燃料电池系统、燃料电池车辆及燃料电池系统的控制方法
【专利说明】燃料电池系统、燃料电池车辆及燃料电池系统的控制方法
[0001 ] 本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请编号2014-231646号的日本专利申请的优先权、及基于在2015年5月26日提出申请的申请编号2015-106092号的日本专利申请的优先权，并将它们的公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及搭载于车辆的燃料电池系统、燃料电池车辆及燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0003]以往，在搭载于车辆的燃料电池系统中，已知有根据加速踏板踏入量来算出燃料电池的发电要求电力(指示电力)，以使燃料电池的发电电力与指示电力一致的方式控制向燃料电池供给的氧量及氢量的结构(JP2011-15580A)。该燃料电池系统在车辆的减速时那样电动机的消耗电力减少时，使燃料电池的指示电力减少。
【发明内容】
[0004]【发明要解决的课题】
[0005]然而，在由于加速踏板踏入量的急剧减少等而电动机的消耗电力急剧减少的情况下，对应地到燃料电池的发电电力减少为止存在时间上的延迟，因此在此期间发电的电力的过剩部分向二次电池充电，在二次电池中存在发生过充电的问题。
[0006]【用于解决课题的方案】
[0007]本发明为了解决上述的课题而作出，能够作为以下的方式来实现。
[0008](I)根据本发明的一方式，提供一种搭载于车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力；二次电池，向所述电动机供给电力；SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量;加速踏板位置检测部，检测所述车辆的加速踏板踏入量;及控制部，控制所述燃料电池的发电电力，所述控制部具备:发电要求电力计算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次电池的温度及蓄电量，算出对所述燃料电池指示的发电要求电力;及上限要求电力计算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次电池的温度及蓄电量，算出所述燃料电池能够发电的上限要求电力，所述上限要求电力中包括基于所述二次电池的温度及蓄电量而算出的允许充电电力，所述控制部判断是否满足作为所述电动机的消耗电力急剧减少的条件而预先设定的条件，当判断为满足所述条件时，所述控制部使所述允许充电电力为零来算出所述上限要求电力，当判断为不满足所述条件时，所述控制部使用基于所述二次电池的温度及蓄电量而算出的允许充电电力来算出所述上限要求电力，在算出的所述发电要求电力超过算出的所述上限要求电力的情况下，所述控制部使所述燃料电池执行与算出的所述上限要求电力对应的发电。根据该结构，在电动机的消耗电力急剧减少时，二次电池的允许充电电力成为零而燃料电池的上限要求电力(指示电力)减少，因此能够使燃料电池的发电电力迅速减少。由此，能够使电动机消耗电力的急剧减少时的二次电池的过充电的发生减少。
[0009](2)在上述方式的燃料电池系统中，可以是，所述预先设定的条件是所述加速踏板踏入量的减少速度成为第一阈值以上。根据该结构，能够容易地检测电动机消耗电力急剧减少的状态。
[0010](3)在上述方式的燃料电池系统中，可以是，所述预先设定的条件是所述车辆的档位从行驶档切换为空档且所述燃料电池的发电电力成为第二阈值以上。根据该结构，能够容易地检测电动机消耗电力急剧减少的状态。
[0011](4)根据本发明的另一方式，提供一种搭载于车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力;二次电池，向所述电动机供给电力；SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量;加速踏板位置检测部，检测所述车辆的加速踏板踏入量;及控制部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次电池的温度及蓄电量，算出对所述燃料电池指示的发电要求电力，所述发电要求电力包括根据所述二次电池的温度及蓄电量而算出的充电电力，所述控制部判断是否满足作为所述电动机的消耗电力急剧减少的条件而预先设定的条件，当判断为满足所述条件时，所述控制部使基于所述二次电池的温度及蓄电量而算出的充电电力为零来算出所述发电要求电力，当判断为不满足所述条件时，所述控制部使用基于所述二次电池的温度及蓄电量而算出的充电电力来算出所述发电要求电力。根据该结构，在电动机的消耗电力急剧减少时，发电要求电力(指示电力)中包含的充电电力成为零而燃料电池的发电要求电力减少，因此能够使燃料电池的发电电力迅速减少。由此，能够使电动机消耗电力的急剧减少时的二次电池的过充电的发生减少。
[0012](5)根据本发明的又一方式，提供一种搭载于车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池，向驱动所述车辆的电动机供给电力;二次电池，向所述电动机供给电力；SOC检测部，检测所述二次电池的温度及蓄电量;加速踏板位置检测部，检测所述车辆的加速踏板踏入量;及控制部，控制所述燃料电池的发电电力，所述控制部具备:发电要求电力计算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次电池的温度及蓄电量，算出对所述燃料电池指示的发电要求电力;及上限要求电力计算部，基于所述加速踏板踏入量、所述二次电池的温度及蓄电量，算出所述燃料电池能够发电的上限要求电力，所述上限要求电力中包括基于所述二次电池的温度及蓄电量、校正系数而算出的允许充电电力，所述控制部判断是否满足作为所述电动机的消耗电力急剧减少的条件而预先设定的条件，当判断为满足所述条件时，所述控制部使所述校正系数与不满足所述条件的情况下相比减少，从而使所述允许充电电力减少而算出所述上限要求电力，当判断为不满足所述条件时，所述控制部使所述校正系数与满足所述条件的情况下相比增大，从而使所述允许充电电力增加而算出所述上限要求电力，在算出的所述发电要求电力超过算出的所述上限要求电力的情况下，所述控制部使所述燃料电池执行与算出的所述上限要求电力对应的发电。根据该结构，在电动机的消耗电力急剧减少时，二次电池的允许充电电力减少而上限要求电力(指示电力)减少，因此能够使燃料电池的发电电力迅速减少。由此，能够使电动机消耗电力的急剧减少时的二次电池的过充电的发生减少。
[0013](6)在上述方式的燃料电池系统中，可以是，所述预先设定的条件是由制动器产生的所述车辆的制动力大于由所述电动机产生的所述车辆的驱动力。根据该结构，能够容易地检测电动机消耗电力急剧减少的状态。
[0014](7)在上述方式的燃料电池系统中，可以是，当判断为满足所述条件时，在所述加速踏板踏入量为预先设定的值以下的情况下，所述控制部使所述校正系数与所述加速踏板踏入量大于所述预先设定的值的情况下相比增大。根据该结构，即使在加速踏板踏入量小的情况下，也能够抑制由于燃料电池的发电电力的下降而燃料电池的电位上升的情况。
[0015]需要说明的是，本发明能够以各种形态实现，例如，能够以搭载有燃料电池的车辆、搭载于车辆的燃料电池系统的控制方法、执行该控制方法的控制装置、实现该控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等方式实现。
【附图说明】
[0016]图1是搭载有第一实施方式的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略图。
[0017]图2是用于说明控制装置的结构的图。
[0018]图3是用于说明校正系数设定控制的流程图。
[0019]图4是表示校正系数α与二次电池的温度及蓄电量的关系的说明图。
[0020]图5是例示了第一实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。
[0021]图6是例示了比较例I的燃料电池车辆的状态的时间图。
[0022]图7是例示了比较例2的燃料电池车辆的状态的时间图。
[0023]图8是例示了第二实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。
[0024]图9是例示了第三实施方式的校正系数设定控制的流程图。
[0025]图10是例示了第三实施方式的校正系数α的说明图。
[0026]图11是表示第三实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。
[0027]图12是例示了第四实施方式的校正系数设定控制的流程图。
[0028]图13是表示第四实施方式的燃料电池车辆的状态的时间图。
[0029]图14是例示了第五实施方式的校正系数设定控制的流程图。
[0030]【标号说明】
[0031]10…燃料电池车辆
[0032]100…燃料电池系统
[0033]110…燃料电池
[0034]120…FC升压转换器
[0035]130…动力控制单元
[0036]132…电动机驱动器
[0037]136…牵引电动机
[0038]138…空气压缩器
[0039]139…车速检测部
[0040]140…二次电池
[0041]142...S0C 检测部
[0042]150 …FC 辅机
[0043]180…控制装置
[0044]19(l...加速踏板位置检测部
[0045]WL...车轮
【具体实施方式】
[0046]Α.第一实施方式:
[0047]图1是表示搭载有第一实施方式的燃料电池系统100的燃料电池车辆10的结构的概略图。燃料电池车辆10具备燃料电池110、FC升压转换器120、动力控制单元(P⑶)130、牵引电动机136、空气压缩器(六0?)138、车速检测部139、二次电池140、30(:检测部142、？(:辅机150、控制装置180、加速踏板位置检测部190、车轮WL。燃料电池车辆10通过从燃料电池110及二次电池140供给的电力而使牵引电动机136驱动来行驶。燃料电池系统100例如由上述的燃料电池车辆10的功能部中的除了牵引电动机136、车轮WL之外的功能部构成。
[0048]燃料电池110是接受作为反应气体的氢和氧的供给而发电的固体高分子型燃料电池。需要说明的是，作为燃料电池110，并不局限于固体高分子型燃料电池，也可以采用其他的各种类型的燃料电池。燃料电池110经由FC升压转换器120而与高压直流配线DCH连接，经由高压直流配线DCH而与P⑶130中包含的电动机驱动器132及ACP驱动器137连接。FC升压转换器120将燃料电池110的输出电压VFC升压成电动机驱动器132及ACP驱动器137能够利用的高压电压VH。
[0049]电动机驱动器132由三相逆变器电路构成，并与牵引电动机136连接。电动机驱动器132将经由FC升压转换器120供给的燃料电池110的输出电力、及经由DC/DC转换器134供给的二次电池140的输出电力转换成三相交流电力向牵引电动机136供给。牵引电动机136由具备三相线圈的同步电动机构成，经由齿轮等来驱动车轮WL。而且，牵引电动机136在燃料电池车辆10的制动时，作为使燃料电池车辆10的运动能量再生而产生再生电力的发电机发挥功能。车速检测部139检测燃料电池车辆10的车速SVHa[km/h]，向控制装置180发送。
[0050]DC/DC转换器134根据来自控制装置180的驱动信号来调整高压直流配线DCH的电压水平，来切换二次电池140的充电/放电的状态。需要说明的是，在牵引电动机136中产生再生电力的情况下，该再生电力由电动机驱动器132转换成直流电力，经由DC/DC转换器134向二次电池140充电。
[0051 ] ACP驱动器137由三相逆变器电路构成，且与ACP138连接。ACP驱动器137将经由FC升压转换器120供给的燃料电池110的输出电力、及经由DC/DC转换器134供给的二次电池140的输出电力转换成三相交流电力向ACP138供给。ACP138由具备三相线圈的同步电动机构成，根据供给的电力使电