JP4228201B2 - Fuel cell output characteristics estimation device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池の出力特性を推定する出力特性推定装置およびこれを用いた燃料電池システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池は、ビル設備、プラント、車両などの電源として使用されつつある。また、燃料電池と商用電源や二次電池とを併用した電源システムも提供されている。燃料電池は等価的に内部抵抗を有するため、燃料電池の出力電流が増大すると、内部抵抗における電圧降下の増大によってその出力端子電圧が減少する傾向を持つ。従って、接続されている電気機器の負荷増大あるいは接続機器の増加による燃料電池の出力電圧の降下分を予測し、この電圧降下分を補うような燃料電池の運転パラメータの制御が必要となる。また、機器動作の補償のために予想される供給電圧低下の把握も必要となる。また、燃料電池の出力特性は経時的に変化する傾向がある。
【0003】
このため、出願人は特開平14−231295号によって燃料電池の出力特性を推定する出力特性推定装置を提案している。この装置により推定された燃料電池の現在の出力特性を用いてシステムの出力制御を行うことができる。この出力特性推定装置は、予め記憶された燃料電池の出力電流対出力電圧特性(IV特性)をマップとして記憶し、実測電流値を参照してIV特性マップを修正することによって燃料電池のIV特性の経時的変化に対応することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平14−231295号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した出力特性推定装置は現在のIV特性モデルを同定(修正)するために、燃料電池の温度、燃料ガスの流量、開放回路電圧、燃料電池内部抵抗等の種々のパラメータの情報を取得しデータ処理するため、ある程度の時間を要することになる。負荷が変動する燃料電池、特に車両等に使用される燃料電池ではモータや各種電気機器の負荷が短時間で急激に変動するために短時間で燃料電池の出力特性を推定し、この推定結果を出力制御に生かすことが望まれる。
【0006】
よって、本発明は比較的に短時間で燃料電池の出力特性を推定することのできる出力特性推定装置を提供することを目的とする。
【0007】
また、本発明は比較的に簡易な構成によって出力特性推定装置を実現することを可能とした出力特性推定装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成するため本発明の燃料電池の出力特性推定装置は、燃料電池の出力電流とその端子間電圧とを検出する電流電圧検出手段と、検出された出力電流と端子間電圧と燃料電池の基本出力特性とに基づいて燃料電池の出力特性を推定する手段を備える燃料電池の出力特性推定装置において、検出された出力電流と燃料電池の基本出力特性から推定電圧値を算出する手段(S36)と、この推定電圧値と検出された端子間電圧値との電圧偏差を算出する手段(S38)と、該電圧偏差を所定の割合で上記燃料電池の内部抵抗偏差と開回路電圧偏差とに分配する手段(S40)と、分配した電圧偏差を基に基本出力特性を補正する手段(S42)と、を備える。
【0009】
かかる構成によって、燃料電池の出力電流と端子開放電圧と基本出力特性モデルに基づいて開回路電圧(電池の内部起電力)の変化分と内部抵抗の変化分を考慮した現在の燃料電池の基本出力特性を推定することが可能となる。基本出力特性は、例えば、出力電流対出力電圧(端子電圧)特性(IV特性)である。
【0010】
基本出力特性モデルは、例えば、電池出力端子電圧(V)=内部起電力(V0)−内部抵抗(R)×電池出力電流(I)を使用することができる。ここで、内部起電力(V0)は外部回路の燃料電池端子への接続を開放した場合(電池出力電流(I)=0)の開回路電圧に等しい。
【0011】
好ましくは、上記電圧偏差を内部抵抗偏差分と開回路電圧偏差分とに分配する所定の割合は検出された出力電流値に対応して可変に設定される。それにより、燃料電池の基本出力特性モデルの起電力の電圧偏差(IV特性曲線の上下方向の平行移動)を修正する。また、基本出力特性モデルの内部抵抗の出力端子間電圧に及ぼす影響(IV特性曲線の傾斜)を出力電流に依存するように修正する。燃料電池の基本出力特性モデルが現在の出力特性モデルに修正される。
【0012】
また、本発明の燃料電池システムは、上述した燃料電池の出力推定装置と、推定された燃料電池の出力特性を用いて燃料電池の目標出力を設定する手段(S304)と、設定された目標出力が燃料電池から出力されるように燃料電池の出力を調整する出力調整手段(S306)と、を備える。それにより、短時間で出力特性の推定が行われ、その結果が利用されるので燃料電池の制御精度が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例である車載された燃料電池システム20の構成の概略を示す構成図である。
【0014】
燃料電池システム20は、図示するように、水素タンク22からの水素とブロア24からの空気中の酸素とにより発電する例えば固体高分子型燃料電池として構成された燃料電池26と、燃料電池26の出力端子に接続された電力ライン28の電圧を調整すると共に補機33に電力を供給するバッテリ30の充放電を行なうDC/DCコンバータ32と、電力ライン28に接続されたインバータ34と、インバータ34のスイッチング素子のスイッチングにより駆動制御され駆動軸38と動力のやり取りを行なうモータ36と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット40とを備える。なお、駆動軸38は、減速ギヤ12を介して駆動輪14に接続されており、モータ36から駆動軸38に出力された動力は最終的には、駆動輪14に出力されるようになっている。
【0015】
電子制御ユニット40は、CPU42を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを不揮発に記憶する書き込み可能なフラッシュROM44と、一時的にデータを記憶するRAM46と、入出力ポート(図示せず)とを備える。この電子制御ユニット40には、水素タンク22から燃料電池26への供給管に取り付けられた圧力センサ50からの水素供給圧Phや燃料電池26に取り付けられた温度センサ52からの燃料電池温度Tfc,燃料電池26の出力端子間に取り付けられた電圧センサ54からの燃料電池26の出力電圧Vfc,燃料電池26の出力端子に取り付けられた電流センサ56からの燃料電池26の出力電流Ifc,インバータ34内に取り付けられた図示しない電流センサからのモータ36に印加している各相の電流,モータ36に取り付けられた図示しない角度センサからのモータ36の回転子の回転角,車速センサ58からの車速V,シフトレバー60の位置を検出するシフトポジションセンサ61からのシフトポジションSP,アクセルペダル62の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ63からのアクセルペダルポジションAP,ブレーキペダル64の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ65からのブレーキペダルポジションBPなどが入力ポートを介して入力されている。
【0016】
また、電子制御ユニット40からは、ブロア24への駆動信号やDC/DCコンバータ32への制御信号,インバータ34への制御信号,減速ギヤ12への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【0017】
次に、実施例の燃料電池システム20の動作、特に燃料電池26の出力特性を推定する動作と出力制御の際の動作について説明する。実施例においては、燃料電池の基本出力特性モデル、具体的には燃料電池のIV特性を基本マップあるいは関数として記憶し、実際の運転における実測の出力電流及び端子電圧によって都度基本出力特性モデルを修正して修正出力特性モデルを得てこれを出力特性の推定に使用する。
【0018】
図2は、燃料電池26の出力特性を得る基本モデルの形成ルーチンの一例を示すフローチャートである。燃料電池26に擬似負荷を接続し、燃料電池26を動作させる。電子制御ユニット40のCPU42は、コンピュータシステムに組み込まれたテストプログラムによって燃料電池26の出力電流を0アンペアから400アンペアまで次第に増加させ、電圧計54及び電流計55の出力値を内部メモリ45に逐次記憶する(S22)。このIV特性が基本出力特性モデルとなる。このIV特性の測定を複数回行い、それ等の平均特性を基本出力特性モデルとしても良い。
【0019】
基本出力特性モデルであるIV特性は、一定間隔のサンプリング電流値(グリッド電流)群とこれに対応する出力電圧値(グリッド電圧)群とからなる基本マップとしてROM44に不揮発に記憶される。なお、IV特性は近似式、例えば、V=V0−RIとして記憶しても良い。ここで、Vは端子電圧であり、V 0 は負荷回路を開路としたときの端子電圧であり、Rは特性曲線の傾斜として求められる。Iは出力電流である。このようにして基本特性モデルが予め決定され、記憶されている。基本特性モデルの例が図4中に実線の曲線Aで示されている(S24)。
【0020】
また、図5に示すように、予め実験によって当該燃料電池の出力電流対電圧偏差の分配特性を求めておく。電圧偏差の分配特性は、燃料電池の開放出力端電圧の偏差と内部抵抗電圧の偏差との比率を出力電流値に対応して示したものである。
【0021】
次に、基本特性モデルの修正について説明する。実際の燃料電池の運転状態においては、燃料電池の経時変化、高分子電解質膜の含水率の変化、等によって基本特性モデルからの特性の変動が生じ得る。そこで、予め記憶されている基本特性モデルを修正して燃料電池の出力特性を推定する。
【0022】
図3に示すように、電子制御ユニット40のCPU42は、一定のイベントの発生、例えば、燃料電池の運転中に一定周期でタイムアウト出力を発生するタイマのフラグや、運転条件の変更などを指令するフラグが設定されると、本出力特性修正処理ルーチンを実行する(S32)。
【0023】
まず、燃料電池26の出力端子電圧をモニタする電圧センサ54の出力V1及び燃料電池の出力電流をモニタする電流センサ56の出力I1を読取る(S34)。上述した基本特性モデルAを読み出し、図4に示すように実測した出力電流I1に対応する推定出力電圧VSを求める(S36)。実測した出力電圧V1と推定出力電圧VSとの電圧偏差ΔVを求める(S38)。
【0024】
ここで、ΔV=VS−V1=V0−R×I1−((V0−ΔV0)−(R+ΔR)×I1))=ΔV 0 +ΔR×I 1 なる関係が成立する。従って、電圧偏差ΔVを起電力(開回路電圧)V0の偏差分ΔV0と、燃料電池26の内部抵抗Rの抵抗偏差ΔRによる電圧偏差分ΔVR(=ΔR×I1)とに分けられる。
【0025】
次に、出力電流I1における電圧偏差ΔVの分配の比率αを上述した図5に示すグラフから読取る。起電力V0の偏差分ΔV0は(1−α)×ΔVとして求められる。抵抗偏差ΔRによる電圧偏差ΔVRはα×ΔVとして求められる。
【0026】
これ等の電圧偏差によって基本出力特性Aを修正する。まず、起電力の偏差分ΔV0によって基本出力特性曲線Aを上下方向に平行移動し、起電力の偏差分ΔV0を修正した曲線Bを得る。次に、特性曲線Bに抵抗偏差ΔR分の電圧降下ΔVRの修正を加えることにより曲線Bの傾斜が変わり、座標上の現時点の実測点P1(I1,V1)を通過する曲線Cが得られる(抵抗値偏差ΔR分の電圧降下ΔV R の修正を加えた曲線Bの傾きを備えつつ、且つ現時点の実測点P 1 (I 1 ,V 1 )を通過するように設定して曲線Cを得る。)(S42)。
【0027】
このようにして得られた現在の出力特性を示す修正出力特性曲線CをマップとしてROM44又はRAM46に記憶する(S44)。また、近似式VC=(V0−ΔV0)−α(IC)・ΔVをメモリに記憶するものであっても良い。ここで、VCは実測した出力電圧を、ICは実測した出力電流を、ΔVは実測した出力電圧と基本出力特性の出力値との差電圧を示している。α(IC)は出力電流値ICにおける分配率を示している。α(IC)は予め決定されて記憶されているグラフ(図5)から求められる。
【0028】
上述した手順によれぱ、基本出力特性曲線Aから修正出力特性曲線Cを得るために使用した燃料電他システムから抽出した情報は燃料電池の出力電圧及び出力電流のみであるので、燃料電池の温度や燃料ガス流量等の運転パラメータを参照しないても済み、出力特性曲線の修正に手間がかからず、短時間で行うことができる。
【0029】
以上説明した実施例の燃料電池システム20によれば、電子制御ユニット40のCPU42が実行する出力特性推定処理や出力特性補正処理を行なうことにより、経年使用される燃料電池26のより適正な出力特性を得ることができる。また、燃料電池の高分子電解質膜の水分変化などによる内部抵抗変化などにも素早く対応できる。実施例の燃料電池システム20では、こうして得られた燃料電池26の出力特性を用いてシステムの出力制御を行なっている。
【0030】
図6は、実施例の燃料電池システム20の電子制御ユニット40により実行される出力制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。
【0031】
出力制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット40のCPU42は、まず、車速センサ58により検出される車速Vやアクセルペダルポジションセンサ63により検出されるアクセルペダルポジションAP,ブレーキペダルポジションセンサ65により検出されるブレーキペダルポジションBPなどの各種データを読み込む処理を実行する(ステップS300)。続いて、読み込んだアクセルペダルポジションAPやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて駆動軸38に出力すべき出力、即ちシステムへの要求出力P0を計算する(ステップS302)。要求出力P0の計算は、実施例では、アクセルペダルポジションAPとブレーキペダルポジションBPと車速Vと要求出力P0との関係を予め定めたマップをROM44に記憶しておき、アクセルペダルポジションAPやブレーキペダルポジションBP,車速Vが与えられると、マップから対応する要求出力P0を導出する。
【0032】
要求出力P0が計算されると、要求出力P0を、燃料電池26から出力する燃料電池出力Pfcとバッテリ30から出力するバッテリ出力Pbとに分配する(ステップS304)。要求出力P0の分配は、具体的には、図3の出力特性補正処理ルーチンにより推定または補正された燃料電池26の出力特性を用いて出力可能な範囲から燃料電池26を効率よく運転できる出力として燃料電池出力Pfcを設定し、要求出力P0に対して設定した燃料電池出力Pfcでは過不足する出力をバッテリ出力Pbに割り当てることにより行なわれる。
【0033】
こうして要求出力P0の分配が行なわれると、燃料電池出力Pfcに基づいて燃料電池26の運転ポイントVfc*,Ifc*を設定し(ステップS306)、電力ライン28の電圧が設定した運転ポイント電圧Vfc*となるようDC/DCコンバータ32を制御すると共に(ステップS308)、要求出力P0がモータ36から駆動軸38に出力されるようインバータ34を制御して(ステップS310)、本ルーチンを終了する。
【0034】
上述した手順のうち、「推定または補正された燃料電池26の出力特性を用いて出力可能な範囲から燃料電池26を効率よく運転できる出力として燃料電池出力Pfcを設定」する動作(ステップS304)は、「推定された前記燃料電池の出力特性を用いて前記燃料電池の目標出力を設定する手段」に対応する。また、「燃料電池出力Pfcに基づいて燃料電池26の運転ポイントVfc*,Ifc*を設定」する動作(ステップS306)は設定された目標出力が前記燃料電池から出力されるように前記燃料電池の出力を調整する出力調整手段に対応する。
【0035】
以上説明した実施例の燃料電池システム20によれば、より適正な燃料電池26の出力特性を用いて燃料電池出力Pfcを配分するから、燃料電池26を効率よく運転することができる。この結果、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。しかも、燃料電池出力Pfcでは要求出力P0に対して過不足する分はバッテリ30からの出力Pbにより賄うから、駆動軸38に要求出力P0を出力することができる。
【0036】
また、推定出力特性の設定、その修正を、燃料電池の温度、供給ガスの流量等を使用せずに比較的に簡易な方法及び装置で行うので短時間で現在の推定出力特性を修正(更新)することができる。車両のように運転条件が激しく変化する車載の燃料電池に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の車載された燃料電池システムの例を説明する説明図である。
【図2】図2は、燃料電池の基本出力特性を得る手順を説明するフローチャートである。
【図3】図3は、燃料電池の基本出力特性を修正する手順を説明するフローチャートである。
【図4】図4は、燃料電池の基本出力特性を修正する手順を説明する説明図ある。
【図5】図5は、電圧偏差の配分を説明するグラフである。
【図6】図6は、出力特性の推定を行って燃料電池システムを制御する例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
26 燃料電池、40 電子制御ユニット、54 電圧センサ、56 電流センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output characteristic estimation device for estimating an output characteristic of a fuel cell and a fuel cell system using the same.
[0002]
[Prior art]
Fuel cells are being used as power sources for building facilities, plants, vehicles, and the like. In addition, a power supply system using both a fuel cell and a commercial power source or a secondary battery is also provided. Since the fuel cell has an internal resistance equivalently, when the output current of the fuel cell increases, the output terminal voltage tends to decrease due to an increase in voltage drop in the internal resistance. Therefore, it is necessary to control the fuel cell operating parameters so as to predict the drop in the output voltage of the fuel cell due to the increase in the load of the connected electrical equipment or the increase in the number of connected equipment, and to compensate for this voltage drop. In addition, it is necessary to grasp the expected supply voltage drop for device operation compensation. Also, the output characteristics of the fuel cell tend to change over time.
[0003]
For this reason, the applicant has proposed an output characteristic estimation device for estimating the output characteristic of a fuel cell according to Japanese Patent Laid-Open No. 14-231295. The output control of the system can be performed using the current output characteristics of the fuel cell estimated by this apparatus. This output characteristic estimation device stores a fuel cell output current versus output voltage characteristic (IV characteristic) stored in advance as a map, and corrects the IV characteristic map with reference to the actual measured current value, thereby correcting the IV characteristic of the fuel cell. It is possible to cope with changes over time.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 14-231295
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to identify (correct) the current IV characteristic model, the output characteristic estimation apparatus described above acquires information on various parameters such as the temperature of the fuel cell, the flow rate of the fuel gas, the open circuit voltage, and the internal resistance of the fuel cell. However, it takes a certain amount of time to process the data. Fuel cells with variable load, especially fuel cells used in vehicles, etc., estimate the output characteristics of the fuel cell in a short time because the load on the motor and various electric devices fluctuates rapidly in a short time. It is desirable to make use of it for output control.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an output characteristic estimation device that can estimate the output characteristic of a fuel cell in a relatively short time.
[0007]
Another object of the present invention is to provide an output characteristic estimation apparatus that can realize the output characteristic estimation apparatus with a relatively simple configuration.
[0008]
[Means for solving the problems]
In order to achieve the above object, an output characteristic estimation device for a fuel cell according to the present invention includes a current / voltage detecting means for detecting an output current of a fuel cell and a voltage between its terminals, a detected output current, a voltage between terminals, and a fuel cell. Means for calculating an estimated voltage value from the detected output current and the basic output characteristic of the fuel cell in the fuel cell output characteristic estimation device comprising means for estimating the output characteristic of the fuel cell based on the basic output characteristic of the fuel cell (S36) ), Means for calculating a voltage deviation between the estimated voltage value and the detected voltage value between terminals (S38), and the voltage deviation is converted into an internal resistance deviation and an open circuit voltage deviation of the fuel cell at a predetermined ratio. Means for distributing (S40), and means for correcting basic output characteristics based on the distributed voltage deviation (S42).
[0009]
With this configuration, the basic output of the current fuel cell that takes into account changes in the open circuit voltage (cell internal electromotive force) and changes in internal resistance based on the fuel cell output current, terminal open voltage, and basic output characteristics model The characteristics can be estimated. The basic output characteristics are, for example, output current versus output voltage (terminal voltage) characteristics (IV characteristics).
[0010]
As the basic output characteristic model, for example, battery output terminal voltage (V) = internal electromotive force (V 0 ) −internal resistance (R) × battery output current (I) can be used. Here, the internal electromotive force (V 0 ) is equal to the open circuit voltage when the connection of the external circuit to the fuel cell terminal is opened (battery output current (I) = 0).
[0011]
Preferably, the predetermined ratio for distributing the voltage deviation to the internal resistance deviation and the open circuit voltage deviation is variably set corresponding to the detected output current value. Thereby, the voltage deviation of the electromotive force of the basic output characteristic model of the fuel cell (the vertical translation of the IV characteristic curve) is corrected. Further, the influence of the internal resistance of the basic output characteristic model on the voltage between the output terminals (slope of the IV characteristic curve) is corrected so as to depend on the output current. The basic output characteristic model of the fuel cell is modified to the current output characteristic model.
[0012]
Further, the fuel cell system of the present invention includes the above-described fuel cell output estimation device, means for setting the target output of the fuel cell using the estimated output characteristic of the fuel cell (S304), and the set target output Output adjusting means (S306) for adjusting the output of the fuel cell so that is output from the fuel cell. Thereby, the output characteristics are estimated in a short time, and the result is used, so that the control accuracy of the fuel cell is improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an on-vehicle
[0014]
As shown in the figure, the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Next, the operation of the
[0018]
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a basic model formation routine for obtaining the output characteristics of the
[0019]
The IV characteristic as a basic output characteristic model is stored in the
[0020]
Further, as shown in FIG. 5, a distribution characteristic of output current versus voltage deviation of the fuel cell is obtained in advance by experiments. The voltage deviation distribution characteristic indicates the ratio between the deviation of the open output voltage of the fuel cell and the deviation of the internal resistance voltage corresponding to the output current value.
[0021]
Next, correction of the basic characteristic model will be described. In the actual operating state of the fuel cell, fluctuations in characteristics from the basic characteristic model may occur due to changes in the fuel cell over time, changes in the moisture content of the polymer electrolyte membrane, and the like. Therefore, the basic characteristic model stored in advance is corrected to estimate the output characteristic of the fuel cell.
[0022]
As shown in FIG. 3, the
[0023]
First, the output V 1 of the
[0024]
Here, the relationship ΔV = V S −V 1 = V 0 −R × I 1 − ((V 0 −ΔV 0 ) − (R + ΔR) × I 1 )) = ΔV 0 + ΔR × I 1 is established. Therefore, the voltage deviation ΔV is divided into a deviation ΔV 0 of the electromotive force (open circuit voltage) V 0 and a voltage deviation ΔVR (= ΔR × I 1 ) due to the resistance deviation ΔR of the internal resistance R of the
[0025]
Next, the distribution ratio α of the voltage deviation ΔV in the output current I 1 is read from the graph shown in FIG. The deviation ΔV 0 of the electromotive force V 0 is obtained as (1−α) × ΔV. Voltage deviation [Delta] V R by the resistance deviation ΔR is determined as alpha × [Delta] V.
[0026]
The basic output characteristic A is corrected by these voltage deviations. First, the basic output characteristic curve A translated vertically by deviations [Delta] V 0 of the electromotive force, to obtain a curve B that fixes deviations [Delta] V 0 of the electromotive force. Next, by correcting the characteristic curve B with the voltage drop ΔV R corresponding to the resistance deviation ΔR, the slope of the curve B changes, and the curve C passes through the actual measurement point P 1 (I 1 , V 1 ) on the coordinates. (With a slope of the curve B with the correction of the voltage drop ΔV R corresponding to the resistance value deviation ΔR and a curve set so as to pass through the current measured point P 1 (I 1 , V 1 ). C is obtained.) (S42).
[0027]
The corrected output characteristic curve C indicating the current output characteristic obtained in this way is stored in the
[0028]
According to the procedure described above, the information extracted from the fuel cell and other systems used to obtain the modified output characteristic curve C from the basic output characteristic curve A is only the output voltage and output current of the fuel cell. The operation parameters such as the fuel gas flow rate and the like need not be referred to, and the correction of the output characteristic curve is not troublesome and can be performed in a short time.
[0029]
According to the
[0030]
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an output control routine executed by the
[0031]
When the output control routine is executed, the
[0032]
When the required output P0 is calculated, the required output P0 is distributed to the fuel cell output Pfc output from the
[0033]
When the required output P0 is thus distributed, the operating points Vfc * and Ifc * of the
[0034]
Among the procedures described above, the operation of “setting the fuel cell output Pfc as an output that allows the
[0035]
According to the
[0036]
In addition, the estimated output characteristics can be set and modified using a relatively simple method and device without using the fuel cell temperature, supply gas flow rate, etc., so the current estimated output characteristics can be modified (updated) in a short time. )can do. It is suitable for use in an in-vehicle fuel cell whose operating conditions change drastically like a vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of an on-vehicle fuel cell system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure for obtaining a basic output characteristic of a fuel cell.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for correcting a basic output characteristic of a fuel cell.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a procedure for correcting a basic output characteristic of a fuel cell.
FIG. 5 is a graph illustrating the distribution of voltage deviations.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of controlling a fuel cell system by estimating output characteristics.
[Explanation of symbols]
26 Fuel cell, 40 Electronic control unit, 54 Voltage sensor, 56 Current sensor
Claims (3)
検出された、出力電流及び端子間電圧と、前記燃料電池の出力電流対出力電圧を表す基本出力特性曲線とに基づいて燃料電池の出力特性を推定する手段を備える燃料電池の出力特性推定装置であって、
予め前記燃料電池の出力電流に対する、該燃料電池における開回路電圧偏差と内部抵抗電圧偏差の割合を記憶する手段と、
検出された出力電流と予め記憶された前記燃料電池の基本出力特性曲線から推定電圧値を算出する手段と、
前記推定電圧値と検出された端子間電圧値との電圧偏差を算出する手段と、
該電圧偏差を、前記検出された出力電流における前記割合で内部抵抗電圧偏差と開回路電圧偏差に分配する手段と、
分配された、前記開回路電圧偏差及び前記内部抵抗電圧偏差に基づいてそれぞれ前記基本出力特性曲線全体のレベル及び傾きを修正すると共に、該基本出力特性曲線が検出された出力電流及び端子間電圧を含むように修正する手段と、
を備える燃料電池の出力特性推定装置。Current voltage detection means for detecting the output current of the fuel cell and the voltage between its terminals;
Is detected, the voltage between the output current and the terminal, the output characteristic estimating apparatus for a fuel cell comprising means for estimating an output characteristic of the fuel cell based on the basic output characteristic curve representative of the output current versus output voltage of the fuel cell There,
Means for preliminarily storing a ratio of an open circuit voltage deviation and an internal resistance voltage deviation in the fuel cell to the output current of the fuel cell;
Means for calculating an estimated voltage value from the detected output current and a basic output characteristic curve of the fuel cell stored in advance ;
Means for calculating a voltage deviation between the estimated voltage value and the detected inter-terminal voltage value;
Means for distributing the voltage deviation to an internal resistance voltage deviation and an open circuit voltage deviation at the ratio of the detected output current ;
Based on the distributed open circuit voltage deviation and internal resistance voltage deviation, the level and slope of the entire basic output characteristic curve are corrected, respectively, and the output current and the voltage between terminals detected by the basic output characteristic curve are corrected. Means to modify to include ,
An output characteristic estimation device for a fuel cell comprising:
推定された前記燃料電池の出力特性を用いて前記燃料電池の目標出力を設定する手段と、
設定された目標出力が前記燃料電池から出力されるように前記燃料電池の出力を調整する出力調整手段と、を備える燃料電池システム。The fuel cell output estimation device according to claim 1 or 2,
Means for setting a target output of the fuel cell using the estimated output characteristic of the fuel cell;
A fuel cell system comprising: output adjusting means for adjusting the output of the fuel cell so that the set target output is output from the fuel cell.
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