[发明专利]燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。

背景技术

安装有燃料电池的燃料电池车辆(FCV)现被认为是不同于汽油车辆的新型车辆。燃料电池通过作为燃料的氢气与作为氧化剂的含氧空气之间的化学反应来生成电力，并且驱动电动机。

对于燃料电池，日本专利申请公报第2013-191312号公开了关于气体源的电输入量的物理量被反馈控制成标准值使得由气体流量计检测到的燃料气体的流量与目标气体流量一致。

发明内容

本发明的目的是提供能够减小车辆的驱动扭矩的变化的燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。

根据本发明的方面，提供了燃料电池系统，其包括：将电流输出至用于驱动车辆的电动机的燃料电池；将氧化剂气体供给至燃料电池的供给单元；对来自供给单元的氧化剂气体的流量进行测量的流量测量单元；以及对供给单元进行反馈控制使得流量测量单元的所测量的流量值朝目标流量值收敛的控制器，其中：控制器根据所测量的流量值来确定可接受电流值；控制器将由燃料电池输出的电流限制为可接受电流值或更小，并且根据燃料电池请求电流值来控制电流；以及在以下条件持续预定时间段的情况下，控制器进行用于减小在预定时间期间可接受电流值的变化宽度的变化抑制处理，所述条件包括在预定时间期间请求电流值的变化宽度等于或小于第一预定值以及请求电流值与可接受电流值之间的差等于或小于第二预定值。

根据本发明的另一方面，提供了燃料电池系统的控制方法，其包括：将氧化剂气体从供给单元供给至燃料电池；通过流量测量单元对来自供给单元的氧化剂气体的流量进行测量；将电流从燃料电池输出至用于驱动车辆的电动机；对供给单元进行反馈控制使得流量测量单元的所测量的值朝目标流量值收敛；根据所测量的流量值来确定可接受电流值；将由燃料电池输出的电流限制为可接受电流值或更小并且根据燃料电池请求电流值来控制电流；以及在以下条件持续预定时段的情况下，进行用于在预定时间期间减小可接受电流值的变化宽度的变化抑制处理，所述条件包括在预定时间期间请求电流值的变化宽度等于第一预定值或更小以及请求电流值与可接受电流值之间的差等于或小于第二预定值。

发明的效果

根据本发明，能够减小车辆的扭矩波动。

附图说明

图1示出了燃料电池系统的示例；

图2示出了表示测量值相对于目标值的波动的示例的曲线图；

图3示出了表示可接受电流值相对于空气流量的示例的曲线图；

图4A和图4B示出了表示在输出电流未波动的情况下和在输出电流波动的情况下电流命令值与可接受值之间的关系的示例的曲线图；

图5示出了表示可接受值的变化抑制处理的曲线图；

图6示出了燃料电池系统的操作的示例的流程图；

图7示出了表示变化抑制处理之后的执行标志的控制处理的示例的流程图；

图8示出了表示电流命令值的变化的示例的曲线图；

图9示出了切换燃料电池的输出电流的上限的示例；以及

图10示出了燃料电池的输出电流的上限的切换处理的示例的流程图。

具体实施方式

通过电控制单元(ECU)等对被提供至燃料电池的氧化剂气体的流量进行反馈控制，以便向请求目标值收敛。因此，氧化剂气体的流量围绕目标值周期性地波动。燃料电池能够输出的电流的可接受值，即上限，根据被提供至燃料电池的氧化剂气体的流量来确定。因此，当负载大时，从燃料电池输出至电动机的电流波动。在波动的情况下，车辆的驱动扭矩波动。

图1示出了燃料电池系统的示例。燃料电池系统1被安装在车辆例如燃料电池车辆上并且将电力供给至用于驱动车辆的电动机。燃料电池系统1具有ECU 10、燃料电池11、空气压缩机12、流量计13、调节器14、氢气罐15、DC-DC转换器16、DC-AC逆变器17和电池18。

ECU 10是控制器的示例，并且控制燃料电池系统1的操作。ECU 10具有处理器例如CPU(中央处理单元)并且根据从存储器例如ROM(只读存储器)读取的程序来操作。ECU 10不限于该结构。ECU 10可以仅通过硬件来构造。

ECU 10根据来自传感器单元2的输入信号将信号S1、S3、S4和S5传送至空气压缩机12、DC-DC转换器16、DC-AC逆变器17和调节器14。传感器单元2具有多个传感器。传感器是例如检测车辆的油门踏板的开口角度(按压程度)的油门踏板位置传感器。