. Further, in a region below the system output responsiveness SO, the motor output responsiveness MO is smaller than the system output responsiveness SO, and the required acceleration responsiveness is low. A specific example of judgment will be explained. If the motor output responsiveness MO1b is calculated when the power mode (graph G11) is selected, the motor output responsiveness is smaller than the system output responsiveness. Furthermore, if the motor output responsiveness MO2 or MO3 is calculated when the normal mode (graph G12) or the eco mode (G13) is selected, the motor output responsiveness is smaller than the system output responsiveness. Therefore, it is determined that there is no need to increase the acceleration response (S40: NO), and the rotor 12r is permitted to rotate at less than the predetermined rotation speed (S50). This makes it possible to stop the rotation of the rotor 12r. Intermittent operation of the compressor 12 can be permitted. Then, the process returns to S10.

一方、パワーモード（グラフＧ１１）が選択されている場合に、モータ出力応答性ＭＯ１またはＭＯ１ａが算出された場合には、モータ出力応答性がシステム出力応答性より大きい。よって、加速応答性を高くする必要があると判断される（Ｓ４０：ＹＥＳ）。そしてＳ６０へ進み、ロータ１２ｒが所定回転数未満で回転することを禁止する処理が実行される。ロータ１２ｒが常に所定回転数以上で回転するため、ロータ１２ｒを浮上状態で待機させることができる。コンプレッサ１２のエア供給応答性を高めることが可能となる。 On the other hand, when the power mode (graph G11) is selected and the motor output responsiveness MO1 or MO1a is calculated, the motor output responsiveness is greater than the system output responsiveness. Therefore, it is determined that it is necessary to increase the acceleration response (S40: YES). Then, the process advances to S60, and a process for prohibiting the rotor 12r from rotating at less than a predetermined rotation speed is executed. Since the rotor 12r always rotates at a predetermined rotation speed or higher, the rotor 12r can be kept in a floating state on standby. It becomes possible to improve the air supply response of the compressor 12.

すなわち、加速応答性がより高い運転モードが選択されることに応じて、ロータ１２ｒの浮上状態を維持しやすくすることができる。運転モードを適切に選択することで、より高い加速応答性を得ることと、燃費悪化を抑制することとを両立することが可能となる。 In other words, the floating state of the rotor 12r can be easily maintained in accordance with the selection of the operating mode with higher acceleration responsiveness. By appropriately selecting the driving mode, it is possible to achieve both higher acceleration response and suppressing deterioration of fuel efficiency.

ロータ１２ｒを浮上状態で待機させる処理（Ｓ６０）が実行されると、Ｓ７０へ進む。Ｓ７０においてＥＣＵ１１は、燃料電池スタック１４における発電の可否を判断する。当該判断の方法は特に限定されず、様々であってよい。例えば、燃料電池スタック１４における発電量が、発電量制限値より大きい場合には、発電できない場合であると判断してもよい。発電量制限値は、様々なパラメータによって決定することができる。またバッテリ１５のＳＯＣが上限値近傍まで上昇している場合には、バッテリが充電できない状態であるため、燃料電池スタック１４で発電できない場合であると判断してもよい。 When the process of making the rotor 12r wait in a floating state (S60) is executed, the process advances to S70. In S70, the ECU 11 determines whether the fuel cell stack 14 can generate electricity. The method for making this determination is not particularly limited and may be various. For example, if the amount of power generated in the fuel cell stack 14 is greater than the power generation limit value, it may be determined that power cannot be generated. The power generation limit value can be determined by various parameters. Furthermore, if the SOC of the battery 15 has increased to near the upper limit value, it may be determined that the fuel cell stack 14 is unable to generate electricity because the battery cannot be charged.

燃料電池スタック１４の発電が可能であると判断された場合（Ｓ７０：発電可能）には、Ｓ８０へ進む。Ｓ８０においてＥＣＵ１１は、燃料電池スタック１４で発電した電力をバッテリ１５に充電する。これにより、コンプレッサ１２を所定回転数以上で回転している状態を維持する際に発生するエアを、発電用のエアとして用いることができる。コンプレッサ１２を無駄に動作させることがないため、燃費悪化を抑制することが可能となる。そしてＳ１０へ戻る。 If it is determined that the fuel cell stack 14 can generate power (S70: power generation possible), the process advances to S80. In S80, the ECU 11 charges the battery 15 with the power generated by the fuel cell stack 14. Thereby, the air generated when the compressor 12 is kept rotating at a predetermined rotation speed or higher can be used as air for power generation. Since the compressor 12 is not operated unnecessarily, deterioration in fuel efficiency can be suppressed. Then, the process returns to S10.

一方、燃料電池スタック１４の発電が不可能であると判断された場合（Ｓ７０：発電不可）には、Ｓ９０へ進む。Ｓ９０においてＥＣＵ１１は、コンプレッサ１２が吐出したエアをバイパス流路２３に導く処理を実行する。具体的には、入口バルブ２４および調圧バルブ２５を閉状態とするとともに、バイパスバルブ２６を開状態とする。これにより、ロータ１２ｒを浮上状態で維持している場合に、バッテリ１５が充電できない状態にあるときには、燃料電池スタック１４を非発電状態にすることができる。バッテリ１５への過剰な充電を回避することができるため、バッテリ１５を保護することが可能となる。そしてＳ１０へ戻る。 On the other hand, if it is determined that the fuel cell stack 14 is unable to generate electricity (S70: generation not possible), the process advances to S90. In S90, the ECU 11 executes a process of guiding the air discharged by the compressor 12 to the bypass passage 23. Specifically, the inlet valve 24 and the pressure regulating valve 25 are closed, and the bypass valve 26 is opened. Thereby, when the rotor 12r is maintained in a floating state and the battery 15 is in a state where it cannot be charged, the fuel cell stack 14 can be brought into a non-power generation state. Since excessive charging of the battery 15 can be avoided, the battery 15 can be protected. Then, the process returns to S10.

（効果）
燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性は、コンプレッサ１２のエア供給応答性により律速される。しかしエアベアリング１２ｂを用いたコンプレッサ１２では、ロータ１２ｒが回転停止している状態から浮上状態となる所定回転数まで回転数を上げるために、ある程度の時間を要する。エア供給の要求があってから実際にエア供給を開始するまでの応答時間が発生するため、システム出力応答性が悪化してしまう。 (effect)
The system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit is determined by the air supply responsiveness of the compressor 12. However, in the compressor 12 using the air bearing 12b, it takes a certain amount of time for the rotor 12r to increase the rotation speed from a stopped state to a predetermined rotation speed at which the rotor 12r is in a floating state. Since there is a response time from when there is a request for air supply to when the air supply actually starts, the system output responsiveness deteriorates.

そこで本明細書の燃料電池システム１０では、車両モータ５０に必要とされるモータ出力応答性ＭＯが、燃料電池システム１０が発揮し得るシステム出力応答性ＳＯよりも大きい場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）には、システム出力応答性ＳＯを高める必要がある場合であると判定することができる。そしてロータ１２ｒが所定回転数未満で回転することを禁止する（Ｓ６０）ことで、ロータ１２ｒを浮上状態で待機させることができる。コンプレッサ１２のエア供給応答性を高めることができるため、十分なシステム出力応答性ＳＯおよびモータ出力応答性ＭＯを得ることが可能となる。一方、車両モータ５０に必要とされるモータ出力応答性ＭＯが、燃料電池システム１０が発揮し得るシステム出力応答性ＳＯよりも小さい場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、システム出力応答性ＳＯを高める必要がない場合であると判定することができる。そして、ロータ１２ｒが所定回転数未満で回転することを許可する（Ｓ５０）ことで、ロータ１２ｒの回転を停止することが可能となる。これにより、コンプレッサ１２での電力消費を抑制することができる。以上より、出力応答性の改善と燃費悪化の抑制とを両立することが可能となる。 Therefore, in the fuel cell system 10 of the present specification, when the motor output responsiveness MO required for the vehicle motor 50 is larger than the system output responsiveness SO that the fuel cell system 10 can exhibit (S40: YES), , it can be determined that the system output responsiveness SO needs to be increased. By prohibiting the rotor 12r from rotating at less than a predetermined number of rotations (S60), the rotor 12r can be kept on standby in a floating state. Since the air supply responsiveness of the compressor 12 can be improved, it becomes possible to obtain sufficient system output responsiveness SO and motor output responsiveness MO. On the other hand, if the motor output responsiveness MO required for the vehicle motor 50 is smaller than the system output responsiveness SO that the fuel cell system 10 can exhibit (S40: NO), it is necessary to increase the system output responsiveness SO. It can be determined that there is no . Then, by allowing the rotor 12r to rotate at less than a predetermined number of rotations (S50), it becomes possible to stop the rotation of the rotor 12r. Thereby, power consumption in the compressor 12 can be suppressed. As described above, it is possible to both improve output responsiveness and suppress deterioration of fuel efficiency.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely illustrative and do not limit the scope of the claims. The techniques described in the claims include various modifications and changes to the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as filed. Furthermore, the techniques illustrated in this specification or the drawings can achieve multiple objectives simultaneously, and achieving one of the objectives has technical utility in itself.

（変形例）
Ｓ１０の第１処理において、モータ出力応答性ＭＯを算出する方法は様々であってよい。また算出に用いられるパラメータは、モータ回転数や運転モードに限られず、様々なパラメータを使用可能である。 (Modified example)
In the first process of S10, various methods may be used to calculate the motor output responsiveness MO. Moreover, the parameters used for calculation are not limited to the motor rotation speed or the operation mode, and various parameters can be used.

Ｓ３０の補正処理では、システム出力応答性ＳＯの値を補正してもよい。例えば、通常よりも加速要求が多くなる可能性がある場合には、Ｓ２０で算出したシステム出力応答性ＳＯが小さくなるように数値補正してもよい。これにより、図４のグラフにおいて、システム出力応答性ＳＯよりも上側の領域（要求される加速応答性が高い領域）の面積を大きくすることが可能となる。 In the correction process of S30, the value of system output responsiveness SO may be corrected. For example, if there is a possibility that there will be more acceleration requests than usual, the system output responsiveness SO calculated in S20 may be numerically corrected so as to be smaller. Thereby, in the graph of FIG. 4, it is possible to increase the area of the region above the system output responsiveness SO (region where the required acceleration responsiveness is high).

Ｓ９０において、バッテリ１５への充電を防止するための手段は様々であって良い。例えば、電動車両１全体での発電量がゼロとなるように、燃料電池スタック１４での発電電力を各種補機（例：エアコン）で消費してもよい。これにより、バッテリ１５を保護することが可能となる。 In S90, various means may be used to prevent charging of the battery 15. For example, the power generated by the fuel cell stack 14 may be consumed by various auxiliary machines (for example, an air conditioner) so that the amount of power generated by the entire electric vehicle 1 becomes zero. This makes it possible to protect the battery 15.

第１処理（Ｓ１０）および第２処理（Ｓ２０）の実行順番は特に限定されない。 The order of execution of the first process (S10) and the second process (S20) is not particularly limited.

１：電動車両 １０：燃料電池システム １１：ＥＣＵ １２：コンプレッサ １２ｂ：エアベアリング １２ｒ：ロータ １４：燃料電池スタック １５：バッテリ ２１：エア供給流路 ２２：排出流路 ２３：バイパス流路 ２４：入口バルブ ２５：調圧バルブ ２６：バイパスバルブ ５０：車両モータ
1: Electric vehicle 10: Fuel cell system 11: ECU 12: Compressor 12b: Air bearing 12r: Rotor 14: Fuel cell stack 15: Battery 21: Air supply channel 22: Discharge channel 23: Bypass channel 24: Inlet valve 25: Pressure regulating valve 26: Bypass valve 50: Vehicle motor

Claims (5)

モータに電力を供給する燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池にエアを供給するためのコンプレッサと、
前記コンプレッサを制御する制御部と、
を備え、
前記コンプレッサは、ロータと、前記ロータを回転可能に支持するエアベアリングとを備え、前記ロータが所定回転数以上で回転するときに、前記エアベアリングは前記ロータを浮上させて支持し、
前記制御部は、
少なくとも前記モータの回転数に基づいて、前記モータに必要とされるモータ出力応答性を決定する第１処理と、
少なくとも前記コンプレッサの動作状態に基づいて、前記燃料電池システムが発揮し得るシステム出力応答性を決定する第２処理と、
前記モータに必要とされる前記モータ出力応答性が、前記燃料電池システムが発揮し得る前記システム出力応答性よりも大きいときは、前記ロータが前記所定回転数未満で回転することを禁止する第３処理と、
を実行する、燃料電池システム。 A fuel cell system that supplies power to a motor,
fuel cell and
a compressor for supplying air to the fuel cell;
a control unit that controls the compressor;
Equipped with
The compressor includes a rotor and an air bearing that rotatably supports the rotor, and when the rotor rotates at a predetermined number of rotations or more, the air bearing levitates and supports the rotor,
The control unit includes:
a first process of determining motor output responsiveness required for the motor based on at least the rotation speed of the motor;
a second process of determining system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit based on at least the operating state of the compressor;
When the motor output responsiveness required for the motor is greater than the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit, a third control unit prohibits the rotor from rotating at less than the predetermined rotation speed. processing and
A fuel cell system that runs the. 前記燃料電池システムは、
前記燃料電池から出力された電力を充電可能なバッテリと、
前記コンプレッサが吐出した前記エアを前記燃料電池へ導くエア供給流路と、
前記燃料電池から残留エアを排出する排出流路と、
前記エア供給流路の途中から分岐しており、前記コンプレッサが吐出したエアを、前記燃料電池を通さずに前記排出流路へ導くバイパス流路と、
をさらに備えており、
前記制御部は、前記第３処理の実行中において前記バッテリが充電できない状態であると判断するときは、前記コンプレッサが吐出したエアを前記バイパス流路に導く処理を実行する、請求項１に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system includes:
a battery that can be charged with the power output from the fuel cell;
an air supply channel that guides the air discharged by the compressor to the fuel cell;
an exhaust flow path for exhausting residual air from the fuel cell;
a bypass flow path that branches from the middle of the air supply flow path and guides the air discharged by the compressor to the discharge flow path without passing through the fuel cell;
Furthermore, it is equipped with
2. The control unit, when determining that the battery cannot be charged during execution of the third process, executes a process of guiding air discharged by the compressor to the bypass flow path. fuel cell system. 前記制御部は、前記モータが発揮し得る前記モータ出力応答性をそれぞれ異なる上限値で制限する複数のモードを備えており、
前記第１処理では、前記上限値が大きいモードほど、前記モータに必要とされる前記モータ出力応答性が大きく決定される、請求項１に記載の燃料電池システム。 The control unit includes a plurality of modes that limit the motor output responsiveness that the motor can exhibit, each with a different upper limit value,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein in the first process, the larger the upper limit value is in the mode, the greater the motor output responsiveness required for the motor is determined. 前記第１処理では、前記モータの回転数の増加に比例して、前記モータに必要とされる前記モータ出力応答性が大きくなるように決定される、請求項３に記載の燃料電池システム。 4. The fuel cell system according to claim 3, wherein in the first process, the motor output responsiveness required for the motor is determined to increase in proportion to an increase in the rotational speed of the motor. 前記燃料電池システムは、前記燃料電池から出力された電力を充電可能に構成されているとともに前記モータに電力を供給可能に構成されているバッテリをさらに備えており、
前記第２処理では、前記バッテリから前記モータに供給可能な電力が大きいほど、前記燃料電池システムが発揮し得る前記システム出力応答性が大きく決定される、請求項１～４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
The fuel cell system further includes a battery configured to be able to be charged with the electric power output from the fuel cell and configured to be able to supply electric power to the motor,
According to any one of claims 1 to 4, in the second process, the larger the electric power that can be supplied from the battery to the motor, the larger the system output responsiveness that the fuel cell system can exhibit. The fuel cell system described.
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