JP5256668B2 - 燃料電池車両のエネルギ制御システム - Google Patents
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- 燃料ガスと空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池と、
該燃料電池の出力が不足する場合に放電するとともに該燃料電池の出力または車両減速時の回生電力により充電される二次電池と、
該二次電池の放電電力または充電電力が過剰となったことを検出する充放電状態検出器と、
該充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態または過充電状態を検出した際に、前記過放電状態または前記過充電状態に応じた制御指令を出力するとともに、前記燃料電池に対する燃料ガス供給量および空気供給量を制御する制御器と、
前記燃料電池と前記二次電池と間の電圧を調整するとともに、前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態を検出した際に、前記制御器からの制御指令に基づいて前記二次電池の出力電流を制限し、前記充放電状態検出器が前記二次電池の過充電状態を検出した際に、前記制御器からの制御指令に基づいて前記二次電池の入力電流を制限する電力調整器と、
を備え、
前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態を検出した際に、前記制御器は、前記電力調整器に対する制御指令を前記燃料電池の出力電圧制御から前記二次電池の出力電流制御に変更し、前記充放電状態検出器が前記二次電池の過充電状態を検出した際に、前記制御器は、前記電力調整器に対する制御指令を前記燃料電池の出力電圧制御から前記二次電池の入力電流制御に変更することを特徴とする燃料電池車両のエネルギ制御システム。 - 前記充放電状態検出器は、前記二次電池の放電可能電力及び充電可能電力を特定する手段と、前記二次電池の実際の放電量及び充電量を特定する手段とを有し、
前記放電可能電力と前記放電量との比較、または前記充電可能電力と前記充電量との比較に基づいて、前記二次電池の過放電状態または過充電状態を検出することを特徴とする請求項1記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。 - 前記充放電状態検出器は、前記二次電池の蓄電量(SOC)に基づいて放電可能電力または充電可能電力を検出し、前記二次電池の出力電流または入力電流から放電量または充電量を検出することを特徴とする請求項2記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記充放電状態検出器は、前記二次電池の電圧と前記二次電池の設定動作電圧範囲とを比較して、前記二次電池の充放電可能量を演算することを特徴とする請求項2記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記充放電状態検出器は、前記二次電池の電圧に基づいて前記二次電池の放電可能電力または充電可能電力を検出し、車両の負荷要求電力と燃料電池出力電力との差に基づいて前記二次電池の放電量または充電量を検出することを特徴とする請求項2記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記電力調整器は内部にスイッチ手段を備え、
前記スイッチ手段の入、切のタイミングにより電力調整を行う電力調整器であり、前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態または過充電状態を検出した際に、前記制御器が前記電力調整器内のスイッチ手段の入、切の時間率を変更させることにより、前記二次電池の電流制御を行うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。 - 前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態または過充電状態を検出した際に、
前記二次電池の放電量が放電可能電力以下、または充電量が充電可能電力以下となるように前記電力調整器の通過電流を制御することを特徴とする請求項1記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。 - 前記制御器は、
車両の運転状況より必要電力を演算する必要電力演算手段と、
前記必要電力から前記燃料電池に供給する空気と燃料ガスの供給量を前記燃料電池の特性に基づいて演算する第1のガス供給量演算手段と、
前記燃料電池の出力電流を検出する手段と、
前記燃料電池の出力電流から前記燃料電池に供給する空気と燃料ガスの供給量を前記燃料電池の特性に基づいて演算する第2のガス供給量演算手段とを有し、
前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態または過充電状態が検出していない場合は、第1のガス供給量演算手段が演算したガス供給量とし、
前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態または過充電状態を検出した場合は、第2のガス供給量演算手段が演算したガス供給量とすることを特徴とする請求項1記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。 - 前記充放電状態検出器が前記二次電池の過放電状態または過充電状態を検出しても前記制御器は所定時間の間は第1のガス供給量演算手段によるガス供給量とし、
過放電状態または過充電状態が所定時間継続した後に、第2のガス供給量演算手段によるガス供給量とすることを特徴とする請求項8記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。 - 前記二次電池の過放電状態を検出して前記二次電池の電流制御に切り替えた場合に、燃料電池出力の出力電圧制御時の供給量より燃料ガスと空気の供給量を増加することを特徴とする請求項8または9記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記二次電池の過充電状態を検出して前記二次電池の電流制御に切り替えた場合に、燃料電池出力の出力電圧制御時の供給量より燃料ガスと空気の供給量を減少することを特徴とする請求項8または9記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記二次電池の過放電状態もしくは過充電状態が解消された場合に、前記二次電池の電流制御から前記燃料電池の出力電圧制御へ復帰させることを特徴とする請求項1記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 車両の必要電力と前記燃料電池の出力電力の差が、前記二次電池の出力可能範囲となった場合に、前記二次電池の電流制御から前記燃料電池の出力電圧制御へ復帰させることを特徴とする請求項12記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記二次電池の過放電状態を検出して前記二次電池の電流制御に切り替えた場合に、車両の必要電力より前記燃料電池の出力電力が大きくなった場合に、前記二次電池の電流制御から前記燃料電池の出力電圧制御へ復帰させることを特徴とする請求項12記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
- 前記二次電池の過充電状態を検出して前記二次電池の電流制御に切り替えた場合に、車両の必要電力より前記燃料電池の出力電力が小さくなった場合に、前記二次電池の電流制御から前記燃料電池の出力電圧制御へ復帰させることを特徴とする請求項12記載の燃料電池車両のエネルギ制御システム。
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