JP2019153492A - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような態様においては、電流センサの磁気コアがあらかじめ磁化されているため、対象回路を流れる電流の最大値が磁化の電流値よりも小さい第1運転モードにおいて、測定電流による磁気コアの磁化の影響を排除して、正確な電流測定値を得ることができる。
また、上記態様においては、電流センサの温度の積算値が閾値を超えており、電流センサの測定値にずれが生じ得ると推定される場合に、第2運転モードが実行される。その結果、対象回路に第1運転モードにおける電流より大きい電流が流れ、電流センサの磁気コアが磁化される。よって、その後の第1モードにおいて、磁気コアの磁化の減少の影響を排除して、正確な電流測定値を得ることができる。
このような態様とすれば、第2運転モードにおいて、磁気コアの磁化のために燃料電池の要求電力を改変することなく、対象回路を流れる電流の最大値を第1運転モードよりも大きくして、磁気コアを磁化させることができる。
このような態様とすれば、第2運転モードを実行する際に、電流センサの測定値にずれが生じる可能性が高い電流センサについて、優先的に第2運転モードで使用して、磁化を行うことができる。
このような態様とすれば、磁気コアの磁化のために燃料電池の要求電力を改変することなく、対象回路を流れる電流の最大値を第1運転モードよりも大きくして、磁気コアを磁化させることができる。
A1.燃料電池車両10の構成:
図1は、第1実施形態の燃料電池システム100を搭載した燃料電池車両10(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)を示す。燃料電池車両10は、燃料電池システム100と、負荷130と、インバータ140と、制御部160と、センサ群170と、を備える。燃料電池車両10は、主として燃料電池システム100が供給する電力により駆動される。
図2は、FCコンバータ150の詳細な構成を示すブロック図である。以下では、FCコンバータ150が備えるU相151、V相152、W相153、X相154の回路のうち、U相151を例に説明する。
ホール素子型の電流センサCS1〜CS4(図2参照)は、それぞれ、電流の測定対象の回路を囲むように配されるリング状の磁気コアMC1〜MC4を備えている。リング状の磁気コアMC1〜MC4は、その一部に、リングが不連続となっているギャップ部を備えている。ギャップ部には、ホール素子が配されている。電流の測定対象の回路に電流が流れると、その電流の周りに生じる磁界によって、リング状の磁気コアMC1〜MC4の一部を構成するホール素子を磁束が通過し、ホ−ル電圧が表れる。ホ−ル電圧は、測定対象の回路に流れる電流の量に応じて変化する。このホ−ル電圧を増幅した電圧が、電流センサCS1〜CS4の出力信号である。
図5は、電流センサCS1〜CS4の運用開始後に、磁気コアMC1〜MC4の磁化を行う処理のフローチャートである。図5の処理は、燃料電池車両10が製造工場を出荷された後、制御部160が、燃料電池システム100の運転時に、U相151、V相152、W相153、X相154の各回路について、繰り返し実行する(図1および図2参照)。以下では、U相151の場合を例に、技術内容を説明する。
以下では、第1運転モードDM1と第2運転モードDM2(図5参照)を実現する制御方法について説明する。なお、以下では、U相151を例に、制御部160による制御の内容を説明する。V相152、W相153、X相154についての制御も、制御部160によって同様に行われる。
第1実施形態においては、電圧の変換に使用される回路の数は、第1運転モードDM1および第2運転モードDM2のいずれにおいても、制御部160によって、変換効率が最も高くなるように、決定される(図3参照)。しかし、第2実施形態の第2運転モードDM2においては、図3に示した原理とは異なる原理にしたがって、電圧変換に使用される回路の数が決定される。また、第2実施形態においては、所定電流による通電処理(図5のステップS140参照)の内容も、第1実施形態の処理とは異なる。第2実施形態の他の点は、第1実施形態と同じである。
C1.他の実施形態1:
(1)上記実施形態においては、電流センサCS1は、リアクトルL1とダイオードD1の間を流れる電流を測定するセンサである。しかし、燃料電池システムに設けられる電流センサは、燃料電池1とリアクトルL1の間を流れる電流を測定するセンサなど、他の回路の電流を測定するセンサであってもよい。すなわち、電流センサは、燃料電池から、燃料電池の出力電圧を変換するコンバータに流れる電流を測定する電流センサとすることができる。
(5)上記実施形態においては、二次電池120は、リチウムイオン電池である。しかし、燃料電池が発電した電力や、発電機としてのモータが発電した電力を蓄えることができる二次電池は、リチウムイオン電池のほか、ニッケル水素電池、鉛蓄電池など、他の二次電池とすることもできる。
上記実施形態においては、FCコンバータ150は、互いに並列に接続されているU相151、V相152、W相153、X相154によって構成された四相並列形コンバータである。しかし、燃料電池の出力電圧を変換するコンバータは、1相、2相、3相、ならびに5相以上など、他の数の相を有するコンバータとすることもできる。
(1)上記第2実施形態においては、リアクトルの温度の積算値ITが閾値ITthを超えた回路(図5のS120参照)の数が、使用される回路の数を超える場合には、リアクトルの温度の積算値ITが大きいものから、優先的に、使用される回路として選択される。しかし、リアクトルの温度の積算値ITが閾値ITthを超えた回路のなかから、U相151、V相152、W相153、X相154の順に、優先的に、使用される回路として選択されてもよい。すなわち、燃料電池1に要求される電力に応じて、温度の積算値ITが閾値ITthを超えた電流センサが設けられている回路のうち、第2運転モードDM2を実行する1以上の回路が、決定されればよい。
(1)上記第1実施形態においては、第2運転モードDM2において、リアクトルL1に流れる電流IL2の最大値IL2maxがImax0以上となるように、制御部160およびバッテリコンバータ180によって、バッテリコンバータ180の出力電圧、すなわちFCコンバータ150の出力電圧が、制御される。しかし、第2運転モードにおいては、リアクトルに流れる電流の最大値は、Imax0より小さい値に設定されてもよい。ただし、第2運転モードにおいては、リアクトルに流れる電流の最大値は、第1運転モードにおいてリアクトルに流れる電流の最大値よりも大きい値に設定されることが好ましい。
また、燃料電池システムは、二次電池と、前記二次電池の出力電圧を制御する第2コンバータであって、負荷に対して、燃料電池の出力電圧を変換する第1コンバータと並列に接続される第2コンバータを備え、第2コンバータによって、第1コンバータの出力電圧を制御することが好ましい。
上記第1実施形態においては、電流センサCS1の温度の積算値ITが閾値ITthを超えている場合に、ステップS130の判定結果がYesであるという条件のもとで、第2運転モードが実行される(図5参照)。また、上記第2実施形態においては、電流センサCS1の温度の積算値ITが閾値ITthを超えている場合に、ステップS131の判定結果がYesであるという条件のもとで、第2運転モードが実行される(図7参照)。しかし、電流センサの温度の積算値が閾値を超えている場合に、さらに第2運転モードを実行するための条件として付される条件は、他のさまざまな条件とすることができる。たとえば、地図情報をもとに、進行方向の所定距離の範囲内に信号機がないこと、を付加条件として含むこともできる。すなわち、第2運転モードを実行可能な状況であるという条件の下で、第2運転モードが実行されればよい。その際、負荷に供給する電力を、負荷の要求電力から変更せずに第2運転モードを実行可能である、という条件が満たされうことが好ましい。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
10…燃料電池車両
100…燃料電池システム
120…二次電池
130…負荷
131…トラクションモータ
132…ディファレンシャルギア
133…タイヤ
140…インバータ
150…FCコンバータ
151…U相
152…V相
153…W相
154…X相
160…制御部
170…センサ群
180…バッテリコンバータ
C0…コンデンサ
CS1〜CS4…電流センサ
D1〜D4…ダイオード
DM1…第1運転モード
DM2…第2運転モード
Hm…磁気コアの磁化のヒステリシス
IL1…第1運転モードにおいてリアクトルL1に流れる電流
IL2…第2運転モードにおいてリアクトルL1に流れる電流
Ifc…燃料電池の出力電流
Imax…測定対象の回路を流れる電流の最大値
Imax1,Imax2…測定対象の回路を流れる電流の最大値の例
Imax0…磁気コアの着磁の際の電流値
L1〜L4…リアクトル
MC1〜MC4…磁気コア
SW1〜SW4…スイッチング素子
TS1〜TS4…温度センサ
Vfc…燃料電池の出力電圧
Vsb1…第1運転モードにおけるFCコンバータの出力電圧
Vsb2…第2運転モードにおけるFCコンバータの出力電圧
m…磁気コアの磁化の程度
m0…磁気コアの着磁の際の磁化の程度
m1,m2…磁気コアの磁化の程度の例
Claims (8)
- 燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を変換するコンバータと、
前記燃料電池から前記コンバータに流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサと、
前記電流センサの温度を取得する温度センサと、
前記燃料電池システムを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池システムの運転モードとして、
前記電流センサが電流を測定する対象回路を流れる電流の最大値が、前記磁化の電流値よりも小さい第1運転モードと、
前記対象回路を流れる電流の最大値が、前記第1運転モードにおいて前記対象回路を流れる電流の最大値よりも大きい第2運転モードと、を備え、
前記制御部は、前記第1運転モードにおける前記電流センサの温度の積算値が閾値を超えた場合に、あらかじめ定められた条件のもとで、前記第2運転モードを実行し、その後、前記第1運転モードを実行することができる、燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムであって、
前記コンバータは、互いに並列に接続されている複数相の回路を備えており、
前記対象回路は、前記複数相の回路のうちの一つの回路と前記燃料電池とを接続する回路であり、
前記制御部は、前記第2運転モードにおいて、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記複数相の回路のうち、前記第1運転モードよりも少ない数の前記回路であって、前記電流センサの温度の前記積算値が前記閾値を超えた回路を含む回路を使用して、前記コンバータを駆動する、燃料電池システム。 - 請求項2記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記複数相の回路のうち、前記対象回路によって前記燃料電池と接続されている回路以外の回路について、前記燃料電池から前記各回路に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサを備えており、
前記制御部は、
前記第2運転モードにおいて、前記複数相の回路のうち最大数よりも少ない数の回路を使用する場合に、異なる回路を選択することができ、
前記複数の電流センサのうち、2以上の電流センサについて前記温度の積算値が閾値を超えている場合には、前記2以上の電流センサの前記回路から、前記温度の積算値が大きい順に優先的に選択された回路を含む、前記最大数よりも少ない数の回路を、前記第2運転モードにおいて使用する、燃料電池システム。 - 請求項1記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第2運転モードにおいて、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記第1運転モードよりも前記コンバータの出力電圧を大きく設定することにより、前記対象回路を流れる電流の最大値を前記第1運転モードよりも大きくする、燃料電池システム。 - 燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を変換するコンバータと、
前記燃料電池から前記コンバータに流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサと、
前記電流センサの温度を測定する温度センサと、を備え、
前記制御方法は、
(a)前記電流センサが電流を測定する対象回路を流れる電流の最大値が、前記磁化の電流値よりも小さい第1運転モードを実行する工程と、
(b)前記対象回路を流れる電流の最大値が、前記第1運転モードにおいて前記対象回路を流れる電流の最大値よりも大きい第2運転モードを実行する工程と、を備え、
前記工程(a)において、前記電流センサの温度の積算値が閾値を超えた場合に、あらかじめ定められた条件のもとで、前記工程(b)を実行し、その後、前記工程(a)を実行する、燃料電池システムの制御方法。 - 請求項5記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記コンバータは、互いに並列に接続されている複数相の回路を備えており、
前記対象回路は、前記複数相の回路のうちの一つの回路と前記燃料電池とを接続する回路であり、
前記工程(b)において、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記複数相の回路のうち、前記工程(a)よりも少ない数の前記回路であって、前記電流センサの温度の前記積算値が前記閾値を超えた回路を含む回路を使用して、前記コンバータを駆動する、制御方法。 - 請求項6記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムは、さらに、前記複数相の回路のうち、前記対象回路によって前記燃料電池と接続されている回路以外の回路について、前記燃料電池から前記各回路に流れる電流を測定する電流センサであって、あらかじめ磁化されている磁気コアを備える電流センサを備えており、
前記工程(b)は、前記複数相の回路のうち最大数よりも少ない数の回路を使用する場合に、前回の実行のときとは異なる回路を使用して実行され得る工程であり、
前記複数の電流センサのうち、2以上の電流センサについて前記温度の積算値が閾値を超えている場合には、前記2以上の電流センサの前記回路から、前記温度の積算値が大きい順に優先的に選択された回路を含む、前記最大数よりも少ない数の回路が、前記工程(b)において使用される、制御方法。 - 請求項5記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記工程(b)は、前記燃料電池に要求される電力が同一である条件下での比較において、前記工程(a)よりも前記コンバータの出力電圧を大きく設定することにより、前記対象回路を流れる電流の最大値を前記第1運転モードよりも大きくする工程である、制御方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6439725B2 (ja) * | 2016-03-17 | 2018-12-19 | 株式会社デンソー | 磁気回路部品の温度調整装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07110345A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Hioki Ee Corp | 零磁束制御型電流センサの消磁方法 |
JP2006107866A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Denso Corp | 燃料電池システム |
JP2010172155A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Fujitsu Ten Ltd | 制御装置、制御方法、及び、給電装置 |
JP2011041422A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Hitachi Ltd | 組電池制御装置 |
JP2012248421A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
WO2013011560A1 (ja) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システム |
JP2015019448A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | コンバータ装置およびそれを備えた燃料電池システム、コンバータ装置の制御方法および制御装置 |
JP2017153312A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧制御システム、燃料電池システムおよび電圧制御システムの制御方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10331883B4 (de) * | 2003-07-14 | 2018-01-18 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Messverfahren und Messanordnung zum Messen von Strömen mit grossem Dynamikbereich |
US7365535B2 (en) * | 2005-11-23 | 2008-04-29 | Honeywell International Inc. | Closed-loop magnetic sensor system |
JP4435834B2 (ja) * | 2008-01-16 | 2010-03-24 | 本田技研工業株式会社 | Dc/dcコンバータ装置 |
US8228014B2 (en) * | 2009-07-30 | 2012-07-24 | GM Global Technology Operations LLC | Multi-phase DC/DC boost converter |
WO2011080818A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電源装置 |
CN103176147B (zh) * | 2013-03-13 | 2014-11-19 | 江苏省电力公司电力科学研究院 | 电流互感器剩磁测量***及测量方法 |
JP6040965B2 (ja) * | 2014-07-10 | 2016-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システム |
US10530287B2 (en) * | 2015-03-06 | 2020-01-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Electric power adjustment system and control method for electric power adjustment system |
JP6414329B2 (ja) * | 2015-05-21 | 2018-10-31 | 日産自動車株式会社 | 電力調整システム及びその制御方法 |
-
2018
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07110345A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-25 | Hioki Ee Corp | 零磁束制御型電流センサの消磁方法 |
JP2006107866A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Denso Corp | 燃料電池システム |
JP2010172155A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Fujitsu Ten Ltd | 制御装置、制御方法、及び、給電装置 |
JP2011041422A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Hitachi Ltd | 組電池制御装置 |
JP2012248421A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
WO2013011560A1 (ja) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 電源システム |
JP2015019448A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | コンバータ装置およびそれを備えた燃料電池システム、コンバータ装置の制御方法および制御装置 |
JP2017153312A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧制御システム、燃料電池システムおよび電圧制御システムの制御方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7490976B2 (ja) | 2020-02-07 | 2024-05-28 | 株式会社デンソー | 電力変換器 |
Also Published As
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