燃料電池車輛制造技術

本發明專利技術提供燃料電池車輛(10)。由于ECU(24)在電動機(14)的再生發電時，一邊將DC/DC轉換器(22)控制為直接連接狀態，并通過氣體提供部(44、60)來降低氧濃度或氫濃度，來降低燃料電池(40)的發電功率{Pfc(FC電流Ifc)}，一邊對蓄電池(20)進行蓄電，因此，在燃料電池(40)的發電時，不用開放連接器就能回收再生功率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及防止通過氧化劑氣體以及燃料氣體的兩個反應氣體的電化學反應而發電的燃料電池的劣化、并高效率的回收驅動電動機的再生功率，提高了所述燃料電池的發電效率的燃料電池車輛。
技術介紹
燃料電池例如具備用陰極電極和陽極電極夾持在全氟磺酸的薄膜中浸潰有水的固體高分子電解質膜而形成的電解質膜/電極構造體(MEA)。陰極電極以及陽極電極具有由碳紙等構成的氣體擴散層、和在表面載有白金合金等的觸媒(下面也稱作Pt觸媒)粒子而形成的碳粒子被均勻地涂敷在所述氣體擴散層的表面而形成的電極觸媒層。電極觸媒層在固體高分子電解質膜的兩面形成。作為用于抑制燃料電池的劣化的技術，提出了特開2007-005038號公報(下面稱作JP2007-005038A)。在該JP2007-005038A中提出的技術中，避免使所述Pt觸媒產生燒結現象(Pt觸媒的凝聚)的氧化還原電位來使燃料電池發電。但是，在燃料電池車輛中，在車輛的減速時等產生再生功率，為了提高系統效率，優選將該再生功率充電到蓄電池中。在JP2007-005038A中進行了如下公開即使加速器開度提高，直到蓄電池的SOC值低于第I充電閾值(SOC值的下限目標值)為止，也都將燃料電池單元的輸出電壓限制在O. 7V程度來從蓄電池提供功率，若探測到SOC值低于第I充電閾值，則通過提高燃料電池的發電功率來使所述輸出電壓從O. 7V程度起下降，來對蓄電池進行充電，即使加速器開度下降，之后直到SOC值超過第2充電閾值(S0C值上限目標值)為止，也都持續提高了燃料電池的發電功率的狀態，對蓄電池進行充電。如此，通過將燃料電池的輸出電壓限制在氧化還原電位以下，能抑制燃料電池的劣化，但由于即使加速器開度下降，換言之在能進行再生功率的回收時，也持續提高了燃料電池的發電功率的狀態，會產生系統的效率惡化的問題。在特開2006-073506號公報(下面稱作JP2006-073506A)中公開了如下燃料電池車輛根據燃料電池的功率、和通過DC/DC轉換器將蓄電裝置的電壓升壓到所述燃料電池的電壓為止的功率來驅動車輛驅動用電動機。在JP2006-073506A所公開的燃料電池車輛中，在再生功率的回收時，開閉所述燃料電池和所述車輛用驅動電動機的電連接的連接器被斷開，并將所述DC/DC轉換器控制為直接連接狀態(未經轉換的狀態)，所述再生功率介由直接連接狀態的DC/DC轉換器而充電(回收)到所述蓄電裝置中。由此，再生時，能使DC/DC轉換器的轉換損失大致為零地進行高效率的再生功率的回收。但是，在所述燃料電池的發電中，斷開所述連接器，從該連接器的耐久性的觀點、以及斷開時產生噪聲的觀點出發，并不優選。
技術實現思路
本專利技術考慮到這樣的課題而提出，目的在于提供一種燃料電池車輛，在燃料電池的發電時，能不用斷開連接器來高效率地回收再生功率。本專利技術所涉及的燃料電池車輛，具備燃料電池，其被提供含氧的第I氣體和含氫的第2氣體，通過觸媒促進反應來發電；氣體提供部，其對所述燃料電池提供所述第I氣體以及所述第2氣體的至少一者；電壓調整部，其調整所述燃料電池的輸出電壓；驅動電動機，其作為由所述燃料電池的輸出功率所驅動的負載；和蓄電裝置，其積蓄來自所述驅動電動機的再生發電所產生的功率，所述燃料電池車輛的特征在于，所述燃料電池車輛具有控制部，其控制所述燃料電池、所述氣體提供部、所述電壓調整部、所述驅動電動機、以及所述蓄電裝置，所述控制部在所述驅動電動機的再生發電時，一邊將所述電壓調整部控制為直接連接狀態，并通過所述氣體提供部使氧濃度或氫濃度降低來降低所述燃料電池的輸出功率，一邊對所述蓄電裝置進行蓄電。根據本專利技術，由于在所述驅動電動機的再生發電時，一邊將所述電壓調整部控制為直接連接狀態，并通過所述氣體提供部使氧濃度或氫濃度降低來降低所述燃料電池的輸出功率，一邊對所述蓄電裝置進行蓄電，因此能如特開2006-073506號公報那樣，在燃料電池的發電時不用開放連接器，能高效率地回收再生功率。這種情況下，所述控制部在使所述燃料電池的輸出功率降低時，通過使其降低至所述燃料電池的高效率發電區域，能更有效率地回收再生功率。另外，所述控制部在所述驅動電動機的再生發電時，在所述蓄電裝置的電壓為所述燃料電池的氧化還原進行電壓范圍的下限電壓以下的值時，一邊將所述電壓調整部控制為所述直接連接狀態，并通過所述氣體提供部降低所述氧濃度或氫濃度來降低所述燃料電池的輸出功率，一邊對所述蓄電裝置進行蓄電，由此能防止所述燃料電池的劣化，并高效率地回收所述再生功率。另外，所述控制部在所述驅動電動機的再生發電時，在將所述電壓調整部控制為所述直接連接狀態時，判定所述驅動電動機的再生轉矩是否為超過了閾值轉矩的轉矩，在判定為不是超過了所述閾值轉矩的轉矩的情況下，一邊將所述電壓調整部控制為所述直接連接狀態，并通過所述氣體提供部降低所述氧濃度或氫濃度來降低所述燃料電池的輸出功率，一邊對所述蓄電裝置進行蓄電，由此，即使在再生轉矩比較小的情況下，也能高效率且確實地將再生功率回收到所述蓄電裝置。進而，所述控制部在判定為所述再生轉矩為超過了所述閾值轉矩的轉矩的情況下，不將所述電壓調整部控制為所述直接連接狀態，一邊通過所述電壓調整部將所述燃料電池的電壓控制為所述燃料電池的氧化還原進行電壓范圍的上限電壓以上的值，并通過所述氣體提供部降低所述氧濃度或氫濃度來降低所述燃料電池的輸出功率，一邊對所述蓄電裝置進行蓄電，由此，在再生轉矩比較大的情況下，也能不使所述燃料電池劣化地將再生轉矩所涉及的較大的再生功率高效率回收到所述蓄電裝置中。根據本專利技術，在燃料電池的發電時不用開放所述燃料電池和所述驅動電動機之間的連接器就能將蓄電裝置和由燃料電池驅動的驅動電動機的再生發電時的再生功率高效率地回收到所述蓄電裝置中。根據與添加的附圖協同的下面的適當的實施方式的說明，能更明確上述的目的以及其它的目的、特征以及優點。附圖說明圖1是搭載了本專利技術的一個實施方式所涉及的燃料電池系統的燃料電池車輛的概略整體構成圖。圖2是所述燃料電池車輛的功率系統的框圖。圖3是所述實施方式中的燃料電池構件的概略構成圖。圖4是表示所述實施方式中的DC/DC轉換器的詳細的電路圖。圖5是電子控制裝置(ECT)中的基本的控制(主例程)的流程圖。圖6是計算系統負載的流程圖。圖7是表示當前的電動機轉速和電動機預想消耗功率的關系的圖。圖8是表示構成燃料電池的燃料電池單元的電位和單元的劣化量的關系的一例的圖。圖9是表示燃料電池單元的電位的變動速度不同的情況下的氧化進行和還原進行的樣子的示例的循環伏安圖。圖10是燃料電池的通常的電流/電壓特性的說明圖。圖11是表示陰極化學計量比和單元電流的關系的圖。圖12是供燃料電池的能量管理以及發電控制所涉及的基本控制模式的說明用的流程圖。圖13是燃料電池中的多個功率提供模式(基本控制模式等)的說明圖。圖14是表示蓄電池的SOC值和充放電系數的關系的圖。圖15是表示目標FC電流和目標氧濃度的關系的圖。圖16是表示目標FC電流和目標空氣泵轉速以及目標水泵轉速的關系的圖。圖17是表示目標FC電流和目標背壓閥開度的關系的圖。圖18是電動機的轉矩控制的流程圖。圖19是供實施例的動作說明用的流程圖。圖20是實施例所涉及的功率提供模式的說明圖。圖2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池車輛(10)，具備：燃料電池(40)，其被提供含氧的第1氣體和含氫的第2氣體，通過觸媒促進反應來發電；氣體提供部(44、60)，其對所述燃料電池(40)提供所述第1氣體以及所述第2氣體的至少一者；電壓調整部(22)，其調整所述燃料電池的輸出電壓；驅動電動機(14)，其作為由所述燃料電池(40)的輸出功率所驅動的負載；和蓄電裝置(20)，其積蓄來自所述驅動電動機(14)的再生發電所產生的功率，所述燃料電池車輛的特征在于，所述燃料電池車輛具有：控制部(24)，其控制所述燃料電池(40)、所述氣體提供部(44、60)、所述電壓調整部(22)、所述驅動電動機(14)、以及所述蓄電裝置(20)，所述控制部(24)在所述驅動電動機(14)的再生發電時，一邊將所述電壓調整部(22)控制為直接連接狀態，并通過所述氣體提供部(44、60)使氧濃度或氫濃度降低來降低所述燃料電池(40)的輸出功率，一邊對所述蓄電裝置(20)進行蓄電。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：數野修一，佐伯響，白坂卓也，渡邊和典，
申請(專利權)人：本田技研工業株式會社，
類型：發明
國別省市：