[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统的怠速停止中的堆电压控制。

背景技术

在利用由燃料电池系统发出的电力来行驶的车辆等中，在负载比较低的行驶状态下等，有时会进行中止燃料电池的发电的所谓的怠速停止。在怠速停止中，停止对正极(cathode)供给空气，而残留在正极内的氧通过与透到正极来的氢发生反应而被消耗，堆总电压渐渐下降。

怠速停止在电池组(battery)充电量低于规定阈值的情况下、在由于加速要求等而负载增大的情况下结束。但是，从重新开始供给燃料到能够取出电流为止需要时间。另外，就电动机的特性来说，即使是相同的加速操作，也是车速越高，加速时所要求的电力响应性能越高。而且，电池组可输出电力是由电池组的充电状态、温度、劣化状态等决定的。

因此，在从怠速停止恢复时，若以与加速要求的大小相应的输出来对驱动用的电动机进行驱动，则存在以下担忧：要从电池组供给以燃料电池的发电量不足够的部分的电力，其结果导致电池组的过放电。另一方面，若限制电动机的输出，则会导致运转性能(driveability)的下降。

因此，在日本JP4182732中，在估计出要求电力的增大的情况下，在从怠速停止恢复之前重新开始氢或者空气的供给。另外，在怠速停止中堆电压变为规定电压以下的情况下，也重新开始氢或者空气的供给。通过这些控制，来避免从怠速停止恢复时的发电延迟。

发明内容

然而，在日本JP4182732的方法中，会基于换挡操作、制动关闭(brake-off)、或者由导航系统对上坡的检测等而推测为之后可能会踏下加速踏板，从而重新开始燃料供给。而且，如上所述，从重新开始供给燃料到堆电压恢复为止需要时间。因而，根据要求电力的大小不同，有时会无法避免电池组的过放电、运转性能的下降。

因而，本发明的目的在于在本发明中提供一种当从怠速停止恢复时能够可靠地避免电池组的过放电、运转性能的下降的燃料电池系统。

为了达到上述目的，本发明的燃料电池系统具备：驱动部，其利用电力的供给来使移动体行驶；燃料电池堆，其向驱动部供给用于行驶的电力；燃料供给装置，其供给燃料电池堆的发电所需的燃料；以及控制器，其对包括燃料电池堆和燃料供给装置的发电设备进行控制。而且，控制器具备堆输出响应要求运算部，该堆输出响应要求运算部运算对燃料电池堆要求的电力响应，即堆输出响应要求。另外，具备怠速停止中堆电压设定部，该怠速停止中堆电压设定部对作为执行怠速停止中的堆电压而设定的怠速停止中堆设定电压的下限值进行设定，使得堆输出响应要求越大则怠速停止中堆设定电压的下限值越高，堆输出响应要求越小则怠速停止中堆设定电压的下限值越低。并且，具备怠速停止中堆电压恢复操作部，该怠速停止中堆电压恢复操作部当在执行怠速停止中燃料电池堆的实际电压小于怠速停止中堆设定电压的下限值时执行供给燃料气体或者空气的恢复操作。

本发明的详情以及其它特征和优点在说明书的之后的记载中说明，并且在附图中示出。

附图说明

图1是应用第一实施方式的车辆用的电力供给系统的结构图。

图2是表示燃料电池系统的一例的图。

图3是表示控制器所执行的第一实施方式所涉及的控制例程的流程图。

图4是表示车速与堆输出响应要求的关系的对应表的一例。

图5是表示电动机扭矩和电动机输出与车速的关系的图。

图6是表示怠速停止时堆电压与堆输出响应要求的关系的对应表的一例。

图7是表示为了判定是否驱动压缩机而由控制器执行的子例程的流程图。

图8是执行第一实施方式所涉及的控制例程的情况下的时序图。

图9是表示控制器所执行的第二实施方式所涉及的控制例程的流程图。

图10是用于计算电池组可输出电力的运算模块的一例。

图11是表示堆输出响应要求与电池组可输出电力的关系的对应表的一例。

图12是执行第二实施方式所涉及的控制例程的情况下的时序图。

图13是表示控制器所执行的第三实施方式所涉及的控制例程的流程图。

图14是表示发电设备输出响应要求性能与堆冷却水温的关系的对应表的一例。

图15是用于说明堆劣化系数的图。

图16是表示发电设备输出响应要求性能与堆劣化系数的关系的对应表的一例。

图17是表示发电设备输出响应要求性能与堆内部电阻的关系的对应表的一例。

图18是表示发电设备输出响应要求性能与怠速停止持续时间的关系的对应表的一例。