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JP7569137B2 - Fuel Cell Systems - Google Patents
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Description

本発明は、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.

車両に搭載される燃料電池システムとして、燃料電池から出力される電力を燃料電池の後段に設けられる蓄電装置を介して走行用モータなどの負荷に供給するとともに、負荷から出力される回生電力を蓄電装置に供給するものがある。 Some fuel cell systems installed in vehicles supply power output from a fuel cell to a load such as a traction motor via a power storage device provided downstream of the fuel cell, and also supply regenerative power output from the load to the power storage device.

しかしながら、上記燃料電池システムでは、蓄電装置の容量が比較的小さい場合、蓄電装置が過充電状態になり易くなるという問題がある。 However, the above fuel cell system has a problem in that if the capacity of the storage device is relatively small, the storage device is easily overcharged.

そこで、回生電力により蓄電装置が過充電状態になるおそれがある場合、燃料電池の発電に係わる補機を駆動することにより燃料電池から供給される電力を消費させることが考えられる。関連する技術として、特許文献1がある。 Therefore, if there is a risk that the regenerative power will cause the power storage device to become overcharged, it is possible to consume the power supplied from the fuel cell by driving auxiliary equipment related to the power generation of the fuel cell. Related technology is described in Patent Document 1.

特開2015-144503号公報JP 2015-144503 A

しかしながら、上記燃料電池システムでは、蓄電装置が過充電状態になることを抑制するために補機を強制的に駆動させると、特に、酸化剤ガスを燃料電池に供給するための補機など燃料電池の発電に直接係わる補機を強制的に駆動させると、燃料電池の出力が高電位になり燃料電池が劣化するおそれがある。 However, in the above fuel cell system, if the auxiliary equipment is forcibly operated to prevent the power storage device from becoming overcharged, particularly if the auxiliary equipment directly involved in the power generation of the fuel cell, such as the auxiliary equipment for supplying oxidant gas to the fuel cell, is forcibly operated, the output of the fuel cell may become high potential, which may cause the fuel cell to deteriorate.

そこで、本発明の一側面に係る目的は、燃料電池システムにおいて、蓄電装置が過充電状態になることを抑制しつつ、燃料電池が劣化することを抑制することである。 Therefore, one object of the present invention is to prevent the fuel cell from deteriorating while preventing the power storage device from becoming overcharged in a fuel cell system.

本発明に係る一つの形態である燃料電池システムは、車両に搭載される燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池と前記車両に搭載される負荷との間に接続される蓄電装置と、前記燃料電池から供給される電力により駆動する補機と、前記燃料電池の発電及び前記補機の動作を制御する制御部とを備える。 One embodiment of the fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system mounted on a vehicle, and includes a fuel cell, a power storage device connected between the fuel cell and a load mounted on the vehicle, auxiliary equipment driven by power supplied from the fuel cell, and a control unit that controls the power generation of the fuel cell and the operation of the auxiliary equipment.

前記制御部は、前記車両から当該燃料電池システムに供給される回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、前記車両の加速度が所定加速度以下である場合、前記燃料電池の発電を停止させつつ、前記燃料電池の発電に直接係わらない前記補機を駆動させる。 When the regenerative power supplied from the vehicle to the fuel cell system is equal to or greater than a predetermined power and the acceleration of the vehicle is equal to or less than a predetermined acceleration, the control unit stops power generation by the fuel cell and drives the auxiliary equipment that is not directly involved in power generation by the fuel cell.

これにより、回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両の加速度が所定加速度以下である場合、すなわち、車両が下り坂を走行している可能性が高く、蓄電装置が過充電状態になるおそれがある場合、燃料電池の発電を停止させつつ、燃料電池の発電に直接係わらない補機を駆動させることができる。そのため、補機により燃料電池から供給される電力を消費させたとしても、燃料電池の出力が高電位になることを抑えることができ、燃料電池が劣化することを抑制することができる。すなわち、蓄電装置が過充電状態になることを抑制しつつ、燃料電池が劣化することを抑制することができる。 As a result, when the regenerative power is equal to or greater than a predetermined power and the vehicle acceleration is equal to or less than a predetermined acceleration, i.e., when the vehicle is likely traveling downhill and there is a risk of the power storage device becoming overcharged, it is possible to stop power generation by the fuel cell and drive auxiliary equipment that is not directly involved in power generation by the fuel cell. Therefore, even if the auxiliary equipment consumes the power supplied from the fuel cell, it is possible to prevent the output of the fuel cell from becoming a high potential, and deterioration of the fuel cell can be suppressed. In other words, it is possible to suppress deterioration of the fuel cell while suppressing the power storage device from becoming overcharged.

また、前記制御部は、前記回生電力が前記所定電力以上である場合で、かつ、前記加速度が前記所定加速度以下である場合に前記燃料電池の発電を停止させた後、前記複数の補機のうち、前記蓄電装置の充電量に応じた1以上の前記補機を駆動させるように構成してもよい。 The control unit may be configured to stop power generation by the fuel cell when the regenerative power is equal to or greater than the predetermined power and when the acceleration is equal to or less than the predetermined acceleration, and then drive one or more of the multiple auxiliary devices according to the charge amount of the power storage device.

これにより、車両が下り坂を走行している可能性が高く、蓄電装置が過充電状態になるおそれがある場合において、蓄電装置の充電量に応じた1以上の補機の動作制御を適切に行うことができるため、蓄電装置が過充電状態になることを抑制しつつ、燃料電池の劣化を抑制することができる。 As a result, when there is a high possibility that the vehicle is traveling downhill and there is a risk that the storage device will become overcharged, the operation of one or more auxiliary devices can be appropriately controlled according to the charge level of the storage device, thereby preventing the storage device from becoming overcharged and suppressing deterioration of the fuel cell.

また、前記制御部は、前記回生電力が前記所定電力以上である場合で、かつ、前記加速度が前記所定加速度以下である場合、カウンタ値をインクリメントし、前記回生電力が前記所定電力より小さい場合、または、前記加速度が前記所定加速度より大きい場合、前記カウンタ値をデクリメントし、前記カウンタ値が第1の閾値以上になると、前記燃料電池の発電を停止させつつ、前記燃料電池の発電に直接係わらない前記補機を駆動させるように構成してもよい。 The control unit may be configured to increment a counter value when the regenerative power is equal to or greater than the predetermined power and the acceleration is equal to or less than the predetermined acceleration, to decrement the counter value when the regenerative power is less than the predetermined power or when the acceleration is greater than the predetermined acceleration, and to drive the auxiliary equipment that is not directly involved in the power generation of the fuel cell while stopping the power generation of the fuel cell when the counter value is equal to or greater than a first threshold value.

これにより、回生電力や車両の加速度が変動することで燃料電池の発電停止と発電再開が頻繁に繰り返されることを抑制することができるため、燃料電池の発電停止と発電再開が頻繁に繰り返されることで車両の走行に与える影響を抑えることができ、車両の運転者が車両の走行に対して違和感を覚えることを抑制することができる。 This makes it possible to prevent the fuel cell from frequently stopping and restarting power generation due to fluctuations in regenerative power and vehicle acceleration, thereby reducing the impact on the vehicle's driving caused by the fuel cell frequently stopping and restarting power generation, and preventing the driver from feeling uncomfortable when the vehicle is driving.

また、前記制御部は、前記カウンタ値が第1の閾値より小さい第2の閾値以上になると、前記燃料電池の発電に直接係わらない前記補機を駆動させる準備を行うように構成してもよい。 The control unit may also be configured to prepare to drive the auxiliary equipment that is not directly involved in power generation by the fuel cell when the counter value becomes equal to or greater than a second threshold value that is smaller than the first threshold value.

これにより、カウンタ値が第1の閾値以上になる前に補機を駆動させる準備を行わない場合に比べて、カウンタ値が第1の閾値以上になった後、すぐに、補機を駆動させて燃料電池から供給される電力を消費させることができるため、蓄電装置が過充電状態になることをさらに抑制することができる。 This allows the auxiliary equipment to be driven to consume power supplied from the fuel cell immediately after the counter value reaches or exceeds the first threshold value, compared to when preparations to drive the auxiliary equipment are not made before the counter value reaches or exceeds the first threshold value, thereby further preventing the power storage device from becoming overcharged.

また、前記蓄電装置は、キャパシタにより構成されてもよい。 The power storage device may also be configured as a capacitor.

一般に、キャパシタは、二次電池のなかで容量が比較的小さく、充放電特性が優れているため、蓄電装置をキャパシタにより構成することで、燃料電池システムの充放電特性を比較的高くすることができる。 Generally, among secondary batteries, capacitors have a relatively small capacity and excellent charge/discharge characteristics, so by configuring the power storage device using a capacitor, the charge/discharge characteristics of the fuel cell system can be made relatively high.

本発明によれば、燃料電池システムにおいて、蓄電装置が過充電状態になることを抑制しつつ、燃料電池が劣化することを抑制することができる。 According to the present invention, in a fuel cell system, it is possible to prevent the power storage device from becoming overcharged while also preventing the fuel cell from deteriorating.

実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to an embodiment. 燃料電池から出力される電流と電圧の一例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating an example of a current and a voltage output from a fuel cell. 降坂フラグ切替処理時の制御部の動作の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of an operation of a control unit during a downhill flag switching process. 発電制御処理時の制御部の動作の一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of an operation of a control unit during power generation control processing.

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。 The following describes the embodiment in detail with reference to the drawings.

図1は、実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。 Figure 1 shows an example of a fuel cell system according to an embodiment.

図1に示す燃料電池システム1は、フォークリフトなどの産業車両や自動車などの車両Veに搭載され、負荷Loなどに電力を供給する。なお、負荷Loは、車両Veに搭載される走行用モータを駆動するためのインバータなどとする。 The fuel cell system 1 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle Ve, such as an industrial vehicle such as a forklift or an automobile, and supplies power to a load Lo, etc. The load Lo is, for example, an inverter for driving a traction motor mounted on the vehicle Ve.

また、燃料電池システム1は、燃料電池FCと、水素タンクHTと、水素タンク弁HTVと、インジェクタINJと、気液分離機GLSと、水素循環ポンプHPと、排気排水弁EDVと、エアコンプレッサACPと、エア調圧弁ARVと、エアシャット弁ASVと、ラジエタRと、ファンFと、ウォータポンプWPと、インタークーラICと、DCDCコンバータCNVと、蓄電装置Bと、制御部2とを備える。なお、水素タンク弁HTV、インジェクタINJ、水素循環ポンプHP、排気排水弁EDV、エアコンプレッサACP、エア調圧弁ARV、エアシャット弁ASV、ファンF、及びウォータポンプWPは、燃料電池FC(DCDCコンバータCNV)から供給される電力を消費する補機である。特に、水素循環ポンプHP、エアコンプレッサACP、ファンF、及びウォータポンプWPを駆動するためのモータの回転数を増加させるほど、燃料電池FCから供給される電力の消費量が増加するものとする。また、エアコンプレッサACP及びインジェクタINJなどの補機は、燃料電池FCの発電に直接係わる補機とする。また、水素循環ポンプHP、ファンF、及びウォータポンプWPなどの補機は、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機とする。すなわち、燃料電池FCの発電に直接係わる補機とは、反応ガス(後述する燃料ガスや酸化剤ガス)を燃料電池FCに追加供給する補機と言い換えることができ、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機とは、反応ガスを燃料電池FCに追加供給しない補機と言い換えることができる。 The fuel cell system 1 also includes a fuel cell FC, a hydrogen tank HT, a hydrogen tank valve HTV, an injector INJ, a gas-liquid separator GLS, a hydrogen circulation pump HP, an exhaust/drain valve EDV, an air compressor ACP, an air pressure regulating valve ARV, an air shutoff valve ASV, a radiator R, a fan F, a water pump WP, an intercooler IC, a DCDC converter CNV, a power storage device B, and a control unit 2. The hydrogen tank valve HTV, the injector INJ, the hydrogen circulation pump HP, the exhaust/drain valve EDV, the air compressor ACP, the air pressure regulating valve ARV, the air shutoff valve ASV, the fan F, and the water pump WP are auxiliary devices that consume power supplied from the fuel cell FC (DCDC converter CNV). In particular, the consumption of the power supplied from the fuel cell FC increases as the rotation speed of the motors for driving the hydrogen circulation pump HP, the air compressor ACP, the fan F, and the water pump WP is increased. In addition, the accessories such as the air compressor ACP and the injector INJ are considered to be accessories directly involved in the power generation of the fuel cell FC. In addition, the accessories such as the hydrogen circulation pump HP, the fan F, and the water pump WP are considered to be accessories not directly involved in the power generation of the fuel cell FC. In other words, the accessories directly involved in the power generation of the fuel cell FC can be rephrased as accessories that additionally supply reactant gas (fuel gas and oxidant gas described below) to the fuel cell FC, and the accessories not directly involved in the power generation of the fuel cell FC can be rephrased as accessories that do not additionally supply reactant gas to the fuel cell FC.

燃料電池FCは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成される燃料電池スタックであり、燃料ガス(水素ガスなど)に含まれる水素と酸化剤ガス(空気など)に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。 A fuel cell FC is a fuel cell stack consisting of multiple fuel cell cells connected in series with each other, and generates electricity through an electrochemical reaction between the hydrogen contained in the fuel gas (such as hydrogen gas) and the oxygen contained in the oxidant gas (such as air).

水素タンクHTは、燃料ガスの貯蔵容器である。水素タンクHTに貯蔵された燃料ガスは水素タンク弁HTV及びインジェクタINJを介して燃料電池FCに供給される。 The hydrogen tank HT is a storage container for fuel gas. The fuel gas stored in the hydrogen tank HT is supplied to the fuel cell FC via the hydrogen tank valve HTV and the injector INJ.

水素タンク弁HTVは、燃料電池FCに供給される燃料ガスを減圧する。 The hydrogen tank valve HTV reduces the pressure of the fuel gas supplied to the fuel cell FC.

インジェクタINJは、燃料電池FCに供給される燃料ガスの流量を調整する。 The injector INJ adjusts the flow rate of fuel gas supplied to the fuel cell FC.

気液分離機GLSは、燃料電池FCから排出される燃料ガスと液水とを分離する。 The gas-liquid separator GLS separates the fuel gas and liquid water discharged from the fuel cell FC.

水素循環ポンプHPは、気液分離機GLSにより分離された燃料ガスを燃料電池FCに再度供給する。 The hydrogen circulation pump HP supplies the fuel gas separated by the gas-liquid separator GLS back to the fuel cell FC.

排気排水弁EDVは、気液分離機GLSにより分離された液水を外部に排出する。 The exhaust drain valve EDV discharges the liquid water separated by the gas-liquid separator GLS to the outside.

エアコンプレッサACPは、酸化剤ガスを圧縮しインタークーラIC及びエアシャット弁ASVを介して燃料電池FCに供給する。 The air compressor ACP compresses the oxidant gas and supplies it to the fuel cell FC via the intercooler IC and the air shutoff valve ASV.

インタークーラICは、酸化剤ガスをインタークーラICに流れる冷却水などの冷媒と熱交換させる。 The intercooler IC exchanges heat between the oxidant gas and a refrigerant such as cooling water that flows through the intercooler IC.

エアシャット弁ASVは、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスを遮断する。 The air shutoff valve ASV blocks the oxidant gas supplied to the fuel cell FC.

エア調圧弁ARVは、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの圧力や流量を調整する。 The air pressure regulator valve ARV adjusts the pressure and flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC.

ラジエタRは、燃料電池の発熱により温められた冷媒を外気と熱交換させる。 The radiator R exchanges heat between the refrigerant, which is heated by the heat generated by the fuel cell, and the outside air.

ファンFは、ラジエタRの放熱量を上昇させる。なお、燃料電池システム1は、ラジエタRの入力と出力とを接続するバイパス流路Pを備えているものとする。これにより、燃料電池FCから出力される冷媒をラジエタRを介さずにウォータポンプWPに供給することができるため、ファンFを駆動するためのモータの回転数を増加させてラジエタRの放熱量を上昇させても冷媒が過冷却(オーバークール)状態になることを抑制することができる。 The fan F increases the amount of heat dissipated by the radiator R. The fuel cell system 1 is also equipped with a bypass flow path P that connects the input and output of the radiator R. This allows the refrigerant output from the fuel cell FC to be supplied to the water pump WP without passing through the radiator R, so that even if the rotation speed of the motor that drives the fan F is increased to increase the amount of heat dissipated by the radiator R, the refrigerant can be prevented from becoming supercooled (overcooled).

ウォータポンプWPは、ラジエタRにより冷却された冷媒をインタークーラICを介して燃料電池FCに供給する。 The water pump WP supplies the refrigerant cooled by the radiator R to the fuel cell FC via the intercooler IC.

DCDCコンバータCNVは、燃料電池FCの後段に設けられ、燃料電池FCから出力される電力を蓄電装置Bに供給する。なお、DCDCコンバータCNVから出力される電力のうち、補機により電力が消費された残りの電力が蓄電装置Bに供給されるものとする。 The DCDC converter CNV is provided after the fuel cell FC and supplies the power output from the fuel cell FC to the power storage device B. Of the power output from the DCDC converter CNV, the remaining power after the power consumed by the auxiliary equipment is supplied to the power storage device B.

蓄電装置Bは、DCDCコンバータCNVと負荷Loとの間に設けられ、負荷Loや水素循環ポンプHP、エアコンプレッサACP、ファンF、及びウォータポンプWPなどの補機に電力を供給する。なお、蓄電装置Bをリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタにより構成してもよい。一般に、キャパシタは、二次電池のなかで容量が比較的小さく、充放電特性が優れているため、蓄電装置Bをキャパシタにより構成することで、燃料電池システム1の充放電特性を比較的高くすることができる。 The power storage device B is provided between the DCDC converter CNV and the load Lo, and supplies power to the load Lo and auxiliary equipment such as the hydrogen circulation pump HP, the air compressor ACP, the fan F, and the water pump WP. The power storage device B may be configured with a capacitor such as a lithium ion capacitor. Generally, among secondary batteries, a capacitor has a relatively small capacity and excellent charge/discharge characteristics, so by configuring the power storage device B with a capacitor, the charge/discharge characteristics of the fuel cell system 1 can be made relatively high.

制御部2は、メモリに記憶されたプログラムから論理演算を行うCPUを含むマイクロコンピュータなどにより構成される。 The control unit 2 is composed of a microcomputer including a CPU that performs logical operations based on programs stored in memory.

また、制御部2は、通常発電制御時、燃料電池FCにおいて発電される電力が目標電力Ptになるように、水素タンク弁HTV、インジェクタINJ、水素循環ポンプHP、排気排水弁EDV、エアコンプレッサACP、エア調圧弁ARV、エアシャット弁ASV、ファンF、及びウォータポンプWPなどの各種補機をそれぞれ駆動させる。例えば、制御部2は、燃料電池FCの発電開始時、各種補機をそれぞれ駆動させるためのモータの電源をオンにした後、各モータの目標回転数を示す指令値を出力する。 During normal power generation control, the control unit 2 also drives various auxiliary devices such as the hydrogen tank valve HTV, injector INJ, hydrogen circulation pump HP, exhaust drain valve EDV, air compressor ACP, air pressure regulating valve ARV, air shutoff valve ASV, fan F, and water pump WP so that the power generated in the fuel cell FC becomes the target power Pt. For example, when the fuel cell FC starts generating power, the control unit 2 turns on the power supply to the motors for driving the various auxiliary devices, and then outputs a command value indicating the target rotation speed of each motor.

また、制御部2は、通常発電制御時、蓄電装置Bの充電量に応じて、目標電力Ptを変化させる。なお、充電量とは、蓄電装置Bの満充電容量に対する現在の容量の割合[%](充電率)、または、蓄電装置Bに電流が流れていないときの蓄電装置Bの電圧[V]とする。 In addition, during normal power generation control, the control unit 2 changes the target power Pt according to the charge amount of the storage device B. The charge amount is the ratio [%] of the current capacity of the storage device B to the full charge capacity (charging rate), or the voltage [V] of the storage device B when no current flows through the storage device B.

また、制御部2は、蓄電装置Bの充電量に応じて、段階的に、目標電力Ptを変化させるように構成してもよい。例えば、充電率SOC1<充電率SOC2<充電率SOC3<充電率SOC4<充電率SOC5<充電率SOC6とし、目標電力Pt1<目標電力Pt2とする場合を想定する。この場合、制御部2は、蓄電装置Bの充電率が充電率SOC3~充電率SOC5の範囲において減少している場合、目標電力Ptとして目標電力Pt1を設定し、蓄電装置Bの充電率が充電率SOC1~充電率SOC3の範囲において減少している場合、目標電力Ptとして目標発電電力Pt2を設定し、蓄電装置Bの充電率が充電率SOC2~充電率SOC4の範囲において増加している場合、目標電力Ptとして目標電力Pt2を設定し、蓄電装置Bの充電率が充電率SOC4~充電率SOC6の範囲において増加している場合、目標電力Ptとして目標電力Pt1を設定する。 The control unit 2 may be configured to change the target power Pt in stages according to the charge amount of the storage device B. For example, assume that the charging rate SOC1 < charging rate SOC2 < charging rate SOC3 < charging rate SOC4 < charging rate SOC5 < charging rate SOC6, and the target power Pt1 < target power Pt2. In this case, the control unit 2 sets the target power Pt1 as the target power Pt when the charging rate of the storage device B is decreasing in the range of charging rate SOC3 to charging rate SOC5, sets the target generation power Pt2 as the target power Pt when the charging rate of the storage device B is decreasing in the range of charging rate SOC1 to charging rate SOC3, sets the target power Pt2 as the target power Pt when the charging rate of the storage device B is increasing in the range of charging rate SOC2 to charging rate SOC4, and sets the target power Pt1 as the target power Pt when the charging rate of the storage device B is increasing in the range of charging rate SOC4 to charging rate SOC6.

ここで、図2は、燃料電池FCから出力される電流と電圧の一例を示す図である。なお、図2に示す2次元座標の横軸は電流[A]を示し、縦軸は電圧[V]を示し、実線は燃料電池FCから出力される電流と電圧の対応関係を示している。 Here, FIG. 2 is a diagram showing an example of the current and voltage output from the fuel cell FC. Note that the horizontal axis of the two-dimensional coordinate system shown in FIG. 2 indicates the current [A], the vertical axis indicates the voltage [V], and the solid line indicates the correspondence between the current and voltage output from the fuel cell FC.

図2に示すように、燃料電池FCから出力される電流が小さくなるほど、燃料電池FCから出力される電圧が大きくなるものとする。また、燃料電池FCから出力される電圧が比較的高くなると、電気化学反応に必要な触媒がイオン化され、燃料電池FCから出力される電圧が次回比較的小さくなったときにイオン化された触媒の結晶が大きくなるため、触媒の粒径が増大するとともに触媒の表面積が低下して燃料電池FCが劣化するおそれがある。 As shown in FIG. 2, the smaller the current output from the fuel cell FC, the greater the voltage output from the fuel cell FC. In addition, when the voltage output from the fuel cell FC becomes relatively high, the catalyst necessary for the electrochemical reaction is ionized, and the next time the voltage output from the fuel cell FC becomes relatively small, the crystals of the ionized catalyst become larger, which increases the particle size of the catalyst and reduces the surface area of the catalyst, which may cause deterioration of the fuel cell FC.

そこで、実施形態の制御部2では、燃料電池FCの出力電圧が所定電圧Vc以上になると、DCDCコンバータCNVを強制的に駆動させることで、燃料電池FCからDCDCコンバータCNVに流れる電流を増加させて、燃料電池FCから出力される電圧を低下させる。これにより、信号待ちなどで車両Veが一時停止して燃料電池システム1から負荷Loに流れる電流が比較的小さくなるアイドル時において、燃料電池FCから出力される電圧が比較的大きくなることを抑えることができるため、燃料電池FCが劣化することを抑制することができる。 In the embodiment, the control unit 2 forcibly drives the DCDC converter CNV when the output voltage of the fuel cell FC reaches or exceeds a predetermined voltage Vc, thereby increasing the current flowing from the fuel cell FC to the DCDC converter CNV and lowering the voltage output from the fuel cell FC. This makes it possible to prevent the voltage output from the fuel cell FC from becoming relatively large during idling when the vehicle Ve is temporarily stopped, for example at a traffic light, and the current flowing from the fuel cell system 1 to the load Lo becomes relatively small, thereby preventing the fuel cell FC from deteriorating.

また、車両Veが下り坂を走行しているとき、車両Ve(負荷Lo)から燃料電池システム1に供給される回生電力が比較的大きくなるものとする。また、車両Veが下り坂を走行しているとき、車両Veの速度が一定になるように車両Veのアクセルが運転者により操作されることで、車両Veの加速度が比較的小さくなるものとする。 In addition, when the vehicle Ve is traveling downhill, the regenerative power supplied from the vehicle Ve (load Lo) to the fuel cell system 1 is assumed to be relatively large. In addition, when the vehicle Ve is traveling downhill, the driver operates the accelerator of the vehicle Ve so that the speed of the vehicle Ve remains constant, thereby causing the acceleration of the vehicle Ve to be relatively small.

そのため、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力が比較的大きい場合で、かつ、車両Veの加速度が比較的小さい場合、車両Veが下り坂を走行している可能性が高い。 Therefore, when the regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 is relatively large and the acceleration of the vehicle Ve is relatively small, there is a high possibility that the vehicle Ve is traveling downhill.

そして、車両Veが下り坂を走行している場合では、比較的長い期間、車両Veから燃料電池システム1に回生電力が供給されることで、蓄電装置Bが過充電状態になる可能性が高くなるという懸念がある。 When the vehicle Ve is traveling downhill, there is a concern that the supply of regenerative power from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 for a relatively long period of time may increase the possibility of the storage device B becoming overcharged.

そこで、実施形態の制御部2では、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両Veの加速度が所定加速度以下である場合、すなわち、車両Veが下り坂を走行している可能性が高く、蓄電装置Bが過充電状態になるおそれがある場合、燃料電池FCの発電を停止させつつ、燃料電池FCの出力電圧が比較的高くならないように、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機を強制的に駆動させる。 Therefore, in the embodiment, in the control unit 2, when the regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 is equal to or greater than a predetermined power and the acceleration of the vehicle Ve is equal to or less than the predetermined acceleration, i.e., when the vehicle Ve is likely traveling downhill and there is a risk that the storage device B will be overcharged, the power generation of the fuel cell FC is stopped, while auxiliary equipment that is not directly involved in the power generation of the fuel cell FC is forcibly driven so that the output voltage of the fuel cell FC does not become relatively high.

なお、制御部2は、車両Veから燃料電池システム1に出力される電圧と、車両Veから燃料電池システム1に流れる電流との乗算結果を、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力とする。また、制御部2は、車両Veの速度[km/h]を車両Veに搭載される走行制御部(不図示)から受け取り、単位時間あたりの車両Veの速度の変化量を、車両Veの加速度とする。車両Veの速度は、(走行モータの回転数×タイヤ外径×円周率)/(ギア比×減速比)とする。または、制御部2は、加速度センサにより求められた車両Veの加速度を走行制御部から受け取る。 The control unit 2 multiplies the voltage output from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 by the current flowing from the vehicle Ve to the fuel cell system 1, and determines the regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1. The control unit 2 also receives the speed [km/h] of the vehicle Ve from a driving control unit (not shown) mounted on the vehicle Ve, and determines the amount of change in the speed of the vehicle Ve per unit time as the acceleration of the vehicle Ve. The speed of the vehicle Ve is calculated as (travel motor rotation speed x tire outer diameter x pi) / (gear ratio x reduction ratio). Alternatively, the control unit 2 receives the acceleration of the vehicle Ve calculated by an acceleration sensor from the driving control unit.

このように、実施形態の制御部2では、車両Veが下り坂を走行している可能性が高く、蓄電装置Bが過充電状態になるおそれがある場合、燃料電池FCの発電を停止させつつ、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機を駆動させている。これにより、蓄電装置Bが過充電状態にならないように補機により燃料電池FCから供給される電力を消費させたとしても、燃料電池FCの出力が高電位になることを抑えることができ、燃料電池FCが劣化することを抑制することができる。すなわち、蓄電装置Bが過充電状態になることを抑制しつつ、燃料電池FCが劣化することを抑制することができる。 In this way, in the control unit 2 of the embodiment, when there is a high possibility that the vehicle Ve is traveling downhill and there is a risk that the storage device B will become overcharged, the power generation of the fuel cell FC is stopped while the auxiliary equipment that is not directly involved in the power generation of the fuel cell FC is driven. This makes it possible to prevent the output of the fuel cell FC from becoming a high potential, and to prevent the fuel cell FC from deteriorating, even if the auxiliary equipment consumes the power supplied from the fuel cell FC so that the storage device B does not become overcharged. In other words, it is possible to prevent the fuel cell FC from deteriorating while preventing the storage device B from becoming overcharged.

なお、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力が比較的小さい場合、蓄電装置Bが過充電状態になり難く、燃料電池FCの発電を停止させたり補機を駆動させたりする必要がないため、制御部2は、通常発電制御を継続する。 When the amount of regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 is relatively small, the power storage device B is unlikely to become overcharged, and there is no need to stop power generation by the fuel cell FC or operate the auxiliary equipment, so the control unit 2 continues normal power generation control.

また、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力が比較的大きいが、車両Veの加速度が比較的大きい場合、平坦な道を走行しているときの車両Veが減速したときに一時的に回生電力が比較的大きくなった可能性が高く、燃料電池FCの発電を停止させたり補機を駆動させたりする必要がないため、制御部2は、通常発電制御を継続する。 In addition, when the regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 is relatively large, but the acceleration of the vehicle Ve is relatively large, it is highly likely that the regenerative power temporarily becomes relatively large when the vehicle Ve decelerates while traveling on a flat road, and since there is no need to stop the power generation of the fuel cell FC or operate the auxiliary equipment, the control unit 2 continues normal power generation control.

また、制御部2は、回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両Veの加速度が所定加速度以下である場合、カウンタ値をインクリメントし、回生電力が所定電力より小さい場合、または、車両Veの加速度が所定加速度より大きい場合、カウンタ値をデクリメントし、カウンタ値が閾値C1th(第1の閾値)以上になると、車両Veが下り坂を走行していると判断して降坂フラグをオンする。また、制御部2は、降坂フラグがオンになると、燃料電池FCの発電を停止させつつ、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機を駆動させる。すなわち、制御部2は、回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両Veの加速度が所定加速度以下である場合、カウンタ値をインクリメントし、回生電力が所定電力より小さい場合、または、車両Veの加速度が所定加速度より大きい場合、カウンタ値をデクリメントし、カウンタ値が閾値C1th以上になると、燃料電池FCの発電を停止させつつ、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機を駆動させる。 In addition, the control unit 2 increments the counter value when the regenerative power is equal to or greater than the predetermined power and the acceleration of the vehicle Ve is equal to or less than the predetermined acceleration, decrements the counter value when the regenerative power is less than the predetermined power or the acceleration of the vehicle Ve is greater than the predetermined acceleration, and when the counter value is equal to or greater than the threshold C1th (first threshold), determines that the vehicle Ve is traveling downhill and turns on the downhill flag. In addition, when the downhill flag is turned on, the control unit 2 stops the power generation of the fuel cell FC and drives the auxiliary equipment that is not directly involved in the power generation of the fuel cell FC. That is, the control unit 2 increments the counter value when the regenerative power is equal to or greater than the predetermined power and the acceleration of the vehicle Ve is equal to or less than the predetermined acceleration, decrements the counter value when the regenerative power is less than the predetermined power or the acceleration of the vehicle Ve is greater than the predetermined acceleration, and when the counter value is equal to or greater than the threshold C1th, stops the power generation of the fuel cell FC and drives the auxiliary equipment that is not directly involved in the power generation of the fuel cell FC.

これにより、回生電力や車両Veの加速度が変動することで燃料電池FCの発電停止と発電再開が頻繁に繰り返されることを抑制することができるため、燃料電池FCの発電停止と発電再開が頻繁に繰り返されることで車両Veの走行に与える影響を抑えることができ、車両Veの運転者が車両Veの走行に対して違和感を覚えることを抑制することができる。 This makes it possible to prevent the fuel cell FC from frequently stopping and restarting power generation due to fluctuations in regenerative power and the acceleration of the vehicle Ve, thereby reducing the impact on the running of the vehicle Ve caused by the fuel cell FC frequently stopping and restarting power generation, and preventing the driver of the vehicle Ve from feeling uncomfortable about the running of the vehicle Ve.

また、制御部2は、カウンタ値が閾値C1thより小さい閾値C2th(第2の閾値)以上になると、燃料電池FCの発電に直接係わらない補機を駆動させる準備を行うように構成してもよい。 The control unit 2 may also be configured to prepare to drive auxiliary equipment that is not directly involved in power generation by the fuel cell FC when the counter value becomes equal to or greater than a threshold C2th (second threshold) that is smaller than the threshold C1th.

これにより、カウンタ値が閾値C1th以上になる前に補機を駆動させる準備を行わない場合に比べて、カウンタ値が閾値C1th以上になった後、すぐに、補機を駆動させて燃料電池FCから供給される電力を消費させることができるため、蓄電装置Bが過充電状態になることをさらに抑制することができる。 As a result, the auxiliary equipment can be driven to consume the power supplied from the fuel cell FC immediately after the counter value reaches or exceeds the threshold value C1th, compared to when preparations to drive the auxiliary equipment are not made before the counter value reaches or exceeds the threshold value C1th, thereby further preventing the storage device B from becoming overcharged.

また、制御部2は、回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両Veの加速度が所定加速度以下である場合に燃料電池FCの発電を停止させた後、複数の補機のうち、蓄電装置Bの充電量に応じた1以上の補機を駆動させるように構成してもよい。 The control unit 2 may also be configured to stop power generation by the fuel cell FC when the regenerative power is equal to or greater than a predetermined power and when the acceleration of the vehicle Ve is equal to or less than a predetermined acceleration, and then drive one or more of the multiple auxiliary devices according to the charge amount of the power storage device B.

ここで、制御部2が、燃料電池FCの発電停止時において、補機の動作制御として、下記1)~4)の何れか1つの動作制御を行う場合を想定する。 Here, it is assumed that the control unit 2 performs one of the following operational controls 1) to 4) as operational control of the auxiliary equipment when power generation by the fuel cell FC is stopped.

1)ウォータポンプWPを駆動するためのモータの回転数を最大回転数にする。 1) Set the motor speed for driving the water pump WP to maximum speed.

2)ウォータポンプWP及び水素循環ポンプHPを駆動するためのモータの回転数を最大回転数にする。 2) Set the motor speed for driving the water pump WP and hydrogen circulation pump HP to maximum speed.

3)ウォータポンプWP、水素循環ポンプHP、及びファンFを駆動するためのモータの回転数を最大回転数する。 3) Set the motors for driving the water pump WP, hydrogen circulation pump HP, and fan F to their maximum rotational speeds.

4)ウォータポンプWP、水素循環ポンプHP、及びファンFを駆動するためのモータの回転数を最大回転数にするとともに、エアコンプレッサACPを駆動するためのモータの回転数及び高電位回避のための所定電圧Vcを増加させる。 4) Set the rotation speed of the motors for driving the water pump WP, hydrogen circulation pump HP, and fan F to the maximum, and increase the rotation speed of the motor for driving the air compressor ACP and the specified voltage Vc to avoid high voltage.

なお、上記4)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCから供給される電力の消費量が最も大きく、上記3)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCから供給される電力の消費量が2番目に大きく、上記2)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCから供給される電力の消費量が3番目に大きく、上記1)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCから供給される電力の消費量が最も小さくなるものとする。また、上記1)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCの劣化に対する影響度が最も低く、上記2)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCの劣化に対する影響度が2番目に低く、上記3)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCの劣化に対する影響度が3番目に低く、上記4)の動作制御が行われる場合、燃料電池FCの劣化に対する影響度が4番目に低くなるものとする。また、閾値S1th<閾値S2th<閾値S3th<閾値S4thとする。 When the above operation control 4) is performed, the consumption of the power supplied from the fuel cell FC is the largest, when the above operation control 3) is performed, the consumption of the power supplied from the fuel cell FC is the second largest, when the above operation control 2) is performed, the consumption of the power supplied from the fuel cell FC is the third largest, and when the above operation control 1) is performed, the consumption of the power supplied from the fuel cell FC is the smallest. Also, when the above operation control 1) is performed, the influence on the deterioration of the fuel cell FC is the lowest, when the above operation control 2) is performed, the influence on the deterioration of the fuel cell FC is the second lowest, when the above operation control 3) is performed, the influence on the deterioration of the fuel cell FC is the third lowest, and when the above operation control 4) is performed, the influence on the deterioration of the fuel cell FC is the fourth lowest. Also, the threshold value S1th < threshold value S2th < threshold value S3th < threshold value S4th.

この場合、制御部2は、回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両Veの加速度が所定加速度以下である場合に燃料電池FCの発電を停止させた後、蓄電装置Bの充電量が閾値S1th以上である場合、上記1)の動作制御を行い、蓄電装置Bの充電量が閾値S2th以上である場合、上記2)の動作制御を行い、蓄電装置Bの充電量が閾値S3th以上である場合、上記3)の動作制御を行い、蓄電装置Bの充電量が閾値S4th以上である場合、上記4)の動作制御を行う。 In this case, when the regenerative power is equal to or greater than a predetermined power and the acceleration of the vehicle Ve is equal to or less than a predetermined acceleration, the control unit 2 stops the power generation of the fuel cell FC, and then performs the above-mentioned operation control 1) if the charge amount of the storage device B is equal to or greater than a threshold value S1th, performs the above-mentioned operation control 2) if the charge amount of the storage device B is equal to or greater than a threshold value S2th, performs the above-mentioned operation control 3) if the charge amount of the storage device B is equal to or greater than a threshold value S3th, and performs the above-mentioned operation control 4) if the charge amount of the storage device B is equal to or greater than a threshold value S4th.

これにより、燃料電池FCの発電停止時において、蓄電装置Bの充電量が閾値S1th以上である場合、制御部2により上記1)の動作制御が行われるため、燃料電池FCの劣化に対する影響度を最も低くさせながら蓄電装置Bの電力を消費させることができる。また、燃料電池FCの発電停止時において、蓄電装置Bの充電量が閾値S2th以上である場合、制御部2により上記2)の動作制御が行われるため、燃料電池FCの劣化に対する影響度を比較的低くさせながら蓄電装置Bの電力を消費させることができる。また、燃料電池FCの発電停止時において、蓄電装置Bの充電量が閾値S3th以上である場合、制御部2により上記3)の動作制御が行われるため、蓄電装置Bの電力の消費量を比較的大きくさせながら燃料電池FCの劣化に対する影響度を抑えることができる。また、燃料電池FCの発電停止時において、蓄電装置Bの充電量が閾値S4th以上である場合、制御部2により上記4)の動作制御が行われるため、蓄電装置Bの電力の消費量を最も大きくさせながら燃料電池FCの劣化に対する影響度を抑えることができる。 As a result, when the fuel cell FC stops generating electricity, if the charge amount of the power storage device B is equal to or greater than the threshold value S1th, the control unit 2 performs the operation control 1), so that the power of the power storage device B can be consumed while minimizing the impact on the deterioration of the fuel cell FC. Also, when the fuel cell FC stops generating electricity, if the charge amount of the power storage device B is equal to or greater than the threshold value S2th, the control unit 2 performs the operation control 2), so that the power of the power storage device B can be consumed while relatively reducing the impact on the deterioration of the fuel cell FC. Also, when the fuel cell FC stops generating electricity, if the charge amount of the power storage device B is equal to or greater than the threshold value S3th, the control unit 2 performs the operation control 3), so that the impact on the deterioration of the fuel cell FC can be suppressed while relatively increasing the amount of power consumed by the power storage device B. Also, when the fuel cell FC stops generating electricity, if the charge amount of the power storage device B is equal to or greater than the threshold value S4th, the control unit 2 performs the operation control 4), so that the impact on the deterioration of the fuel cell FC can be suppressed while maximizing the amount of power consumed by the power storage device B.

このように、車両Veが下り坂を走行している可能性が高く、蓄電装置Bが過充電状態になるおそれがある場合において、蓄電装置Bの充電量に応じた補機の動作制御を適切に行うことができるため、蓄電装置Bが過充電状態になることを抑制しつつ、燃料電池FCの劣化を抑制することができる。 In this way, when there is a high possibility that the vehicle Ve is traveling downhill and there is a risk that the storage device B will become overcharged, the operation of the auxiliary equipment can be appropriately controlled according to the charge level of the storage device B, so that the storage device B can be prevented from becoming overcharged while also suppressing deterioration of the fuel cell FC.

図3は、降坂フラグ切替処理時の制御部2の動作の一例を示すフローチャートである。 Figure 3 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 2 during the downhill flag switching process.

まず、制御部2は、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、車両Veの加速度が所定加速度以下である場合(ステップS11:Yes)、カウンタのカウンタ値をインクリメントする(ステップS12)。 First, if the regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 is equal to or greater than a predetermined power and if the acceleration of the vehicle Ve is equal to or less than a predetermined acceleration (step S11: Yes), the control unit 2 increments the counter value of the counter (step S12).

次に、制御部2は、カウンタ値が閾値C2th(第2の閾値)以上である場合(ステップS13:Yes)、各種補機の駆動を準備する(ステップS14)。 Next, if the counter value is equal to or greater than the threshold value C2th (second threshold value) (step S13: Yes), the control unit 2 prepares to drive various auxiliary devices (step S14).

次に、制御部2は、カウンタ値が閾値C1th(第1の閾値)以上である場合(ステップS15:Yes)、カウンタ値を閾値C1thと同じ値にし、降坂フラグをオンし(ステップS16)、降坂フラグ切替処理を終了する。 Next, if the counter value is equal to or greater than the threshold value C1th (first threshold value) (step S15: Yes), the control unit 2 sets the counter value to the threshold value C1th, turns on the downhill flag (step S16), and ends the downhill flag switching process.

一方、制御部2は、車両Veから燃料電池システム1に供給される回生電力が所定電力より小さい場合、または、車両Veの加速度が所定加速度より大きい場合(ステップS11:No)、カウンタのカウンタ値をデインクリメントする(ステップS17)。 On the other hand, if the regenerative power supplied from the vehicle Ve to the fuel cell system 1 is less than the predetermined power, or if the acceleration of the vehicle Ve is greater than the predetermined acceleration (step S11: No), the control unit 2 de-increments the counter value of the counter (step S17).

次に、制御部2は、カウンタ値がゼロ以下である場合(ステップS18:Yes)、カウンタ値をゼロにするとともに降坂フラグをオフし(ステップS19)、降坂フラグ切替処理を終了する。 Next, if the counter value is equal to or less than zero (step S18: Yes), the control unit 2 sets the counter value to zero and turns off the downhill flag (step S19), and ends the downhill flag switching process.

また、制御部2は、カウンタ値が閾値C2thより小さい場合(ステップS13:No)、または、カウンタ値が閾値C1thより小さい場合(ステップS15:No)、または、カウンタ値がゼロより大きい場合(ステップS18:No)、降坂フラグ切替処理を終了する。 The control unit 2 also terminates the downhill flag switching process if the counter value is smaller than the threshold C2th (step S13: No), or if the counter value is smaller than the threshold C1th (step S15: No), or if the counter value is greater than zero (step S18: No).

図4は、発電制御処理時の制御部2の動作の一例を示すフローチャートである。 Figure 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 2 during power generation control processing.

まず、制御部2は、降坂フラグがオフである場合(ステップS21:No)、通常発電制御を行う(ステップS22)。 First, if the downhill flag is off (step S21: No), the control unit 2 performs normal power generation control (step S22).

一方、制御部2は、降坂フラグがオンである場合(ステップS21:Yes)、燃料電池FCの発電を停止させる(ステップS23)。 On the other hand, if the downhill flag is on (step S21: Yes), the control unit 2 stops power generation by the fuel cell FC (step S23).

次に、制御部2は、蓄電装置Bの充電量が閾値S1th以上になると(ステップS24:Yes)、ウォータポンプWPを駆動するためのモータの回転数が最大回転数になるように指令値を出力する(ステップS25)。 Next, when the charge amount of the storage device B becomes equal to or greater than the threshold value S1th (step S24: Yes), the control unit 2 outputs a command value so that the rotation speed of the motor for driving the water pump WP becomes the maximum rotation speed (step S25).

次に、制御部2は、蓄電装置Bの充電量が閾値S2th以上になると(ステップS26:Yes)、水素循環ポンプHPを駆動するためのモータの回転数が最大回転数になるように指令値を出力する(ステップS27)。なお、制御部2は、ステップS27において、ウォータポンプWPを駆動するためのモータの回転数を最大回転数にさせる指令値を継続して出力しているものとする。 Next, when the charge amount of the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value S2th (step S26: Yes), the control unit 2 outputs a command value so that the rotational speed of the motor for driving the hydrogen circulation pump HP becomes the maximum rotational speed (step S27). Note that in step S27, the control unit 2 continues to output a command value for making the rotational speed of the motor for driving the water pump WP the maximum rotational speed.

次に、制御部2は、蓄電装置Bの充電量が閾値S3th以上になると(ステップS28:Yes)、ファンFを駆動するためのモータの回転数が最大回転数になるように指令値をする(ステップS29)。なお、制御部2は、ステップS29において、ウォータポンプWP及び水素循環ポンプHPを駆動するためのモータの回転数を最大回転数にさせる指令値を継続して出力しているものとする。 Next, when the charge amount of the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value S3th (step S28: Yes), the control unit 2 sets a command value so that the rotation speed of the motor for driving the fan F becomes the maximum rotation speed (step S29). Note that in step S29, the control unit 2 continues to output a command value for setting the rotation speed of the motor for driving the water pump WP and the hydrogen circulation pump HP to the maximum rotation speed.

そして、制御部2は、蓄電装置Bの充電量が閾値S4th以上になると(ステップS30:Yes)、エアコンプレッサACPを駆動するためのモータの回転数及び高電位回避の所定電圧Vcを増加させる(ステップS31)。なお、制御部2は、ステップS31において、ウォータポンプWP、水素循環ポンプHP、及びファンFを駆動するためのモータの回転数を最大回転数にさせる指令値を継続して出力しているものとする。 When the charge amount of the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value S4th (step S30: Yes), the control unit 2 increases the rotation speed of the motor for driving the air compressor ACP and the predetermined voltage Vc for avoiding high potential (step S31). Note that in step S31, the control unit 2 continues to output command values for setting the rotation speed of the motors for driving the water pump WP, the hydrogen circulation pump HP, and the fan F to the maximum rotation speed.

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

1 燃料電池システム
2 制御部
Ve 車両
Lo 負荷
FC 燃料電池
HT 水素タンク
HTV 水素タンク弁
INJ インジェクタ
GLS 気液分離機
HP 水素循環ポンプ
EDV 排気排水弁
ACP エアコンプレッサ
ARV エア調圧弁
ASV エアシャット弁
R ラジエタ
F ファン
WP ウォータポンプ
IC インタークーラ
CNV DCDCコンバータ
B 蓄電装置
1 Fuel cell system 2 Control unit Ve Vehicle Lo Load FC Fuel cell HT Hydrogen tank HTV Hydrogen tank valve INJ Injector GLS Gas-liquid separator HP Hydrogen circulation pump EDV Exhaust drain valve ACP Air compressor ARV Air pressure regulating valve ASV Air shutoff valve R Radiator F Fan WP Water pump IC Intercooler CNV DCDC converter B Electricity storage device

Claims (5)

車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池と前記車両に搭載される負荷との間に接続される蓄電装置と、
前記燃料電池から供給される電力により駆動する複数の補機と、
前記燃料電池から出力される電力を前記車両に搭載される負荷及び前記複数の補機に供給するとともに前記燃料電池から出力される残りの電力を前記蓄電装置に供給するDCDCコンバータと、
前記燃料電池の発電、前記DCDCコンバータの動作、及び前記補機の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の補機は、ラジエタにより冷却された冷媒を前記燃料電池に供給するウォータポンプ、前記燃料電池から排出される燃料ガスを前記燃料電池に再度供給する水素循環ポンプ、前記ラジエタの放熱量を上昇させるファン、及び、酸化剤ガスを前記燃料電池に供給するエアコンプレッサであり、
前記制御部は、前記燃料電池の出力電圧が高電位回避のための所定電圧以上になると、前記DCDCコンバータを強制的に駆動させ、
前記制御部は、前記車両から当該燃料電池システムに供給される回生電力が所定電力以上である場合で、かつ、前記車両の加速度が所定加速度以下である場合、前記燃料電池の発電を停止させつつ、前記蓄電装置の充電量に応じて、前記ウォータポンプ、前記水素循環ポンプ、前記ファン、及び前記エアコンプレッサから少なくとも1つの駆動対象の補機を選択し、その選択した駆動対象の補機を駆動するためのモータの回転数及び前記所定電圧を増加させる
ことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system mounted on a vehicle,
A fuel cell;
a power storage device connected between the fuel cell and a load mounted on the vehicle;
a plurality of auxiliary machines driven by power supplied from the fuel cell;
a DC-DC converter that supplies the electric power output from the fuel cell to a load and the plurality of auxiliary machines mounted on the vehicle and supplies the remaining electric power output from the fuel cell to the power storage device;
A control unit that controls power generation by the fuel cell , an operation of the DCDC converter, and an operation of the auxiliary equipment;
Equipped with
the plurality of auxiliary machines are a water pump that supplies a coolant cooled by a radiator to the fuel cell, a hydrogen circulation pump that supplies fuel gas discharged from the fuel cell back to the fuel cell, a fan that increases the amount of heat dissipated by the radiator, and an air compressor that supplies an oxidant gas to the fuel cell;
The control unit forcibly drives the DC-DC converter when the output voltage of the fuel cell becomes equal to or higher than a predetermined voltage for avoiding a high potential,
When regenerative power supplied from the vehicle to the fuel cell system is equal to or greater than a predetermined power and the acceleration of the vehicle is equal to or less than a predetermined acceleration, the control unit stops power generation of the fuel cell, selects at least one auxiliary device to be driven from the water pump, the hydrogen circulation pump, the fan, and the air compressor in accordance with the charge amount of the power storage device, and increases the rotation speed and the predetermined voltage of a motor for driving the selected auxiliary device to be driven.
A fuel cell system comprising:
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記回生電力が前記所定電力以上である場合で、かつ、前記加速度が前記所定加速度以下である場合、カウンタ値をインクリメントし、
前記回生電力が前記所定電力より小さい場合、または、前記加速度が前記所定加速度より大きい場合、前記カウンタ値をデクリメントし、
前記カウンタ値が第1の閾値以上になると、前記燃料電池の発電を停止させつつ、前記燃料電池の発電に直接係わらない前記補機を駆動させる
ことを特徴とする燃料電池システム。
2. The fuel cell system according to claim 1 ,
The control unit is
When the regenerative power is equal to or greater than the predetermined power and the acceleration is equal to or less than the predetermined acceleration, incrementing a counter value;
If the regenerative power is smaller than the predetermined power or if the acceleration is larger than the predetermined acceleration, the counter value is decremented;
a first threshold value or more, the fuel cell system stops power generation by the fuel cell and drives the auxiliary devices that are not directly involved in power generation by the fuel cell.
請求項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記カウンタ値が前記第1の閾値より小さい第2の閾値以上になると、前記燃料電池の発電に直接係わらない前記補機を駆動させる準備を行う
ことを特徴とする燃料電池システム。
3. The fuel cell system according to claim 2 ,
The control unit prepares to drive the auxiliary machinery not directly involved in power generation by the fuel cell when the counter value becomes equal to or greater than a second threshold value that is smaller than the first threshold value.
請求項1~の何れか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記蓄電装置は、キャパシタである
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 ,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the power storage device is a capacitor.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、2. The fuel cell system according to claim 1,
前記制御部は、前記回生電力が前記所定電力以上である場合で、かつ、前記加速度が前記所定加速度以下である場合、前記燃料電池の発電を停止させた後、前記充電量が第1充電量以上になると、前記ウォータポンプを駆動させるためのモータの回転数を増加させ、その後、前記充電量が前記第1充電量より大きい第2充電量以上になると、さらに前記水素循環ポンプを駆動させるためのモータの回転数を増加させ、その後、前記充電量が前記第2充電量より大きい第3充電量以上になると、さらに前記ファンを駆動させるためのモータの回転数を増加させ、その後、前記充電量が前記第3充電量より大きい第4充電量以上になると、さらに前記エアコンプレッサを駆動させるためのモータの回転数を増加させるWhen the regenerative power is equal to or greater than the predetermined power and the acceleration is equal to or less than the predetermined acceleration, the control unit, after stopping power generation of the fuel cell, increases the rotation speed of the motor for driving the water pump when the charge amount becomes equal to or greater than a first charge amount, and thereafter, when the charge amount becomes equal to or greater than a second charge amount that is greater than the first charge amount, further increases the rotation speed of the motor for driving the hydrogen circulation pump, and thereafter, when the charge amount becomes equal to or greater than a third charge amount that is greater than the second charge amount, further increases the rotation speed of the motor for driving the fan, and thereafter, when the charge amount becomes equal to or greater than a fourth charge amount that is greater than the third charge amount, further increases the rotation speed of the motor for driving the air compressor.
ことを特徴とする燃料電池システム。A fuel cell system comprising:
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