JP3555438B2 - Compressor control device for vehicle fuel cell system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両駆動用の燃料電池における圧縮機制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用燃料電池システムにおいては、燃料電池に必要な空気を圧縮機を用いて供給している。そして従来の燃料電池システムにおいては、圧縮機を1つだけ設け、燃料電池の定格出力(最大出力)近傍の空気供給量において圧縮機が最大効率点(最大効率発生流量)になるように設定している。しかし、車両用の燃料電池システムでは部分負荷領域の方が使用頻度が高いので、上記のように制御すると全体の効率が低下してしまう。例えば図10は、上記のごとき従来の圧縮機制御を行なった場合における空気流量・燃料電池負荷と効率との関係を示す特性図である。図10に示すように、圧縮機の効率を定格負荷付近で最大となるように設定した場合には、使用頻度の高い低負荷域で、燃料電池スタック効率は上がるものの、圧縮機効率が大幅に低下するので、燃料電池システム全体の効率は低下してしまう。この原因は、燃料電池スタック効率を目減りさせる補機駆動力の大半を、圧縮機が占めているからである。
【0003】
また、低負荷域の効率を向上させるため、2次電池をバッファとして用い、燃料電池システムをシステムの最大効率点で断続的に使用する方法(圧縮機も燃料電池システムに合わせて断続的に運転する)が考えられる。しかし、この方法では実用上次のごとき問題がある。すなわち、実用的なシステムでは、メタノール等の燃料から改質器(触媒装置)を用いて水素を発生させる装置を用いる場合があるが、この場合には、燃料ポンプを停止させても配管内に残った燃料からしばらく水素が発生し続けるため、燃料電池を断続的に停止させると、その間の水素は無駄に排気することになり、システム効率は上がらないことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の燃料電池システムにおける圧縮機の制御は、車両用として使用頻度の高い部分負荷域でシステム全体の効率が低下してしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するためになされたものであり、使用頻度の高い低負荷域を含めた全体の領域で燃料電池システムの効率を向上させることの出来る車両用燃料電池システムの圧縮機制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち請求項1に記載の発明においては、それぞれ最大効率発生流量の異なる大小複数の圧縮機を備え、燃料電池に要求される出力に対応して、上記複数の圧縮機を切替えて燃料電池へ空気を送るように制御するものである。例えば、小圧縮機は部分負荷域(例えば都市走行モード域:車両にもよるが通常、燃料電池出力が10kW以下の領域)に最大効率発生流量を設定し、大圧縮機は定格点(最大馬力発生域)近傍に最大効率発生流量を設定し、燃料電池が要求する出力値と大小の圧縮機の最大効率発生流量に応じて大小の圧縮機を切り替えて使用することにより、使用頻度の高い低負荷域を含めた全体の運転領域で常に圧縮機を効率の良い状態で作動させることが出来る。また燃料電池の運転を断続することがないので、前記従来例のように水素が無駄になることもなくなる。
【0007】
また、請求項2〜請求項4に記載の発明は、請求項1における圧縮機制御の具体的な構成を示すものである。なお、上記の構成は例えば後記第1の実施の形態に相当する。
【0008】
また、請求項5に記載の発明は、大圧縮機の最大効率発生流量と小圧縮機の最大効率発生流量とを加算した値が燃料電池の定格出力となるように設定し、大圧縮機の最大効率発生流量以上の領域では、大圧縮機と小圧縮機とを同時に作動させるモードを有するように構成している。このように構成することにより、大圧縮機の容量を定格出力よりも小さく設定できるので、小型化が可能である。なお、上記の構成は例えば後記第2の実施の形態に相当する。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、全体の運転領域で、効率の落ち込みが無く、高い燃料電池システム効率を実現することができる、という効果が得られる。
また、請求項5に記載の発明においては、大圧縮機を小型化することができる、という効果が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
まず構成を説明すると、燃料電池4への空気供給は、大圧縮機1と小圧縮機2の吐出空気を切替え器3で切替えて行なう。なお、大圧縮機1は空気流量の大きな圧縮機であり、小圧縮機2はそれよりも空気流量の小さな圧縮機であって、例えば大圧縮機1は定格点(最大馬力発生域)近傍に最大効率発生流量を有するものであり、小圧縮機2は部分負荷域(例えば都市走行モード域:車両にもよるが通常、燃料電池出力が10kW以下の領域)に最大効率発生流量を有するものである。上記圧縮機の駆動用モータは図示していないが、上記圧縮機に含まれるものとする。一方、燃料電池4への水素供給は、メタノール等の燃料を改質器(触媒装置)5で改質したものを使用する例を示したが、水素貯蔵合金や水素タンクからの水素供給でも勿論かまわない。この場合には改質器5は不要である。また、燃料電池4には空気や水素を発電に必要な量よりもやや多めに供給するので、余剰の空気や水素が排気される。
【0011】
燃料電池4の出力は、コントローラ10からの運転指示信号S1により電圧変換器6で所定の電圧に調整され、車両を駆動するためのモータ7およびバッファ用のバッテリ8に供給される。バッテリ8にはバッテリの放電深度DOD(全放電で100%、満充電で0%)を検出するDODセンサ9が設けられており、バッテリ8の充電(放電)状態はコントローラ10に入力されている。
【0012】
さらにコントローラ10は、たとえばアクセル開度信号S6、アクセル開度変化率信号S7および車速信号S8に基づいて、予め定められた演算を行なって燃料電池4の出力を決定し、改質器5、切替え器3および大圧縮機1、小圧縮機2へ所定量の空気と水素を燃料電池4へ供給するように運転指示信号S2〜S5を出力する。そしてコントローラ10には燃料電池4の出力信号S9がフィードバックされる。なお、上記の各信号S6〜S9はそれぞれのセンサから与えられるが、それらのセンサは図示を省略している。
【0013】
次に作用を説明する。
上記のように大小二つの圧縮機を備えた場合における圧縮機制御の最も簡単な例としては、図9に特性図を示すように、大圧縮機1は定格点(最大出力発生域)近傍に最大効率点を設定し、小圧縮機2は部分負荷域に最大効率点を設定し、走行状態から要求される燃料電池システムの出力に対応した空気量を、効率良く発生できる方の圧縮機を動作させるように制御する方法が考えられる。しかし、その場合には、大小圧縮機の切替え点Aの近傍での圧縮機効率が最大効率点に比較して、かなり低下するため、大小圧縮機の最大効率発生点間、特にその切替え点Aに相当する出力領域において燃料電池システムの効率が低下してしまう。そのため本実施の形態においては、以下に説明するように構成している。
【0014】
図2は、第1の実施の形態における空気流量・燃料電池負荷と効率との関係を示す特性図である。本実施の形態では、大小二つの圧縮機を図2のように切替えて、システム全体の効率を向上させるものである。
【0015】
まず、車両走行状態に応じて燃料電池4に要求される空気流量G0が、小圧縮機2の最大効率発生流量G1よりも小さい範囲では、小圧縮機2を単独運転する。その方法は、例えば回転数制御を行って小圧縮機2の吐出流量をG0に合わせるように制御する。なお、大圧縮機1の最大効率発生流量は定格近傍に設定するが、小圧縮機2は最大効率発生流量を車両の都市走行モードに必要な燃料電池出力10kW以下の領域に設定する。
【0016】
また、通常、大圧縮機1の最大効率は小圧縮機の最大効率よりも高くなる。そこで大圧縮機1の効率が小圧縮機2の最大効率よりも低い範囲(G1<G0<G2)では、大小の圧縮機を切替えて最大効率点で運転する。この具体的な切替え方は後述する。この範囲における圧縮機効率はE1に示すようになり、燃料電池システム全体の効率はE2に示すようになる。したがって図2に「燃料電池システム効率向上代」と記載した範囲の分だけ前記図9の特性よりも効率が向上する。
【0017】
また、G0≧G2の範囲では、大圧縮機1を単独運転する。その方法は前記G1≧G0の場合と同様に、回転数制御を行って大圧縮機1の吐出流量をG0に合わせる。
【0018】
なお、一般に大圧縮機1の最大効率は小圧縮機の最大効率よりも高いので、前記のようにG2を定めているが、仮りに大圧縮機1の最大効率が小圧縮機2の最大効率と同等ないし小さい場合には、G2=大圧縮機1の最大効率発生流量と定義する。
【0019】
大小の圧縮機を上記のように運転することで、システム効率は、図2のE2ようになり、前記図9に示した単純に効率の高い方の圧縮機を切替えて使用した場合に比べて、落ち込みが無く全域で高効率となる。また、常に大小いずれかの圧縮機を駆動させて燃料電池で発電を続けるため、前述のように、燃料電池の発電を停止した後に水素が発生し続け、結果としてシステム効率が下がってしまうということも無い。
【0020】
次に、前記G1<G0<G2の領域における大小圧縮機の切替え方における第1の実施の形態について、図3および図4に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。図3と図4は(A)〜(G)の個所でそれぞれ接続されており、一つのフローチャートとなっている。なお、通常のシステムコントロールはメインルーチンに記述されているものとし、本発明に関わる圧縮機の切替え部分のみをこのサブルーチンとして記述したものである。
【0021】
図3と図4において、圧縮機切替えフラグのnS(小圧縮機に相当)とnB(大圧縮機に相当)は車両始動(キーオン)の際に初期化されて0であるとする。また、車走行状態(たとえばアクセル開度信号S6、アクセル開度変化率信号S7、車速信号S8)に基づいてコントローラ10が決める燃料電池4の出力をW0、その際に燃料電池4が必要とする空気流量をG0とする。そして、W0やG0はメインルーチンで計算されているものとする。またDOD信号もメインルーチンで読み取られているものとする。
【0022】
圧縮機作動サブルーチンでは、まずブロック11でG0の値がG1以下かどうかを判断する。“yes”の場合には、前述のように小圧縮機2を単独運転させることになり、ブロック12に進む。ここではフラグnSをチエックして、小圧縮機2がまだ運転を開始していないか、どうかを判断する。“no”(nS=1)の場合、すでに小圧縮機2が運転されていると判断してメインルーチンにリターンする。“yes”の場合は、ブロック13で小圧縮機2をG0に合わせて運転する指示を出す。具体的には例えば回転数を指示する。
【0023】
次に、ブロック14では小圧縮機2を運転し、大圧縮機1を停止することをフラグに反映(nS=1、nB=0)させる。そしてブロック15で大圧縮機1に対して停止指令を出し、ブロック16で切替え器3を、小圧縮機2の吐出空気が燃料電池4に導かれるよう切替える。
【0024】
一方、ブロック11で“no”だった場合には、ブロック17に進み、G0の値がG2よりも大きいかどうかを判断する。“yes”の場合は、前述のように大圧縮機1を単独運転させることになり、ブロック18に進む。ここではフラグnBをチェックして、大圧縮機1がまだ運転を開始していないか、どうかを判断する。“no”(nB=1)の場合、すでに大圧縮機1が運転されているのでメインルーチンにリターンする。“yes”の場合は、ブロック19で大圧縮機1をG0に合わせて運転する指示を出す。具体的には回転数を指示する。次のブロック20では、大圧縮機1を運転し、小圧縮機2を停止することをフラグに反映(nB=1、nS=0)させる。そしてブロック21で小圧縮機2に対して停止指令を出し、ブロック22で切替え器3を、大圧縮機1の吐出空気が燃料電池4に導かれるよう切替える。
【0025】
ブロック17で“no”の場合は、G1<G0<G2ということであり、大圧縮機1と小圧縮機2とをその最大効率発生点で適宜切替ながら運転することになる。この状態において、大圧縮機1を運転しているときは、燃料電池4が発生する出力Wmは要求されている出力W0よりも大きいから、その差△Wはバッテリ8に蓄えられることになる(充電)。逆に、小圧縮機2を運転しているときは△Wだけ、バッテリ8より持ち出すことになる(放電)。G1<G0<G2の領域では、△Wの大きさによってバッテリ8の充放電速度が変わるから、バッテリ8が放電しきって車両が走行できなくなったり、満充電になって回生エネルギーを蓄えられなくならないように、充電(大圧縮機1運転)から放電(小圧縮機2運転)ないしその逆の切替えポイントを図5に示すように変えてやる必要がある。図5においては△Wの値が大きくなるほどDODが0%ないし100%より遠いところで切替えるよう充電開始ラインと放電開始ラインを直線的に変化させている。
【0026】
図3および図4に戻って説明を続けると、G1≦G0<G2の場合(ブロック17で“no”の場合)には、ブロック23で△Wを計算する。次にブロック24で、図5のマップを読み取りながらDODの値が放電開始ラインより小さい(満充電に近い状態)かどうかを判断する。“yes”の場合は大圧縮機1を停止して小圧縮機2を運転させることになる。なお、ブロック25〜29の機能は前述のブロック12〜16と同様なので説明を省略する。
【0027】
ブロック24で“no”の場合には、ブロック30に進み、図5のマップを読み取りながらDODの値が充電開始ラインより大きい(放電完了に近い状態)かどうかを判断する。“yes”の場合は小圧縮機2を停止して大圧縮機1を運転させることになる。なお、ブロック31〜35の機能も前述のブロック18〜22と同様なので説明を省略する。
【0028】
ブロック30で“no”の場合には、DODの値は充電開始ラインと放電開始ラインの中間にあって圧縮機の切替え操作は不要ということになり、そのままメインルーチンにリターンする。
【0029】
次に、図6および図7は、本発明における圧縮機制御の第2の実施の形態における制御内容を示すフローチャートである。図6と図7は(A)〜(K)の個所でそれぞれ接続されており、一つのフローチャートとなっている。なお、通常のシステムコントロールはメインルーチンに記述されているものとし、本発明に関わる圧縮機の切替え部分のみをこのサブルーチンとして記述したものである。
【0030】
この実施の形態は、大圧縮機1の最大効率発生流量を定格よりも小さく設定し、定格では大小圧縮機を二つとも作動させて燃料電池4に必要な空気量を確保するというものである。こうすることで、前記第1の実施の形態に比べて大圧縮機1を一回り小さくすることができるという利点がある。
【0031】
前記第1の実施の形態と同様に、ここでも基本的には、大圧縮機1の最大効率は小圧縮機2の最大効率よりも高いとし、大圧縮機1の効率が小圧縮機2の最大効率よりも低い範囲を(G1<G0<G2)とし、大圧縮機1の最大効率発生流量=G3と定義しているが、仮りに大圧縮機1の最大効率が小圧縮機2の最大効率と同等ないし低い場合は、G2=G3=大圧縮機1の最大効率発生流量と定義する。この場合には大圧縮機1の単独運転領域は無くなる。
【0032】
図6および図7に示すフローチャートは、基本的には前記図3および図4と同様であるが、大圧縮機1の単独運転領域および大圧縮機1+小圧縮機2の運転領域を判断するために、ブロック36〜ブロック45を追加してあるので、この部分のみを説明する。
【0033】
ブロック17で“yes”の場合、ブロック36に進んでG0がG3以上かどうかを判断する。“no”の場合には、G2<G0<G3ということで、大圧縮機1を単独運転させるためブロック18に進む。ここから先は基本的には前記第1の実施の形態と同じであるが、本実施の形態では大圧縮機1と小圧縮機2とを同時に運転させる領域があるので、ブロック12、18、25、31、39、45等のフラグの判断ステップにおいては、nSとnBの両方について判断するようになっている。
【0034】
次に、ブロック36で“yes”の場合(G0≧G3)には、大圧縮機1を運転し、かつブロック37で計算する△Wの値と、ブロック38〜44で読みとるDODと△Wのマップ(前記図5)上で小圧縮機2の運転の要否を判断する。この領域(G0≧G3)の大圧縮機1の単独運転(G3に対応)では、バッテリ8は放電状態となり、大圧縮機1(G3に対応)+小圧縮機2(G1に対応)の運転ではバッテリ8は充電状態となる。つまり、ブロック38で“yes”の場合には、バッテリ8を放電する必要があり、ブロック39〜43で大圧縮機1を単独運転するように指令を出す。
【0035】
ブロック38が“no”でブロック44が“yes”の場合には、バッテリ8を充電する必要があり、ブロック45〜49で大圧縮機1+小圧縮機2の運転を行なうように指令を出す。なお、このとき、ブロック49で指示する切替え器3には、大小二つの圧縮機の吐出空気が同時に燃料電池4に流れ込むようなモードを持っている必要がある。したがって本実施の形態における切替え器3には、第1の実施の形態のように単なる三方切替弁を使うことはできない。
【0036】
図8は、上記第2の実施の形態における空気流量・燃料電池負荷と効率との関係を示す特性図である。図8に示すように、この実施の形態においては、G3以上の領域では、大圧縮機1と小圧縮機2とが両方動作する場合と大圧縮機1のみが動作する場合とがある。圧縮器効率はE3に示すようになり、G1<G0<定格(大圧縮機1+小圧縮機2)の範囲において、圧縮機の効率はほぼ平坦になる。
【0037】
なお、E3の左半分の太線の部分は、大圧縮機1と小圧縮機2とを切り替えて運転する領域の効率であり、右半分は大圧縮機は常時作動し、小圧縮機は断続運転する領域における効率である。また、そのときの燃料電池システム全体の効率はE4に示すようになる。
【0038】
また、この実施の形態においては、大圧縮機1+小圧縮機2の最大効率発生流量を定格出力に合わせればよいので、大圧縮機1の最大効率発生流量を定格よりも小さく設定することが出来る、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図。
【図2】第1の実施の形態における空気流量・燃料電池負荷と効率との関係を示す特性図。
【図3】本発明の第1の実施の形態における圧縮機制御の内容を示すフローチャートの一部。
【図4】本発明の第1の実施の形態における圧縮機制御の内容を示すフローチャートの他の一部。
【図5】充電と放電との切替特性を示す特性図。
【図6】本発明の第2の実施の形態における圧縮機制御の内容を示すフローチャートの一部。
【図7】本発明の第2の実施の形態における圧縮機制御の内容を示すフローチャートの他の一部。
【図8】第2の実施の形態における空気流量・燃料電池負荷と効率との関係を示す特性図。
【図9】大小二つの圧縮機を備えた場合における圧縮機制御の一例を示す特性図。
【図10】従来の圧縮機制御を行なった場合における空気流量・燃料電池負荷と効率との関係を示す特性図。
【符号の説明】
1…大圧縮機 2…小圧縮機
3…切替え器 4…燃料電池
5…改質器 6…電圧変換器
7…モータ 8…バッテリ
9…DODセンサ 10…コントローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a compressor control technique in a fuel cell for driving a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle fuel cell system, air required for the fuel cell is supplied using a compressor. In the conventional fuel cell system, only one compressor is provided, and the compressor is set so as to have a maximum efficiency point (maximum efficiency generation flow rate) at an air supply amount near the rated output (maximum output) of the fuel cell. ing. However, in a fuel cell system for a vehicle, the partial load region is used more frequently, and thus the above-described control reduces the overall efficiency. For example, FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the air flow rate, the fuel cell load, and the efficiency when the conventional compressor control as described above is performed. As shown in FIG. 10, when the efficiency of the compressor is set to be maximum near the rated load, the efficiency of the fuel cell stack increases in the low-load region where the frequency of use is high, but the efficiency of the compressor is significantly increased. As a result, the efficiency of the entire fuel cell system is reduced. The reason for this is that the compressor occupies most of the auxiliary equipment driving force that reduces the fuel cell stack efficiency.
[0003]
Also, in order to improve the efficiency in the low load range, a method of using a fuel cell system intermittently at the maximum efficiency point of the system using a secondary battery as a buffer (the compressor is also operated intermittently in accordance with the fuel cell system) To do). However, this method has the following practical problems. That is, in a practical system, a device that generates hydrogen from a fuel such as methanol by using a reformer (catalyst device) may be used. In this case, even if the fuel pump is stopped, the fuel will remain in the piping. Since hydrogen continues to be generated from the remaining fuel for a while, if the fuel cell is intermittently stopped, hydrogen during that time will be exhausted unnecessarily, and the system efficiency will not increase.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the control of the compressor in the conventional fuel cell system has a problem that the efficiency of the entire system is reduced in a partial load region frequently used for vehicles.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and is intended to improve the efficiency of a fuel cell system in an entire area including a frequently used low load area. An object of the present invention is to provide a compressor control device for a battery system.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, according to the first aspect of the present invention, a plurality of compressors each having a different maximum efficiency generation flow rate are provided, and the plurality of compressors are switched according to the output required of the fuel cell, and the air is supplied to the fuel cell. Is controlled to be sent. For example, the small compressor sets the maximum efficiency generation flow rate in a partial load range (for example, an urban driving mode range: the range of the fuel cell output is usually 10 kW or less depending on the vehicle), and the large compressor sets the rated point (maximum horsepower). (The generation area) is set near the maximum efficiency generation flow rate, and the large and small compressors are switched according to the output value required by the fuel cell and the maximum efficiency generation flow rate of the large and small compressors. The compressor can always be operated in an efficient state in the entire operation range including the load range. Further, since the operation of the fuel cell is not interrupted, hydrogen is not wasted as in the conventional example.
[0007]
The invention according to
[0008]
Further, the invention according to claim 5 sets the value obtained by adding the maximum efficiency generation flow rate of the large compressor and the maximum efficiency generation flow rate of the small compressor to the rated output of the fuel cell, In a region where the flow rate is equal to or higher than the maximum efficiency generation flow rate, a mode is provided in which the large compressor and the small compressor are simultaneously operated. With this configuration, the capacity of the large compressor can be set smaller than the rated output, so that the size can be reduced. Note that the above configuration corresponds to, for example, a second embodiment described later.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the operating region of the total, the drop in efficiency is not, it is possible to realize a high fuel cell system efficiency, the effect is obtained that.
Further, according to the fifth aspect of the invention, an effect is obtained that the large compressor can be reduced in size.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
First, the configuration will be described. Air is supplied to the
[0011]
The output of the
[0012]
Further, the
[0013]
Next, the operation will be described.
As the simplest example of compressor control when two large and small compressors are provided as described above, as shown in the characteristic diagram of FIG. 9, the
[0014]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between the air flow rate / fuel cell load and efficiency according to the first embodiment. In the present embodiment, two large and small compressors are switched as shown in FIG. 2 to improve the efficiency of the entire system.
[0015]
First, air flow rate G 0 required for the
[0016]
Also, usually, the maximum efficiency of the
[0017]
In the range of G 0 ≧ G 2 , the
[0018]
The maximum because generally the maximum efficiency of a
[0019]
The magnitude of the compressor by operating as described above, the system efficiency, compared to using switching becomes the E 2 so 2, a compressor with higher simply efficiency shown in FIG. 9 Therefore, there is no drop and high efficiency is achieved in the whole area. In addition, since power is continuously generated by the fuel cell by driving either the large or small compressor, as described above, hydrogen continues to be generated after stopping the power generation of the fuel cell, resulting in reduced system efficiency. Not even.
[0020]
Next, a first embodiment of a method of switching between the large and small compressors in the region of G 1 <G 0 <G 2 will be specifically described with reference to flowcharts shown in FIGS. FIGS. 3 and 4 are connected at points (A) to (G), respectively, forming one flowchart. The normal system control is described in the main routine, and only the switching part of the compressor according to the present invention is described as this subroutine.
[0021]
3 and 4, it is assumed that the compressor switching flags n S (corresponding to a small compressor) and n B (corresponding to a large compressor) are initialized to 0 when the vehicle is started (key-on). Further, the output of the
[0022]
The compressor operation subroutine, first, the value of G 0 in
[0023]
Next, in
[0024]
On the other hand, if it was "no" at
[0025]
For "no" at
[0026]
Returning to FIG. 3 and FIG. 4, if G 1 ≦ G 0 <G 2 (“no” in block 17), 23W is calculated in
[0027]
If "no" in the
[0028]
If "no" in
[0029]
Next, FIG. 6 and FIG. 7 are flowcharts showing control contents in a second embodiment of the compressor control according to the present invention. FIGS. 6 and 7 are connected at points (A) to (K), respectively, and form one flowchart. The normal system control is described in the main routine, and only the switching part of the compressor according to the present invention is described as this subroutine.
[0030]
In this embodiment, the maximum efficiency generation flow rate of the
[0031]
Similarly to the first embodiment, here, basically, the maximum efficiency of the
[0032]
The flow charts shown in FIGS. 6 and 7 are basically the same as those in FIGS. 3 and 4, but are used to determine the single operation area of the
[0033]
For "yes" in
[0034]
Next, if “yes” in block 36 (G 0 ≧ G 3 ), the
[0035]
If the
[0036]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the air flow rate / fuel cell load and the efficiency in the second embodiment. As shown in FIG. 8, in this embodiment, the G 3 or more regions, and a case of operating only
[0037]
Incidentally, the thick line portions of the left half of the E 3 is the efficiency of space to operate by switching a
[0038]
In this embodiment, the maximum efficiency generated flow rate of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between air flow rate / fuel cell load and efficiency in the first embodiment.
FIG. 3 is a part of a flowchart showing the content of compressor control according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is another part of the flowchart showing the content of the compressor control according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing switching characteristics between charging and discharging.
FIG. 6 is a part of a flowchart showing the content of compressor control according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is another part of the flowchart showing the content of the compressor control according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between an air flow rate / fuel cell load and efficiency according to the second embodiment.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of compressor control when two large and small compressors are provided.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the air flow rate / fuel cell load and efficiency when conventional compressor control is performed.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
上記圧縮機を、それぞれ最大効率発生流量の異なる大小複数の圧縮機とし、上記燃料電池に要求される出力に対応して、上記複数の圧縮機の内、少なくとも一つの圧縮機を制御して、上記燃料電池へ空気を送るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする車両用燃料電池システムの圧縮機制御装置。 A fuel cell, a secondary battery that is charged at least with power from the fuel cell, a motor that drives a vehicle with at least power from the fuel cell, a device that supplies hydrogen to the fuel cell, and an air supply to the fuel cell. in the vehicle fuel cell system and a compression machine you supply,
The compressor is a plurality of large and small compressors, each having a different maximum efficiency generation flow rate , and at least one of the plurality of compressors is controlled in accordance with an output required for the fuel cell , compressor control device for a vehicular fuel cell system characterized by comprising a control means to control to send air to the fuel cell.
上記燃料電池に要求される出力に相当する空気流量が上記小圧縮機の最大効率発生流量以下である第1領域では上記小圧縮機のみを作動させ、
上記要求される出力に相当する空気流量が上記小圧縮機の最大効率発生流量より大で、かつ上記大圧縮機の効率が上記小圧縮機の最大効率以下の流量範囲である第2領域では上記大小両圧縮機を切り替えて作動させ、
上記要求される出力に相当する空気流量が、上記大圧縮機の効率が上記小圧縮機の最大効率以上の流量範囲である第3領域では上記大圧縮機のみを作動させるように制御するものである、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用燃料電池システムの圧縮機制御装置。The control means includes:
In the first region where the air flow rate corresponding to the output required for the fuel cell is equal to or less than the maximum efficiency generation flow rate of the small compressor, only the small compressor is operated,
In the second region where the air flow rate corresponding to the required output is larger than the maximum efficiency generation flow rate of the small compressor and the efficiency of the large compressor is a flow rate range equal to or less than the maximum efficiency of the small compressor. Switch between large and small compressors
In the third region in which the air flow rate corresponding to the required output is a flow rate range in which the efficiency of the large compressor is equal to or more than the maximum efficiency of the small compressor, control is performed such that only the large compressor is operated. The compressor control device for a vehicle fuel cell system according to claim 1, wherein:
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