JP4958847B2 - Fuel cell vehicle - Google Patents

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Description

この発明は、供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の電力により駆動される走行用のモータとを備える燃料電池車両に関し、特に、車両に搭載された空気調和装置(以下、エアコンという。)を構成する電熱ヒータへの電力供給制御が適用された燃料電池車両に関する。   The present invention relates to a fuel cell vehicle including a fuel cell that generates electric power from a supplied reaction gas, a power storage device, and a motor for traveling that is driven by electric power of the fuel cell and the power storage device. The present invention relates to a fuel cell vehicle to which power supply control is applied to an electric heater constituting an air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner).

一般的に、燃料電池車両は、燃料電池と蓄電装置とのハイブリッド電源により走行駆動源としてのモータが駆動される。前記蓄電装置は、始動時や走行時に燃料電池の電力をアシストするため等に利用される。また、前記蓄電装置は、前記燃料電池の余剰電力や前記モータの回生電力を充電する機能も有する。   Generally, in a fuel cell vehicle, a motor as a travel drive source is driven by a hybrid power source of a fuel cell and a power storage device. The power storage device is used for assisting the electric power of the fuel cell at the time of starting or running. The power storage device also has a function of charging surplus power of the fuel cell and regenerative power of the motor.

前記燃料電池車両にもまた、車室内を快適な状態にするためのエアコンが搭載されている。エアコンは冷凍サイクルを利用した装置であり、内燃機関車両では、エンジンの主軸等の回転によりコンプレッサを作動させて冷媒を圧縮し、冷媒を冷凍サイクル中に繰り返し循環させることで、除湿された冷気を得ている。   The fuel cell vehicle is also equipped with an air conditioner for making the vehicle interior comfortable. An air conditioner is a device that uses a refrigeration cycle. In an internal combustion engine vehicle, the compressor is operated by rotation of the main shaft of the engine, etc., compresses the refrigerant, and repeatedly circulates the refrigerant in the refrigeration cycle, thereby removing dehumidified cold air. It has gained.

これに対して燃料電池車両では、燃料電池の電力及び(又は)蓄電装置の電力によりインバータを介してエアコン用モータを駆動し、このエアコン用モータにより前記冷凍サイクルのコンプレッサを作動させるように構成されている(特許文献1)。   On the other hand, in the fuel cell vehicle, the motor for the air conditioner is driven via the inverter by the power of the fuel cell and / or the power of the power storage device, and the compressor of the refrigeration cycle is operated by the motor for the air conditioner. (Patent Document 1).

このように特許文献1に係る技術では、エアコンを比較的に高電圧で駆動するようにしているので、エネルギ効率が向上する。   As described above, in the technique according to Patent Document 1, since the air conditioner is driven at a relatively high voltage, energy efficiency is improved.

特開2006−286320号公報JP 2006-286320 A

ところで、エアコンを暖房運転する際には、前記冷凍サイクルにより除湿された冷気を電熱ヒータにより暖める必要がある。   By the way, when heating the air conditioner, it is necessary to warm the cold air dehumidified by the refrigeration cycle with an electric heater.

電熱ヒータも比較的に高負荷であるが、前記特許文献1には、前記燃料電池及び(又は)前記蓄電装置による前記電熱ヒータの制御については、言及されていない。   Although the electric heater also has a relatively high load, Patent Document 1 does not mention control of the electric heater by the fuel cell and / or the power storage device.

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、エアコンの暖房性能の向上を考慮するとともに、電熱ヒータへの電力の供給に関し、エネルギ効率向上、コストダウン、車両の走行性能とのトレードオフの最適化等を図ることを可能とする燃料電池車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems. In consideration of improving the heating performance of an air conditioner, the present invention relates to the supply of electric power to an electric heater, with improved energy efficiency, cost reduction, and vehicle running performance. It is an object of the present invention to provide a fuel cell vehicle capable of optimizing tradeoffs.

この発明に係る燃料電池車両は、供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の電力により駆動される走行用のモータとを備える燃料電池車両において、以下の特徴(1)〜(7)を備える。   A fuel cell vehicle according to the present invention is a fuel cell vehicle comprising a fuel cell that generates electric power using supplied reaction gas, a power storage device, and a motor for traveling that is driven by electric power of the fuel cell and the power storage device. The following features (1) to (7) are provided.

(1)前記蓄電装置から電力が供給される空調用の電熱ヒータと、前記燃料電池、前記蓄電装置、及び前記モータの電力収支を統合して制御する統合制御部と、を備え、前記統合制御部は、前記電熱ヒータが必要とする電圧が、電圧閾値を上回る場合には、前記燃料電池の発電電力を増加させて前記蓄電装置に充電電流を流し、前記充電電流と前記蓄電装置の内部抵抗との積に応じて上昇する前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧以上の電圧にすることを特徴とする。   (1) An electric heater for air conditioning to which power is supplied from the power storage device, and an integrated control unit that controls the power balance of the fuel cell, the power storage device, and the motor in an integrated manner, and the integrated control When the voltage required by the electric heater exceeds a voltage threshold, the power generation power of the fuel cell is increased to cause a charging current to flow through the power storage device, and the charging current and the internal resistance of the power storage device The voltage of the power storage device that rises according to the product of the power is set to a voltage that is equal to or higher than the voltage required by the electric heater.

この特徴(1)を有する発明によれば、電熱ヒータが必要とする電圧が、電圧閾値を上回る場合には、前記燃料電池の発電電力を増加させて前記蓄電装置に充電電流を流し、前記充電電流と前記蓄電装置の内部抵抗との積に応じて上昇する前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧以上の電圧にするという特徴的な構成を採用することにより前記蓄電装置の容量の適正化(不必要に大容量にしない。)が図れるとともに、前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧に昇圧するコンバータを設ける必要がないのでエネルギ効率を向上させることができる。また、コンバータを設けない分、燃料電池車両のコストダウンを図れる。   According to the invention having the feature (1), when the voltage required by the electric heater exceeds the voltage threshold, the generated power of the fuel cell is increased and a charging current is supplied to the power storage device, so that the charging is performed. By adopting a characteristic configuration in which the voltage of the power storage device, which rises according to the product of the current and the internal resistance of the power storage device, is higher than the voltage required by the electric heater, the capacity of the power storage device (The capacity is not increased unnecessarily), and it is not necessary to provide a converter for boosting the voltage of the power storage device to a voltage required by the electric heater, so that energy efficiency can be improved. In addition, the cost of the fuel cell vehicle can be reduced by not providing the converter.

(2)上記特徴(1)を備える発明において、前記電圧閾値を前記蓄電装置の現在の電圧(変動値)としたことを特徴とする。   (2) In the invention having the above feature (1), the voltage threshold value is a current voltage (variation value) of the power storage device.

この特徴(2)を備える発明によれば、前記蓄電装置の現在の負荷に応じて該蓄電装置の充電電流を決定することができるので、必要最小限の充電量で電熱ヒータが必要とする電圧に確実に昇圧することができる。   According to the invention having this feature (2), since the charging current of the power storage device can be determined according to the current load of the power storage device, the voltage required by the electric heater with the minimum required charge amount The pressure can be reliably increased.

(3)上記特徴(1)を備える発明において、前記電圧閾値を前記蓄電装置の開放電圧(固定値)又は該開放電圧から余裕電圧を引いた電圧(固定値)としたことを特徴とする。   (3) In the invention having the above feature (1), the voltage threshold is an open circuit voltage (fixed value) of the power storage device or a voltage obtained by subtracting a marginal voltage from the open circuit voltage (fixed value).

この特徴(3)を備える発明によれば、開放電圧(固定値)又は該開放電圧から余裕電圧を引いた電圧(固定値)を電圧閾値とするので制御が簡単になる。開放電圧から余裕電圧を引いた電圧とすることで若干の余裕をもって電熱ヒータに電力を供給することができる。   According to the invention having the feature (3), the open-circuit voltage (fixed value) or the voltage obtained by subtracting the margin voltage from the open-circuit voltage (fixed value) is used as the voltage threshold value, so that the control is simplified. By setting the voltage obtained by subtracting the margin voltage from the open voltage, it is possible to supply electric power to the electric heater with a slight margin.

(4)上記特徴(1)〜(3)のいずれかを備える発明において、前記燃料電池車両の車速が、車速閾値を下回る場合には、前記燃料電池の発電電力の増加を制限することを特徴とする。   (4) In the invention having any one of the above characteristics (1) to (3), when the vehicle speed of the fuel cell vehicle is lower than a vehicle speed threshold, an increase in the generated power of the fuel cell is limited. And

この特徴(4)を備える発明によれば、車速が車速閾値を下回る場合には、燃料電池の発電電力の増加を制限するようにしているので、車速閾値を下回る車速において、燃料電池(に圧縮空気を供給するエアポンプ)を静粛に作動させることが可能となり、車室内の快適性が向上する。   According to the invention having this feature (4), when the vehicle speed is lower than the vehicle speed threshold, the increase in the generated power of the fuel cell is limited. The air pump for supplying air can be operated silently, and the comfort in the passenger compartment is improved.

(5)上記特徴(1)〜(4)のいずれかを備える発明において、前記電熱ヒータが必要とする電圧が、前記電圧閾値を上回る場合には、アイドル時にも前記燃料電池を運転することを特徴とする。   (5) In the invention having any one of the above characteristics (1) to (4), when the voltage required by the electric heater exceeds the voltage threshold, the fuel cell is operated even during idling. Features.

この特徴(5)を備える発明によれば、例えば、信号待ち等において車両が停止しているときにアイドルストップを禁止するようにして、燃料電池の電力により蓄電装置を充電するとともに、電熱ヒータを作動させることで車室内の快適性を向上させることができる。   According to the invention having the feature (5), for example, when the vehicle is stopped in a signal waiting state or the like, the power storage device is charged with the power of the fuel cell so that the idle stop is prohibited, and the electric heater is It is possible to improve the comfort in the passenger compartment by operating.

(6)上記特徴(1)又は(2)を備える発明において、前記燃料電池の温度が、温度閾値を下回るときには、前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求が、前記電圧閾値を上回る場合であっても、前記要求には応えないようにすることを特徴とする。   (6) In the invention having the above feature (1) or (2), when the temperature of the fuel cell is lower than a temperature threshold, the voltage requirement of the electric heater is higher than the voltage threshold. However, it is characterized by not responding to the request.

この特徴(6)を備える発明によれば、燃料電池の温度が、温度閾値を下回るときには、例え、電熱ヒータが必要とする電圧の要求が、前記電圧閾値を上回る場合であっても、前記要求には応えないようにすることで、燃料電池の安定な作動を優先させることができる。   According to the invention having the feature (6), when the temperature of the fuel cell is lower than the temperature threshold, the request for the voltage required by the electric heater is higher than the voltage threshold. By not responding to the above, stable operation of the fuel cell can be prioritized.

(7)上記特徴(1)又は(2)を備える発明において、前記モータの電力要求を前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求に優先させることを特徴とする。   (7) In the invention having the feature (1) or (2), the motor power request is given priority over the voltage requirement of the electric heater.

この特徴(7)を備える発明によれば、モータの電力要求を電熱ヒータの電力要求に優先するようにしたので、走行することを優先することができる。   According to the invention having the feature (7), since the power demand of the motor is given priority over the power demand of the electric heater, it is possible to give priority to running.

蓄電装置の電圧が、エアコンの電熱ヒータのヒータ必要電圧以上の電圧となるように燃料電池から蓄電装置に対して充電電流を流すようにしたので、前記蓄電装置の容量の適正化(不必要に大容量にしない。)が図れるとともに前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧に昇圧するコンバータを設ける必要がなく暖房性能の向上と燃料電池車両全体でのエネルギ効率の向上とを図ることができる。また、コンバータを設ける必要がないので、コストダウンできる。   Since the charging current is allowed to flow from the fuel cell to the power storage device so that the voltage of the power storage device is higher than the heater required voltage of the electric heater of the air conditioner, the capacity of the power storage device is optimized (unnecessarily In addition, it is not necessary to provide a converter that boosts the voltage of the power storage device to a voltage required by the electric heater, so that the heating performance is improved and the energy efficiency of the entire fuel cell vehicle is improved. be able to. Moreover, since it is not necessary to provide a converter, the cost can be reduced.

以下、この発明に係る燃料電池車両の一実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a fuel cell vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すこの実施形態に係る燃料電池車両20は、基本的には、燃料電池22とエネルギストレージである蓄電装置24とから構成されるハイブリッド型の電源システム(ハイブリッド直流電源システム)10と、このハイブリッド直流電源システム10からのモータ電流Im(電力)がインバータ34を通じて供給される負荷としての走行用のモータ26(電動機)とから構成される。   A fuel cell vehicle 20 according to this embodiment shown in FIG. 1 basically includes a hybrid power supply system (hybrid DC power supply system) 10 including a fuel cell 22 and a power storage device 24 that is an energy storage. A motor current Im (electric power) from the hybrid DC power supply system 10 is composed of a traveling motor 26 (electric motor) as a load supplied through an inverter 34.

蓄電装置24が接続される1次側の電源ライン11と、燃料電池22とモータ26(インバータ34)が接続される2次側の電源ライン12との間には、DC/DCコンバータ装置{VCU(Voltage Control Unit)という。}23が設けられる。   A DC / DC converter device {VCU is connected between the primary power line 11 to which the power storage device 24 is connected and the secondary power line 12 to which the fuel cell 22 and the motor 26 (inverter 34) are connected. (Voltage Control Unit). } 23 is provided.

VCU23は、DC/DCコンバータ36と、これを駆動制御するコンバータ制御部54とから構成される。DC/DCコンバータ36は、昇降圧両方向の動作を行い、発電電圧Vf又はインバータ34間電圧の回生電圧からなる2次電圧V2を1次電圧V1に降圧するとともに、バッテリ電圧Vbである1次電圧V1を発電電圧Vfcである2次電圧V2に昇圧する。   The VCU 23 includes a DC / DC converter 36 and a converter control unit 54 that drives and controls the DC / DC converter 36. The DC / DC converter 36 operates in both the step-up and step-down directions to step down the secondary voltage V2 composed of the regenerative voltage of the generated voltage Vf or the voltage across the inverter 34 to the primary voltage V1, and the primary voltage that is the battery voltage Vb. V1 is boosted to the secondary voltage V2 which is the generated voltage Vfc.

ハイブリッド直流電源システム10により回転駆動されるモータ26の回転は、減速機13、シャフト14を通じて車輪16に伝達され、車輪16を回転させることで、燃料電池車両20を推進させる。   The rotation of the motor 26 that is rotationally driven by the hybrid DC power supply system 10 is transmitted to the wheel 16 through the speed reducer 13 and the shaft 14, and the fuel cell vehicle 20 is propelled by rotating the wheel 16.

燃料電池22は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造である。燃料電池22には、水素タンク28とエアコンプレッサ30が配管により接続されている。   The fuel cell 22 has, for example, a stack structure in which cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode from both sides are stacked. A hydrogen tank 28 and an air compressor 30 are connected to the fuel cell 22 by piping.

燃料電池22内で、反応ガスである水素(燃料ガス)と空気(酸化剤ガス)の電気化学反応により生成された発電電流Ifcは、発電電流Ifcを検出する電流センサ32を介して2次側の電源ライン12に接続されるインバータ34に供給されるとともに、DC/DCコンバータ36を通じて1次側の電源ライン11側に供給される。燃料電池22の発電電圧Vfcは電圧センサ33により検出される。   In the fuel cell 22, the generated current Ifc generated by the electrochemical reaction of hydrogen (fuel gas), which is a reaction gas, and air (oxidant gas) is supplied to the secondary side via a current sensor 32 that detects the generated current Ifc. Is supplied to the inverter 34 connected to the power line 12 and to the primary power line 11 through the DC / DC converter 36. The power generation voltage Vfc of the fuel cell 22 is detected by the voltage sensor 33.

インバータ34は、直流/交流変換を行い、モータ電流Imをモータ26に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後のモータ電流Imを電源ライン12からDC/DCコンバータ36を通じて電源ライン11側に供給する。   The inverter 34 performs DC / AC conversion and supplies the motor current Im to the motor 26, while the motor current Im after AC / DC conversion accompanying the regenerative operation is supplied from the power supply line 12 to the power supply line 11 side through the DC / DC converter 36. To supply.

この場合、回生電圧又は発電電圧Vfcである2次電圧V2がDC/DCコンバータ36により1次電圧V1に変換され、この1次電圧V1は、蓄電装置電流(バッテリ電流という。)Ibとして蓄電装置24に流し込まれて蓄電装置24を充電するとともに、空調電流Iaとして空気調和装置(エアコンという。)50を構成するインバータ52を通じて冷凍サイクル55に供給され、さらに、エアコン50を構成する電熱ヒータ56に対しヒータ電流Ihを供給する。電熱ヒータ56には、バッテリ電圧Vbに等しいヒータ電圧Vhが印加される。   In this case, the secondary voltage V2 that is the regenerative voltage or the power generation voltage Vfc is converted to the primary voltage V1 by the DC / DC converter 36, and this primary voltage V1 is stored as the power storage device current (referred to as battery current) Ib. 24 is supplied to the refrigeration cycle 55 through an inverter 52 that constitutes an air conditioner (referred to as an air conditioner) 50 as an air conditioning current Ia, and is supplied to an electric heater 56 that constitutes the air conditioner 50. On the other hand, the heater current Ih is supplied. A heater voltage Vh equal to the battery voltage Vb is applied to the electric heater 56.

電源ライン11に接続される蓄電装置24は、例えばリチウムイオン2次電池又はキャパシタを利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。   The power storage device 24 connected to the power supply line 11 can use, for example, a lithium ion secondary battery or a capacitor. In this embodiment, a lithium ion secondary battery is used.

蓄電装置24は、DC/DCコンバータ36を通じてインバータ34にモータ電流Imを供給するためのバッテリ電流Ibを流し出す。   The power storage device 24 outputs a battery current Ib for supplying the motor current Im to the inverter 34 through the DC / DC converter 36.

インバータ34に供給されるモータ電流Imは、バッテリ電流IbがVCU23により変換された電流と発電電流Ifの合成電流である。なお、蓄電装置24の開放電圧{OCV(Open Circuit Voltage)という。}は、例えば、280[V]程度であり、燃料電池22の発電電圧Vfcより100[V]程度低い値となっている。   The motor current Im supplied to the inverter 34 is a combined current of the current generated by converting the battery current Ib by the VCU 23 and the generated current If. In addition, the open circuit voltage {OCV (Open Circuit Voltage) of the electrical storage apparatus 24 is called. } Is, for example, about 280 [V], which is about 100 [V] lower than the power generation voltage Vfc of the fuel cell 22.

蓄電装置24もまた、燃料電池22と同様に、空調電流Iaをエアコン50を構成するインバータ52を通じて冷凍サイクル55に供給するとともに、エアコン50を構成する電熱ヒータ56に対しヒータ電流Ihを供給する。   Similarly to the fuel cell 22, the power storage device 24 supplies the air conditioning current Ia to the refrigeration cycle 55 through the inverter 52 that constitutes the air conditioner 50, and also supplies the heater current Ih to the electric heater 56 that constitutes the air conditioner 50.

ここで、エアコン50は、インバータ52、冷凍サイクル55、電熱ヒータ56、空調用の操作パネル59及びこれらを制御するエアコン制御部58とから構成される。   Here, the air conditioner 50 includes an inverter 52, a refrigeration cycle 55, an electric heater 56, an operation panel 59 for air conditioning, and an air conditioner control unit 58 for controlling them.

電源ライン11間の1次電圧V1と、蓄電装置24間の端子間電圧である蓄電装置電圧(バッテリ電圧という。)Vbは、電熱ヒータ56に印加されるヒータ電圧Vhに等しい電圧であり、したがって、バッテリ電圧Vb、1次電圧V1、ヒータ電圧Vhは、電圧センサ37により検出される。   The primary voltage V1 between the power supply lines 11 and the storage device voltage (battery voltage) Vb, which is the voltage between the terminals of the storage device 24, are equal to the heater voltage Vh applied to the electric heater 56. The battery voltage Vb, the primary voltage V1, and the heater voltage Vh are detected by the voltage sensor 37.

エアコン50を構成する冷凍サイクル55は、周知のように、インバータ52を通じて駆動されるモータ(電動機)と、このモータによって回転され冷媒を圧縮して高温・高圧ガスを生成するコンプレッサと、高温・高圧ガスを液冷媒とするコンデンサと、液冷媒を低温・低圧の霧状媒体とする膨張弁と、霧状冷媒を蒸発させ蒸発させ、その際に車室内空気62から潜熱を奪い、気化した冷媒を前記コンプレッサに送るエバポレータ等から構成される。   As is well known, the refrigeration cycle 55 constituting the air conditioner 50 includes a motor (electric motor) driven through an inverter 52, a compressor that is rotated by the motor and compresses refrigerant to generate high-temperature and high-pressure gas, and high-temperature and high-pressure. A condenser using gas as a liquid refrigerant, an expansion valve using liquid refrigerant as a low-temperature and low-pressure mist medium, and evaporating and evaporating the mist refrigerant. It consists of an evaporator or the like that is sent to the compressor.

車室内空気62は、エバポレータによって除湿・乾燥空気64とされ、エアコン制御部58により暖房状態が設定されている場合には、除湿・乾燥空気64が電熱ヒータ56を通じて温風66とされ車室内に吹き出される。   The vehicle interior air 62 is converted into dehumidified / dry air 64 by an evaporator, and when the heating state is set by the air conditioner control unit 58, the dehumidified / dried air 64 is converted into hot air 66 through the electric heater 56 and is put into the vehicle interior. Blown out.

操作パネル59は、インストルメンタルパネルに配置され、操作者により温度、冷房、暖房、風量等が手動で切り替えられるようになっており、また自動モードも選択できエアコン制御部58に接続される。   The operation panel 59 is disposed on the instrument panel, and the operator can manually switch the temperature, cooling, heating, air volume, etc., and the automatic mode can also be selected and connected to the air conditioner control unit 58.

燃料電池22を含むシステムはFC制御部70により、インバータ34とモータ26を含むシステムはモータ制御部72により、DC/DCコンバータ36はコンバータ制御部54により、エアコン50はエアコン制御部58により、それぞれ基本的に制御される。   The system including the fuel cell 22 is controlled by the FC control unit 70, the system including the inverter 34 and the motor 26 is controlled by the motor control unit 72, the DC / DC converter 36 is controlled by the converter control unit 54, and the air conditioner 50 is controlled by the air conditioner control unit 58. Basically controlled.

そして、これらFC制御部70、モータ制御部72、コンバータ制御部54、及びエアコン制御部58は、上位の制御部としての統合制御部80により電力の収支が統合的に調整されて制御される。   The FC control unit 70, the motor control unit 72, the converter control unit 54, and the air conditioner control unit 58 are controlled by an integrated control unit 80 serving as a higher-level control unit with the power balance adjusted in an integrated manner.

統合制御部80、FC制御部70、モータ制御部72、コンバータ制御部54、及びエアコン制御部58は、それぞれCPU、ROM、RAM、タイマの他、A/D変換器、D/A変換器等の入出力インタフェース、並びに、必要に応じてDSP(Digital Signal Processor)等を有している。   The integrated control unit 80, FC control unit 70, motor control unit 72, converter control unit 54, and air conditioner control unit 58 are CPU, ROM, RAM, timer, A / D converter, D / A converter, etc. Input / output interface and, if necessary, a DSP (Digital Signal Processor).

統合制御部80、FC制御部70、モータ制御部72、及びコンバータ制御部54は、車内LANであるCAN(Controller Area Network)等の通信線82を通じて相互に接続され、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を共有し、これら各種スイッチ及び各種センサからの入出力情報を入力として各CPUが各ROMに格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。   The integrated control unit 80, the FC control unit 70, the motor control unit 72, and the converter control unit 54 are connected to each other through a communication line 82 such as a CAN (Controller Area Network) that is an in-vehicle LAN, and various switches that detect the vehicle state. In addition, the input / output information from the various sensors is shared, and the input / output information from the various switches and the various sensors is used as an input, and each CPU executes the program stored in each ROM to realize various functions.

ここで、車両状態を検出する各種スイッチ及び各種センサとしては、発電電流Ifcを検出する電流センサ32、発電電圧Vfc(2次電圧V2に等しい。)を検出する電圧センサ33、2次電流I2を検出する電流センサ35、1次電圧V1(バッテリ電圧Vb及びヒータ電圧Vhに等しい。)を検出する電圧センサ37、バッテリ電流Ibを検出する電流センサ31、車速Vsを検出する車速センサ84、燃料電池22の温度Tfc(例えば、燃料電池22の水素排ガス出口の温度を測定する。)を検出する温度センサ86、外気温Taを検出する外気温センサ88、蓄電装置24の温度(バッテリ温度という。)Tbを検出する温度センサ90のほか、通信線82に接続される図示しないイグニッションスイッチ(IGSW)、アクセルセンサ、ブレーキセンサ等がある。   Here, as various switches and various sensors for detecting the vehicle state, a current sensor 32 for detecting the generated current Ifc, a voltage sensor 33 for detecting the generated voltage Vfc (equal to the secondary voltage V2), and the secondary current I2 are used. Current sensor 35 to detect, voltage sensor 37 to detect primary voltage V1 (equal to battery voltage Vb and heater voltage Vh), current sensor 31 to detect battery current Ib, vehicle speed sensor 84 to detect vehicle speed Vs, fuel cell 22, a temperature sensor 86 that detects the temperature Tfc of the fuel cell 22 (for example, the temperature of the hydrogen exhaust gas outlet of the fuel cell 22), an outside air temperature sensor 88 that detects the outside air temperature Ta, and the temperature of the power storage device 24 (referred to as battery temperature). In addition to the temperature sensor 90 for detecting Tb, an ignition switch (IGSW) (not shown) connected to the communication line 82, an access Sensor, a brake sensor, and the like.

統合制御部80は、燃料電池22の状態、蓄電装置24の状態、モータ26の状態、及びエアコン50等の補機状態の他、各種スイッチ及び各種センサからの入力(負荷要求)に基づき決定した燃料電池車両20の総負荷要求量から、燃料電池22が負担すべき燃料電池分担負荷量(要求出力)と、蓄電装置24が負担すべき蓄電装置分担負荷量(要求出力)と、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量の配分(分担)を調停しながら決定し、FC制御部70、モータ制御部72、コンバータ制御部54及びエアコン制御部58に指令を送出する。   The integrated control unit 80 is determined based on inputs (load requests) from various switches and various sensors in addition to the state of the fuel cell 22, the state of the power storage device 24, the state of the motor 26, and the state of auxiliary equipment such as the air conditioner 50. From the total load request amount of the fuel cell vehicle 20, the fuel cell shared load amount (required output) that the fuel cell 22 should bear, the power storage device share load amount (required output) that the power storage device 24 should bear, and the regenerative power supply The distribution (sharing) of the regenerative power distribution load to be borne is determined while arbitrating, and a command is sent to the FC control unit 70, motor control unit 72, converter control unit 54, and air conditioner control unit 58.

次に、基本的には以上のように構成され、かつ動作する燃料電池車両20における空調暖房用の電熱ヒータ56が必要とする電圧(ヒータ必要電圧)Vhrに対する統合制御部80によるFC制御部70、蓄電装置24及びエアコン制御部58等に対する制御動作について図2のフローチャートを参照して説明する。   Next, the FC control unit 70 by the integrated control unit 80 for the voltage (heater required voltage) Vhr required by the electric heater 56 for air conditioning and heating in the fuel cell vehicle 20 configured and operated basically as described above. Control operations for the power storage device 24, the air conditioner control unit 58, and the like will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1において、統合制御部80は、操作者による操作パネル59の操作(車室内温度設定操作等)に応じた、電熱ヒータ56に発熱させるためのヒータ電圧Vhとしてヒータ必要電圧Vhr(ヒータ要求電圧)がエアコン制御部58から通信線82を通じて供給されるかどうかを監視する。   In step S1, the integrated control unit 80 determines the heater required voltage Vhr (heater required voltage) as the heater voltage Vh for causing the electric heater 56 to generate heat in accordance with the operation of the operation panel 59 by the operator (such as the vehicle interior temperature setting operation). ) Is supplied from the air conditioner control unit 58 through the communication line 82.

図3は、エアコン制御部58におけるヒータ必要電圧Vhr発生までのフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart until the heater required voltage Vhr is generated in the air conditioner control unit 58.

エアコン制御部58は、ステップS1aにおいて、外気温センサ88から外気温Taを検出する。また、ステップS1bにおいて、操作パネル59で設定された暖房の設定温度Tsを検出する。   The air conditioner control unit 58 detects the outside air temperature Ta from the outside air temperature sensor 88 in step S1a. In step S1b, the heating set temperature Ts set on the operation panel 59 is detected.

図4は、ヒータ必要電力Prの検索テーブル102を示している。数kW程度のヒータ必要電力Pr(Pr:P4,P3,P2,P1)は、設定温度Ts[°C]が高く外気温Taが低い程、高電力となる(P4>P3>P2>P1)。   FIG. 4 shows a search table 102 for the heater required power Pr. The required heater power Pr (Pr: P4, P3, P2, P1) of about several kW becomes higher as the set temperature Ts [° C] is higher and the outside air temperature Ta is lower (P4> P3> P2> P1). .

設定温度Tsが検出されたとき(ステップS1b:YES)、ステップS1cにおいて、設定温度Tsと外気温Taに基づきヒータ必要電力Pr[kW]の検索テーブル102を参照しヒータ必要電力Prを決定する。   When the set temperature Ts is detected (step S1b: YES), in step S1c, the heater required power Pr is determined with reference to the search table 102 for the heater required power Pr [kW] based on the set temperature Ts and the outside air temperature Ta.

ヒータ必要電力Prを決定したとき、ステップS1dにおいて、エアコン制御部58は、この必要電力Prを発生させるためのヒータ必要電圧Vhr[V]を決定する。   When the heater required power Pr is determined, in step S1d, the air conditioner control unit 58 determines the heater required voltage Vhr [V] for generating the required power Pr.

図5の特性104に示すように、ヒータ必要電力Pr[kW]に対してヒータ必要電圧Vhr[V]は比例する。   As shown in the characteristic 104 of FIG. 5, the heater required voltage Vhr [V] is proportional to the heater required power Pr [kW].

エアコン制御部58は、ヒータ必要電圧Vhrを決定したとき、ステップS1eにおいて、通信線82を介して統合制御部80に送信する。   When determining the heater required voltage Vhr, the air conditioner control unit 58 transmits it to the integrated control unit 80 via the communication line 82 in step S1e.

このようにして、図2のステップS1における、電熱ヒータ56に発熱させるためのヒータ必要電圧Vhr(ヒータ要求電圧)がエアコン制御部58から供給される(ステップS1:YES)。   In this way, the heater required voltage Vhr (heater required voltage) for causing the electric heater 56 to generate heat in step S1 of FIG. 2 is supplied from the air conditioner control unit 58 (step S1: YES).

次いで、ステップS2において、統合制御部80は、温度センサ86から燃料電池温度Tfcを検出し、この燃料電池温度Tfcが発電電流Ifを増加したときに燃料電池22が安定に動作する閾値温度Tfcth(例えば、50[°C]程度)を上回っているかどうかを判定する。例えば、氷点下における燃料電池22の起動後には、燃料電池22の安定機動性を確保するために、燃料電池温度Tfcがこの閾値温度Tfcthを上回らない限り、燃料電池22から蓄電装置24への充電補助は行わない。   Next, in step S2, the integrated control unit 80 detects the fuel cell temperature Tfc from the temperature sensor 86, and when the fuel cell temperature Tfc increases the generated current If, the threshold temperature Tfcth () at which the fuel cell 22 operates stably. For example, it is determined whether it exceeds about 50 [° C.]. For example, after starting the fuel cell 22 below freezing point, in order to ensure the stable mobility of the fuel cell 22, as long as the fuel cell temperature Tfc does not exceed the threshold temperature Tfcth, charging assistance from the fuel cell 22 to the power storage device 24 is performed. Do not do.

Vfc>Vfcthの場合、統合制御部80は、ステップS4において、ヒータ必要電圧Vhrが、電圧閾値Vthとしての、例えば蓄電装置24の開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)を上回る値(Vhr>Vth=OCV)であるかどうかを判定する。   When Vfc> Vfcth, in step S4, the integrated control unit 80 determines that the heater required voltage Vhr exceeds the open voltage OCV (Open Circuit Voltage) of the power storage device 24, for example, as the voltage threshold Vth (Vhr> Vth = OCV). ).

図6の蓄電装置24の等価回路に示すように、蓄電装置24は、バッテリ電流Ibが流れていないときの理想蓄電装置24iの開放電圧OCV、例えば280[V]と内部抵抗Rbとから構成される。内部抵抗Rbは、バッテリ温度Tbが低くなるほど高くなる特性を有している。バッテリ電圧Vbは、蓄電装置24がバッテリ電流Ibにより充電されるときにVb=OCV+Rb×Ibとなり、バッテリ電流Ibにより放電されているときにVb=OCV−Rb×Ibとなる。   As shown in the equivalent circuit of the power storage device 24 in FIG. 6, the power storage device 24 includes an open circuit voltage OCV of the ideal power storage device 24i when the battery current Ib is not flowing, for example, 280 [V] and an internal resistance Rb. The The internal resistance Rb has a characteristic that it increases as the battery temperature Tb decreases. Battery voltage Vb is Vb = OCV + Rb × Ib when power storage device 24 is charged with battery current Ib, and Vb = OCV−Rb × Ib when discharged with battery current Ib.

図7は、あるバッテリ温度Tbにおけるバッテリ電流Ibに対するバッテリ電圧Vbの特性106を示している。   FIG. 7 shows a characteristic 106 of the battery voltage Vb with respect to the battery current Ib at a certain battery temperature Tb.

ステップS4において、ヒータ必要電圧Vhrが電圧閾値Vth、この場合、開放電圧OCVより高い電圧とあると判定した場合、ステップS5において、統合制御部80は、図7の特性106を参照して、電熱ヒータ56の駆動制御に係わる燃料電池電流指令Ifchcomを決定(算出)する。燃料電池電流指令Ifccomは、図8を参照すれば、次の式で得られることが分かる。
Ifchcom=Ib+Ih+Ia
=(Vhr−OCV)/Rb+Vhr/Rh+Ia
Ifchcom:燃料電池電流指令
Vhr:エアコン必要電圧
OCV:バッテリ開放電圧
Rb:バッテリ内部抵抗
Rh:電熱ヒータ56の抵抗
Ia:冷凍サイクル55駆動用の電流
In step S4, when it is determined that the heater required voltage Vhr is higher than the voltage threshold Vth, in this case, the open circuit voltage OCV, in step S5, the integrated control unit 80 refers to the characteristic 106 in FIG. A fuel cell current command Ifchcom related to the drive control of the heater 56 is determined (calculated). It can be seen that the fuel cell current command Ifccom can be obtained from the following equation with reference to FIG.
Ifchcom = Ib + Ih + Ia
= (Vhr-OCV) / Rb + Vhr / Rh + Ia
Ifchcom: Fuel cell current command Vhr: Air conditioner required voltage OCV: Battery open circuit voltage Rb: Battery internal resistance Rh: Resistance of electric heater 56 Ia: Current for driving refrigeration cycle 55

すなわち、ヒータ必要電圧Vhrを得るために、バッテリ電圧Vbを、次の式で表されるヒータ必要電圧Vhr以上の電圧とする。
Vb≧Ifccom×R+OCV=Vhr
That is, in order to obtain the required heater voltage Vhr, the battery voltage Vb is set to a voltage equal to or higher than the required heater voltage Vhr expressed by the following equation.
Vb ≧ Ifccom × R + OCV = Vhr

次いで、統合制御部80は、ステップS6において、この燃料電池電流指令Ifchcomとヒータ必要電圧Vhrとから次の式で簡単に表されるヒータ必要電圧Vhr発生用の燃料電池電力指令(燃料電池指令出力)Pfchcomを決定(算出)する。
Pfchcom=Ifchcom×Vhr
Next, in step S6, the integrated control unit 80 generates a fuel cell power command (fuel cell command output for generating the heater required voltage Vhr, which is simply expressed by the following equation from the fuel cell current command Ifchcom and the heater required voltage Vhr. ) Determine (calculate) Pfchcom.
Pfchcom = Ifchcom × Vhr

次いで、ステップS7において、統合制御部80は、車速Vsの低速での車速閾値Vsth以下での車室内の静粛性を優先し、エアコンプレッサ30等の発生音を小さく保持するとともに低速走行を確保するために、図9の特性108に示すように、車速閾値Vsth、例えば20[km]程度の速度以下では、ヒータ必要電圧Vhr発生用の燃料電池出力指令(電力指令)Pfchcomの最大値を燃料電池電力指令最大値(燃料電池出力指令最大値)Pfchmaxに制限する。なお、車速Vsが低速の場合には、モータ電流Imの値も小さくなる。   Next, in step S7, the integrated control unit 80 gives priority to the quietness of the passenger compartment below the vehicle speed threshold Vsth at the low vehicle speed Vs, and keeps the sound generated by the air compressor 30 and the like low and secures low-speed traveling. Therefore, as shown by the characteristic 108 in FIG. 9, below the vehicle speed threshold Vsth, for example, a speed of about 20 [km], the maximum value of the fuel cell output command (power command) Pfchcom for generating the heater required voltage Vhr is set to the fuel cell. It is limited to the power command maximum value (fuel cell output command maximum value) Pfchmax. Note that when the vehicle speed Vs is low, the value of the motor current Im also decreases.

ただし、燃料電池車両20の停止時(Vs=0)においてもヒータ必要電圧Vhrを確保して、暖房を行えるようにするために、ステップS8において、統合制御部80は、アイドルストップ(信号待ち等の一時停止時におけるエアコンプレッサ30の停止と、図示しない燃料遮断弁による水素タンク28からの水素供給の遮断)を禁止する。   However, in order to secure the required heater voltage Vhr and enable heating even when the fuel cell vehicle 20 is stopped (Vs = 0), in step S8, the integrated control unit 80 performs idle stop (waiting for a signal, etc.). The suspension of the air compressor 30 during the temporary stop and the shutoff of the hydrogen supply from the hydrogen tank 28 by a fuel cutoff valve (not shown) are prohibited.

次に、ステップS9において、統合制御部80は、車速閾値Vsthを加味した電熱ヒータ56の燃料電池電力指令Pfchcomに、モータ26による走行のための燃料電池基礎電力指令(燃料電池基礎出力指令)Pfcbasecomを加算して燃料電池電力指令(燃料電池出力指令)Pfccomを決定(算出)する。
Pfccom=Pfcbasecom+Pfchcom
Next, in step S9, the integrated control unit 80 adds the fuel cell power command Pfchcom for the electric heater 56 taking into account the vehicle speed threshold Vsth to the fuel cell basic power command (fuel cell basic output command) Pfcbasecom for running by the motor 26. To determine (calculate) a fuel cell power command (fuel cell output command) Pfccom.
Pfccom = Pfcbasesec + Pfchcom

実際上、ステップS9においては、燃料電池電流指令として、Ifccom=Ifcbasecom+Ifchcomを決定(算出)する。
Ifccom:燃料電池電流指令
Ifchcom:ヒータ必要電圧Vhrでの燃料電池電流指令
Ifcbasecom:燃料電池基礎電流指令
In practice, in step S9, Ifccom = Ifcbasecom + Ifchcom is determined (calculated) as the fuel cell current command.
Ifccom: Fuel cell current command Ifchcom: Fuel cell current command at heater required voltage Vhr Ifcbaseome: Fuel cell basic current command

図1を参照して、対照して説明すれば、Ifccom(発電電流Ifc)=Ifcbasecom(モータ26に流れ込むモータ電流Im)+Ifchcom(DC/DCコンバータ36の2次側から1次側に流れ込む2次電流I2)として理解される。   Referring to FIG. 1, if explained, Ifccom (generated current Ifc) = Ifcbasecom (motor current Im flowing into the motor 26) + Ifchcom (secondary flowing from the secondary side of the DC / DC converter 36 to the primary side) Understood as current I2).

次いで、ステップS10において、統合制御部80は、図10に示す燃料電池22の出力特性(Ifc・Vfc特性)110を参照して、燃料電池電流指令Ifccomから、燃料電池電圧指令Vfccomを求める。   Next, in step S10, the integrated control unit 80 obtains a fuel cell voltage command Vfccom from the fuel cell current command Ifccom with reference to the output characteristic (Ifc / Vfc characteristic) 110 of the fuel cell 22 shown in FIG.

そして、求めた燃料電池電圧指令Vfccomを通信線82を通じてコンバータ制御部54に送信するとともに、燃料電池電力指令Pfccom(燃料電池電圧指令Vfccom及び燃料電池電流指令Ifccom)を、通信線82を通じてFC制御部70に送信する。   Then, the obtained fuel cell voltage command Vfccom is transmitted to the converter control unit 54 through the communication line 82, and the fuel cell power command Pfccom (the fuel cell voltage command Vfccom and the fuel cell current command Ifccom) is transmitted through the communication line 82 to the FC control unit. 70.

ステップS11において、コンバータ制御部54は、2次電圧V2が燃料電池電圧指令Vfccom(結果、図10に示すように、燃料電池電流IfcがIfc=Ifccomとなる。)となるようにDC/DCコンバータ36をフィードバック制御する。FC制御部70は、燃料電池出力指令Pfccomを満足するように燃料電池22の反応ガス量を調節する。   In step S11, converter control unit 54 performs DC / DC converter so that secondary voltage V2 becomes fuel cell voltage command Vfccom (resulting in fuel cell current Ifc of Ifc = Ifccom as shown in FIG. 10). 36 is feedback controlled. The FC control unit 70 adjusts the reaction gas amount of the fuel cell 22 so as to satisfy the fuel cell output command Pfccom.

このように制御すれば、燃料電池22によりヒータ必要電圧Vhrが得られる発電電力を出力できる。   By controlling in this way, the electric power generated by the fuel cell 22 to obtain the heater required voltage Vhr can be output.

なお、ステップS2、S3及びS4が成立しなかった場合には、ヒータ必要電圧Vhrを考慮する制御は行わず、ステップS12において、燃料電池出力指令Pfccomを燃料電池基礎出力指令Pfcbasecomとする。   If Steps S2, S3, and S4 are not established, the control that takes into account the heater required voltage Vhr is not performed, and the fuel cell output command Pfccom is set to the fuel cell basic output command Pfcbasecom in Step S12.

もちろん、以降のフローチャートの処理サイクルにおいて、ステップS2、S3及びS4が成立した場合には、ステップS5以下のヒータ必要電圧Vhrを確保するための上述した処理を行う。   Of course, when the steps S2, S3, and S4 are established in the processing cycle of the subsequent flowcharts, the above-described processing for ensuring the heater required voltage Vhr after the step S5 is performed.

以上説明したように、上述した実施形態に係る燃料電池車両20は、供給される反応ガスにより発電する燃料電池22と、蓄電装置24と、燃料電池22及び蓄電装置24の電力により駆動される走行用のモータ26と、蓄電装置24から電力が供給される空調用の電熱ヒータ56と、燃料電池22、蓄電装置24、及びモータ26の電力収支を統合して制御する統合制御部80と、を備え、統合制御部80は、電熱ヒータ56が必要とする電圧Vhrが、電圧閾値Vth、上記実施形態では、蓄電装置24の開放電圧OCVを上回る場合には、燃料電池22の発電電力を増加させて蓄電装置24に充電電流Ibを流し、充電電流Ibと蓄電装置24の内部抵抗Rとの積に応じて上昇する蓄電装置24の電圧Vbを電熱ヒータ56が必要とする電圧Vhr以上にするという特徴的な構成を採用しているので、蓄電装置24の容量の適正化(不必要に大容量にしない。)が図れるとともに、バッテリ電圧Vbを電熱ヒータ56が必要とする電圧Vhrに昇圧するコンバータを設ける必要がなくエネルギ効率を向上できる。また、コンバータが不要な分、コストダウンを図れる。   As described above, the fuel cell vehicle 20 according to the above-described embodiment is driven by the fuel cell 22 that generates power using the supplied reaction gas, the power storage device 24, and the power of the fuel cell 22 and the power storage device 24. A motor 26 for air conditioning, an electric heater 56 for air conditioning to which power is supplied from the power storage device 24, and an integrated control unit 80 that controls the power balance of the fuel cell 22, the power storage device 24, and the motor 26 in an integrated manner. The integrated control unit 80 increases the generated power of the fuel cell 22 when the voltage Vhr required by the electric heater 56 exceeds the voltage threshold Vth, which is the open circuit voltage OCV of the power storage device 24 in the above embodiment. The electric heater 56 requires the charging current Ib to flow through the power storage device 24 and the voltage Vb of the power storage device 24 rising according to the product of the charging current Ib and the internal resistance R of the power storage device 24. Since the characteristic configuration of the voltage Vhr or higher is adopted, the capacity of the power storage device 24 can be optimized (not increased unnecessarily) and the electric heater 56 needs the battery voltage Vb. It is not necessary to provide a converter that boosts the voltage Vhr, and energy efficiency can be improved. In addition, the cost can be reduced because the converter is unnecessary.

なお、電圧閾値Vthは、蓄電装置24の開放電圧OCVに設定する他、余裕を見て開放電圧OCVより余裕電圧を引いた若干低い電圧(固定値)に設定してもよく、あるいは、電圧閾値Vthを、放電中の蓄電装置24の現在のバッテリ電圧Vb(変動値)としてもよい。固定値に設定することで制御が簡単になる。現在のバッテリ電圧Vb(変動値)に設定した場合には、蓄電装置24の現在の負荷に応じて該蓄電装置24の充電電流を決定することができるので、バッテリ電圧Vbを、必要最小限の充電量で電熱ヒータ56が必要とするヒータ必要電圧Vhrまで昇圧することができる。   The voltage threshold Vth may be set to a slightly lower voltage (fixed value) obtained by subtracting the margin voltage from the open-circuit voltage OCV in view of the margin, in addition to being set to the open-circuit voltage OCV of the power storage device 24. Vth may be the current battery voltage Vb (variation value) of the power storage device 24 being discharged. Control becomes simple by setting to a fixed value. When the current battery voltage Vb (variation value) is set, the charging current of the power storage device 24 can be determined according to the current load of the power storage device 24. The amount of charge can be raised to the required heater voltage Vhr required by the electric heater 56.

また、車速Vsが車速閾値Vsthを下回る場合には、燃料電池22の発電電力の増加を制限するようにしているので、車速閾値Vsthを下回る車速Vsにおいて、燃料電池22(に圧縮空気を供給するエアポンプであるエアコンプレッサ30)を静粛に作動させることが可能となり、車室内の快適性が向上する。   Further, when the vehicle speed Vs is lower than the vehicle speed threshold Vsth, the increase in the generated power of the fuel cell 22 is restricted, so that compressed air is supplied to the fuel cell 22 (at the vehicle speed Vs lower than the vehicle speed threshold Vsth. The air compressor 30), which is an air pump, can be operated silently, and comfort in the passenger compartment is improved.

なお、電熱ヒータ56が必要とするヒータ必要電圧Vhrが、電圧閾値Vthを上回る場合には、アイドル時にも燃料電池22を運転させる。すなわち、例えば、信号待ち等において燃料電池車両20が停止しているときにアイドルストップを禁止するようにして、燃料電池22の電力により蓄電装置24を充電するとともに、電熱ヒータ56を作動させることで車室内の快適性を向上させることができる。   When the heater required voltage Vhr required by the electric heater 56 exceeds the voltage threshold Vth, the fuel cell 22 is operated even during idling. That is, for example, when the fuel cell vehicle 20 is stopped due to a signal or the like, idle stop is prohibited, and the power storage device 24 is charged by the power of the fuel cell 22 and the electric heater 56 is operated. Comfort in the passenger compartment can be improved.

ただし、燃料電池22の温度Tfcが、温度閾値Tfcthを下回るときには、電熱ヒータ56が必要とするヒータ必要電圧Vhrの要求が、電圧閾値Vthを上回る場合であっても、要求には応えないようにすることで、冬季起動時等における燃料電池22の安定な作動を優先させることができる。   However, when the temperature Tfc of the fuel cell 22 is lower than the temperature threshold value Tfcth, even if the required heater voltage Vhr required by the electric heater 56 exceeds the voltage threshold value Vth, the request is not met. By doing so, priority can be given to the stable operation of the fuel cell 22 at the time of starting in winter.

さらに、モータ26の電力要求を電熱ヒータ56が必要とするヒータ必要電圧Vhrの要求に優先するようにすることで、走行することを優先することができる。   Furthermore, it is possible to give priority to running by giving priority to the power requirement of the motor 26 over the requirement of the heater required voltage Vhr required by the electric heater 56.

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.

この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の回路図である。1 is a circuit diagram of a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. ヒータ必要電圧の要求に対する統合制御部の制御動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control operation of the integrated control part with respect to the request | requirement of a heater required voltage. エアコン制御部におけるヒータ必要電圧発生までの経緯を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process until a heater required voltage generation | occurrence | production in an air-conditioner control part. 設定温度と外気温度からヒータ必要電力を求めるための検索テーブルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the search table for calculating | requiring heater required electric power from preset temperature and external temperature. ヒータ必要電力とヒータ必要電圧Vhrとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between heater required electric power and heater required voltage Vhr. 蓄電装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a power storage device. あるバッテリ温度におけるバッテリ電流に対するバッテリ電圧の特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the battery voltage with respect to the battery current in a certain battery temperature. 燃料電池電流指令の算出用説明図である。It is explanatory drawing for calculation of fuel cell current instruction | command. 車速に対する燃料電池電力指令最大値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fuel cell electric power command maximum value with respect to a vehicle speed. 燃料電池の出力特性の説明図である。It is explanatory drawing of the output characteristic of a fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

10…ハイブリット直流電源システム 20…燃料電池車両
22…燃料電池 23…DC/DCコンバータ装置(VCU)
24…蓄電装置 26…モータ
50…エアコン 56…電熱ヒータ
58…得加温制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hybrid DC power supply system 20 ... Fuel cell vehicle 22 ... Fuel cell 23 ... DC / DC converter apparatus (VCU)
24 ... Power storage device 26 ... Motor 50 ... Air conditioner 56 ... Electric heater 58 ... Obtaining and heating control unit

Claims (7)

供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池及び前記蓄電装置の電力により駆動される走行用のモータとを備える燃料電池車両において、
前記蓄電装置から電力が供給される空調用の電熱ヒータと、
前記燃料電池、前記蓄電装置、及び前記モータの電力収支を統合して制御する統合制御部と、を備え、
前記統合制御部は、
前記電熱ヒータが必要とする電圧が、電圧閾値を上回る場合には、前記燃料電池の発電電力を増加させて前記蓄電装置に充電電流を流し、
前記充電電流と前記蓄電装置の内部抵抗との積に応じて上昇する前記蓄電装置の電圧を前記電熱ヒータが必要とする電圧以上の電圧にする
ことを特徴とする燃料電池車両。
In a fuel cell vehicle comprising a fuel cell that generates electric power using a supplied reactive gas, a power storage device, and a motor for traveling that is driven by the power of the fuel cell and the power storage device,
An electric heater for air conditioning to which power is supplied from the power storage device;
An integrated control unit that integrates and controls the power balance of the fuel cell, the power storage device, and the motor, and
The integrated control unit
If the voltage required by the electric heater exceeds a voltage threshold, increase the power generated by the fuel cell to flow a charging current to the power storage device,
A fuel cell vehicle characterized in that the voltage of the power storage device, which rises according to the product of the charging current and the internal resistance of the power storage device, is set to a voltage higher than the voltage required by the electric heater.
請求項1記載の燃料電池車両において、
前記電圧閾値を前記蓄電装置の現在の電圧とした
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein
The fuel cell vehicle, wherein the voltage threshold is the current voltage of the power storage device.
請求項1記載の燃料電池車両において、
前記電圧閾値を前記蓄電装置の開放電圧又は該開放電圧から余裕電圧を引いた電圧とした
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein
The fuel cell vehicle, wherein the voltage threshold is an open voltage of the power storage device or a voltage obtained by subtracting a margin voltage from the open voltage.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池車両の車速が、車速閾値を下回る場合には、
前記燃料電池の発電電力の増加を制限する
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 3,
If the vehicle speed of the fuel cell vehicle is below the vehicle speed threshold,
A fuel cell vehicle characterized by limiting an increase in power generated by the fuel cell.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池車両において、
前記電熱ヒータが必要とする電圧が、前記電圧閾値を上回る場合には、アイドル時にも前記燃料電池を運転する
ことを特徴とする燃料電池車両。
In the fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 4,
When the voltage required by the electric heater exceeds the voltage threshold, the fuel cell is operated even during idling.
請求項1又は2に記載の燃料電池車両において、
前記燃料電池の温度が、温度閾値を下回るときには、
前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求が、前記電圧閾値を上回る場合であっても、前記要求には応えないようにする
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1 or 2,
When the temperature of the fuel cell is below a temperature threshold,
A fuel cell vehicle characterized by not satisfying the demand even when the demand for the voltage required by the electric heater exceeds the voltage threshold.
請求項1又は2に記載の燃料電池車両において、
前記モータの電力要求を前記電熱ヒータが必要とする電圧の要求に優先させる
ことを特徴とする燃料電池車両。
The fuel cell vehicle according to claim 1 or 2,
A fuel cell vehicle characterized in that the electric power requirement of the motor is given priority over the voltage requirement of the electric heater.
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