JP5370726B2 - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5370726B2 JP5370726B2 JP2008298238A JP2008298238A JP5370726B2 JP 5370726 B2 JP5370726 B2 JP 5370726B2 JP 2008298238 A JP2008298238 A JP 2008298238A JP 2008298238 A JP2008298238 A JP 2008298238A JP 5370726 B2 JP5370726 B2 JP 5370726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output voltage
- fuel cell
- voltage
- power
- converter
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
動力源として燃料電池とバッテリを搭載する燃料電池システムでは、運転状態に応じて燃料電池とバッテリからの出力を制御することで運転効率の向上を図っている。下記特許文献1には、燃料電池用のコンバータとバッテリ用のコンバータとを備えたものが開示されている。この燃料電池システムでは、モータに安定して電力を供給するために、二つのコンバータを協調して動作させている。
ところで、燃料電池システムに設けられるバッテリ用のコンバータには、モータへの目標出力電圧とバッテリの出力電圧との差が所定の電圧差未満になると、バッテリの出力電圧をモータへの目標出力電圧にまで昇圧することができないという特性を有するものがある。このようなバッテリ用のコンバータを有する燃料電池システムにおいて上述したようにバッテリの出力電圧を昇圧できない状態に移行した場合には、燃料電池用のコンバータにおける昇圧を停止させるとともに、モータへの出力電圧をバッテリの出力電圧に低下させる制御が行われる。ところが、このような制御を行うと、本来はモータへの出力電圧よりも小さいはずの燃料電池の出力電圧が、モータへの出力電圧よりも大きくなることが起こり得る。このような場合には、意図しない余剰の電力が燃料電池に発生してしまい、この余剰電力がバッテリに充電され、バッテリが過充電により破綻してしまうことも考えられる。 By the way, in the battery converter provided in the fuel cell system, when the difference between the target output voltage to the motor and the output voltage of the battery is less than a predetermined voltage difference, the battery output voltage is changed to the target output voltage to the motor. Some of them have the characteristic that they cannot be boosted up to. In a fuel cell system having such a battery converter, as described above, when the battery output voltage cannot be boosted, the boost in the fuel cell converter is stopped and the output voltage to the motor is reduced. Control to reduce the output voltage of the battery is performed. However, when such control is performed, the output voltage of the fuel cell, which should originally be smaller than the output voltage to the motor, may become larger than the output voltage to the motor. In such a case, it is considered that unintended surplus power is generated in the fuel cell, the surplus power is charged in the battery, and the battery fails due to overcharge.
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、意図しない余剰電力が燃料電池に発生することを抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of suppressing the generation of unintended surplus power in the fuel cell. .
上述した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスおよび酸化ガスの供給を受けて当該燃料ガスおよび酸化ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池の発電電力を充電可能な蓄電部と、前記燃料電池および前記蓄電部からの電力を消費する電力消費装置と、前記燃料電池と前記電力消費装置との間に配置される第一の電圧変換部と、前記蓄電部と前記電力消費装置との間に配置される第二の電圧変換部と、前記電力消費装置への出力電圧を、前記燃料電池の出力電圧以上かつ前記蓄電部の出力電圧以上に制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that receives supply of a fuel gas and an oxidant gas and generates power by an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas, and a power generated by the fuel cell. a charge reservoir portion can be charged to a power consuming device to consume power from the fuel cell and the charge reservoir portion, a first voltage conversion unit disposed between the fuel cell and the power consuming device , a second voltage converter which is disposed between the power unit and the charge reservoir unit, the output voltage to the power consuming device, the fuel cell output voltage or more and the output voltage of the charge reservoir section Control means for controlling as described above.
これにより、電力消費装置への出力電圧は、燃料電池の出力電圧以上であって、かつ蓄電部の出力電圧以上に制御されるため、燃料電池の出力電圧を電力消費装置への出力電圧以下に維持することができる。 Thus, the output voltage of the power consuming device is a the fuel cell output voltage or more and to be controlled over the output voltage of the charge reservoir section, the following output voltage of the output voltage of the fuel cell to the power consuming device Can be maintained.
上記燃料電池システムにおいて、上記制御手段は、前記電力消費装置からの要求発電量と、前記蓄電部の出力電圧とを用いて、前記蓄電部から前記電力消費装置への可能出力電圧を算出し、当該可能出力電圧が前記燃料電池の出力電圧以下である場合には、前記電力消費装置への出力電圧として前記燃料電池の出力電圧を設定し、前記可能出力電圧が前記燃料電池の出力電圧よりも大きい場合には、前記電力消費装置への出力電圧として前記可能出力電圧を設定する。 In the fuel cell system, said control means includes a demanded power generation amount from the power consuming device, by using the output voltage of the charge reservoir unit, calculates a possible output voltage to the power consuming device from the charge reservoir section When the possible output voltage is equal to or lower than the output voltage of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell is set as the output voltage to the power consuming device, and the possible output voltage is the output voltage of the fuel cell. when more larger is to set the possible output voltage as an output voltage to the power consuming device.
このようにすることで、蓄電部から電力消費装置側に出力可能な可能出力電圧が、燃料電池の出力電圧以下である場合には、電力消費装置への出力電圧として燃料電池の出力電圧が設定され、上記可能出力電圧が燃料電池の出力電圧よりも大きい場合には、電力消費装置への出力電圧として上記可能出力電圧が設定されるため、電力消費装置への出力電圧が燃料電池の出力電圧未満になることを回避することができる。 In this way, the output can be output voltage to the power consuming device side from the charge reservoir unit is equal to or less than the output voltage of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell as an output voltage to the power consuming device If the possible output voltage is set and is greater than the output voltage of the fuel cell, the output voltage to the power consuming device is set as the output voltage to the power consuming device. It can be avoided that the voltage becomes lower than the voltage.
上記燃料電池システムにおいて、上記制御手段は、前記電力消費装置からの要求発電量に対応する前記電力消費装置への出力電圧である応答出力電圧を算出し、当該応答出力電圧から前記蓄電部の出力電圧を減算した減算値が、前記第二の電圧変換部で昇圧可能な電圧差の下限値以上である場合には、前記可能出力電圧として前記応答出力電圧を設定し、前記減算値が前記下限値未満である場合には、前記可能出力電圧として前記蓄電部の出力電圧を設定する。 In the fuel cell system, the control means calculates an output which is a voltage responsive output voltage to the power device corresponding to the required power generation amount from the power consuming device, from the response output voltage of the charge reservoir section subtraction value obtained by subtracting the output voltage, the second when voltage conversion unit is lower than the lower limit value of the boosted possible voltage difference, the setting responding output voltage as the possible output voltage, the subtraction value is the If it is less than the lower limit, to set the output voltage of the charge reservoir unit as the possible output voltage.
これにより、蓄電部から電力消費装置側に出力可能な可能出力電圧を、第二の電圧変換部の昇圧能力に応じて設定することができる。 Thus, the output can be output voltage to the power consuming device side from the charge reservoir portion, it can be set according to the second step-up capability of the voltage converter.
上記燃料電池システムにおいて、上記第一の電圧変換部は、昇圧型の電圧変換器であることとしてもよい。 In the fuel cell system, the first voltage converter may be a step-up voltage converter.
本発明によれば、意図しない余剰電力が燃料電池に発生することを抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the surplus electric power which is not intended generate | occur | produces in a fuel cell.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃料電池システムの好適な実施形態について説明する。実施形態では、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の車載発電システムとして用いた場合について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a fuel cell system according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiment, a case will be described in which the fuel cell system according to the present invention is used as an on-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV).
まず、図1を参照して、実施形態における燃料電池システムの構成について説明する。図1は、実施形態における燃料電池システムを模式的に示した図である。 First, with reference to FIG. 1, the structure of the fuel cell system in embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a fuel cell system according to an embodiment.
同図に示すように、燃料電池システム1は、反応ガスである酸化ガスと燃料ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池2、燃料電池用のDC/DCコンバータ3(第一の電圧変換部、以下「FC用コンバータ」という。)、二次電池としてのバッテリ4(蓄電部)、バッテリ用のDC/DCコンバータ5(第二の電圧変換部、以下「Bat用コンバータ」という。)、負荷としてのトラクションインバータ6およびトラクションモータ7(電力消費装置)、システム全体を統括制御する制御部8(制御手段)とを有する。燃料電池2およびFC用コンバータ3の組と、バッテリ4およびBat用コンバータ5の組は、トラクションインバータ6およびトラクションモータ7に対して並列に接続されている。
As shown in the figure, a
燃料電池2は、例えば、高分子電解質型燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極および燃料極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス通路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス通路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。 The fuel cell 2 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and has a stack structure in which a large number of single cells are stacked. The single cell has an air electrode on one surface of an electrolyte composed of an ion exchange membrane, a fuel electrode on the other surface, and a structure having a pair of separators so as to sandwich the air electrode and the fuel electrode from both sides. It has become. In this case, hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas passage of one separator, the oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas passage of the other separator, and electric power is generated by the chemical reaction of these reaction gases.
FC用コンバータ3は、直流の電圧変換器であり、燃料電池2から入力された直流電圧を昇圧して電力消費装置側であるトラクションインバータ6に出力する機能を有する。このFC用コンバータ3によって燃料電池2の出力電圧が制御される。FC用コンバータ3の入力側には、燃料電池2の出力電圧を検出する電圧センサV1が設けられ、FC用コンバータ3の出力側には、FC用コンバータ3の出力電圧を検出する電圧センサV2が設けられている。
The
バッテリ4は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリコンピュータの制御によって燃料電池2の余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。バッテリ4とBat用コンバータ5との間には、バッテリ4の出力電圧を検出する電圧センサV3が設けられている。
The
Bat用コンバータ5は、直流の電圧変換器であり、バッテリ4から入力された直流電圧を調整(昇圧)して電力消費装置側であるトラクションインバータ6に出力する機能と、燃料電池2またはトラクションモータ7から入力された直流電圧を調整(降圧)してバッテリ4に出力する機能と、を有する。このようなBat用コンバータ5の機能により、バッテリ4の充放電が実現される。
The
トラクションインバータ6は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ7に供給する。トラクションモータ7は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム1が搭載される燃料電池車両の主動力源を構成する。
The
制御部8は、燃料電池車両に設けられた加速操作部材(例えば、アクセル)の操作量を検出し、加速要求値(例えば、トラクションモータ7等の電力消費装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、電力消費装置には、トラクションモータ7の他に、例えば、燃料電池2を作動させるために必要な補機装置、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等が含まれる。
The control unit 8 detects an operation amount of an acceleration operation member (for example, an accelerator) provided in the fuel cell vehicle, and controls an acceleration request value (for example, a required power generation amount from a power consuming device such as the traction motor 7). Receives information and controls the operation of various devices in the system. In addition to the
制御部8は、トラクションインバータ6から供給されるトラクションモータ7への出力電圧が、燃料電池2の出力電圧以上かつバッテリ4の出力電圧以上となるように制御する負荷電圧制御処理を実行する。以下に、制御部8によって実行される負荷電圧制御処理の具体的な処理内容について説明する。
Control unit 8, the output voltage to the
制御部8は、トラクションモータ7からの要求発電量と、バッテリ4の出力電圧とを用いて、バッテリ4からトラクションモータ7に出力可能な電圧である可能出力電圧を算出する。制御部8は、可能出力電圧が燃料電池2の出力電圧以下であるか否かを判定する。
The control unit 8 calculates a possible output voltage that is a voltage that can be output from the
制御部8は、可能出力電圧が燃料電池2の出力電圧以下である場合には、トラクションモータ7への出力電圧として燃料電池2の出力電圧を設定する。制御部8は、可能出力電圧が燃料電池2の出力電圧よりも大きい場合には、トラクションモータ7への出力電圧として可能出力電圧を設定する。
The control unit 8 sets the output voltage of the fuel cell 2 as the output voltage to the
これにより、トラクションモータ7への出力電圧は、燃料電池2の出力電圧以上に維持される。また、トラクションモータ7への出力電圧は、可能出力電圧以上となり、この可能出力電圧は、バッテリ4の出力電圧以上であるため、トラクションモータ7への出力電圧は、バッテリ4の出力電圧以上に維持される。つまり、トラクションモータ7への出力電圧は、燃料電池2の出力電圧以上かつバッテリ4の出力電圧以上に維持されることになる。
Thereby, the output voltage to the
上記可能出力電圧は、例えば、以下のように算出することができる。制御部8は、トラクションモータ7からの要求発電量に対する応答としてトラクションモータ7に出力される電圧である応答出力電圧を算出する。制御部8は、応答出力電圧からバッテリ4の出力電圧を減算した値である減算値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。この所定の閾値は、Bat用コンバータ5の特性に応じて設定される値であって、例えば、Bat用コンバータ5で昇圧可能な入力電圧と出力電圧との差の下限値が設定される。
The possible output voltage can be calculated as follows, for example. The control unit 8 calculates a response output voltage that is a voltage output to the
制御部8は、減算値が所定の閾値以上である場合には、可能出力電圧として応答出力電圧を設定する。制御部8は、減算値が所定の閾値未満である場合には、可能出力電圧としてバッテリ4の出力電圧を設定する。
The control unit 8 sets the response output voltage as the possible output voltage when the subtraction value is equal to or greater than a predetermined threshold value. The controller 8 sets the output voltage of the
ここで、制御部8は、物理的には、例えば、CPUと、メモリと、入出力インターフェースとを有する。メモリは、CPUで処理される制御プログラムや制御データを記憶するROMと、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるRAMとを有する。これらの要素は、互いにバスを介して接続されている。入出力インターフェースには、電圧センサ等の各種センサが接続されているとともに、トラクションモータ7等を駆動させるための各種ドライバが接続されている。
Here, the control unit 8 physically includes, for example, a CPU, a memory, and an input / output interface. The memory includes a ROM that stores a control program and control data processed by the CPU, and a RAM that is mainly used as various work areas for control processing. These elements are connected to each other via a bus. Various sensors such as a voltage sensor are connected to the input / output interface, and various drivers for driving the
CPUは、ROMに記憶された制御プログラムに従って、入出力インターフェースを介して各種センサでの検出結果を受信し、RAM内の各種データ等を用いて処理することで、燃料電池システム1における各種制御処理を実行する。また、CPUは、入出力インターフェースを介して各種ドライバに制御信号を出力することにより、燃料電池システム1全体を制御する。
The CPU receives the detection results of the various sensors via the input / output interface according to the control program stored in the ROM, and processes them using various data in the RAM, whereby various control processes in the
次に、図2に示すフローチャートを用いて、負荷電圧制御処理について説明する。この負荷電圧制御処理は、例えば、イグニッションキーがONされたときに開始され、運転が終了するまで繰り返し実行される。 Next, the load voltage control process will be described using the flowchart shown in FIG. This load voltage control process is started, for example, when the ignition key is turned on, and is repeatedly executed until the operation ends.
最初に、制御部8は、トラクションモータ7からの要求発電量に対する応答としてトラクションモータ7に出力する応答出力電圧を算出する(ステップS101)。
First, the control unit 8 calculates a response output voltage output to the
続いて、制御部8は、電圧センサV3を用いてバッテリ4の出力電圧を測定する(ステップS102)。
Subsequently, the control unit 8 measures the output voltage of the
続いて、制御部8は、上記ステップS101で算出した応答出力電圧から上記ステップS102で測定したバッテリ4の出力電圧を減算した減算値が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS103)。この判定がYESである場合(ステップS103;YES)に、制御部8は、バッテリ4側からの可能出力電圧として、応答出力電圧を設定する(ステップS104)。
Subsequently, the control unit 8 determines whether or not a subtraction value obtained by subtracting the output voltage of the
一方、ステップS103の判定で減算値が所定の閾値未満であると判定された場合(ステップS103;NO)に、制御部8は、バッテリ4側からの可能出力電圧として、バッテリ4の出力電圧を設定する(ステップS105)。
On the other hand, when it is determined in step S103 that the subtraction value is less than the predetermined threshold (step S103; NO), the control unit 8 uses the output voltage of the
続いて、制御部8は、電圧センサV1を用いて燃料電池2の出力電圧を測定する(ステップS106)。 Subsequently, the control unit 8 measures the output voltage of the fuel cell 2 using the voltage sensor V1 (step S106).
続いて、制御部8は、上記ステップS104またはS105で設定した可能出力電圧が、上記ステップS106で測定した燃料電池2の出力電圧以下であるか否かを判定する(ステップS107)。この判定がYESである場合(ステップS107;YES)に、制御部8は、トラクションモータ7への出力電圧として、燃料電池2の出力電圧を設定する(ステップS108)。 Subsequently, the control unit 8 determines whether or not the possible output voltage set in step S104 or S105 is equal to or lower than the output voltage of the fuel cell 2 measured in step S106 (step S107). When this determination is YES (step S107; YES), the control unit 8 sets the output voltage of the fuel cell 2 as the output voltage to the traction motor 7 (step S108).
一方、ステップS107の判定で可能出力電圧が燃料電池2の出力電圧よりも大きいと判定された場合(ステップS107;NO)に、制御部8は、トラクションモータ7への出力電圧として、可能出力電圧を設定する(ステップS109)。
On the other hand, when it is determined in step S107 that the possible output voltage is larger than the output voltage of the fuel cell 2 (step S107; NO), the control unit 8 uses the possible output voltage as the output voltage to the
上述してきたように、本実施形態における燃料電池システム1によれば、バッテリ4からトラクションモータ7側に出力可能な可能出力電圧が、燃料電池2の出力電圧以下である場合には、トラクションモータ7への出力電圧として燃料電池2の出力電圧が設定され、可能出力電圧が燃料電池2の出力電圧よりも大きい場合には、トラクションモータ7への出力電圧として可能出力電圧が設定される。したがって、トラクションモータ7への出力電圧が燃料電池2の出力電圧未満になることを回避することができる。
As described above, according to the
すなわち、本実施形態における燃料電池システム1によれば、トラクションモータ7への出力電圧を、燃料電池2の出力電圧以上であって、かつバッテリ4の出力電圧以上に制御することができるため、燃料電池2の出力電圧をトラクションモータ7への出力電圧以下に維持させることができ、意図しない余剰電力が燃料電池に発生することを抑制することができる。
That is, according to the
なお、上述した実施形態においては、トラクションモータ7への出力電圧を設定する際に、バッテリ4からトラクションモータ7側に出力可能な可能出力電圧と、燃料電池2の出力電圧とを比較しているが、可能出力電圧と比較するのは、燃料電池2の出力電圧には限定されない。例えば、可能出力電圧と、燃料電池2の開回路電圧(Open Circuit Voltage;OCV)とを比較して、トラクションモータ7への出力電圧を設定することとしてもよい。開回路電圧は、燃料電池2に電流を流していない状態(負荷をかけていない状態)における電圧であり、燃料電池2の最大電圧となる。したがって、トラクションモータ7への出力電圧を燃料電池2の開回路電圧以上に制御することで、トラクションモータ7への出力電圧が燃料電池2の出力電圧未満になることを抑制することができる。
In the above-described embodiment, when setting the output voltage to the
本変形例における制御部8は、可能出力電圧が燃料電池2の開回路電圧以下であるか否かを判定する。制御部8は、可能出力電圧が燃料電池2の開回路電圧以下である場合には、トラクションモータ7への出力電圧として燃料電池2の開回路電圧を設定する。制御部8は、可能出力電圧が燃料電池2の開回路電圧よりも大きい場合には、トラクションモータ7への出力電圧として可能出力電圧を設定する。
The control unit 8 in this modification determines whether or not the possible output voltage is equal to or lower than the open circuit voltage of the fuel cell 2. When the possible output voltage is equal to or lower than the open circuit voltage of the fuel cell 2, the control unit 8 sets the open circuit voltage of the fuel cell 2 as the output voltage to the
これにより、トラクションモータ7への出力電圧は、燃料電池2の開回路電圧以上に維持される。また、トラクションモータ7への出力電圧は、可能出力電圧以上となり、この可能出力電圧は、バッテリ4の出力電圧以上であるため、トラクションモータ7への出力電圧は、バッテリ4の出力電圧以上に維持される。つまり、トラクションモータ7への出力電圧は、燃料電池2の開回路電圧以上かつバッテリ4の出力電圧以上に維持されることになる。
As a result, the output voltage to the
また、燃料電池2の開回路電圧は固定値であるため、トラクションモータ7への出力電圧を制御するたびに、燃料電池2の出力電力を測定等する手間を省くことができるため、構成を簡素にすることができる。
In addition, since the open circuit voltage of the fuel cell 2 is a fixed value, it is possible to save time and effort for measuring the output power of the fuel cell 2 each time the output voltage to the
次に、図3に示すフローチャートを用いて、本変形例における負荷電圧制御処理について説明する。この負荷電圧制御処理は、例えば、イグニッションキーがONされたときに開始され、運転が終了するまで繰り返し実行される。なお、図3に示すステップS201〜S205までの各処理は、上述した実施形態において説明した図2に示すステップS101〜S105までの各処理とそれぞれ同一であるため、ここでは、図2に示す処理とは異なるステップS206以降の処理について説明することとする。 Next, the load voltage control process in this modification is demonstrated using the flowchart shown in FIG. This load voltage control process is started, for example, when the ignition key is turned on, and is repeatedly executed until the operation ends. 3 are the same as the processes in steps S101 to S105 shown in FIG. 2 described in the above-described embodiment, and therefore, here, the processes shown in FIG. The processing after step S206 different from FIG.
まず、ステップS204またはS205において可能出力電圧が設定された後に、制御部8は、この可能出力電圧が、燃料電池2の開回路電圧以下であるか否かを判定する(ステップS206)。この判定がYESである場合(ステップS206;YES)に、制御部8は、トラクションモータ7への出力電圧として、燃料電池2の開回路電圧を設定する(ステップS207)。 First, after the possible output voltage is set in step S204 or S205, the control unit 8 determines whether or not this possible output voltage is equal to or lower than the open circuit voltage of the fuel cell 2 (step S206). When this determination is YES (step S206; YES), the control unit 8 sets the open circuit voltage of the fuel cell 2 as the output voltage to the traction motor 7 (step S207).
一方、ステップS206の判定で可能出力電圧が燃料電池2の開回路電圧よりも大きいと判定された場合(ステップS206;NO)に、制御部8は、トラクションモータ7への出力電圧として、当該可能出力電圧を設定する(ステップS208)。
On the other hand, when it is determined in step S206 that the possible output voltage is larger than the open circuit voltage of the fuel cell 2 (step S206; NO), the control unit 8 can perform the possible operation as the output voltage to the
このように、変形例における燃料電池システム1によれば、バッテリ4からトラクションモータ7側に出力可能な可能出力電圧が、燃料電池2の開回路電圧以下である場合には、トラクションモータ7への出力電圧として燃料電池2の開回路電圧が設定され、可能出力電圧が燃料電池2の開回路電圧よりも大きい場合には、トラクションモータ7への出力電圧として可能出力電圧が設定されるため、トラクションモータ7への出力電圧が燃料電池2の開回路電圧未満になることを回避することができる。
Thus, according to the
すなわち、本変形例における燃料電池システム1によれば、トラクションモータ7への出力電圧を、燃料電池2の最大電圧である開回路電圧以上であって、かつバッテリ4の出力電圧以上に制御することができるため、燃料電池2の出力電圧をトラクションモータ7への出力電圧以下に維持させることができ、燃料電池に意図しない余剰電力が発生することを抑制することができる。
That is, according to the
なお、上述した実施形態においては、FC用コンバータとして、昇圧型の電圧変換器を用いているが、これに限定されず、FC用コンバータとして、昇降圧型の電圧変換器を用いることとしてもよい。この場合には、トラクションモータ7への出力電圧として、上述した可能出力電圧が常に設定されることとなる。また、可能出力電圧が燃料電池の出力電圧以下である場合には、FC用コンバータが燃料電池の出力電圧を可能出力電圧に降圧して出力することとなる。これにより、燃料電池の出力電圧がモータへの出力電圧よりも大きくなった場合には、FC用コンバータを用いて、燃料電池の出力電圧をモータへの出力電圧以下に降圧することができるため、燃料電池に意図しない余剰電力が発生した場合であっても、この余剰電力がバッテリに充電されることを防止することができる。
In the above-described embodiment, the step-up voltage converter is used as the FC converter. However, the present invention is not limited to this, and a step-up / step-down voltage converter may be used as the FC converter. In this case, the above-described possible output voltage is always set as the output voltage to the
また、上述した実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した場合について説明しているが、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)にも本発明に係る燃料電池システムを適用することができる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用することもできる。 In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system according to the present invention is mounted on a fuel cell vehicle has been described. However, the present invention is also applied to various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than the fuel cell vehicle. The fuel cell system according to the invention can be applied. Moreover, the fuel cell system according to the present invention can also be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for buildings (houses, buildings, etc.).
1…燃料電池システム、2…燃料電池、3…FC用コンバータ、4…バッテリ、5…Bat用コンバータ、6…トラクションインバータ、7…トラクションモータ、8…制御部、V1,V2,V3…電圧センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記燃料電池の発電電力を充電可能な蓄電部と、
前記燃料電池および前記蓄電部からの電力を消費する電力消費装置と、
前記燃料電池と前記電力消費装置との間に配置される第一の電圧変換部と、
前記蓄電部と前記電力消費装置との間に配置される第二の電圧変換部と、
前記電力消費装置への出力電圧を、前記燃料電池の出力電圧以上かつ前記蓄電部の出力電圧以上に制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電力消費装置からの要求発電量と、前記蓄電部の出力電圧とを用いて、前記蓄電部から前記電力消費装置への可能出力電圧を算出し、当該可能出力電圧が前記燃料電池の出力電圧以下である場合には、前記電力消費装置への出力電圧として前記燃料電池の出力電圧を設定し、前記可能出力電圧が前記燃料電池の出力電圧よりも大きい場合には、前記電力消費装置への出力電圧として前記可能出力電圧を設定し、
前記制御手段は、前記電力消費装置からの要求発電量に対応する前記電力消費装置への出力電圧である応答出力電圧を算出し、当該応答出力電圧から前記蓄電部の出力電圧を減算した減算値が、前記第二の電圧変換部で昇圧可能な電圧差の下限値以上である場合には、前記可能出力電圧として前記応答出力電圧を設定し、前記減算値が前記下限値未満である場合には、前記可能出力電圧として前記蓄電部の出力電圧を設定する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that receives supply of the fuel gas and the oxidizing gas and generates power by an electrochemical reaction of the fuel gas and the oxidizing gas;
A charge reservoir section which can be charged with power generated by the said fuel cell,
A power consuming device to consume power from the fuel cell and the charge reservoir portion,
A first voltage converter disposed between the fuel cell and the power consuming device;
A second voltage converter which is disposed between the charge reservoir unit power consumption device,
Wherein the output voltage to the power consuming device, and a control means for controlling output voltage or more and the more the output voltage of the charge reservoir portion of the fuel cell,
The control means calculates a possible output voltage from the power storage unit to the power consumption device using a required power generation amount from the power consumption device and an output voltage of the power storage unit, and the possible output voltage is When the output voltage of the fuel cell is equal to or less than the output voltage of the fuel cell, the output voltage of the fuel cell is set as the output voltage to the power consuming device, and when the possible output voltage is larger than the output voltage of the fuel cell, Set the possible output voltage as the output voltage to the power consuming device,
The control means calculates a response output voltage that is an output voltage to the power consuming device corresponding to a required power generation amount from the power consuming device, and subtracts a value obtained by subtracting the output voltage of the power storage unit from the response output voltage Is greater than or equal to the lower limit value of the voltage difference that can be boosted by the second voltage converter, the response output voltage is set as the possible output voltage, and the subtracted value is less than the lower limit value. Sets the output voltage of the power storage unit as the possible output voltage,
A fuel cell system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008298238A JP5370726B2 (en) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008298238A JP5370726B2 (en) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Fuel cell system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010123505A JP2010123505A (en) | 2010-06-03 |
JP5370726B2 true JP5370726B2 (en) | 2013-12-18 |
Family
ID=42324656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008298238A Expired - Fee Related JP5370726B2 (en) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5370726B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5780126B2 (en) * | 2011-11-17 | 2015-09-16 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4164050B2 (en) * | 2004-07-29 | 2008-10-08 | 株式会社日立製作所 | Grid interconnection device |
JP2006310246A (en) * | 2004-08-06 | 2006-11-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Fuel cell system |
JP4799026B2 (en) * | 2004-08-06 | 2011-10-19 | 三洋電機株式会社 | Fuel cell system |
JP2006269246A (en) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Fuel cell system |
JP4753753B2 (en) * | 2005-03-30 | 2011-08-24 | 三洋電機株式会社 | Fuel cell system |
JP4624272B2 (en) * | 2006-02-03 | 2011-02-02 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell vehicle control method and fuel cell vehicle |
JP4163222B2 (en) * | 2006-05-26 | 2008-10-08 | 本田技研工業株式会社 | Power supply system for fuel cell vehicles |
JP5326228B2 (en) * | 2006-09-04 | 2013-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP2008077920A (en) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
-
2008
- 2008-11-21 JP JP2008298238A patent/JP5370726B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010123505A (en) | 2010-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5354222B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4345032B2 (en) | Fuel cell system | |
US9786938B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4505767B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2006310217A (en) | Fuel cell system | |
WO2011021263A1 (en) | Fuel cell system | |
CN110834553A (en) | External power supply system and power supply method for fuel cell vehicle | |
WO2013065132A1 (en) | Fuel cell output control apparatus | |
JP5029978B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5446467B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2006351407A (en) | Fuel cell system | |
JP5428526B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5370726B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2010288326A (en) | Fuel cell system | |
JP2010135258A (en) | Fuel cell system | |
US9490494B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2010218953A (en) | Fuel cell system | |
JP2010049827A (en) | Fuel cell system | |
JP2011009102A (en) | Fuel cell system | |
WO2010146689A1 (en) | Fuel battery system | |
WO2010137142A1 (en) | Fuel cell system | |
JP2010273495A (en) | Fuel cell system | |
JP4304543B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2010003427A (en) | Fuel battery system | |
JP2010165503A (en) | Fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110520 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130313 |
|
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: 20130822 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130904 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5370726 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |