JP4525837B2 - エネルギ出力装置およびエネルギ出力装置の制御方法 - Google Patents
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Description
前記エネルギ出力装置からエネルギを出力する際に、所定の条件下では、前記燃料電池の発電を停止させ、前記燃料電池以外のエネルギ出力源からエネルギを出力させる出力制御部と、
前記燃料電池を停止すると、該燃料電池の次回起動時に、前記燃料電池の性能低下が起こるか否かを、前記燃料電池の発電中に判定する判定部と、
前記燃料電池の性能低下が起こると前記判定部が判定したときには、前記所定の条件下であるか否かに関わらず、前記燃料電池の発電を継続させるFC強制運転部と
を備えることを要旨とする。
前記燃料電池のアノードに水素ガスを導く水素ガス供給路と、
前記燃料電池のアノードから排出されたアノード排ガスの少なくとも一部を前記水素ガス供給路に導く排ガス循環路と
を備え、
前記判定部は、前記水素ガス供給路に導かれる前記アノード排ガス中の不純物濃度が所定値以上であれば、前記燃料電池の性能低下が起こると判定することとしても良い。
前記排ガス循環路は、前記アノード排ガスの一部を外部に排出可能なガスパージ部を備え、
前記判定部は、前記ガスパージ部が前記アノード排ガスの一部を排出する動作を前回行なってからの経過時間が、所定の基準時間以内のときに、前記燃料電池の性能低下が起こると判定することとしても良い。
前記ガスパージ部によって排出されたアノード排ガスを、前記燃料電池のカソードから排出されるカソード排ガスで希釈して外部に排出する水素希釈部を備えることとしても良い。
前記エネルギ出力装置からエネルギを出力する際に、所定の条件下では、前記燃料電池の発電を停止させ、前記燃料電池以外のエネルギ出力源からエネルギを出力させる出力制御部と、
前記燃料電池の停止状態を継続すると、該燃料電池の次回起動時に、該燃料電池の性能低下が起こるか否かを、前記燃料電池の停止中に判定する判定部と、
前記燃料電池の性能低下が起こると前記判定部が判定したときには、前記所定の条件下であるか否かに関わらず、前記燃料電池の発電を開始させるFC強制運転部と
を備えることを要旨とする。
前記エネルギ出力装置からエネルギを出力する際に、前記燃料電池を用いたのでは前記エネルギ出力装置におけるエネルギ効率が低下すると判断される条件下では、前記燃料電池の発電を停止させ、前記燃料電池以外のエネルギ出力源からエネルギを出力させる出力制御部と、
前記燃料電池が発電する際に、発電に伴って動作する燃料電池補機と、
前記燃料電池の発電中に前記燃料電池補機の動作状態を検出し、検出した動作状態に基づいて、前記燃料電池補機が異常と判断される前の過渡的な状態である異常過渡状態であるか否かを判定する判定部と、
前記燃料電池補機が異常過渡状態であると前記判定部が判定したときには、前記所定の条件下であるか否かに関わらず、前記燃料電池の発電を継続させるFC強制運転部と
を備えることを要旨とする。
A.装置の全体構成:
B.間欠運転を伴う運転制御:
C.間欠運転を禁止する制御:
D.実施例:
E.変形例:
図1は、本発明に係る実施の態様としての電気自動車10の構成の概略を表わすブロック図である。電気自動車10は、電力を消費する負荷として、駆動モータ33と補機モータ34とを備えており、これらの負荷に電力を供給する電源として、電源装置15を備えている。電源装置15と負荷との間には、配線50が設けられており、この配線50を介して、電源装置15と負荷との間で電力がやり取りされる。
電気自動車10では、通常は車両の駆動に要する電力を主として燃料電池装置20が供給する。そして、燃料電池装置20を用いたのではエネルギ効率が低下する場合には、燃料電池装置20を停止させる制御(間欠運転)を行なって、2次電池30から電力を供給する。電源装置15は、エネルギ効率に基づくと間欠運転を行なうべき条件が成立しているときに、実際に間欠運転を行なうか否かの判断をさらに行なう際の動作に特徴があるが、まず、通常の運転制御と間欠運転について説明する。
電気自動車10では、上記ステップS140において間欠運転モードに対応する電力分配が決定されたときには、さらに性能低下予測条件に該当するか否かに基づいて、実際に間欠運転モードで運転制御を行なうか否かを決定する。図5は、このような間欠運転モードを実行するか否かの判断のための処理に関わる回路として、制御部70が備える回路の構成を示すブロック図である。図5に示すように、制御部70は、出力制御部72、判定部74およびFC強制運転部76を備えている。また、図6は、図4のステップS150で決定された電力分配が間欠運転モードに対応していると判断されたときに制御部70で実行される性能低下予測処理ルーチンを表わすフローチャートである。なお、電力分配が間欠運転モードに対応していると判断されると、ステップS160では、性能低下予測処理ルーチンが実行されると共に、上記判断およびステップS140で決定した電力分配が制御部70の出力制御部72に伝達される。
上記実施の態様では、間欠運転の後に燃料電池を再起動すると燃料電池の性能低下が起こると判定されるときには、間欠運転を行なわないこととしたが、燃料電池装置20が備える燃料電池補機のいずれかが異常と判断される前の過渡的な状態であることが検出されている状態では、間欠運転を行なわないこととしても良い。このような構成を実施例として以下に説明する。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本発明に係る実施の態様および実施例では、燃料電池装置20を停止させるか否かの判断は、電源装置15全体のエネルギ効率に基づいて行なっている。これに対して、エネルギ効率以外の条件をさらに考慮して、あるいは、エネルギ効率以外の条件に基づいて、上記判断を行ない、燃料電池装置20を停止して2次電池30を用いる制御を行なうこととしても良い。エネルギ効率以外の条件に基づいて判断する場合にも、性能低下予測条件や異常過渡状態に基づいて、燃料電池装置20の停止の解除を行なうこととすれば、同様の効果を得ることができる。
本発明に係る実施の態様および実施例では、燃料電池装置20と2次電池30とを備える電源装置15としたが、2次電池30に代えて、あるいは2次電池30に加えてさらに、内燃機関を備えるエネルギ出力装置においても、同様に本発明を適用することができる。燃料電池装置と共に内燃機関を車両に搭載するならば、燃料電池装置から電力を供給されるモータと、内燃機関との双方から、車両駆動用の動力を得ることが可能となる。このように、燃料電池を含む複数のエネルギ出力源を備えるエネルギ出力装置において、少なくともいずれか一つのエネルギ出力源を用いて外部にエネルギを出力する際に、本発明を適用することができる。このようなエネルギ出力装置で、エネルギ効率などに基づく所定の条件下で燃料電池の発電を停止する制御を行なう際に、性能低下予測条件や異常過渡状態に基づいて、燃料電池装置20の停止の解除を行なうこととすれば、同様の効果を得ることができる。
本発明に係る実施の態様および実施例では、燃料電池装置20は、アノードに対して純度の高い水素ガスを供給し、アノード排ガスをアノードに循環させる構成としたが、異なる構成とすることもできる。例えば、ガソリンやアルコールなどの炭化水素系燃料を改質して水素を生成する改質器を有する燃料電池装置を備えた電源装置において、同様に本発明を適用することが可能である。改質器を有する燃料電池装置を備える電源装置としては、2次電池をさらに備え、主電源として2次電池を用い、燃料電池は主として2次電池の充電に用い、2次電池が満充電のときには燃料電池装置の発電を停止する構成が考えられる。このような電源装置において、2次電池が満充電となって、燃料電池装置を停止する判断がなされても、性能低下予測条件や異常過渡状態に基づいて燃料電池装置の停止の解除を行なうこととすれば、同様の効果を得ることができる。
本発明に係る実施の態様および実施例では、燃料電池装置20を備える電源装置15を電気自動車10に搭載することとしたが、燃料電池装置を備える電源装置などのエネルギ出力装置を、定置型としても良い。
15…電源装置
20…燃料電池装置
22…燃料電池
23…水素タンク
24…エアコンプレッサ
25…加湿モジュール
26…希釈器
27…気液分離器
28…エアフロメータ
29…ラジエータ
30…2次電池
31…残存容量モニタ
32…DC/DCコンバータ
33…駆動モータ
34…補機モータ
35,36…インバータ
37…出力軸
38…減速ギヤ
39…車両駆動軸
40…冷却部
41…冷却水路
42…冷却ポンプ
43,44…温度センサ
50…配線
52…スイッチ
54…空気温度センサ
56…水素温度センサ
60…水素ガス供給路
61…減圧弁
62…圧力調整弁
63…アノード排ガス路
64…排ガス排出路
65…水素ポンプ
66…開閉弁
67…酸化ガス供給路
68…カソード排ガス路
69…排ガス分岐路
70…制御部
72…出力制御部
74…判定部
76…FC強制運転部
Claims (3)
- 燃料電池を含む複数のエネルギ出力源を備え、該複数のエネルギ出力源の内の少なくとも一つを用いて外部にエネルギを出力するエネルギ出力装置であって、
前記燃料電池が発電する際に、発電に伴って動作する燃料電池補機と、
前記エネルギ出力装置からエネルギを出力する際に、前記燃料電池を用いたのでは、前記燃料電池と前記燃料電池補機とを備える燃料電池システム全体のエネルギ効率が低下すると判断される条件下では、前記燃料電池の発電を停止させ、前記燃料電池以外のエネルギ出力源からエネルギを出力させる出力制御部と、
前記燃料電池の発電中に前記燃料電池補機の動作状態を検出し、検出した動作状態に基づいて、前記燃料電池補機が異常と判断される前の過渡的な状態である異常過渡状態であるか否かを判定する判定部と、
前記燃料電池補機が異常過渡状態であると前記判定部が判定したときには、前記所定の条件下であるか否かに関わらず、前記燃料電池の発電を継続させるFC強制運転部と
を備えるエネルギ出力装置。 - 請求項1記載のエネルギ出力装置であって、さらに、
前記判定部は、前記燃料電池補機の温度を検出し、該燃料電池補機の温度が所定の基準温度以上であれば、前記燃料電池補機が異常過渡状態であると判定する
エネルギ出力装置。 - 燃料電池を含む複数のエネルギ出力源を備え、該複数のエネルギ出力源の内の少なくとも一つを用いて外部にエネルギを出力するエネルギ出力装置の制御方法であって、
(a)前記エネルギ出力装置からエネルギを出力する際に、前記燃料電池と燃料電池補機とを備える燃料電池システム全体のエネルギ効率に基づく条件に基づいて、前記燃料電池が発電するFC発電モードと、前記燃料電池の発電は停止して前記燃料電池以外のエネルギ出力源からエネルギを出力させるFC停止モードと、のいずれかの運転モードを選択する工程と、
(b)前記燃料電池の発電に伴って動作する燃料電池補機の動作状態を検出し、検出した動作状態に基づいて、前記燃料電池補機が異常と判断される前の過渡的な状態である異常過渡状態であるか否かを判定する工程と、
(c)前記(b)工程で前記燃料電池補機が異常過渡状態であると判定したときに、前記(a)工程で前記FC停止モードを選択している場合には、前記FC停止モードの選択を解除する工程と、
(d)前記(c)工程で前記FC停止モードの選択を解除した場合には、前記FC発電モードとなるように、前記燃料電池および該燃料電池以外のエネルギ出力源の駆動制御を行なうと共に、前記(c)工程における選択の解除がなされていない場合には、前記(a)工程で選択した運転モードとなるように、前記駆動制御を行なう工程と
を備えるエネルギ出力装置の制御方法。
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