JP5005910B2 - Fuel cell system and charge control method for power storage device - Google Patents
Fuel cell system and charge control method for power storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5005910B2 JP5005910B2 JP2005333807A JP2005333807A JP5005910B2 JP 5005910 B2 JP5005910 B2 JP 5005910B2 JP 2005333807 A JP2005333807 A JP 2005333807A JP 2005333807 A JP2005333807 A JP 2005333807A JP 5005910 B2 JP5005910 B2 JP 5005910B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- storage device
- power storage
- capacitor
- cell system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
この発明は、燃料電池と、この燃料電池の出力を補助するとともに、この燃料電池の発電電流により充電される蓄電装置とを備える燃料電池システム及び燃料電池システムにおける蓄電装置の充電制御方法に関し、特に、燃料電池システムの発電停止時に、アノード系を空気により掃気して氷点下起動等の低温起動に備える燃料電池システム及び燃料電池システムにおける蓄電装置の充電制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell and a power storage device that assists the output of the fuel cell and is charged by the generated current of the fuel cell, and a charge control method for the power storage device in the fuel cell system. The present invention relates to a fuel cell system for scavenging an anode system with air when power generation is stopped in a fuel cell system and preparing for low-temperature startup such as sub-freezing startup, and a charge control method for a power storage device in the fuel cell system.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側にそれぞれアノード電極(燃料極)及びカソード電極(酸化剤極)を設けた電解質膜・電極構造体を、一対のセパレータによって挟んで保持するとともに、アノード電極とセパレータとの間に燃料ガス流路が形成される一方、カソード電極とセパレータとの間に酸化剤流路が形成されている。この燃料電池は、通常、電解質膜・電極構造体及びセパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode (fuel electrode) and a cathode electrode (oxidant electrode) are provided on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane, While being held by the separator, a fuel gas flow path is formed between the anode electrode and the separator, and an oxidant flow path is formed between the cathode electrode and the separator. This fuel cell is usually used as a fuel cell stack by laminating a predetermined number of electrolyte membrane / electrode structures and separators.
燃料電池において、燃料ガス流路を介してアノード電極に供給された燃料ガス、例えば、水素含有ガスは、電極触媒上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質膜を介してカソード電極へと移動し、その移動の間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。カソード電極には、酸化剤ガス流路を介して酸化剤ガス、例えば、空気等の酸素含有ガスが供給されているために、このカソード電極において、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水が生成される。水分は、カソード側からの逆拡散あるいは燃料ガスの高湿化等を原因としてアノード電極にも貯留される。 In a fuel cell, a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, supplied to an anode electrode through a fuel gas channel is hydrogen ionized on an electrode catalyst and moves to a cathode electrode through an appropriately humidified electrolyte membrane. The electrons generated during the movement are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. Since the oxidant gas, for example, oxygen-containing gas such as air, is supplied to the cathode electrode through the oxidant gas flow path, the hydrogen ions, electrons, and oxygen gas react with each other at the cathode electrode. Is generated. Moisture is also stored in the anode electrode due to reverse diffusion from the cathode side or high humidity of the fuel gas.
水分がいずれかの電極において過多状態になると、水詰まり状態を起こすことがあり、そこで、このような燃料電池システムでは、燃料電池システムの起動時あるいは運転終了時に、カソード電極ばかりではなくアノード電極にも酸化剤ガスを流通させ、燃料電池内の電解質膜・電極構造体やセパレータに付着している生成水等を除去する、いわゆるアノード側酸化剤ガス掃気処理技術(単に、アノード掃気処理技術ともいう。)が提案されている(特許文献1参照)。 If water is excessive in any of the electrodes, a water clogging state may occur. Therefore, in such a fuel cell system, not only the cathode electrode but also the anode electrode is used at the start of the fuel cell system or at the end of the operation. The so-called anode-side oxidant gas scavenging treatment technology (also simply referred to as anode scavenging treatment technology) that circulates oxidant gas and removes the generated water adhering to the electrolyte membrane / electrode structure and separator in the fuel cell. Has been proposed (see Patent Document 1).
このアノード掃気処理を行うためには、燃料電池以外のエネルギ源が必要であり、このため、燃料電池システムには、キャパシタやバッテリ等、燃料電池の出力を補助する蓄電装置が搭載されている。 In order to perform the anode scavenging process, an energy source other than the fuel cell is necessary. For this reason, the fuel cell system is equipped with a power storage device that assists the output of the fuel cell, such as a capacitor or a battery.
ところで、燃料電池システムを搭載し駆動源をモータ(走行用モータ)とする燃料電池車両において、イグニッションスイッチのオン状態において、燃料電池車両がアイドル状態とされることがある。燃料電池車両のアイドル状態とは、走行用モータの電気的負荷が所定時間所定値以下である状態をいう。例えば、走行用モータの回転数がゼロを含む所定の低速回転数である状態(以下「停止又は低速走行状態」という。)、燃料電池車両12の減速時に回生制御力を発生させている状態(以下「回生走行状態」という。)、自動的に速度を一定に保持する走行を行っている状態(以下「クルーズ走行状態」という。)、等が該当する。 By the way, in a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system and having a drive source as a motor (traveling motor), the fuel cell vehicle may be in an idle state when the ignition switch is on. The idle state of the fuel cell vehicle refers to a state where the electric load of the traveling motor is below a predetermined value for a predetermined time. For example, a state in which the rotational speed of the traveling motor is a predetermined low-speed rotational speed including zero (hereinafter referred to as “stop or low-speed traveling state”), a state in which the regenerative control force is generated when the fuel cell vehicle 12 is decelerated ( Hereinafter, the state is referred to as “regenerative traveling state”), the state in which traveling is automatically performed with a constant speed (hereinafter referred to as “cruise traveling state”), and the like.
このアイドル状態において、燃料電池による発電を行うと、燃料電池の発電電流のほとんどが、燃料電池を作動させるためのエアコンプレッサにて消費されてしまうことから燃料電池の発電効率が悪いことが知られている(特許文献2参照)。 It is known that when the power generation by the fuel cell is performed in this idle state, most of the generated current of the fuel cell is consumed by the air compressor for operating the fuel cell, so that the power generation efficiency of the fuel cell is poor. (See Patent Document 2).
そこで、この特許文献2に係る技術では、上記のアイドル状態を検知した場合、エアコンプレッサの駆動を停止し、また、燃料電池への燃料ガスの供給も停止し、すなわち燃料電池システムの発電を停止し、走行用モータや補機等の電気負荷を蓄電装置のエネルギにより駆動するようにする、いわゆるアイドル停止状態で動作させるようにしている。 Therefore, in the technique according to Patent Document 2, when the idle state is detected, the driving of the air compressor is stopped, and the supply of the fuel gas to the fuel cell is also stopped, that is, the power generation of the fuel cell system is stopped. And it is made to operate | move in what is called an idle stop state which drives electric loads, such as a motor for driving and an auxiliary machine, with the energy of an electrical storage apparatus.
そして、この特許文献2に係る技術では、このアイドル停止状態に移行した場合において、蓄電装置の残容量を検出し、残容量が所定値以下に低下した場合には、燃料電池システムの運転を再開する。このアイドル停止状態における燃料電池の運転の場合には、通常の運転領域(走行状態等の高負荷領域)よりも発電効率の良い運転領域(低負荷領域)で発電させ、蓄電装置を充電しつつ電気負荷を駆動するようにして、燃費を向上させるように工夫している。 In the technique according to Patent Document 2, when the idle state is shifted to, the remaining capacity of the power storage device is detected, and when the remaining capacity falls below a predetermined value, the operation of the fuel cell system is resumed. To do. In the case of operation of the fuel cell in the idling stop state, power is generated in an operation region (low load region) with better power generation efficiency than a normal operation region (high load region such as a running state), and the power storage device is charged. The electric load is driven to improve the fuel efficiency.
このアイドル停止状態における蓄電装置の充電のための燃料電池システムの発電運転の再開技術は、アイドル復帰処理あるいはアイドルチャージ処理といわれている。 The technique for restarting the power generation operation of the fuel cell system for charging the power storage device in the idle stop state is called idle return processing or idle charge processing.
ところで、上記従来技術に係るアイドル復帰処理を行った後に、イグニッションスイッチをオフ状態としたときに、燃料電池システムでは、次回の再起動に備えて、蓄電装置のエネルギを利用する前記のアノード掃気処理が行われて、燃料電池システムがシステム停止状態とされる。 By the way, when the ignition switch is turned off after performing the idling return processing according to the above-described prior art, the fuel cell system uses the energy of the power storage device in preparation for the next restart. And the fuel cell system is brought into a system stop state.
しかしながら、燃料電池システムのシステム停止後に、外気温が下がり、燃料電池システムを氷点下等の低温時に起動する必要が生じた場合において、アノード掃気処理を行ったこと等を原因とする蓄電装置の残容量の低下のために、氷点下等の低温時に燃料電池システムを再起動することが困難になる場合があることが分かった。 However, after the fuel cell system is shut down, the remaining capacity of the power storage device due to the anode scavenging process, etc. when the outside air temperature decreases and the fuel cell system needs to be started at a low temperature such as below freezing It has been found that it may be difficult to restart the fuel cell system at a low temperature such as below freezing point due to the decrease in the temperature.
この発明は、上記した課題を考慮してなされたものであって、アノード掃気処理が確実に行え、かつ氷点下等の低温時に確実な起動を可能とする燃料電池システム及び蓄電装置の充電制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and provides a fuel cell system and a storage device charge control method that can reliably perform an anode scavenging process and can be reliably started at a low temperature such as below freezing point. The purpose is to provide.
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。 In this section, for ease of understanding, reference numerals in the attached drawings are used for explanation. Therefore, the contents described in this section should not be construed as being limited to those having the reference numerals.
この発明に係る燃料電池システムは、供給される両反応ガスにより発電する燃料電池(14)と、前記燃料電池の出力を補助するとともに、前記燃料電池により充電閾値まで充電される蓄電装置(16)と、前記蓄電装置の出力により、低温時に前記燃料電池を起動できるようにする低温時起動対策手段(70:ステップS9、S11、S13、ヒータ64)と、前記低温時起動対策手段の作動の要否を判定する低温時起動対策要否判定手段(70:ステップS3、S5)と、前記低温時起動対策要否判定手段により、前記低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、前記燃料電池により前記蓄電装置を充電するときの前記充電閾値を常温時に比較して大きな値に持ち替える閾値持替処理(Vtha→Vthb´、Vthb)を行う閾値持替手段(70:ステップS9)とを備える。 The fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell (14) that generates electric power using both supplied reaction gases, and a power storage device (16) that assists the output of the fuel cell and is charged to a charging threshold by the fuel cell. And a low temperature start countermeasure means (70: steps S9, S11, S13, heater 64) that enables the fuel cell to be started at a low temperature by the output of the power storage device, and the operation of the low temperature start countermeasure means. When it is determined by the low temperature activation countermeasure necessity judgment means (70: Steps S3, S5) and the low temperature activation countermeasure necessity judgment means that the operation of the low temperature activation countermeasure means is necessary, Threshold change processing (Vtha → Vthb ′, Vthb) is performed in which the charge threshold when charging the power storage device with the fuel cell is changed to a larger value than at normal temperature. Threshold Jikawa means: comprises (70 Step S9) and.
この発明によれば、燃料電池車両(12)の氷点下時等の低温(具体的な温度は、燃料電池システム10毎に決定されるが、外気温Taが常温である20[℃]より低い温度である。)時において、低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、蓄電装置を燃料電池により充電するときの充電閾値を常温時に比較して大きな値に持ち替えるようにしているので、確実に次回の氷点下起動等の低温時起動を保証することができる。
According to the present invention, the fuel cell vehicle (12) has a low temperature such as when it is below the freezing point (specific temperature is determined for each
この場合、さらに、前記燃料電池システムの起動信号及び停止信号を出力するスイッチ(76)を有し、前記閾値持替手段は、前記スイッチから停止信号を検知したときに(ステップS4:YES)に、前記閾値持替処理を行うようにする。 In this case, the fuel cell system further includes a switch (76) for outputting a start signal and a stop signal of the fuel cell system, and the threshold value changing means detects a stop signal from the switch (step S4: YES). The threshold changing process is performed.
この発明によれば、スイッチより停止信号を検知したことを加重要件として閾値持替処理を行うようにしているので、燃料電池システムのシステム終了時(停止時)において、確実に次回の氷点下起動等の低温時起動を保証することができる。 According to the present invention, the threshold shift process is performed with the fact that the stop signal is detected from the switch as a weighting requirement. Therefore, when the fuel cell system ends (when it is stopped), it is ensured that the next start below freezing point, etc. Start-up at low temperatures can be guaranteed.
なお、さらに、前記蓄電装置の残容量検出手段(70、62:ステップS29)と、前記燃料電池システムがアイドル停止状態であるかどうかを検出するアイドル停止状態検出手段(70:ステップS27、S28)を有し、前記アイドル停止状態検出手段によりアイドル停止状態であることが検出され、かつ前記残容量検出手段により、前記蓄電装置の残容量が所定値以下であることが検出された場合に、前記燃料電池により、前記蓄電装置を、持ち替えた前記充電閾値により充電することを特徴とする。このようにすれば、燃料電池システムの起動中、燃料電池システムの停止信号を出力するスイッチ(76)からの停止信号の出力の有無に関係なく、次回の低温時起動が必要とされるときには、持ち替えた充電閾値による蓄電装置の充電を行うことができるので、次回の氷点下起動等の低温時起動を確実に保証する。 Furthermore, the remaining capacity detecting means (70, 62: step S29) of the power storage device and the idle stop state detecting means (70: steps S27, S28) for detecting whether or not the fuel cell system is in an idle stop state. And when it is detected that the idle stop state is detected by the idle stop state detecting means, and the remaining capacity of the power storage device is detected to be equal to or less than a predetermined value by the remaining capacity detecting means, The power storage device is charged by a fuel cell with the changed charging threshold. In this way, during the start of the fuel cell system, regardless of the output of the stop signal from the switch (76) that outputs the stop signal of the fuel cell system, when the next start at low temperature is required, Since the power storage device can be charged with the changed charging threshold value, the start-up at a low temperature such as the next sub-freezing start is surely ensured.
また、さらに、前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置温度検出手段(72)を有し、前記閾値持替手段は、前記蓄電装置温度検出手段により検出された前記蓄電装置の温度(Tc)に応じて持ち替える充電閾値を変化させる(Vthb)ことを特徴とする。 Further, the power storage device temperature detecting means (72) for detecting the temperature of the power storage device is provided, and the threshold value changing means is adapted to detect the temperature (Tc) of the power storage device detected by the power storage device temperature detection means. The charging threshold value to be changed accordingly is changed (Vthb).
この発明によれば、蓄電装置の温度に応じて効率よく充電を行うことができる。燃料電池により氷点下起動等の低温時起動を保証する残容量まで蓄電装置を充電する際の燃料ガスの使用量を最小とすることができる。 According to the present invention, charging can be performed efficiently according to the temperature of the power storage device. It is possible to minimize the amount of fuel gas used when charging the power storage device to the remaining capacity that guarantees startup at low temperatures such as starting below freezing with the fuel cell.
この発明に係る燃料電池システムにおける蓄電装置の充電制御方法は、供給される両反応ガスにより発電する燃料電池(14)の出力を補助するとともに、前記燃料電池により充電される蓄電装置(16)の出力により、低温時に前記燃料電池を起動できるようにする低温時起動対策手段(70:ステップS9、S11、S13、ヒータ64)の作動の要否を判定する低温時起動対策要否判定ステップ(ステップS3、S5)と、前記低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、前記燃料電池により前記蓄電装置を充電するときの前記充電閾値を常温時に比較して大きな値に持ち替える閾値持替処理(Vtha→Vthb´、Vthb)を行う閾値持替ステップ(ステップS9)とを備える。 The charge control method for the power storage device in the fuel cell system according to the present invention assists the output of the fuel cell (14) that generates power using both supplied reaction gases, and also allows the power storage device (16) to be charged by the fuel cell. Low-temperature start-up countermeasure necessity determination step (step S3, S5) and a threshold value for changing the charging threshold value when charging the power storage device by the fuel cell to a larger value than at normal temperature when it is determined that the operation of the low temperature starting countermeasure means is necessary. And a threshold value changing step (step S9) for performing replacement processing (Vtha → Vthb ′, Vthb).
この発明によれば、燃料電池車両(12)の氷点下時等の低温(具体的な温度は、燃料電池システム10毎に決定されるが、外気温Taが常温である20[℃]より低い温度である。)時において、低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、蓄電装置を燃料電池により充電するときの充電閾値を常温時に比較して大きな値に持ち替えるようにしているので、確実に次回の氷点下起動を保証することができる。
According to the present invention, the fuel cell vehicle (12) has a low temperature such as when it is below the freezing point (specific temperature is determined for each
この場合、さらに、前記燃料電池システムの起動信号及び停止信号を出力するスイッチ(76)から出力される信号を監視する信号監視ステップ(ステップS4)を有し、前記閾値持替ステップでは、前記信号監視ステップにおいて、前記スイッチから停止信号を検知したときに前記閾値持替処理を行うようにしている。 In this case, it further includes a signal monitoring step (step S4) for monitoring a signal output from a switch (76) that outputs a start signal and a stop signal of the fuel cell system. In the monitoring step, the threshold changing process is performed when a stop signal is detected from the switch.
この発明によれば、スイッチより停止信号を検知したことを加重要件として閾値持替処理を行うようにしているので、燃料電池システムのシステム終了時(停止時)において、確実に次回の氷点下起動等の低温時起動を保証することができる。 According to the present invention, the threshold shift process is performed with the fact that the stop signal is detected from the switch as a weighting requirement. Therefore, when the fuel cell system ends (when it is stopped), it is ensured that the next start below freezing point, etc. Start-up at low temperatures can be guaranteed.
なお、さらに、前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出ステップ(ステップS29)と、前記燃料電池システムがアイドル停止状態であるかどうかを検出するアイドル停止状態検出ステップ(ステップS27、S28)を有し、前記アイドル停止状態検出ステップによりアイドル停止状態であることが検出され、かつ残容量検出ステップにより、前記蓄電装置の残容量が所定値以下であることが検出された場合に、前記燃料電池により、前記蓄電装置を、持ち替えた前記充電閾値により充電する(ステップS30)ことを特徴とする。このようにすれば、燃料電池システムの起動中、燃料電池システムの停止信号を出力するスイッチ(76)からの停止信号の出力の有無に関係なく、次回の低温時起動が必要とされるときには、持ち替えた充電閾値による蓄電装置の充電を行うことができるので、次回の氷点下起動等の低温時起動を確実に保証する。 Further, a remaining capacity detection step (step S29) for detecting the remaining capacity of the power storage device and an idle stop state detection step (steps S27, S28) for detecting whether or not the fuel cell system is in an idle stop state. And when the idle stop state is detected by the idle stop state detection step and the remaining capacity detection step detects that the remaining capacity of the power storage device is not more than a predetermined value. Thus, the power storage device is charged with the changed charging threshold (step S30). In this way, during the start of the fuel cell system, regardless of the output of the stop signal from the switch (76) that outputs the stop signal of the fuel cell system, when the next start at low temperature is required, Since the power storage device can be charged with the changed charging threshold value, the start-up at a low temperature such as the next sub-freezing start is surely ensured.
また、さらに、前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置温度検出ステップ(ステップS3、S23)を有し、前記閾値持替ステップでは、前記蓄電装置温度検出ステップにより検出された前記蓄電装置の温度に応じて持ち替える充電閾値を変化させる(Vthb)ことを特徴とする。 The power storage device temperature detection step (steps S3 and S23) for detecting the temperature of the power storage device is further included. In the threshold replacement step, the temperature of the power storage device detected by the power storage device temperature detection step is set. The charging threshold value to be changed accordingly is changed (Vthb).
この発明によれば、蓄電装置の温度に応じて効率よく充電を行うことができる。燃料電池により氷点下起動等の低温時起動を保証する残容量まで蓄電装置を充電する際の燃料ガスの使用量を最小とすることができる。 According to the present invention, charging can be performed efficiently according to the temperature of the power storage device. It is possible to minimize the amount of fuel gas used when charging the power storage device to the remaining capacity that guarantees startup at low temperatures such as starting below freezing with the fuel cell.
この発明によれば、燃料電池のシステムの停止時、あるいはアイドル停止状態時に、次回の起動時に低温時起動対策手段の作動が必要と判定された場合、燃料電池により蓄電装置を充電するときの充電閾値を、通常の充電閾値に比較して大きな値に持ち替えるようにしているので、蓄電装置を持ち替えた充電閾値まで充電することで、確実な氷点下起動等の低温時起動を保証することができる。 According to the present invention, when the fuel cell system is stopped or in an idle stop state, when it is determined that the operation of the low-temperature startup countermeasure means is necessary at the next startup, charging when the power storage device is charged by the fuel cell Since the threshold value is changed to a value that is larger than the normal charging threshold value, it is possible to ensure reliable start-up at low temperatures such as below-freezing by charging the power storage device to the charged threshold value.
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池システム10を備える燃料電池車両12の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell vehicle 12 including a
この燃料電池車両12は、基本的には、燃料電池14と、この燃料電池14の出力を補助するとともに、この燃料電池14の発電電流Ifにより充電される蓄電装置であるキャパシタ16と、走行用の駆動モータ、補機(エアコンディショナ、ランプ等)等の負荷18とから構成される。蓄電装置としては、キャパシタ16以外にバッテリ代替することも可能であり、両方を用いることもできる。
The fuel cell vehicle 12 basically includes a
燃料電池14は、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挟んで保持して構成される燃料電池セルを、複数積層させて一体化させた構造になっている。
The
燃料電池14には、この燃料電池14に、燃料ガス、例えば水素(H2)ガスを供給するための水素供給口20と、燃料電池14から排出される未使用の水素ガスを含む排ガスを排出するための水素排出口22と、燃料電池14に、酸化剤ガス、例えば酸素(O2)を含む空気(エア)を供給するための空気供給口24と、未使用の酸素を含む空気を燃料電池14から排出するための空気排出口26とが設けられている。
In the
水素供給口20には、水素供給流路28が連通される。この水素供給流路28には、エゼクタ48が設けられ、このエゼクタ48は、高圧水素を貯留する水素タンク42から水素供給弁44を通じて供給される水素ガスを、水素供給流路28及び水素供給口20を通じて燃料電池14に供給するとともに、燃料電池14で使用されなかった未使用の水素ガスを含む排ガスを水素排出口22に連通する水素循環流路46から吸引して燃料電池14に再供給する。
A
水素循環流路46には、アノード電極に溜まった水やカソード電極から電解質膜を透過してアノード電極に混入した窒素ガスを含む燃料ガスを水素パージ流路32及び図示しない希釈ボックスを介して外部に排出して発電安定性を確保するため通常発電運転時に適宜開放される水素パージ弁30が設けられる他、水素循環流路46の図示しないキャッチタンクに溜まった水を水排出流路52を介して大気に排出するためのドレイン弁50や、アノード電極やセパレータに留まる水や残留燃料ガスをアノード掃気処理時に水素供給口20から取り入れた空気とともに水素排出口22から空気排出流路58を通じて外気に排出するために開放される空気排出弁56が設けられている。
In the
なお、空気排出弁56、ドレイン弁50、及び水素パージ弁30は、それぞれオンオフ弁である。
The
一方、空気供給口24には、空気供給流路34が連通され、この空気供給流路34には、大気からの空気を圧縮して供給するエアコンプレッサ用モータと一体となったエアコンプレッサ36が接続される。
On the other hand, an
また、空気排出口26には、エアコンプレッサ36から空気供給流路34及び空気供給口24を通じて燃料電池14に供給される空気の圧力を調整するための背圧制御弁38が設けられ、燃料電池14の空気排出口26は、この背圧制御弁38を介し空気排出流路40を通じて大気に連通している。
Further, the
さらに、燃料電池14の水素供給流路28と空気供給流路34との間には、空気導入流路53を介して水素供給口20に圧縮空気を導入する、いわゆるアノード掃気処理時に開放されるオンオフ弁の空気導入弁54が設けられる。
Furthermore, the
さらに、燃料電池システム10及びこの燃料電池システム10を搭載する燃料電池車両12には、制御装置70が設けられ、この制御装置70により、燃料電池システム10及び燃料電池車両12の全ての動作が制御される。
Further, the
制御装置70は、コンピュータにより構成され、各種入力に基づきメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能手段としても動作する。この実施形態において、制御装置70は、低温時起動対策手段、低温時起動対策要否判定手段、閾値持替手段、キャパシタ残容量検出(算出)手段、アイドル停止状態検出手段等として機能する。なお、図1において、太い実線は電力線を示し、点線は制御線等の信号線を示す。また、二重線は、配管を示している。
The
燃料電池システム10の通常発電運転時には制御装置70による弁制御により、基本的には、水素供給弁44は開放され背圧制御弁38が適量に開いた状態になっており、水素パージ弁30及びドレイン弁50は適宜開かれるが通常は閉じた状態となっており、さらに、空気導入弁54及び空気排出弁56は、閉じた状態になっている。
During the normal power generation operation of the
この通常発電運転時において、燃料電池14のカソード電極にエアコンプレッサ36から空気(酸素)が供給される一方、アノード電極に高圧水素タンク42から水素ガスが供給されると、アノード電極側で水素がイオン化され、水素イオンが固体高分子電解質膜を介してカソード電極の方に移動する。この間に発生した電子が外部回路に発電電流Ifとして取り出される。
During this normal power generation operation, when air (oxygen) is supplied from the
このようにして、通常発電運転時に、燃料電池14から取り出された発電電流Ifは、燃料電池14の電流・電圧センサ60を介して負荷(電気負荷)18及びエアコンプレッサ36(のエアコンプレッサ用駆動モータ)に供給されるとともに、キャパシタ16の電流・電圧センサ62を介してキャパシタ16に供給されキャパシタ16が充電される。なお、キャパシタ16の残容量は、電流・電圧センサ62の出力に基づき制御装置70に管理され、記憶される。
In this way, during the normal power generation operation, the generated current If extracted from the
キャパシタ16は、例えば電気二重層コンデンサとされ、制御装置70の制御下に、燃料電池14の発電電流Ifで充電される。そして、主に、燃料電池14の発電停止時に、キャパシタ16に蓄えられた電力が負荷18及びエアコンプレッサ36に供給されるとともに、次回の氷点下等の低温起動時に燃料電池14を暖めるヒータ64に供給されるように制御され、燃料電池14の出力を補助する。なお、燃料電池車両12の減速時に駆動輪から負荷18である駆動用モータに駆動力が伝達されると、駆動モータは発電機として機能し、いわゆる回生制動力を発生する。これにより、車体の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができ、負荷18側からキャパシタ16に電気エネルギが回生(蓄電)される。
The capacitor 16 is, for example, an electric double layer capacitor, and is charged with the generated current If of the
通常発電運転時に、この燃料電池システム10を搭載する燃料電池車両12において、制御装置70は、アクセルペダルの踏み込み量Apや車速Vs等から必要電力を算出し、この算出した必要電力に基づいて燃料電池14、負荷18、エアコンプレッサ36及び背圧制御弁38等にそれぞれ制御信号を送出する等の各種制御を行う。また、制御装置70は、負荷18の制御及び氷点下起動制御等の低温時起動制御を確実に実施するために、電流・電圧センサ60、62、キャパシタ16の温度センサ72(蓄電装置温度検出手段)及び外気温センサ74から、それぞれ、発電電流If、キャパシタ16に流れ込む電流、キャパシタ16の電圧Vc、キャパシタ16の温度Tc及び外気温Taの各信号を取り込む。これらの信号に基づき、制御装置70は、キャパシタ16の残容量及び必要残容量を、常時把握するようにしている。
During the normal power generation operation, in the fuel cell vehicle 12 equipped with the
さらに、制御装置70には、燃料電池車両12及び燃料電池システム10の起動信号(始動信号)及び停止信号を出力するイグニッションスイッチ(IGスイッチ)76が接続されている。
Furthermore, an ignition switch (IG switch) 76 that outputs a start signal (start signal) and a stop signal for the fuel cell vehicle 12 and the
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システム10及びこの燃料電池システム10を搭載する燃料電池車両12の動作について、以下、A.イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたときにキャパシタ16の充電閾値の持ち替え(変更)及び充電を行う充電制御動作(第1実施例)、B.イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられる前(燃料電池14の通常発電中)にキャパシタ16の充電閾値の持ち替え及び充電を行う充電制御動作(第2実施例)、C.イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられる前にキャパシタ16の充電閾値の持ち替え及び充電を行うとともに、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたときにキャパシタ16の充電を行う充電制御動作(第3実施例)の順で説明する。
Basically, the operation of the
A.第1実施例:イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたときにキャパシタ16の充電閾値の持ち替え及び充電を行う充電制御動作を図2のフローチャートに基づいて説明する。
A. First Embodiment: A charge control operation for changing the charge threshold value of the capacitor 16 and charging when the
ステップS1において、制御装置70が燃料電池システム10(燃料電池車両12)の起動信号であるイグニッションスイッチ76のオン信号(オフからオンに遷移する信号)を検出したとき、ステップS2において、上述した燃料電池14の通常発電動作が実施される。なお、外気温センサ74により氷点下であることが確認された氷点下起動等の低温時にはキャパシタ16の電力によりヒータ64が一定期間通電され燃料電池14を速暖する。
In step S1, when the
燃料電池14の通常発電時には、ステップS3において、常時、アノード掃気処理が必要か否かが判定される。
During normal power generation of the
この実施形態において、アノード掃気処理は、燃料電池車両12の次回の氷点下時等の低温(具体的な温度は、燃料電池システム10毎に決定されるが、外気温Taが常温である20[℃]より低い温度である。)時における円滑な起動性を確保するため、燃料電池システム10の停止時、すなわちイグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態になった時に、次回の起動が低温時起動になることが現在の外気温Ta等により予測された場合に実施される。
In this embodiment, the anode scavenging process is performed at a low temperature such as the next freezing point of the fuel cell vehicle 12 (a specific temperature is determined for each
そこで、このステップS3のアノード掃気要否判定処理では、イグニッションスイッチ76がオン状態になっている場合の燃料電池車両12の外気温センサ74で検出される外気温Taの最低値が、所定値以下の場合には、イグニッションスイッチ76のオフ後、外気温Taが氷点下になる可能性があるためアノード掃気処理が必要と判断し、アノード掃気フラグを立てる。
Therefore, in the anode scavenging necessity determination process in step S3, the minimum value of the outside air temperature Ta detected by the outside
次に、ステップS4において、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたかどうかが判定される。
Next, in step S4, it is determined whether or not the
ステップS4の判定において、イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられたことが確認されたとき、ステップS5において、アノード掃気処理要求が存在するかどうかを、アノード掃気フラグが立っているかどうかにより判定する。
When it is confirmed in step S4 that the
ステップS5において、アノード掃気処理が不要と判定された場合には、キャパシタ16を発電電流Ifにより充電する充電閾値(充電閾値電圧)Vth[V]を通常時の充電閾値(充電閾値電圧)Vtha[V]とし、ステップS6において、キャパシタ16の電圧Vcが、通常充電閾値Vtha以上であるかどうかを判定する。キャパシタ16の電圧Vcが、通常充電閾値Vtha以上である場合、キャパシタ16の充電を行わずにステップS8に進む。キャパシタ16の電圧Vcが、通常充電閾値Vtha未満である場合、ステップS7において、キャパシタ16の電圧Vcが、この通常充電閾値Vthaとなるまで充電を行う。なお、キャパシタ16は、その構造上、基本的に、残容量は、充電電圧(端子電圧)の2乗に比例する。すなわち、キャパシタ16の電圧Vcとキャパシタ16の静電容量Cとからキャパシタ16の残容量(エネルギ)は、公知のように、(1/2)CVc2で算出される。通常、このステップS6の判断時点において、キャパシタ16の残容量を表す電圧Vcは、充電閾値Vthaより小さな値になっている。 If it is determined in step S5 that the anode scavenging process is unnecessary, the charging threshold (charging threshold voltage) Vth [V] for charging the capacitor 16 with the generated current If is changed to the charging threshold (charging threshold voltage) Vtha [ V], and in step S6, it is determined whether or not the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the normal charging threshold Vtha. If the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the normal charging threshold Vtha, the process proceeds to step S8 without charging the capacitor 16. When the voltage Vc of the capacitor 16 is less than the normal charging threshold value Vtha, charging is performed in step S7 until the voltage Vc of the capacitor 16 becomes the normal charging threshold value Vtha. The capacitor 16 basically has a remaining capacity proportional to the square of the charging voltage (terminal voltage) due to its structure. That is, the remaining capacity (energy) of the capacitor 16 is calculated by (1/2) CVc 2 from the voltage Vc of the capacitor 16 and the capacitance C of the capacitor 16 as is well known. Usually, at the time of determination in step S6, the voltage Vc representing the remaining capacity of the capacitor 16 is smaller than the charging threshold value Vtha.
ステップS7での、発電電流Ifによるキャパシタ16の充電が通常充電閾値Vthaまで終了したとき、又はステップS6での判定の結果、キャパシタ16の充電が不要であると判定されたとき、ステップS8において発電を停止する。この発電停止処理では、エアコンプレッサ36が作動停止される他、水素供給弁44並びに全ての弁54、30、50、56、38が閉じられ(ノーマルクローズ状態)、ステップS14において、燃料電池システム10のシステムが停止され、次回のイグニッションスイッチ76からの起動信号の待ち状態となる。
When charging of the capacitor 16 with the generated current If in step S7 is completed up to the normal charging threshold Vtha, or when it is determined that charging of the capacitor 16 is unnecessary as a result of the determination in step S6, power generation is performed in step S8. To stop. In this power generation stop process, the
一方、ステップS5において、アノード掃気フラグが立っていて、アノード掃気処理要求があると判定された場合には、ステップS9において、燃料電池14によりキャパシタ16を充電するときの充電閾値Vthを常温時の充電閾値Vthaと比較して大きな値に持ち替える閾値持替処理を行う。
On the other hand, if it is determined in step S5 that the anode scavenging flag is set and there is an anode scavenging processing request, in step S9, the charging threshold Vth for charging the capacitor 16 by the
この場合、図3に示すように、充電閾値Vthの値を、通常時の充電閾値Vthaより大きい一定電圧値の充電閾値(充電閾値電圧)Vthb´又はキャパシタ温度Tc[℃]をパラメータとして変化する充電閾値Vthbに持ち替える(変更する)。 In this case, as shown in FIG. 3, the value of the charging threshold value Vth is changed with the charging threshold value (charging threshold voltage) Vthb ′ having a constant voltage value larger than the normal charging threshold value Vtha or the capacitor temperature Tc [° C.] as a parameter. Change (change) to charge threshold Vthb.
ここで、持ち替えられる充電閾値Vthb、Vthb´は、次回の氷点下起動等の低温時起動に備えてアノード掃気処理を行うための電力と、次回の氷点下駆動に備えてヒータ64を駆動するための電力とを併せて確保するための閾値(この場合、電圧値)とされる。
Here, the charge threshold values Vthb and Vthb ′ to be changed include electric power for performing an anode scavenging process in preparation for low temperature starting such as the next sub freezing start and power for driving the
実際上、キャパシタ16は、キャパシタ温度Tc[℃]に応じて、内部抵抗と静電容量が変化する。この静電容量の変化を見込んで、アノード掃気処理とヒータ64の駆動に必要な電気容量(キャパシタ16の静電容量と、残容量[Wh])を確保するために、キャパシタ温度Tc(通常は、外気温度Taと同じ)をパラメータとして、氷点下温度側では徐々に大きくなる充電閾値Vthbに持ち替えることが、充電により消費される燃料ガスの使用量を少量とする点から好ましい。
In practice, the internal resistance and capacitance of the capacitor 16 change according to the capacitor temperature Tc [° C.]. In view of this change in capacitance, in order to ensure the electric capacity (capacitance of the capacitor 16 and the remaining capacity [Wh]) required for the anode scavenging process and driving of the
次いで、ステップS10において、キャパシタ16の電圧Vcが、持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′以上であるかどうかを判定する。キャパシタ16の電圧Vcが、持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′以上である場合、キャパシタ16の充電を行わずにステップS12に進む。キャパシタ16の電圧Vcが、持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′未満である場合、ステップS11において、この持ち替えた充電閾値Vthb、又は持ち替えた充電閾値Vthb´まで、燃料電池14からの発電電流Ifによるキャパシタ16の充電を行う。
Next, in step S10, it is determined whether or not the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the charge threshold Vthb or Vthb ′ after switching. When the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the charge threshold value Vthb or Vthb ′ after switching, the process proceeds to step S12 without charging the capacitor 16. If the voltage Vc of the capacitor 16 is less than the charge threshold value Vthb or Vthb ′ after the change, in step S11, the generated current If from the
次いで、ステップS12において、発電運転を停止し、ステップS8と同様の発電停止処理を行う。発電運転を停止した時点で、エアコンプレッサ36の作動が、燃料電池14による駆動からキャパシタ16による駆動に切り替えられる。
Next, in step S12, the power generation operation is stopped, and the power generation stop process similar to that in step S8 is performed. When the power generation operation is stopped, the operation of the
次に、ステップS13において、一定時間、タイマにより時間を監視して、アノード掃気処理を行う。 Next, in step S13, the anode scavenging process is performed by monitoring the time with a timer for a fixed time.
すなわち、このステップS13におけるアノード掃気処理では、キャパシタ16の電力により駆動されているエアコンプレッサ36からの圧縮空気をアノード電極側にも導入するために、まず、水素供給弁44を閉じることで水素ガスの供給を停止し、次いで、空気導入流路53に設けられている空気導入弁54を開放し、水素供給口20と空気供給口24の両方から燃料電池14のアノード電極とカソード電極に圧縮空気を導入する。圧縮空気は、燃料電池14内を流通し、水素排出口22及び空気排出口26から排出される。このとき、水素パージ弁30を一定時間開放して水素パージを行った後、水素パージ弁30を閉じる。
That is, in the anode scavenging process in step S13, in order to introduce the compressed air from the
次に、ドレイン弁50と空気排出弁56とを一定時間開放し、導入した掃気用の空気により、燃料電池14内の電解質膜・電極構造体やセパレータに付着している生成水等を確実に除去する。この場合、カソード電極側では生成水等が空気排出口26から背圧制御弁38及び空気排出流路40を介して大気に掃気用の空気とともに排出されるとともに、アノード電極側では、水が水素排出口22から空気排出弁56及び空気排出流路58(及びドレイン弁50、水排出流路52)を通じて大気に掃気用の空気とともに排出される。
Next, the
このアノード掃気処理を行った後、ステップS14においてシステムの停止状態とされる。 After performing this anode scavenging process, the system is brought to a stop state in step S14.
このシステムの停止処理では、ステップS8と同様な処理が実施され、エアコンプレッサ36が作動停止される他、水素供給弁44並びに全ての弁54、30、50、56、38が閉じられる(ノーマルクローズ状態)。
In this system stop process, the same process as step S8 is performed, the
以上説明した第1実施例によれば、燃料電池車両12の氷点下時等の低温(具体的な温度は、燃料電池システム10毎に決定されるが、外気温Taが常温である20[℃]より低い温度である。)時において、アノード掃気処理とヒータ64とからなる低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、蓄電装置であるキャパシタ16を燃料電池14により充電するときの充電閾値Vthを常温時の充電閾値Vthaに比較して大きな充電閾値Vthb又はVthb´に持ち替えるようにしているので、確実に次回の氷点下起動等の低温時起動を保証することができる。
According to the first embodiment described above, a low temperature such as when the fuel cell vehicle 12 is below freezing (a specific temperature is determined for each
この場合、さらに、燃料電池システム10の起動信号及び停止信号を出力するイグニッションスイッチ76からの停止信号であるオフ信号を検知したことを加重要件として閾値持替処理を行うようにすることで、燃料電池システム10のシステム終了時(停止時)において、確実に次回の氷点下起動等の低温時起動を保証することができる。
In this case, the
また、キャパシタ16の温度Tcに応じて、充電閾値Vthbのように変化させることで、燃料ガスである水素ガスの使用量を最小限とし、効率よく充電を行うことができる。 Further, by changing the charging threshold Vthb according to the temperature Tc of the capacitor 16, the amount of hydrogen gas used as the fuel gas can be minimized and charging can be performed efficiently.
B.第2実施例:イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられる前(燃料電池14の通常発電中)にキャパシタ16の充電閾値の持ち替え及び充電を行う充電制御動作を図4のフローチャートに基づいて説明する。
B. Second Embodiment: A charge control operation for changing the charging threshold value of the capacitor 16 and charging it before the
ステップS21において、制御装置70が燃料電池システム10(燃料電池車両12)の起動信号であるイグニッションスイッチ76のオン信号(オフからオンに遷移する信号)を検出したとき、ステップS22において、上述した燃料電池14の通常発電が実施される。なお、外気温センサ74により、例えば氷点下であることが確認された氷点下起動時にはキャパシタ16の電力によりヒータ64が一定期間通電され燃料電池14を速暖する。
In step S21, when the
燃料電池14の通常発電時中の、ステップS23において、常時、上述した、次回の氷点下起動時等における低温起動時に燃料電池システム10の円滑な起動を目的とするアノード掃気処理が必要か否かが判定される。
In step S23 during normal power generation of the
ステップS23では、上述したステップS3と同様のアノード掃気要否判定処理が行われ、アノード掃気処理が必要と判断された場合には、アノード掃気フラグが立てられる。 In step S23, the same anode scavenging necessity determination process as in step S3 described above is performed. If it is determined that the anode scavenging process is necessary, an anode scavenging flag is set.
次に、ステップS24において、アノード掃気処理要求が存在するかどうかを、アノード掃気フラグが立っているかどうかにより判定する。 Next, in step S24, it is determined whether there is an anode scavenging process request based on whether the anode scavenging flag is set.
ステップS24において、アノード掃気処理が不要と判定された場合には、ステップS25においてキャパシタ16を発電電流Ifにより充電する充電閾値(充電閾値電圧)Vth[V]を通常時の充電閾値(充電閾値電圧)Vtha[V]とする。 If it is determined in step S24 that the anode scavenging process is not required, a charging threshold (charging threshold voltage) Vth [V] for charging the capacitor 16 with the generated current If in step S25 is set as a normal charging threshold (charging threshold voltage). ) Let Vtha [V].
一方、ステップS24において、アノード掃気処理要求があると判定された場合には、ステップS26において、上述したステップS9と同様の充電閾値Vthの持替処理を行う。 On the other hand, if it is determined in step S24 that there is an anode scavenging process request, in step S26, the charge threshold value Vth changing process similar to that in step S9 described above is performed.
すなわち、図3に示したように、充電閾値Vthの値を、充電閾値Vthaより大きい一定電圧の充電閾値(充電閾値電圧)Vthb´又はキャパシタ温度Tc[℃]をパラメータとして変化する充電閾値Vthbに持ち替える(変更する)。 That is, as shown in FIG. 3, the value of the charging threshold Vth is changed to a charging threshold Vthb that changes with a charging threshold (charging threshold voltage) Vthb ′ having a constant voltage higher than the charging threshold Vtha or the capacitor temperature Tc [° C.] as a parameter. Change (change).
次にステップS27において、燃料電池車両12がアイドル状態かどうかが判定される。ここで、アイドル状態とは、上述したように、走行用モータ負荷が所定時間所定負荷以下である場合をいい、例えば、上述した「停止又は低速走行状態」、「回生走行状態」、「クルーズ走行状態」等が該当する。 Next, in step S27, it is determined whether or not the fuel cell vehicle 12 is in an idle state. Here, as described above, the idle state refers to a case where the travel motor load is equal to or less than the predetermined load for a predetermined time. For example, the above-described “stop or low-speed travel state”, “regenerative travel state”, “cruise travel” "Status" etc. correspond.
この、ステップS27において、アイドル状態ではないと判定されたときには、ステップS28においてアイドル停止状態への移行は行われず、ステップS22の通常発電動作が行われる。なお、通常発電動作時には、発電電流Ifによりキャパシタ16への充電も行われる。 If it is determined in step S27 that the engine is not in the idle state, the transition to the idle stop state is not performed in step S28, and the normal power generation operation in step S22 is performed. In the normal power generation operation, the capacitor 16 is also charged with the generated current If.
ステップS27において、アイドル状態であると判定された場合には、ステップS28において、ステップS29以降のアイドル停止状態への移行処理が実施される。 If it is determined in step S27 that the vehicle is in the idle state, a transition process to the idle stop state after step S29 is performed in step S28.
このアイドル停止状態への移行処理では、まず、ステップS29において、キャパシタ16の残容量が、その端子電圧Vcにより、ステップS25あるいはステップS26で決定した上記した通常充電閾値Vtha、あるいは持ち替え充電閾値Vthb、Vthb´より高いかどうかが判断され、低い電圧値であった場合には、ステップS30において、発電効率の良い低負荷領域で燃料電池14を発電させ、キャパシタ16を所定の充電閾値Vtha、Vthb、Vthb´まで充電する。
In the transition process to the idle stop state, first, in step S29, the remaining capacity of the capacitor 16 is determined based on the terminal voltage Vc according to the above-described normal charging threshold Vtha determined in step S25 or S26, or the change charging threshold Vthb, It is determined whether or not the voltage is higher than Vthb ′, and if the voltage value is low, in step S30, the
キャパシタ16を所定の充電閾値Vtha、Vthb、Vthb´まで充電後、あるいはステップS29の判定において、キャパシタ16が既に所定の充電閾値Vtha、Vthb、Vthb´以上の残容量を有しているとき、ステップS31における燃料電池14の発電停止処理が行われ、アイドル停止状態に移行する。
After charging the capacitor 16 to the predetermined charging thresholds Vtha, Vthb, Vthb ′, or when the capacitor 16 already has a remaining capacity equal to or higher than the predetermined charging thresholds Vtha, Vthb, Vthb ′ in the determination in step S29 The power generation stop process of the
すなわち、水素供給弁44が閉じられ、エアコンプレッサ36の駆動も停止される。なお、この状態においても、所定時間、燃料電池14の中に存在する水素ガス及び空気により発電が継続される。
That is, the
次いで、ステップS32において、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたかどうかが判定される。
Next, in step S32, it is determined whether or not the
ステップS32の判定において、イグニッションスイッチ76がオン状態のままであったときには、再び、ステップS27のアイドル状態の判定が実施される。
If it is determined in step S32 that the
ステップS28の判定によりアイドル停止状態に移行した後、ステップS31において発電が停止している状態において、ステップS32の判定が成立しないで、ステップS27のアイドル状態判定以降の処理に戻り、さらに、ステップS30でのキャパシタ16の充電処理が行われるとき、この充電処理をアイドル復帰処理と称している。アイドル復帰処理後にステップS27のアイドル状態判定処理において、例えば、アクセルペダル等が踏まれてアクセルペダルの踏み込み量Apが検出されたとき、燃料電池14は、発電停止状態からステップS22の通常発電状態に戻る。
After the transition to the idle stop state by the determination in step S28, in the state where the power generation is stopped in step S31, the determination in step S32 is not satisfied, and the processing returns to the processing after the idle state determination in step S27. When the charging process of the capacitor 16 is performed, the charging process is referred to as an idle return process. In the idle state determination process of step S27 after the idle return process, for example, when the accelerator pedal is depressed and the depression amount Ap of the accelerator pedal is detected, the
ステップS32において、イグニッションスイッチ76がオフ状態になったことが確認されたとき、ステップS33において、アノード掃気処理要求が存在するかどうかを、ステップS23でのアノード掃気フラグが立っているかどうかにより判定する。
When it is confirmed in step S32 that the
ステップS33において、アノード掃気処理が不要と判定された場合には、システムの終了処理が行われる。なお、この終了処理後、キャパシタ16は、略、通常時の充電閾値(充電閾値電圧)Vtha[V]を保持した状態となっている。 If it is determined in step S33 that the anode scavenging process is unnecessary, a system termination process is performed. In addition, after this termination process, the capacitor 16 is in a state of holding the normal charging threshold (charging threshold voltage) Vtha [V].
その一方、ステップS33において、アノード掃気処理が必要と判定された場合には、ステップS35において、上記したアノード掃気処理が実施される。 On the other hand, when it is determined in step S33 that the anode scavenging process is necessary, the above-described anode scavenging process is performed in step S35.
このアノード掃気処理を行った後、ステップS34におけるシステム終了処理が実施される。 After performing this anode scavenging process, the system termination process in step S34 is performed.
なお、このアノード掃気処理を行う場合には、キャパシタ16は、既に、ステップS30において、持ち替えられた充電閾値Vthb、Vthb´まで充電されているので、アノード掃気処理を行っても、次回の確実な氷点下起動等の低温時起動を保証するのに十分な残容量を保持した通常時の充電閾値Vthaを超えた値を保持した状態となっている。 When performing the anode scavenging process, the capacitor 16 has already been charged up to the changed charge thresholds Vthb and Vthb ′ in step S30. In this state, a value exceeding the normal charging threshold value Vtha, which retains a remaining capacity sufficient to guarantee a low temperature start-up such as a sub-freezing start-up.
したがって、この第2実施例によれば、燃料電池システム10の停止信号を出力するイグニッションスイッチ76からの停止信号の出力の有無に関係なく、燃料電池システム10の起動中に、次回の低温時起動が必要とされるときには、ステップS26及びステップS30の処理により、持ち替えた充電閾値Vthb、Vthb´によるキャパシタ16の充電を行うことができるので、次回の氷点下起動等の低温時起動を確実に保証することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the next start-up at a low temperature during the start-up of the
C.第3実施例:イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられる前にキャパシタ16の充電閾値の持ち替え及び充電を行うとともに、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたときにキャパシタ16の充電を行う充電制御動作を図5〜図9を参照して説明する。
C. Third Embodiment: Before the
まずは、図5〜図7を参照して、第3実施例に係る充電制御動作を簡略的に説明する。 First, the charge control operation according to the third embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
図5のステップS41において、イグニッションスイッチ76がオン状態に切り替えられることで燃料電池システム10が起動されると、燃料電池14の通常発電が開始される。
In step S41 of FIG. 5, when the
続くステップS42において、キャパシタ16の充電閾値Vthを持ち替える必要があるかどうかが判定される。ここでの判定は、図6に示すサブルーチンにより行われる。すなわち、ステップS421において、低温時起動対策要否判定手段としての制御装置70は、第1実施例のステップS3や第2実施例のステップS23と同様に、外気温Ta等に基づいて低温時起動対策としてのアノード掃気処理の必要性を判定する。そして、ステップS421での判定結果に基づき、ステップS422において、低温時起動対策が必要であるかどうかが判定される。
In a succeeding step S42, it is determined whether or not the charging threshold value Vth of the capacitor 16 needs to be changed. This determination is made by a subroutine shown in FIG. That is, in step S421, the
ステップS422において、低温時起動対策が不要であると判断された場合、ステップS423において、通常時の充電閾値Vthaが選択され、図5のメインルーチンに戻る。 If it is determined in step S422 that the low temperature start-up countermeasure is unnecessary, the normal charging threshold value Vtha is selected in step S423, and the process returns to the main routine of FIG.
ステップS422において、低温時起動対策が必要であると判断された場合、ステップS424において、充電閾値VthをVthaからVthb又はVthb′に持ち替え、図5のメインルーチンに戻る。 If it is determined in step S422 that a low-temperature start-up measure is necessary, the charge threshold Vth is changed from Vtha to Vthb or Vthb ′ in step S424, and the process returns to the main routine of FIG.
続いて、図5のステップS43において、キャパシタ16の充電の要否が判定される。ここでの判定は、図7に示す基準と、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth以上であるかとに基づき行われる。詳細については後述する。ステップS43の判定結果に基づき、ステップS44において、キャパシタ16を充電する必要があるかどうかが判定される。 Subsequently, in step S43 of FIG. 5, it is determined whether or not the capacitor 16 needs to be charged. This determination is made based on the reference shown in FIG. 7 and whether the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the charging threshold Vth. Details will be described later. Based on the determination result of step S43, it is determined in step S44 whether or not the capacitor 16 needs to be charged.
ステップS44において、キャパシタ16の充電が不要であると判定された場合、キャパシタ16の充電を行わずにステップS46に進む。 If it is determined in step S44 that charging of the capacitor 16 is unnecessary, the process proceeds to step S46 without charging the capacitor 16.
ステップS44において、キャパシタ16の充電が必要であると判定された場合、ステップS45において、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth以上になるまでキャパシタ16の充電が行われる。充電が終了すると、ステップS46に進む。 If it is determined in step S44 that the capacitor 16 needs to be charged, the capacitor 16 is charged until the voltage Vc of the capacitor 16 becomes equal to or higher than the charging threshold Vth in step S45. When charging is completed, the process proceeds to step S46.
ステップS46において、イグニッションスイッチ76がオフ状態にされると、アノード掃気処理及び発電停止のためのステップS47以降に移る。なお、図示していないが、イグニッションスイッチ76がオン状態のままであれば、ステップS41に戻り、燃料電池14の発電が継続される。
If the
ステップS46において、イグニッションスイッチ76がオフ状態にされると、ステップS47において、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth以上であるか否かが判定される。ここでの充電閾値Vthは、ステップS42における判定の結果により、通常時の充電閾値Vtha又は持ち替え後の充電閾値Vthb、Vthb′とされる。
When the
ステップS47において、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth以上であると判定されると、キャパシタ16の充電を行わずに、ステップS49において燃料電池14の発電が終了され、燃料電池システム10が停止される。なお、ステップS42において、持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′が選択されている場合、燃料電池14の発電停止後に上述したアノード掃気処理が行われる。
If it is determined in step S47 that the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the charging threshold Vth, the power generation of the
ステップS47において、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vc未満であると判定されると、ステップS48において、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth以上になるまでキャパシタ16が充電される。キャパシタ16の充電が終了すると、ステップS49において、燃料電池14の発電が終了され、燃料電池システム10が停止される。
If it is determined in step S47 that the voltage Vc of the capacitor 16 is less than the charging threshold Vc, the capacitor 16 is charged in step S48 until the voltage Vc of the capacitor 16 becomes equal to or higher than the charging threshold Vth. When the charging of the capacitor 16 is finished, in step S49, the power generation of the
次に、図7〜図9を参照して、第3実施例に係る充電制御動作を詳細に説明する。 Next, the charging control operation according to the third embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
図8のステップS51において、制御装置70が燃料電池システム10(燃料電池車両12)の起動信号であるイグニッションスイッチ76のオン信号(オフからオンに遷移する信号)を検出したとき、ステップS52において、上述した燃料電池14の通常発電が実施される。なお、外気温センサ74により、例えば氷点下であることが確認された氷点下起動時にはキャパシタ16の電力によりヒータ64が一定期間通電され燃料電池14を速暖する。
In step S51 of FIG. 8, when the
燃料電池14の通常発電時中の、ステップS53において、常時、上述した、次回の氷点下起動時等における低温起動時に燃料電池システム10の円滑な起動を目的とするアノード掃気処理が必要か否かが判定される。
In step S53 during normal power generation of the
すなわち、ステップS53では、上述したステップS3及びS23と同様のアノード掃気要否判定処理が行われ、アノード掃気処理が必要と判断された場合には、アノード掃気フラグが立てられる。 That is, in step S53, the same anode scavenging necessity determination process as in steps S3 and S23 described above is performed, and when it is determined that the anode scavenging process is necessary, an anode scavenging flag is set.
次に、ステップS54において、アノード掃気処理要求が存在するかどうかを、アノード掃気フラグが立っているかどうかにより判定する。 Next, in step S54, whether or not there is an anode scavenging process request is determined based on whether or not an anode scavenging flag is set.
ステップS54において、アノード掃気処理が不要と判定された場合には、ステップS55においてキャパシタ16を発電電流Ifにより充電する充電閾値(充電閾値電圧)Vth[V]を通常時の充電閾値(充電閾値電圧)Vtha[V]とする。 If it is determined in step S54 that the anode scavenging process is not required, a charging threshold (charging threshold voltage) Vth [V] for charging the capacitor 16 with the generated current If in step S55 is set as a normal charging threshold (charging threshold voltage). ) Let Vtha [V].
一方、ステップS54において、アノード掃気処理要求があると判定された場合には、ステップS56において、上述したステップS9及びS26と同様の充電閾値Vthの持替処理を行う。 On the other hand, if it is determined in step S54 that there is an anode scavenging process request, in step S56, the charge threshold value Vth changing process similar to steps S9 and S26 described above is performed.
すなわち、図3に示したように、充電閾値Vthの値を、充電閾値Vthaより大きい一定電圧の充電閾値(充電閾値電圧)Vthb´又はキャパシタ温度Tc[℃]をパラメータとして変化する充電閾値Vthbに持ち替える(変更する)。 That is, as shown in FIG. 3, the value of the charging threshold Vth is changed to a charging threshold Vthb that changes with a charging threshold (charging threshold voltage) Vthb ′ having a constant voltage higher than the charging threshold Vtha or the capacitor temperature Tc [° C.] as a parameter. Change (change).
次いで、ステップS57において、燃料電池車両12がアイドル状態かどうかが判定される。燃料電池車両12がアイドル状態でないと判定された場合、ステップS58において、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられているかどうかが判定される。オフ状態に切り替えられていない場合、ステップS52へ戻り、通常発電が継続される。オフ状態に切り替えられている場合、図9のステップS65に進む。
Next, in step S57, it is determined whether or not the fuel cell vehicle 12 is in an idle state. If it is determined that the fuel cell vehicle 12 is not in the idle state, it is determined in step S58 whether or not the
一方、ステップS57において、燃料電池車両12がアイドル状態であると判定された場合、ステップS59において、キャパシタ16の残容量が確認される。続くステップS60において、キャパシタ16を充電する必要があるかどうかが判定される。キャパシタ16を充電する必要があるかどうかは、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth未満であるかどうかで判定される。 On the other hand, if it is determined in step S57 that the fuel cell vehicle 12 is in the idle state, the remaining capacity of the capacitor 16 is confirmed in step S59. In a following step S60, it is determined whether or not the capacitor 16 needs to be charged. Whether or not the capacitor 16 needs to be charged is determined by whether or not the voltage Vc of the capacitor 16 is less than the charging threshold value Vth.
すなわち、ステップS60では、ステップS54における判定結果に基づきステップS55において通常時の充電閾値Vthaが選択されている場合、キャパシタ16の電圧Vcが通常時の充電閾値Vtha未満であれば、キャパシタ16の充電が必要であると判定される。この場合、ステップS61においてキャパシタ16を充電閾値Vthaまで充電した後、ステップS62へ進む。キャパシタ16の電圧Vcが通常時の充電閾値Vtha以上であれば、キャパシタ16の充電は不要であると判定され、キャパシタ16を充電せずにステップS62へ進む。 That is, in step S60, if the normal charging threshold Vtha is selected in step S55 based on the determination result in step S54, the capacitor 16 is charged if the voltage Vc of the capacitor 16 is less than the normal charging threshold Vtha. Is determined to be necessary. In this case, after charging the capacitor 16 to the charging threshold Vtha in step S61, the process proceeds to step S62. If the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the normal charging threshold Vtha, it is determined that charging of the capacitor 16 is unnecessary, and the process proceeds to step S62 without charging the capacitor 16.
また、ステップS60において、ステップS54における判定結果に基づきステップS56において持ち替えられた充電閾値Vthb又はVthb′が選択されている場合、キャパシタ16の電圧Vcが持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′未満であれば、キャパシタ16の充電が必要であると判定され、ステップS61においてキャパシタ16を充電閾値Vthb又はVthb′まで充電した後、ステップS62へ進む。キャパシタ16の電圧Vcが持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′以上であれば、キャパシタ16の充電は不要であると判定され、キャパシタ16を充電せずにステップS62へ進む。 In step S60, if the charge threshold Vthb or Vthb ′ changed in step S56 based on the determination result in step S54 is selected, the voltage Vc of the capacitor 16 should be less than the charge threshold Vthb or Vthb ′ after change. If it is determined that the capacitor 16 needs to be charged, the capacitor 16 is charged to the charging threshold Vthb or Vthb ′ in step S61, and then the process proceeds to step S62. If the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the charge threshold Vthb or Vthb ′ after switching, it is determined that charging of the capacitor 16 is unnecessary, and the process proceeds to step S62 without charging the capacitor 16.
ステップS62では、アイドル状態の種類及びキャパシタ16の残容量に基づいてアイドル停止状態への移行の要否が判定される(図7参照)。図7において、キャパシタ残容量の「低」、「中」及び「高」は、キャパシタ16の最大残容量に対する割合を示し、例えば、「低」はキャパシタ16の最大残容量の0〜60%、「中」は同最大残容量の61〜80%、「高」は同最大残容量の81〜100%を示す。このため、本実施形態では、少なくとも「低」におけるキャパシタ残容量は、キャパシタ16の充電閾値Vthを下回る場合がある。なお、キャパシタ残容量の「低」、「中」及び「高」は、キャパシタ16の電圧Vcが、充電閾値Vthをどれだけ上回っているかの程度を示すものであってもよい。 In step S62, it is determined whether or not it is necessary to shift to the idle stop state based on the type of idle state and the remaining capacity of the capacitor 16 (see FIG. 7). In FIG. 7, “low”, “medium”, and “high” of the capacitor remaining capacity indicate a ratio to the maximum remaining capacity of the capacitor 16, for example, “low” is 0 to 60% of the maximum remaining capacity of the capacitor 16, “Medium” indicates 61 to 80% of the maximum remaining capacity, and “High” indicates 81 to 100% of the maximum remaining capacity. For this reason, in this embodiment, the capacitor remaining capacity at least “low” may be lower than the charging threshold Vth of the capacitor 16. Note that “low”, “medium”, and “high” of the capacitor remaining capacity may indicate how much the voltage Vc of the capacitor 16 exceeds the charging threshold Vth.
図7に示すように、キャパシタ16の残容量が同じであっても、アイドル停止状態に移行するか否かをアイドル状態の種類に応じて変化させることができる。例えば、一般に、回生走行状態やクルーズ走行状態は、停止又は低速走行状態と比べて、アイドル復帰処理をした際の電力消費量が大きいと考えられる。そこで、キャパシタ16の残容量が同じ「中」である場合であっても、「停止又は低速走行状態」では常にアイドル停止状態に移行するのに対し、「回生走行状態」や「クルーズ走行状態」では条件によりアイドル停止状態に移行しない場合がある。 As shown in FIG. 7, even if the remaining capacity of the capacitor 16 is the same, whether or not to shift to the idle stop state can be changed according to the type of the idle state. For example, in general, the regenerative travel state and the cruise travel state are considered to have a larger power consumption when performing the idle return process than the stop or low speed travel state. Therefore, even when the remaining capacity of the capacitor 16 is the same “medium”, the “stop or low speed running state” always shifts to the idle stop state, whereas the “regenerative running state” and “cruise running state” However, there may be a case where the state does not enter the idle stop state depending on conditions.
また、図7に示すように、アイドル状態及びキャパシタ残容量が同じであっても、実際にアイドル停止状態に移行する場合と実際には移行しない場合とを設定することもできる。 Further, as shown in FIG. 7, even when the idle state and the remaining capacitor capacity are the same, it is possible to set a case of actually shifting to the idle stop state and a case of not actually shifting.
例えば、アイドル状態が「停止又は低速走行状態」でありかつキャパシタ残容量が「低」あっても、エアコンプレッサ36及びエアコンディショナやランプ等の補機の使用状況に応じて充電閾値を変化させ、補機の電気的負荷が所定値未満である場合は実際にアイドル停止状態に移行し、補機の電気的負荷が所定値以上である場合はアイドル停止状態に移行せず、キャパシタ16の充電を行わせることができる。
For example, even if the idle state is “stopped or running at low speed” and the remaining capacity of the capacitor is “low”, the charging threshold is changed according to the usage status of the
回生走行状態の場合、例えば、ナビゲーションシステムから得られる位置情報、特に坂の長さや傾斜角度に関する情報に応じてアイドル停止状態への移行の要否を判定してもよい。 In the case of the regenerative travel state, for example, whether or not it is necessary to shift to the idle stop state may be determined according to position information obtained from the navigation system, particularly information regarding the length of the slope or the inclination angle.
クルーズ走行状態の場合、例えば、設定速度に応じてアイドル停止状態への移行の要否を判定することができる。 In the case of the cruise running state, for example, it is possible to determine whether or not it is necessary to shift to the idle stop state according to the set speed.
図8のステップS62において、アイドル停止状態への移行が選択されなかった場合、燃料電池14の発電を停止せずに上述したステップS58へ進む。
If the shift to the idle stop state is not selected in step S62 of FIG. 8, the process proceeds to step S58 described above without stopping the power generation of the
ステップS62においてアイドル停止状態に移行することが選択された場合、ステップS63において、図4のステップS31と同様に、燃料電池14の発電停止処理が行われ、アイドル停止状態に移行する。アイドル停止状態に移行した後、ステップS64に進む。
If it is selected in step S62 to shift to the idle stop state, in step S63, as in step S31 of FIG. 4, the power generation stop process of the
ステップS64では、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたかどうかが判定される。
In step S64, it is determined whether or not the
ステップS64の判定において、イグニッションスイッチ76がオン状態のままであったときには、ステップS57に戻り、再度アイドル状態の判定が実施される。ステップS64において、イグニッションスイッチ76がオフ状態になったことが確認されたとき、図9のステップS65に進む。
If it is determined in step S64 that the
図9のステップS65では、アノード掃気処理要求が存在するかどうかを、ステップS53でアノード掃気フラグが立っているかどうかにより判定する。アノード掃気処理要求の有無は、キャパシタ16の充電閾値が持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′であるかどうかにより判定してもよい。 In step S65 of FIG. 9, it is determined whether or not there is an anode scavenging process request based on whether or not the anode scavenging flag is set in step S53. The presence or absence of the anode scavenging process request may be determined based on whether or not the charge threshold value of the capacitor 16 is the charge threshold value Vthb or Vthb ′ after switching.
アノード掃気処理要求が存在しない場合、ステップS66において、キャパシタ16の電圧Vcが通常時の充電閾値Vtha以上であるかどうかが判定される。通常時の充電閾値Vtha未満であれば、ステップS67において通常時の充電閾値Vthaまでキャパシタ16を充電し、ステップS68において燃料電池14の発電が停止される。キャパシタ16の電圧Vcが通常時の充電閾値Vtha以上であれば、キャパシタ16の充電を行わずに、ステップS68において燃料電池14の発電が停止される。燃料電池14の発電が停止されると、ステップS73において燃料電池システム10の停止処理が行われる。
If there is no anode scavenging process request, it is determined in step S66 whether the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the normal charging threshold Vtha. If it is less than the normal charging threshold value Vtha, the capacitor 16 is charged to the normal charging threshold value Vtha in step S67, and the power generation of the
一方、ステップS65において、アノード掃気処理が必要と判定された場合には、ステップS69において、キャパシタ16の電圧Vcが持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′以上であるかどうかが判定される。キャパシタ16の電圧Vcが持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′未満であれば、ステップS70において持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′までキャパシタ16が充電され、ステップS71において燃料電池14の発電が停止される。キャパシタ16の電圧Vcが持ち替え後の充電閾値Vthb又はVthb′以上であればキャパシタ16の充電を行うことなしに、ステップS71において燃料電池14の発電が停止される。燃料電池14の発電が停止されると、ステップS72において上述したアノード掃気処理が実施された後、ステップS73において燃料電池システム10の停止処理が行われる。
On the other hand, if it is determined in step S65 that the anode scavenging process is necessary, it is determined in step S69 whether or not the voltage Vc of the capacitor 16 is equal to or higher than the charge threshold value Vthb or Vthb ′ after switching. If the voltage Vc of the capacitor 16 is less than the charging threshold value Vthb or Vthb ′ after switching, the capacitor 16 is charged up to the charging threshold value Vthb or Vthb ′ after switching in step S70, and the power generation of the
この第3実施例によれば、このアノード掃気処理を行う場合には、キャパシタ16は、既に、ステップS71において、持ち替えられた充電閾値Vthb、Vthb´まで充電されているので、アノード掃気処理を行っても、次回の確実な氷点下起動等の低温時起動を保証するのに十分な残容量を保持した通常時の充電閾値Vthaを超えた値を保持した状態となっている。 According to the third embodiment, when the anode scavenging process is performed, the capacitor 16 has already been charged up to the changed charge thresholds Vthb and Vthb ′ in step S71, so the anode scavenging process is performed. However, it is in a state of holding a value exceeding the normal charging threshold value Vtha, which has a sufficient remaining capacity to guarantee start at low temperature such as the next reliable start at below freezing point.
したがって、この第3実施例によれば、次回の低温時起動が必要とされるときには、ステップS56及びステップS70の処理により、持ち替えた充電閾値Vthb、Vthb´によるキャパシタ16の充電を行うことができるので、次回の氷点下起動等の低温時起動を確実に保証することができる。 Therefore, according to the third embodiment, when the next start-up at a low temperature is required, the capacitor 16 can be charged with the changed charge thresholds Vthb and Vthb ′ by the processing of step S56 and step S70. Therefore, it is possible to reliably guarantee the start-up at a low temperature such as the next sub-freezing start-up.
また、この第3実施例では、イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられる前にキャパシタ16の充電が行われることにより、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたときには、キャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vthを超えている場合が多い。このため、イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられた際、迅速にシステム停止を行うことができる。
Further, in the third embodiment, the capacitor 16 is charged before the
さらに、イグニッションスイッチ76がオン状態からオフ状態に切り替えられたときにもキャパシタ16の充電が行われることにより、イグニッションスイッチ76がオフ状態に切り替えられた際にキャパシタ16の電圧Vcが充電閾値Vth未満である場合であっても、確実にキャパシタ16を充電することができる。
Further, since the capacitor 16 is charged even when the
10…燃料電池システム 12…燃料電池車両
14…燃料電池 16…キャパシタ
18…負荷 36…エアコンプレッサ
54…空気導入弁 56…空気排出弁
70…制御装置 72…温度センサ
74…外気温センサ 76…イグニッションスイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記燃料電池の出力を補助するとともに、前記燃料電池により充電閾値まで充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置の出力により、低温時に前記燃料電池を起動できるようにする低温時起動対策手段と、
前記低温時起動対策手段の作動の要否をイグニションオンのときに判定する低温時起動対策要否判定手段と、
前記低温時起動対策要否判定手段により、前記低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、前記燃料電池により前記蓄電装置を充電するときの前記充電閾値を常温時に比較して大きな値に持ち替える閾値持替処理を行う閾値持替手段と
を備える燃料電池システムであって、
前記低温時起動対策要否判定手段により、前記低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、前記燃料電池システムをアイドル停止状態に移行するか否かの判断を、持替え後の前記充電閾値を用いている状態で行い、
前記燃料電池システムのアイドル状態の種類に応じて前記アイドル停止状態への移行の要否を判定する
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity using both reactant gases supplied;
A power storage device that assists the output of the fuel cell and is charged to a charging threshold by the fuel cell;
Low temperature start countermeasure means for enabling the fuel cell to be started at a low temperature by the output of the power storage device;
Low temperature activation countermeasure necessity determining means for determining whether or not the operation of the low temperature activation countermeasure means is in an ignition-on state,
When the low temperature activation countermeasure necessity determining means determines that the operation of the low temperature activation countermeasure means is necessary, the charging threshold for charging the power storage device by the fuel cell is larger than that at normal temperature. A fuel cell system comprising a threshold value changing means for performing a threshold value changing process for changing to a value,
When it is determined by the low temperature activation countermeasure necessity determining means that the operation of the low temperature activation countermeasure means is necessary, a determination as to whether or not to shift the fuel cell system to an idle stop state is made after switching. It is performed by the state of using the charge threshold value,
A fuel cell system that determines whether or not it is necessary to shift to the idle stop state according to the type of the idle state of the fuel cell system.
さらに、前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置温度検出手段を有し、
前記閾値持替手段は、前記蓄電装置温度検出手段により検出された前記蓄電装置の温度に応じて持ち替える前記充電閾値を変化させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
Furthermore, it has power storage device temperature detection means for detecting the temperature of the power storage device,
The fuel cell system characterized in that the threshold change means changes the charge threshold to be changed according to the temperature of the power storage device detected by the power storage device temperature detection means.
前記低温時起動対策要否判定ステップにより、前記低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、前記燃料電池により前記蓄電装置を充電するときの前記充電閾値を常温時に比較して大きな値に持ち替える閾値持替処理を行う閾値持替ステップと
を備える燃料電池システムにおける蓄電装置の充電制御方法であって、
前記低温時起動対策要否判定ステップにより、前記低温時起動対策手段の作動が必要と判定されたときに、前記燃料電池システムをアイドル停止状態に移行するか否かの判断を、持替え後の前記充電閾値を用いている状態で行い、
前記燃料電池システムのアイドル状態の種類に応じて前記アイドル停止状態への移行の要否を判定する
ことを特徴とする燃料電池システムにおける蓄電装置の充電制御方法。 Low temperature start-up countermeasure means that assists the output of the fuel cell that generates power by both supplied reaction gases and enables the fuel cell to start at a low temperature by the output of the power storage device charged to the charging threshold by the fuel cell. A step for determining necessity of start-up countermeasures at low temperatures, which is performed when the ignition is on,
When the low temperature start-up countermeasure necessity determination step determines that the operation of the low-temperature start countermeasure means is necessary, the charging threshold when charging the power storage device with the fuel cell is larger than that at normal temperature. A threshold control step for performing a threshold replacement process for switching to a value, and a charge control method for a power storage device in a fuel cell system, comprising:
When it is determined in the low temperature start countermeasure necessity determination step that the operation of the low temperature start countermeasure means is necessary, the determination as to whether or not to shift the fuel cell system to the idle stop state is made after switching. It is performed by the state of using the charge threshold value,
A method for controlling charging of a power storage device in a fuel cell system, wherein whether or not it is necessary to shift to the idle stop state is determined according to a type of an idle state of the fuel cell system.
さらに、前記蓄電装置の温度を検出する蓄電装置温度検出ステップを有し、
前記閾値持替ステップでは、前記蓄電装置温度検出ステップにより検出された前記蓄電装置の温度に応じて持ち替える前記充電閾値を変化させる
ことを特徴とする燃料電池システムにおける蓄電装置の充電制御方法。 In the fuel cell system charge control method according to claim 3 ,
Furthermore, it has a power storage device temperature detection step for detecting the temperature of the power storage device,
The charge control method for a power storage device in a fuel cell system, wherein in the threshold change step, the charge threshold value to be changed is changed according to the temperature of the power storage device detected in the power storage device temperature detection step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005333807A JP5005910B2 (en) | 2004-11-29 | 2005-11-18 | Fuel cell system and charge control method for power storage device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004344638 | 2004-11-29 | ||
JP2004344638 | 2004-11-29 | ||
JP2005333807A JP5005910B2 (en) | 2004-11-29 | 2005-11-18 | Fuel cell system and charge control method for power storage device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006179472A JP2006179472A (en) | 2006-07-06 |
JP5005910B2 true JP5005910B2 (en) | 2012-08-22 |
Family
ID=36733340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005333807A Expired - Fee Related JP5005910B2 (en) | 2004-11-29 | 2005-11-18 | Fuel cell system and charge control method for power storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5005910B2 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4977342B2 (en) | 2005-08-01 | 2012-07-18 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system and method for adjusting charge amount of power storage device |
JP5074723B2 (en) * | 2006-08-30 | 2012-11-14 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system and starting method thereof |
JP5062512B2 (en) * | 2006-10-18 | 2012-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP5080793B2 (en) * | 2006-12-05 | 2012-11-21 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
JP2008282767A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP4879118B2 (en) * | 2007-08-21 | 2012-02-22 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Startability prediction device |
JP5319176B2 (en) * | 2008-06-19 | 2013-10-16 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
JP2010015866A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system, mobile unit, and automobile |
JP5543840B2 (en) * | 2010-05-13 | 2014-07-09 | 本田技研工業株式会社 | Electric vehicle |
JP5646581B2 (en) * | 2012-11-30 | 2014-12-24 | 本田技研工業株式会社 | Method for stopping vehicle power supply system |
JP6553458B2 (en) * | 2015-09-03 | 2019-07-31 | 株式会社豊田自動織機 | Fuel cell system |
JP2018081929A (en) * | 2018-01-11 | 2018-05-24 | 京セラ株式会社 | Power control device, control method for the same, and control program for the same |
JP2019154211A (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | 三菱自動車工業株式会社 | Electric vehicle |
JP7367613B2 (en) | 2020-05-22 | 2023-10-24 | トヨタ自動車株式会社 | fuel cell system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002289209A (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-04 | Denso Corp | Fuel cell system for mobile body |
JP2004056868A (en) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Honda Motor Co Ltd | Idling control equipment of fuel cell vehicle |
JP3876784B2 (en) * | 2002-07-22 | 2007-02-07 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP2004146075A (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-20 | Nissan Motor Co Ltd | Power supply system for vehicle |
-
2005
- 2005-11-18 JP JP2005333807A patent/JP5005910B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006179472A (en) | 2006-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5005910B2 (en) | Fuel cell system and charge control method for power storage device | |
JP4860930B2 (en) | Method for stopping fuel cell system and fuel cell system | |
JP4977342B2 (en) | Fuel cell system and method for adjusting charge amount of power storage device | |
KR101000703B1 (en) | Idle stop and start control method of fuel cell hybrid vehicle | |
JP4495111B2 (en) | Contactor failure detection device in fuel cell system | |
US7939213B2 (en) | Fuel cell system and electric vehicle including the fuel cell system | |
CN110767924B (en) | Fuel cell system | |
JP4928109B2 (en) | Fuel cell system and scavenging process switching method in the system | |
JP4753682B2 (en) | Fuel cell system and scavenging method in the system | |
US7776481B2 (en) | Fuel cell system and method of controlling electrical energy discharged in the fuel cell system | |
JP2007128778A (en) | Fuel cell system, its control method, and vehicle mounting it | |
JP2006073427A (en) | Fuel cell system | |
KR20140144728A (en) | Fuel cell system | |
JP2009026496A (en) | Fuel cell system and its control method | |
JP2008103228A (en) | Fuel cell system | |
JP2007194042A (en) | Fuel cell vehicle | |
JP4615379B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4505489B2 (en) | Fuel cell system and starting method thereof | |
JP4612493B2 (en) | Fuel cell moving body and control method thereof | |
JP2003077506A (en) | Fuel cell system | |
JP5783974B2 (en) | Method for starting fuel cell system and fuel cell system | |
US9825317B2 (en) | Fuel cell system and control method of the same | |
JP2007172843A (en) | Fuel cell system and its starting method | |
JP2009076261A (en) | Fuel cell system and its starting method | |
JP2007141717A (en) | Fuel cell system and charge control method of power storage element in the fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110419 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110628 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120306 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120425 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120522 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120524 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150601 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5005910 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |