JP6485871B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

この発明は、車両に搭載される燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system mounted on a vehicle.

特許文献１には、電気自動車に搭載される電源装置が記載されている。この電源装置は、燃料電池と、燃料電池が出力した電力が蓄電される二次電池とが組み合わされたハイブリッド式の電源装置である。そして、電源装置の燃料電池出力制御手段は、検出された二次電池の充電残量に応じて、燃料電池による電力の出力を適宜変化させ、二次電池を効率よく充電する。   Patent Document 1 describes a power supply device mounted on an electric vehicle. This power supply device is a hybrid power supply device in which a fuel cell and a secondary battery that stores electric power output from the fuel cell are combined. Then, the fuel cell output control means of the power supply apparatus appropriately changes the output of power from the fuel cell according to the detected remaining charge of the secondary battery, and charges the secondary battery efficiently.

特開平７−２４０２１２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-240212

一方、発電電力の変動は燃料電池の劣化の原因となるため、燃料電池の耐久性を確保する観点からは燃料電池の出力の大きさはなるべく変動しない方が望ましい。しかしながら、特許文献１の電源装置では、燃料電池の出力を変動させる際にこのような燃料電池の劣化の防止については考慮がされていないため、燃料電池の出力が頻繁に変化して燃料電池の寿命が短くなってしまう可能性がある。   On the other hand, since fluctuations in generated power cause deterioration of the fuel cell, it is desirable that the output of the fuel cell does not vary as much as possible from the viewpoint of ensuring the durability of the fuel cell. However, in the power supply device of Patent Document 1, since the prevention of such deterioration of the fuel cell is not taken into consideration when changing the output of the fuel cell, the output of the fuel cell frequently changes and the fuel cell Life may be shortened.

この発明は、このような問題を解決するためになされ、燃料電池スタックから蓄電装置に効率的に充電を行うことができるとともに、燃料電池スタックの劣化を防止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 is made to solve such a problem, and provides a fuel cell system capable of efficiently charging a power storage device from a fuel cell stack and preventing deterioration of the fuel cell stack. For the purpose.

上記の課題を解決するために、この発明に係る燃料電池システムは、車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタックと、車両負荷と並列に燃料電池スタックに電気的に接続される蓄電装置と、蓄電装置の充電率を検出する電圧検出手段と、充電率検出手段が検出する蓄電装置の充電率に基づいて燃料電池スタックの出力状態を制御する制御手段とを備え、制御手段は、燃料電池スタックの出力状態を、出力値が所定の中出力値である第一出力状態と、出力値が中出力値よりも高い所定の高出力値である第二出力状態と、出力値が中出力値よりも低い所定の低出力値である第三出力状態とに切替えることができ、燃料電池スタックの出力状態が第一出力状態である時には、蓄電装置の充電率が所定の高出力切替閾値ＶＨを下回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第一出力状態から第二出力状態に切り替え、蓄電装置の充電率が、高出力切替閾値ＶＨよりも高い所定の出力低減閾値ＶＬを上回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第一出力状態から第三出力状態に切り替え、燃料電池スタックの出力状態が第二出力状態である時には、蓄電装置の充電率が、高出力切替閾値ＶＨ及び出力低減閾値ＶＬに基づいて定められる中出力切替閾値ＶＭを上回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第二出力状態から第一出力状態に切り替え、中出力切替閾値ＶＭは、

Figure 0006485871
によって定められる。 In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell stack electrically connected to a vehicle load, and a power storage device electrically connected to the fuel cell stack in parallel with the vehicle load. A voltage detecting means for detecting the charging rate of the power storage device; and a control means for controlling the output state of the fuel cell stack based on the charging rate of the power storage device detected by the charging rate detecting means. The output state of the stack is divided into a first output state in which the output value is a predetermined medium output value, a second output state in which the output value is a predetermined high output value higher than the medium output value, and the output value is a medium output value. When the output state of the fuel cell stack is the first output state, the charging rate of the power storage device is set to a predetermined high output switching threshold V H. If below the fuel When the output state of the battery stack is switched from the first output state to the second output state, and the charging rate of the power storage device exceeds a predetermined output reduction threshold V L higher than the high output switching threshold V H , the fuel cell stack When the output state is switched from the first output state to the third output state and the output state of the fuel cell stack is the second output state, the charging rate of the power storage device is set to the high output switching threshold V H and the output reduction threshold V L. based switches the output state of the fuel cell stack in a first output state from the second output state when exceeds the selection threshold V M in that is determined, medium power switching threshold V M is
Figure 0006485871
 Determined by.

この発明に係る燃料電池システムは、車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタックと、車両負荷と並列に燃料電池スタックに電気的に接続される蓄電装置と、蓄電装置の充電率を検出することができる電圧検出手段と、充電率検出手段が検出する蓄電装置の充電率に基づいて燃料電池スタックの発電の出力状態を制御する制御手段とを備え、制御手段は、燃料電池スタックの出力状態を、出力値が所定の中出力値である第一出力状態と、出力値が中出力値よりも高い所定の高出力値である第二出力状態と、出力値が中出力値よりも低い所定の低出力値である第三出力状態とに切替えることができ、燃料電池スタックの出力状態が第一出力状態である時には、蓄電装置の充電率が所定の高出力切替閾値ＶＨを下回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第一出力状態から第二出力状態に切り替え、蓄電装置の充電率が、高出力切替閾値ＶＨよりも高い所定の出力低減閾値ＶＬを上回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第一出力状態から第三出力状態に切り替え、燃料電池スタックの出力状態が第三出力状態である時には、蓄電装置の充電率が、高出力切替閾値ＶＨ及び出力低減閾値ＶＬに基づいて定められる中出力切替閾値ＶＭを下回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第三出力状態から第一出力状態に切り替え、中出力切替閾値ＶＭは、

Figure 0006485871
によって定められてもよい。 A fuel cell system according to the present invention detects a fuel cell stack electrically connected to a vehicle load, a power storage device electrically connected to the fuel cell stack in parallel with the vehicle load, and a charging rate of the power storage device Voltage detecting means capable of controlling the output state of the power generation of the fuel cell stack based on the charging rate of the power storage device detected by the charging rate detecting means, and the control means outputs the output state of the fuel cell stack. A first output state in which the output value is a predetermined medium output value, a second output state in which the output value is a predetermined high output value higher than the medium output value, and a predetermined value in which the output value is lower than the medium output value. the can be switched to a third output condition which is a low output value, if the output state of the fuel cell stack is at a first output state, the charging rate of the power storage device falls below the predetermined high output switching threshold V H Fuel cell stack The output state of the fuel cell stack is switched when the output state of the battery is switched from the first output state to the second output state and the charging rate of the power storage device exceeds a predetermined output reduction threshold V L higher than the high output switching threshold V H When the state is switched from the first output state to the third output state and the output state of the fuel cell stack is the third output state, the charging rate of the power storage device is based on the high output switching threshold V H and the output reduction threshold V L. switches the output state of the fuel cell stack from the third output state to the first output state, mid-power switching threshold V M when it falls below the output switching threshold V M in defined Te is
Figure 0006485871
 May be determined by

また、制御手段は、燃料電池スタックの出力状態が第三出力状態である時には、蓄電装置の充電率が、中出力切替閾値ＶＭを下回った場合に燃料電池スタックの出力状態を第三出力状態から第一出力状態に切り替えてもよい。 The control means, when the output state of the fuel cell stack is a third output state, the third output state the output state of the fuel cell stack when the charging rate, which falls below the mid-power switching threshold V M of the electric storage device To the first output state.

さらに、スタックの第三出力状態は、低出力値が０［Ｋｗ］よりも高い値をとる低出力状態と、低出力値が０［Ｋｗ］の値をとる発電停止状態とを含み、制御手段は、蓄電装置の充電率に基づいて、燃料電池スタックの出力状態を、第一出力状態と、第二出力状態と、低出力状態と、発電停止状態とに切替えることができ、燃料電池スタックの出力状態が低出力状態である時、蓄電装置の充電率が中出力切替閾値ＶＭを下回った場合に燃料電池スタックの出力状態を低出力状態から第一出力状態に切り替えてもよい。 Further, the third output state of the stack includes a low output state in which the low output value is higher than 0 [Kw] and a power generation stop state in which the low output value is 0 [Kw]. Is capable of switching the output state of the fuel cell stack to the first output state, the second output state, the low output state, and the power generation stop state based on the charge rate of the power storage device. when the output state is low output state, the output state of the fuel cell stack may be switched from a low output state to the first output state when the charging rate of the power storage device falls below the mid-power switching threshold V M.

またさらに、スタックの第三出力状態は、低出力値が０［Ｋｗ］の値をとる発電停止状態であってもよい。
また、高出力切替閾値Ｖ Ｈ は、３０％であってもよい。
また、出力低減閾値Ｖ Ｌ は、６０％であってもよい。 Furthermore, the third output state of the stack may be a power generation stop state in which the low output value takes a value of 0 [Kw].
Further, the high output switching threshold value V H may be 30%.
Further, the output reduction threshold V L may be 60%.

この発明に係る燃料電池システムによれば、燃料電池スタックから蓄電装置に効率的に充電を行うことができるとともに、燃料電池の劣化を防止することができる。   According to the fuel cell system of the present invention, the power storage device can be efficiently charged from the fuel cell stack, and the deterioration of the fuel cell can be prevented.

この発明の実施の形態１に係る燃料電池システムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the fuel cell system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１に示す燃料電池システムにおける蓄電装置の充電率と燃料電池の出力状態の切り替えとの関係を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the charging rate of the power storage device and switching of the output state of the fuel cell in the fuel cell system shown in FIG. 1. 図１に示す燃料電池システムと比較するための他の例に係る燃料電池システムの蓄電装置の充電率と燃料電池の出力状態の切り替えとの関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the charging rate of the electrical storage apparatus of the fuel cell system which concerns on the other example for comparing with the fuel cell system shown in FIG. 1, and switching of the output state of a fuel cell. 図１に示す燃料電池システムと比較するための他の例に係る燃料電池システムの蓄電装置の充電率と燃料電池の出力状態の切り替えとの関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the charging rate of the electrical storage apparatus of the fuel cell system which concerns on the other example for comparing with the fuel cell system shown in FIG. 1, and switching of the output state of a fuel cell. この発明の実施の形態２に係る燃料電池システムにおける蓄電装置の充電率と燃料電池の出力状態の切り替えとの関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the charging rate of the electrical storage apparatus in the fuel cell system which concerns on Embodiment 2 of this invention, and switching of the output state of a fuel cell.

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００の構成を図１に示す。
燃料電池システム１００は、複数のセル（図示せず）を有する燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に水素ガスを供給可能な水素タンク２と、燃料電池スタック１に酸素を含む空気を供給可能なコンプレッサ３とを備えている。燃料電池スタック１と水素タンク２との間には、燃料電池スタック１の各セルに供給される水素ガス量を調整するための電磁弁４が設けられる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
A configuration of a fuel cell system 100 according to Embodiment 1 of the present invention is shown in FIG.
The fuel cell system 100 can supply a fuel cell stack 1 having a plurality of cells (not shown), a hydrogen tank 2 capable of supplying hydrogen gas to the fuel cell stack 1, and air containing oxygen to the fuel cell stack 1. The compressor 3 is provided. An electromagnetic valve 4 for adjusting the amount of hydrogen gas supplied to each cell of the fuel cell stack 1 is provided between the fuel cell stack 1 and the hydrogen tank 2.

さらに、燃料電池スタック１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５には車両負荷２０が接続される。すなわち、燃料電池スタック１にはＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して車両負荷２０が接続されている。またさらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、車両負荷２０と並列にキャパシタ６が接続されている。キャパシタ６には、電圧推定器７が取付けられる。ここで、電圧推定器７は、キャパシタ６に入出力される電流を積算することによってキャパシタ６の充電量を求め、その充電量に基づいてキャパシタ６の開回路電圧（ＯＣＶ）を推定することができる。また、コンプレッサ３、電磁弁４及び電圧推定器７には、マイクロコンピュータによって構成されるＥＣＵ８が電気的に接続される。
なお、車両負荷２０は、具体的には産業車両の荷役装置を駆動するための荷役モータや、車軸を駆動するための走行モータ等である。
また、キャパシタ６は蓄電装置を構成する。また、コンプレッサ３、電磁弁４及びＥＣＵ８は制御手段を構成する。またさらに、ＥＣＵ８は電圧推定器７によって推定されるキャパシタ６の開回路電圧に基いてキャパシタ６の充電率（ＳＯＣ）を算出することができるため、ＥＣＵ８及び電圧推定器７は充電率検出手段を構成する。 Further, a DC / DC converter 5 is connected to the fuel cell stack 1. A vehicle load 20 is connected to the DC / DC converter 5. That is, the vehicle load 20 is connected to the fuel cell stack 1 via the DC / DC converter 5. Furthermore, a capacitor 6 is connected to the DC / DC converter 5 in parallel with the vehicle load 20. A voltage estimator 7 is attached to the capacitor 6. Here, the voltage estimator 7 obtains a charge amount of the capacitor 6 by integrating currents input to and output from the capacitor 6, and estimates an open circuit voltage (OCV) of the capacitor 6 based on the charge amount. it can. The compressor 3, the electromagnetic valve 4 and the voltage estimator 7 are electrically connected to an ECU 8 constituted by a microcomputer.
The vehicle load 20 is specifically a cargo handling motor for driving a cargo handling device for an industrial vehicle, a traveling motor for driving an axle, or the like.
Capacitor 6 constitutes a power storage device. Further, the compressor 3, the electromagnetic valve 4 and the ECU 8 constitute a control means. Still further, since the ECU 8 can calculate the charging rate (SOC) of the capacitor 6 based on the open circuit voltage of the capacitor 6 estimated by the voltage estimator 7, the ECU 8 and the voltage estimator 7 provide a charging rate detection means. Configure.

次に、燃料電池システム１００の動作について説明する。
まず、水素タンク２から水素が、コンプレッサ３から空気が、各々、燃料電池スタック１に供給される。そして、燃料電池スタック１の各々のセルでは、水素タンク２から供給される水素とコンプレッサ３から供給される空気中の酸素とが化学反応を起こし電気エネルギーが生成され、発電が行われる。ここで、ＥＣＵ８は電磁弁４の開閉を制御して、水素タンク２から燃料電池スタック１に供給される水素の量を調整する。また同時に、ＥＣＵ８は、コンプレッサ３を制御して燃料電池スタック１に供給される空気の量を調整する。これによって、ＥＣＵ８は、電圧推定器７によって推定されるキャパシタ６の開回路電圧、すなわちキャパシタ６の充電率に基づいて燃料電池スタック１に供給される空気中の酸素及び水素の量を調整し、燃料電池スタック１の発電電力ＰＧを制御する。 Next, the operation of the fuel cell system 100 will be described.
First, hydrogen is supplied from the hydrogen tank 2 and air is supplied from the compressor 3 to the fuel cell stack 1. In each cell of the fuel cell stack 1, hydrogen supplied from the hydrogen tank 2 and oxygen in the air supplied from the compressor 3 cause a chemical reaction to generate electric energy, thereby generating electric power. Here, the ECU 8 controls the opening and closing of the electromagnetic valve 4 to adjust the amount of hydrogen supplied from the hydrogen tank 2 to the fuel cell stack 1. At the same time, the ECU 8 controls the compressor 3 to adjust the amount of air supplied to the fuel cell stack 1. Thereby, the ECU 8 adjusts the amount of oxygen and hydrogen in the air supplied to the fuel cell stack 1 based on the open circuit voltage of the capacitor 6 estimated by the voltage estimator 7, that is, the charging rate of the capacitor 6. controlling the generated power P G of the fuel cell stack 1.

また、燃料電池スタック１で発電された直流電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５によって所定の電圧まで降圧された後、車両負荷２０に出力される。そして、燃料電池スタック１の発電電力ＰＧが車両負荷２０の要求電力ＰＷを上回る場合には、余剰の電力がキャパシタ６に充電される。さらに、燃料電池スタック１の発電電力ＰＧが車両負荷２０の要求電力ＰＷを下回る場合には、不足分の電力がキャパシタ６から放電される。 The direct current generated by the fuel cell stack 1 is stepped down to a predetermined voltage by the DC / DC converter 5 and then output to the vehicle load 20. Then, the generated power P G of the fuel cell stack 1 when exceeding the required power P W of the vehicle load 20, excess power is charged to the capacitor 6. Furthermore, the generated power P G of the fuel cell stack 1 when below the required power P W of the vehicle load 20, power shortage is discharged from the capacitor 6.

図２〜４を参照して、ＥＣＵ８による燃料電池スタック１の発電電力ＰＧの制御について詳細に説明する。
燃料電池スタック１の発電の出力状態には、図２に示すように、発電停止状態と、低出力状態と、中出力状態と、高出力状態との４段階の状態がある。
発電停止状態とは、燃料電池スタック１において発電が行われておらず、発電電力ＰＧ＝０［Ｋｗ］である状態をいう。
また、低出力状態とは、セルの劣化を伴うことなく発電可能である最低値の発電電力ＰＧ＝３［Ｋｗ］を、燃料電池スタック１が出力している状態をいう。そして、この時の発電電力ＰＧ＝３［Ｋｗ］を低出力とする。
さらに、高出力状態とは、車両が最大負荷で動作する際に車両負荷２０の要求電力ＰＷの最大値としての発電電力ＰＧ＝１２［Ｋｗ］を、燃料電池スタック１が出力している状態をいう。そして、この時の発電電力ＰＧ＝１２［Ｋｗ］を高出力とする。
またさらに、中出力状態とは、低出力状態時の発電の電力値と高出力状態時の発電の電力値との間の所定値である発電電力ＰＧ＝６［Ｋｗ］を、燃料電池スタック１が出力している状態をいう。そして、この時の発電電力ＰＧ＝６［Ｋｗ］を中出力とする。ここで、中出力状態における燃料電池スタック１の中出力である発電電力ＰＧは、通常の使用条件において車両が動作する際の車両負荷２０の要求電力ＰＷのほぼ平均的な値に設定される。
ここで、燃料電池スタック１の中出力状態は第一出力状態を構成する。また、高出力状態は第二出力状態を構成する。また、低出力状態及び発電停止状態は第三出力状態を構成する。
なお、低出力状態、高出力状態及び中出力状態における発電電力ＰＧの値は、この実施の形態における具体的な値には限定されない。 Referring to Figures 2-4, it will be described in detail the control of the generated power P G of the fuel cell stack 1 by the ECU 8.
As shown in FIG. 2, the power generation output state of the fuel cell stack 1 has four stages of a power generation stop state, a low output state, a medium output state, and a high output state.
The power generation stop state refers to a state where power generation is not performed in the fuel cell stack 1 and generated power P G = 0 [Kw].
The low output state refers to a state in which the fuel cell stack 1 outputs the lowest generated power P G = 3 [Kw] that can be generated without cell deterioration. Then, the generated power P G = 3 [Kw] at this time is set to a low output.
Further, the high output state means that the fuel cell stack 1 outputs the generated power P G = 12 [Kw] as the maximum value of the required power P W of the vehicle load 20 when the vehicle operates at the maximum load. State. Then, the generated power P G = 12 [Kw] at this time is set to a high output.
Furthermore, the medium output state is a predetermined value between the power value of the power generation in the low output state and the power value of the power generation in the high output state, and the generated power P G = 6 [Kw] The state where 1 is outputting. Then, the generated power P G = 6 [Kw] at this time is set as a medium output. Here, the generated power P G is output in the fuel cell stack 1 at the medium output state is set to substantially an average value of required power P W of the vehicle load 20 when the vehicle is operating in normal conditions of use The
Here, the medium output state of the fuel cell stack 1 constitutes the first output state. The high output state constitutes the second output state. The low output state and the power generation stop state constitute the third output state.
The low output state, the value of the generated power P G in the high output state and a mid-power state is not limited to the specific values in this embodiment.

図２に示すように、ＥＣＵ８はキャパシタ６の充電率に応じて、燃料電池スタック１の発電の出力状態を適宜切り替える。
具体的には、まず、燃料電池スタック１が発電停止状態にある時、キャパシタ６の充電率が発電開始閾値ＶＤ＝５０［％］を下回った場合は、燃料電池スタック１は発電を開始して、出力状態は発電停止状態から低出力状態に移行する（切替段階Ｓ１）。
次に、燃料電池スタック１が低出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が中出力切替閾値ＶＭであるＶＭ１＝４５［％］を下回った場合は、燃料電池スタック１の発電の出力状態は低出力状態から中出力状態に移行する（切替段階Ｓ２）。
さらに次に、燃料電池スタック１が中出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が高出力切替閾値ＶＨが３０［％］を下回った場合は、燃料電池スタック１の発電の出力状態は中出力状態から高出力状態に移行する（切替段階Ｓ３）。なお、高出力切替閾値ＶＨは、車両が最も厳しい条件で使用された際に燃料電池システム１００を保護するために最低限必要なキャパシタ６の充電率として設定される。 As shown in FIG. 2, the ECU 8 appropriately switches the output state of the power generation of the fuel cell stack 1 according to the charging rate of the capacitor 6.
Specifically, first, when the fuel cell stack 1 is in a power generation stop state, if the charging rate of the capacitor 6 falls below the power generation start threshold V D = 50 [%], the fuel cell stack 1 starts power generation. Thus, the output state shifts from the power generation stop state to the low output state (switching step S1).
Next, the fuel cell stack 1 when in a low output state, if it falls below the V M 1 = 45 [%] is a medium output switching threshold V M is the charging rate of the capacitor 6, the fuel cell stack 1 of the generator The output state shifts from the low output state to the medium output state (switching step S2).
Next, when the fuel cell stack 1 is in the medium output state, if the charging rate of the capacitor 6 falls below the high output switching threshold V H of 30 [%], the output state of the power generation of the fuel cell stack 1 is medium. Transition from the output state to the high output state (switching step S3). The high output switching threshold value V H is set as the minimum charging rate of the capacitor 6 required to protect the fuel cell system 100 when the vehicle is used under the most severe conditions.

一方、燃料電池スタック１が高出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が中出力切替閾値ＶＭであるＶＭ１＝４５［％］を上回った場合は、燃料電池スタック１の発電の出力状態は高出力状態から中出力状態に移行する（切替段階Ｓ４）。
次に、燃料電池スタック１が中出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］を上回った場合は、燃料電池スタック１の発電の出力状態は中出力状態から低出力状態に移行する（切替段階Ｓ５）。
さらに次に、燃料電池スタック１が低出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が発電停止閾値ＶＳ＝７０［％］を上回った場合は、燃料電池スタック１は発電を停止して、出力状態は低出力状態から発電停止状態に移行する（切替段階Ｓ６）。なお、発電停止閾値ＶＳは、キャパシタ６が過充電状態となるのを防止するための最高限度の充電率として設定され、残りの充電率の３０［％］分は、キャパシタ６が回生エネルギーを受け取るために必要な余剰分として確保されている。 Meanwhile, when the fuel cell stack 1 is in a high output state, if exceeded V M 1 = 45 [%] is a charging rate medium output switching threshold V M of the capacitor 6, the output of the power generation of the fuel cell stack 1 The state shifts from the high output state to the medium output state (switching step S4).
Next, when the charging rate of the capacitor 6 exceeds the output reduction threshold V L = 60 [%] when the fuel cell stack 1 is in the medium output state, the output state of the power generation of the fuel cell stack 1 is the medium output state. To a low output state (switching step S5).
Next, when the fuel cell stack 1 is in a low output state, if the charging rate of the capacitor 6 exceeds the power generation stop threshold V S = 70 [%], the fuel cell stack 1 stops power generation and outputs The state shifts from the low output state to the power generation stop state (switching step S6). The power generation stop threshold V S is set as the maximum charging rate for preventing the capacitor 6 from being overcharged. The remaining charging rate of 30 [%] causes the capacitor 6 to generate regenerative energy. It is secured as a surplus necessary to receive.

ここで、この実施の形態の燃料電池システム１００において、中出力切替閾値ＶＭ１は、

Figure 0006485871
として定められている。すなわち、中出力切替閾値ＶＭ１＝４５［％］は、高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］と出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］との中間の値に設定されている。
これにより、燃料電池スタック１の発電の出力状態が中出力状態から高出力状態に移行する際（切替段階Ｓ３）、キャパシタ６の充電率は中出力切替閾値ＶＭ１＝４５［％］から高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］に至るまでの１５％分の範囲で変動することができる。また一方で、燃料電池スタック１の発電の出力状態が中出力状態から低出力状態に移行する際（切替段階Ｓ５）、キャパシタ６の充電率は中出力切替閾値ＶＭ１＝４５［％］から出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］に至るまでの１５％分の範囲で変動することができる。
すなわち、キャパシタ６の充電率が１５％分の範囲で変動する間、燃料電池スタック１は中出力状態を保って安定して発電を行うことができる。 Here, in the fuel cell system 100 of this embodiment, the medium output switching threshold V M 1 is
Figure 0006485871
 It is defined as. That is, the medium output switching threshold V M 1 = 45 [%] is set to an intermediate value between the high output switching threshold V H = 30 [%] and the output reduction threshold V L = 60 [%].
Thereby, when the output state of the power generation of the fuel cell stack 1 shifts from the medium output state to the high output state (switching step S3), the charging rate of the capacitor 6 increases from the medium output switching threshold V M 1 = 45 [%]. The output switching threshold V H can be varied within a range of 15% until reaching 30%. On the other hand, when the output state of the power generation of the fuel cell stack 1 is transferred from the intermediate output state to the low output state (switching step S5), middle output charging rate of the capacitor 6 switching threshold V M 1 = 45 From [%] The output reduction threshold V L can be varied within a range of 15% until reaching 60%.
That is, while the charging rate of the capacitor 6 fluctuates within a range of 15%, the fuel cell stack 1 can stably generate power while maintaining the medium output state.

次に、図３に示す他の例に係る燃料電池システムの燃料電池スタックの出力状態の切り替えを説明するとともに、図２に示す燃料電池システム１００との比較を行う。
図３に示す他の例に係る燃料電池システムでは、燃料電池スタックの出力状態が高出力状態から中出力状態に移行する際（切替段階Ｓ４）の中出力切替閾値ＶＭがＶＭ２＝４０［％］として設定されている。すなわち、図３に示す他の例に係る燃料電池システムでは、中出力切替閾値ＶＭ２＝４０［％］と高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］とがより近い値にある。従って、このような場合、燃料電池スタックの出力状態が高出力状態から中出力状態に移行した（切替段階Ｓ４）後に車両負荷の要求する電力が高くなると、すぐにキャパシタの充電率は３０［％］を下回り、再び出力状態が高出力状態に切り替わってしまう（切替段階Ｓ３）。従って、車両負荷が要求する電力の増減に対して、燃料電池スタックの出力状態は中出力状態と高出力状態との間で頻繁に切り替えが行われる（切替段階Ｓ３，Ｓ４）。 Next, switching of the output state of the fuel cell stack of the fuel cell system according to another example shown in FIG. 3 will be described, and a comparison with the fuel cell system 100 shown in FIG. 2 will be made.
Figure fuel cell system according to another embodiment shown in 3, the output switching threshold V M is V M 2 = 40 in the case where the output state of the fuel cell stack is transferred to the intermediate output state from a high output state (switching step S4) It is set as [%]. That is, in the fuel cell system according to another embodiment shown in FIG. 3, medium power switching threshold V M 2 = 40 [%] and the high-power switching threshold V H = 30 [%] and is in closer values. Therefore, in such a case, as soon as the power demanded by the vehicle load increases after the output state of the fuel cell stack has shifted from the high output state to the medium output state (switching step S4), the charging rate of the capacitor immediately increases to 30 [%. ], The output state switches to the high output state again (switching step S3). Therefore, the output state of the fuel cell stack is frequently switched between the medium output state and the high output state with respect to the increase or decrease in power required by the vehicle load (switching steps S3 and S4).

また、図４に示す他の例に係る燃料電池システムの燃料電池スタックの出力状態の切り替えを説明するとともに、図２に示す燃料電池システム１００との比較を行う。
図４に示す燃料電池システムの燃料電池スタックの出力状態の切り替えでは、高出力状態から中出力状態に移行する際の中出力切替閾値ＶＭがＶＭ３＝５０［％］として設定されている（切替段階Ｓ４）。すなわち、図４に示す他の例に係る燃料電池システムでは、中出力切替閾値ＶＭ３＝５０［％］と出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］とがより近い値にある。従って、このような場合、燃料電池スタックの出力状態が高出力状態から中出力状態に移行した後に、車両負荷の要求する電力が低い状態にあったり、又は回生によってキャパシタが充電されたりするとすぐにキャパシタの充電率は６０［％］を上回る。従って、燃料電池スタックの出力状態は、高出力状態から中出力状態への切り替え、及び中出力状態から低出力状態への切り替えがより短時間で行われる。 Further, switching of the output state of the fuel cell stack of the fuel cell system according to another example shown in FIG. 4 will be described, and a comparison with the fuel cell system 100 shown in FIG. 2 will be made.
The switching of the output state of the fuel cell stack of the fuel cell system shown in FIG. 4, the output switching threshold V M in the time of transition to the mid-power state from the high output state is set as V M 3 = 50 [%] (Switching step S4). That is, in the fuel cell system according to another example shown in FIG. 4, the medium output switching threshold V M 3 = 50 [%] and the output reduction threshold V L = 60 [%] are closer to each other. Therefore, in such a case, as soon as the output state of the fuel cell stack shifts from the high output state to the medium output state, the power required by the vehicle load is low or the capacitor is charged by regeneration. The charging rate of the capacitor exceeds 60 [%]. Therefore, the output state of the fuel cell stack is switched from the high output state to the medium output state and from the medium output state to the low output state in a shorter time.

また、図４に示す燃料電池スタックの出力状態の切り替えでは、低出力状態から中出力状態に移行する際の中出力切替閾値ＶＭがＶＭ２＝４０［％］として設定されている（切替段階Ｓ２）。すなわち、低出力状態から中出力状態に移行する際の中出力切替閾値ＶＭ２＝４０［％］と高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］とは、互いにより近い値にある。従ってこのような場合、燃料電池スタックの出力状態が低出力状態から中出力状態に移行した後に、車両負荷の要求する電力が高くなると、すぐにキャパシタの充電率は高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］を下回る。従って、燃料電池スタックの出力状態は、低出力状態から中出力状態への切り替え、及び中出力状態から高出力状態への切り替えがより短時間で行われる。 Further, the switching of the output state of the fuel cell stack shown in FIG. 4, are set as the selection threshold V M is V M 2 = 40 [%] in the time of transition to the mid-power state from the low power state (switch Step S2). That is, the low power output switching threshold V M 2 = 40 [%] in the time of transition to medium output from one state to the high output switching threshold V H = 30 [%], is a value closer to each other. Therefore, in such a case, as soon as the power demanded by the vehicle load increases after the output state of the fuel cell stack shifts from the low output state to the medium output state, the charging rate of the capacitor immediately increases to the high output switching threshold V H = 30. Below [%]. Accordingly, the output state of the fuel cell stack is switched from the low output state to the medium output state and from the medium output state to the high output state in a shorter time.

なお、図示はしないが、低出力状態から中出力状態に移行する（切替段階Ｓ２）際の中出力切替閾値ＶＭが、ＶＭ１＝４５［％］よりも出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］に近い値に設定された場合も同様に、中出力状態と低出力状態との間で頻繁に切り替えが行われる（切替段階Ｓ２，Ｓ５）。 Although not shown, moves the medium power state from the low power state the selection threshold V M in the (switching step S2) when the, V M 1 = 45 [% ] Output than reducing the threshold V L = 60 [ Similarly, when the value is set to a value close to [%], switching is frequently performed between the medium output state and the low output state (switching steps S2 and S5).

以上より、この実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、キャパシタ６の充電率に応じて燃料電池スタック１の出力状態が切り替えられることで、燃料電池スタック１からキャパシタ６への効率のよい充電が可能となっている。そしてさらに、燃料電池スタック１の出力状態を切り替える際の中出力切替閾値ＶＭは、高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］及び出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］との関係において、

Figure 0006485871
によって定められるＶＭ１＝４５［％］に設定される。これにより、燃料電池スタック１の出力状態の切り替えが、図３又は４に示す燃料電池システムのように頻繁に行われることが防止され、燃料電池スタック１が中出力状態で一定して発電を続ける時間が長くなる。従って、燃料電池システム１００を長期間使用した場合であっても、燃料電池スタック１のセルの劣化を防止することができる。 As described above, in the fuel cell system 100 according to the first embodiment, the output state of the fuel cell stack 1 is switched according to the charging rate of the capacitor 6, so that efficient charging from the fuel cell stack 1 to the capacitor 6 is performed. Is possible. And further, the selection threshold V M in the time of switching the output state of the fuel cell stack 1, in relation to the high-power switching threshold V H = 30 [%] and the output reduction threshold V L = 60 [%],
Figure 0006485871
 Is set to V M 1 = 45 [%]. Thus, the switching of the output state of the fuel cell stack 1 is prevented from being frequently performed as in the fuel cell system shown in FIG. 3 or 4, and the fuel cell stack 1 continues to generate electricity constantly in the medium output state. The time will be longer. Therefore, even when the fuel cell system 100 is used for a long period of time, deterioration of the cells of the fuel cell stack 1 can be prevented.

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る燃料電池システム２００の構成を図５に示す。なお、燃料電池システム２００の構成は、図１に示す実施の形態１に係る燃料電池システム１００の構成と同様である。
燃料電池システム２００の燃料電池スタック１の発電の出力状態には、図５に示すように、発電停止状態と、中出力状態と、高出力状態との３段階の状態がある。各々の出力状態は、実施の形態１の燃料電池システム１００における発電停止状態、中出力状態及び高出力状態と同様である。
なお、この実施の形態において、発電停止状態が第三出力状態を構成する。 Embodiment 2. FIG.
A configuration of a fuel cell system 200 according to Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG. The configuration of the fuel cell system 200 is the same as the configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the output state of power generation of the fuel cell stack 1 of the fuel cell system 200 has three stages of a power generation stop state, a medium output state, and a high output state. Each output state is the same as the power generation stop state, medium output state, and high output state in the fuel cell system 100 of the first embodiment.
In this embodiment, the power generation stop state constitutes the third output state.

ＥＣＵ８はキャパシタ６の充電率に応じて、燃料電池スタック１の発電の出力状態を適宜切り替える。
具体的には、まず、燃料電池スタック１が発電停止状態にある時、キャパシタ６の充電率が中出力切替閾値ＶＭとしてのＶＭ４＝５０［％］を下回った場合は、燃料電池スタック１は発電を開始し、出力状態は発電停止状態から中出力状態に移行する（切替段階Ｓ１’）。
次に、燃料電池スタック１が中出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］を下回った場合は、燃料電池スタック１の発電の出力状態は中出力状態から高出力状態に移行する（切替段階Ｓ２’）。 The ECU 8 appropriately switches the output state of power generation of the fuel cell stack 1 according to the charging rate of the capacitor 6.
Specifically, first, when the fuel cell stack 1 is in the power generation stop state, if the charging rate of the capacitor 6 falls below V M 4 = 50 [%] as a medium power switching threshold V M is the fuel cell stack 1 starts power generation, and the output state shifts from the power generation stop state to the medium output state (switching step S1 ′).
Next, when the fuel cell stack 1 is in the medium output state, if the charging rate of the capacitor 6 falls below the high output switching threshold V H = 30 [%], the power generation output state of the fuel cell stack 1 is the medium output. The state is shifted to the high output state (switching step S2 ′).

一方、燃料電池スタック１が高出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が中出力切替閾値ＶＭであるＶＭ４＝５０［％］を上回った場合は、燃料電池スタック１の発電の出力状態は高出力状態から中出力状態に移行する（切替段階Ｓ３’）。
次に、燃料電池スタック１が中出力状態にある時、キャパシタ６の充電率が出力低減閾値ＶＬ＝７０［％］を上回った場合は、燃料電池スタック１は発電を停止し、出力状態は中出力状態から発電停止状態に移行する（切替段階Ｓ４’）。なお、燃料電池システム２００における出力低減閾値ＶＬ＝７０［％］は、燃料電池システム１００の発電停止閾値ＶＳと同一の値であり、キャパシタ６が過充電状態となるのを防止するための最高限度の充電率として設定されている。 Meanwhile, when the fuel cell stack 1 is in a high output state, if exceeded V M 4 = 50 [%] is a charging rate medium output switching threshold V M of the capacitor 6, the output of the power generation of the fuel cell stack 1 The state shifts from the high output state to the medium output state (switching step S3 ′).
Next, when the fuel cell stack 1 is in the medium output state, if the charging rate of the capacitor 6 exceeds the output reduction threshold V L = 70 [%], the fuel cell stack 1 stops power generation and the output state is The medium output state shifts to the power generation stop state (switching step S4 ′). The output reduction threshold V L = 70 [%] in the fuel cell system 200 is the same value as the power generation stop threshold V S of the fuel cell system 100, and prevents the capacitor 6 from being overcharged. It is set as the maximum charging rate.

ここで、この実施の形態の燃料電池システム１００において、中出力切替閾値ＶＭ４は、燃料電池システム１００の中出力切替閾値ＶＭ１と同様に、

Figure 0006485871
として定められている。すなわち、中出力切替閾値ＶＭ４＝５０［％］は、高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］と出力低減閾値ＶＬ＝７０［％］との中間の値に設定されている。
これにより、燃料電池スタック１の発電の出力状態が中出力状態から高出力状態に移行する際（切替段階Ｓ２’）、キャパシタ６の充電率は中出力切替閾値ＶＭ４＝５０［％］から高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］に至るまでの２０％分の範囲で変動することができる。また一方で、燃料電池スタック１の発電の出力状態が中出力状態から発電停止状態に移行する際（切替段階Ｓ４’）、キャパシタ６の充電率は中出力切替閾値ＶＭ４＝５０［％］から出力低減閾値ＶＬ＝７０［％］に至るまでの２０％分の範囲で変動することができる。 Here, in the fuel cell system 100 of this embodiment, medium power switching threshold V M 4, like the output switching threshold V M 1 in the fuel cell system 100,
Figure 0006485871
 It is defined as. That is, the medium output switching threshold V M 4 = 50 [%] is set to an intermediate value between the high output switching threshold V H = 30 [%] and the output reduction threshold V L = 70 [%].
Thus, when the output state of the power generation of the fuel cell stack 1 is transferred from the intermediate output state to a high output state (switching step S2 '), a medium output switching threshold V M 4 = 50 is the charging rate of the capacitor 6 from [%] It can be varied within a range of 20% up to the high output switching threshold V H = 30 [%]. On the other hand, when shifting from the middle output state to the power generation stop state output state of power generation of the fuel cell stack 1 (the switching step S4 '), the charging rate is medium output switching threshold V M 4 = 50 of the capacitor 6 [%] To the output reduction threshold V L = 70 [%].

ここで、もし中出力切替閾値ＶＭが高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］により近い値に設定された場合は、発電停止状態から中出力状態への切り替え（切替段階Ｓ１’）、及び中出力状態から高出力状態への切り替え（切替段階Ｓ２’）がより短時間で行われる。さらに、中出力状態と高出力状態との間で燃料電池スタックの出力状態の切り替えが頻繁に行われるようになる（切替段階Ｓ２’，Ｓ３’）。
また、中出力切替閾値ＶＭが出力低減閾値ＶＬ＝７０［％］により近い値に設定された場合も、燃料電池スタックの出力状態は中出力状態と発電停止状態との間で頻繁に切り替えが行われるようになる（切替段階Ｓ１’，Ｓ４’）。そしてさらに、高出力状態から中出力状態への切り替え（切替段階Ｓ３’）、及び中出力状態から発電停止状態への切り替え（切替段階Ｓ４’）がより短時間で行われるようになる。 Here, if the medium power switching threshold V M is set to a value closer to the high-power switching threshold V H = 30 [%] is If switching to medium power state from the power generation stop state (switching step S1 '), and Switching from the medium output state to the high output state (switching step S2 ′) is performed in a shorter time. Further, the output state of the fuel cell stack is frequently switched between the medium output state and the high output state (switching steps S2 ′ and S3 ′).
Further, frequent switching between the case where the medium output switching threshold V M is set to a value closer to the output reduction threshold V L = 70 [%], the output state of the fuel cell stack to the medium output state and power generation stop state (Switching steps S1 ′, S4 ′). Furthermore, switching from the high output state to the medium output state (switching step S3 ′) and switching from the medium output state to the power generation stop state (switching step S4 ′) are performed in a shorter time.

以上より、この実施の形態２に係る燃料電池システム２００では、燃料電池システム１００と同様に、燃料電池スタック１からキャパシタ６への効率のよい充電が可能となる。そしてさらに、燃料電池スタック１の出力状態を切り替える際の中出力切替閾値ＶＭは、高出力切替閾値ＶＨ＝３０［％］及び出力低減閾値ＶＬ＝６０［％］との関係において、

Figure 0006485871
によって定められるＶＭ４＝５０［％］に設定される。これにより、燃料電池スタック１の出力状態の切り替えが頻繁に行われることが防止されるため、燃料電池スタック１のセルの劣化を防止することができる。 As described above, in the fuel cell system 200 according to the second embodiment, as in the fuel cell system 100, efficient charging from the fuel cell stack 1 to the capacitor 6 is possible. And further, the selection threshold V M in the time of switching the output state of the fuel cell stack 1, in relation to the high-power switching threshold V H = 30 [%] and the output reduction threshold V L = 60 [%],
Figure 0006485871
 Is set to V M 4 = 50 [%]. As a result, frequent switching of the output state of the fuel cell stack 1 is prevented, so that deterioration of the cells of the fuel cell stack 1 can be prevented.

なお、実施の形態１又は２の燃料電池システム１００又は２００において、高出力状態から中出力状態に移行する際の中出力切替閾値ＶＭのみを

Figure 0006485871
として設定してもよい。
また、低出力状態又は発電停止状態から中出力状態に移行する際の中出力切替閾値ＶＭのみを、
Figure 0006485871
 として設定してもよい。 Incidentally, in the fuel cell system 100 or 200 of the first or second embodiment, only the output switching threshold V M in the time of transition to the mid-power state from the high output state
Figure 0006485871
 May be set as
Moreover, only the output switching threshold V M in the time of transition to the mid-power state from the low power state or the power generation stop state,
Figure 0006485871
 May be set as

また、実施の形態１又は２の燃料電池システム１００又は２００に用いられる蓄電装置は、キャパシタ６に限定されず、例えばリチウムイオン電池であってもよい。   In addition, the power storage device used in fuel cell system 100 or 200 of Embodiment 1 or 2 is not limited to capacitor 6, and may be, for example, a lithium ion battery.

１ 燃料電池スタック、３ コンプレッサ（制御手段）、４ 電磁弁（制御手段）、６ キャパシタ（蓄電装置）、７ 電圧推定器（充電率検出手段）、８ ＥＣＵ（制御手段、充電率検出手段）、２０ 車両負荷、１００，２００ 燃料電池システム。   1 fuel cell stack, 3 compressor (control means), 4 solenoid valve (control means), 6 capacitor (power storage device), 7 voltage estimator (charge rate detection means), 8 ECU (control means, charge rate detection means), 20 Vehicle load, 100, 200 Fuel cell system.

Claims (7)

車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタックと、
前記車両負荷と並列に前記燃料電池スタックに電気的に接続される蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電率を検出する充電率検出手段と、
前記充電率検出手段が検出する前記蓄電装置の前記充電率に基づいて前記燃料電池スタックの出力状態を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記燃料電池スタックの出力状態を、
出力値が所定の中出力値である第一出力状態と、
出力値が前記中出力値よりも高い所定の高出力値である第二出力状態と、
出力値が前記中出力値よりも低い所定の低出力値である第三出力状態とに切替えることができ、
前記燃料電池スタックの出力状態が前記第一出力状態である時には、
前記蓄電装置の前記充電率が所定の高出力切替閾値ＶＨを下回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第一出力状態から前記第二出力状態に切り替え、
前記蓄電装置の前記充電率が、前記高出力切替閾値ＶＨよりも高い所定の出力低減閾値ＶＬを上回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第一出力状態から前記第三出力状態に切り替え、
前記燃料電池スタックの出力状態が前記第二出力状態である時には、
前記蓄電装置の前記充電率が、前記高出力切替閾値ＶＨ及び前記出力低減閾値ＶＬに基づいて定められる中出力切替閾値ＶＭを上回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第二出力状態から前記第一出力状態に切り替え、
前記中出力切替閾値ＶＭは、
Figure 0006485871
 によって定められる燃料電池システム。 A fuel cell stack electrically connected to a vehicle load;
A power storage device electrically connected to the fuel cell stack in parallel with the vehicle load;
Charging rate detection means for detecting a charging rate of the power storage device;
Control means for controlling the output state of the fuel cell stack based on the charge rate of the power storage device detected by the charge rate detection means;
The control means includes
The output state of the fuel cell stack is
A first output state in which the output value is a predetermined medium output value;
A second output state in which the output value is a predetermined high output value higher than the medium output value;
The output value can be switched to a third output state that is a predetermined low output value lower than the medium output value,
When the output state of the fuel cell stack is the first output state,
Wherein switching the output state of the fuel cell stack from said first output state when the charging rate is below the predetermined high output switching threshold V H to the second output state of said power storage device,
When the charging rate of the power storage device exceeds a predetermined output reduction threshold V L higher than the high output switching threshold V H , the output state of the fuel cell stack is changed from the first output state to the third output state. Switch to
When the output state of the fuel cell stack is the second output state,
The charging rate of the power storage device, the high output switching threshold V H and the output reduction threshold V wherein when exceeds the selection threshold V M in determined based on the L fuel cell the second output state of the stack Switch from the output state to the first output state,
Wherein in the selection threshold V M is
Figure 0006485871
 Fuel cell system defined by. 車両負荷に電気的に接続される燃料電池スタックと、
前記車両負荷と並列に前記燃料電池スタックに電気的に接続される蓄電装置と、
前記蓄電装置の充電率を検出することができる充電率検出手段と、
前記充電率検出手段が検出する前記蓄電装置の前記充電率に基づいて前記燃料電池スタックの発電の出力状態を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記燃料電池スタックの出力状態を、
出力値が所定の中出力値である第一出力状態と、
出力値が前記中出力値よりも高い所定の高出力値である第二出力状態と、
出力値が前記中出力値よりも低い所定の低出力値である第三出力状態とに切替えることができ、
前記燃料電池スタックの出力状態が前記第一出力状態である時には、
前記蓄電装置の前記充電率が所定の高出力切替閾値ＶＨを下回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第一出力状態から前記第二出力状態に切り替え、
前記蓄電装置の前記充電率が、前記高出力切替閾値ＶＨよりも高い所定の出力低減閾値ＶＬを上回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第一出力状態から前記第三出力状態に切り替え、
前記燃料電池スタックの出力状態が前記第三出力状態である時には、
前記蓄電装置の前記充電率が、前記高出力切替閾値ＶＨ及び前記出力低減閾値ＶＬに基づいて定められる中出力切替閾値ＶＭを下回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第三出力状態から前記第一出力状態に切り替え、
前記中出力切替閾値ＶＭは、
Figure 0006485871
 によって定められる燃料電池システム。 A fuel cell stack electrically connected to a vehicle load;
A power storage device electrically connected to the fuel cell stack in parallel with the vehicle load;
Charging rate detection means capable of detecting a charging rate of the power storage device;
Control means for controlling the output state of power generation of the fuel cell stack based on the charge rate of the power storage device detected by the charge rate detection means,
The control means includes
The output state of the fuel cell stack is
A first output state in which the output value is a predetermined medium output value;
A second output state in which the output value is a predetermined high output value higher than the medium output value;
The output value can be switched to a third output state that is a predetermined low output value lower than the medium output value,
When the output state of the fuel cell stack is the first output state,
Wherein switching the output state of the fuel cell stack from said first output state when the charging rate is below the predetermined high output switching threshold V H to the second output state of said power storage device,
When the charging rate of the power storage device exceeds a predetermined output reduction threshold V L higher than the high output switching threshold V H , the output state of the fuel cell stack is changed from the first output state to the third output state. Switch to
When the output state of the fuel cell stack is the third output state,
The charging rate of the power storage device, the high output switching threshold V H and the output reduction threshold V wherein when it falls below the output switching threshold V M in determined based on the L fuel cell said third output state of the stack Switch from the output state to the first output state,
Wherein in the selection threshold V M is
Figure 0006485871
 Fuel cell system defined by. 前記制御手段は、前記燃料電池スタックの出力状態が前記第三出力状態である時には、
前記蓄電装置の前記充電率が、前記中出力切替閾値ＶＭを下回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記第三出力状態から前記第一出力状態に切り替える請求項１に記載の燃料電池システム。 The control means, when the output state of the fuel cell stack is the third output state,
The charging rate of the power storage device, a fuel cell according to claim 1 for switching the output state of said fuel cell stack when it falls below the in the selection threshold V M from the third output state to said first output state system. 前記スタックの前記第三出力状態は、前記低出力値が０［Ｋｗ］よりも高い値をとる低出力状態と、前記低出力値が０［Ｋｗ］の値をとる発電停止状態とを含み、
前記制御手段は、
前記蓄電装置の前記充電率に基づいて、前記燃料電池スタックの出力状態を、前記第一出力状態と、前記第二出力状態と、前記低出力状態と、前記発電停止状態とに切替えることができ、
前記燃料電池スタックの出力状態が前記低出力状態である時、前記蓄電装置の前記充電率が前記中出力切替閾値ＶＭを下回った場合に前記燃料電池スタックの出力状態を前記低出力状態から前記第一出力状態に切り替える請求項２又は３に記載の燃料電池システム。 The third output state of the stack includes a low output state where the low output value takes a value higher than 0 [Kw], and a power generation stop state where the low output value takes a value of 0 [Kw],
The control means includes
Based on the charging rate of the power storage device, the output state of the fuel cell stack can be switched to the first output state, the second output state, the low output state, and the power generation stop state. ,
When the output state of the fuel cell stack is the low output state, the output state of the fuel cell stack when the charging rate of the power storage device falls below said during output switching threshold V M from the low output state The fuel cell system according to claim 2 or 3, wherein the fuel cell system is switched to the first output state. 前記スタックの前記第三出力状態は、前記低出力値が０［Ｋｗ］の値をとる発電停止状態である請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the third output state of the stack is a power generation stop state in which the low output value takes a value of 0 [Kw]. 前記高出力切替閾値ＶHigh output switching threshold V ＨH は、３０％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。Is 30%, The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5. 前記出力低減閾値ＶThe output reduction threshold V ＬL は、６０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。Is 60%, The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
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