燃料電池系統技術方案

本發明專利技術提供一種燃料電池系統，在燃料電池系統(12)中，執行再生時電壓固定控制，所述再生時電壓固定控制是，在再生時或預想再生時，將燃料電池的輸出電壓設定為氧化還原進行電壓范圍外的電壓值，并基于蓄電裝置(20)的剩余容量，使提供給燃料電池(40)的反應氣體的量變化的控制。在所述再生時電壓固定控制中，判定是否是伴隨搭載對象的移動體(10)的下坡的再生，與判定為不是伴隨下坡的再生的情況相比，判定為是伴隨下坡的再生的情況使提供給燃料電池(40)的所述反應氣體的量降低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及具備燃料電池以及蓄電裝置并能進行功率再生的燃料電池系統。
技術介紹
現有技術中，為了抑制在燃料電池車輛等中利用的燃料電池的劣化，提出了避免氧化還原電位來對燃料電池進行發電的燃料電池系統{美國專利申請公開第2009/0029197 號公報(下面稱作 “US2009/0029197A1 ”)}。在 US2009/0029197A1 的燃料電池系統中，即使在慢慢提升系統請求功率Wreq的情況下，也進行控制，使得先暫時將燃料電池的輸出電壓Vfc限制在氧化還原電位Voxpt上，用蓄電池來彌補相當于限制的電壓的功率。之后，即使降低加速器開度而不再需要燃料電池的發電，也將燃料電池的輸出電壓維持在氧化還原電位以下而繼續發電，直到蓄電池的剩余容量超過規定值為止都繼續發電(摘要以及圖3)。另夕卜，開發了以再生功率的有效回收為目標的燃料電池系統{JP特開2009-295516 號公報(下面稱作“ JP2009-295516A”)}。在 JP2009-295516A 中，在并用燃料電池和蓄電池來向行駛電動機提供功率的電力系統中，以提供能最大限度回收來自行駛電動機的再生功率的燃料電池系統為課題(摘要)。為此，在JP2009-295516A的燃料電池系統20中，隨著再生功率提高，使燃料電池I的可輸出范圍的下限值的基準值降低，在該可輸出范圍內來控制燃料電池I的輸出功率(權利要求1)。如上所述，在US2009/0029197A1的控制中，雖然將燃料電池的輸出電壓維持在氧化還原電位Voxpt以下，但為了持續避免氧化還原電位Voxpt，需要相對于行駛電動機等的負載所請求的功率而增大燃料電池的輸出功率。這種情況下，燃料電池的剩余功率就被充電到了蓄電池。為此，為了持續避免氧化還原電位Voxpt，蓄電池的充放電的頻率增多。若蓄電池的充放電頻率增多，則伴隨著充放電的功率損失就會變大，在燃料電池系統整體的輸出效率就會降低。另外，經本專利技術的專利技術者確認，發生氧化還原反應的電位存在一定的幅度。下面，將發生氧化還原反應的電壓范圍稱作“氧化還原進行電壓范圍”。另外，在JP2009-295516A的控制中，與再生功率的大小相應地來降低燃料電池I的可輸出范圍的下限值的基準值，但由于降低了該可輸出范圍的下限值的基準值，燃料電池I的輸出電壓會增加，有可能會過度進行觸媒(白金)的氧化反應或還原反應從而促進燃料電池I的劣化。進而，還認為，若以再生功率的回收為優先而過度降低燃料電池I的發電功率，則在只能得到低于預想的再生功率的情況下，會讓蓄電池的剩余容量過度降低。
技術實現思路
本專利技術考慮到這樣的課題而提出，目的在于提供一種能抑制燃料電池的劣化并能有效地回收再生功率的燃料電池系統。本專利技術所涉及的燃料電池系統的特征在于，執行再生時電壓固定控制，所述再生時電壓固定控制是，在再生時或預想再生時，將燃料電池的輸出電壓固定在氧化還原進行電壓范圍外的電壓值上，并且基于蓄電裝置的剩余容量，使提供給所述燃料電池的反應氣體的量變化的控制，在所述再生時電壓固定控制中，判定是否是伴隨搭載對象的移動體的下坡的再生，與判定為不是伴隨下坡的再生的情況相比，判定為是伴隨下坡的再生的情況使提供給所述燃料電池的所述反應氣體的量降低。根據本專利技術，能抑制燃料電池的劣化，并能有效地回收再生功率。S卩，根據本專利技術，在再生時或預想再生時，將燃料電池的輸出電壓設定為氧化還原進行電壓范圍外的電壓值。因此，能抑制燃料電池 的劣化。另外，在本專利技術中，在再生時或預想再生時，基于蓄電裝置的剩余容量(SOC)來使提供給燃料電池的反應氣體的量變化。進而，與判定為不是伴隨下坡的再生的情況(例如在平坦路上的減速引起的再生的情況)相比，判定為是伴隨下坡的再生的情況使提供給燃料電池的反應氣體的量降低。由此，即使蓄電裝置的SOC相同，與不是伴隨下坡的再生的情況相比，是伴隨下坡的再生的情況的燃料電池的發電量降低。一般，與在平坦路的減速引起的再生相比，伴隨下坡的再生持續長時間的可能性較高。所謂伴隨下坡的再生，意味著伴隨例如在下坡中為了維持車速或減速，或為了使加速度的增加變緩，而使制動力發揮作用(包含減少電動機的轉速)的再生。另外，在下坡中，由于能將移動體的勢能變換成再生能量，因此認為再生功率易于變大。因此，在是伴隨下坡的再生的情況下，能對蓄電裝置進行更多的充電。在此，若燃料電池與行駛電動機、再生用電動機等的再生發電源分開來進行發電，則這部分難以將再生功率充電到蓄電裝置中，有可能會使再生功率的回收效率降低。根據本專利技術，在是伴隨下坡的再生的情況下，使提供給燃料電池的反應氣體的量降低，減少燃料電池的發電量。因此，能更多地將下坡時的再生功率充電到蓄電裝置中。另外，在將目標值或目標范圍設定為蓄電裝置的S0C，控制蓄電裝置的充放電，使得SOC等于目標值或SOC進入到目標范圍內的情況下，在維持燃料電池的輸出不變的過程中，例如，有可能會由于下坡時的再生功率而導致對蓄電裝置過充電。這樣的情況下，蓄電裝置的充放電的次數增加，發生伴隨充放電的功率損失，作為結果降低了再生效率。根據本專利技術，在是伴隨下坡的再生的情況下，降低提供給燃料電池的反應氣體的量，減少燃料電池的發電量。因此，通過取代燃料電池的發電功率而增加對蓄電裝置充電的再生功率，易于使蓄電裝置的剩余容量接近于目標值或者維持在目標范圍內。因此，能提高再生效率。也可以在判定為是伴隨所述下坡的再生的情況下，將所述燃料電池的輸出電壓設定為比所述氧化還原進行電壓范圍高的電壓值，在判定為不是伴隨所述下坡的再生的情況下，根據所述蓄電裝置的剩余容量，將所述燃料電池的輸出電壓設定為比所述氧化還原進行電壓范圍低的值、或高的值。一般，在以通常發電時的化學計量比來將反應氣體提供給燃料電池的情況下，燃料電池的輸出電壓越低則燃料電池的輸出就越高。另外，如上所述，在是伴隨下坡的再生的情況下，抑制燃料電池的輸出能有效利用再生功率。進而，根據上述構成，在是伴隨下坡的再生的情況下，能通過將燃料電池的輸出電壓設定得較高來使燃料電池的輸出相對較低，在不是伴隨下坡的再生的情況下，能通過將燃料電池的輸出電壓設定得較低來使燃料電池的輸出相對較高。因此，在伴隨下坡的再生時，能與對燃料電池的反應氣體的提供量的降低相輔相成，能實現與反應氣體的提供量相應的確實的發電。其結果，能提高燃料電池系統的發電效率。從與添加的附圖一起的下面的適當的實施方式的說明中，上述目的、特征以及優點會變得更加明確。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電力系統的框圖。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轉換器的詳細情況的圖。圖5是電子控制裝置(EOT)中的基本的控制的流程圖。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的進行和還原的進行的樣子的示例的循環伏安圖。圖10是所述實施方式的燃料電池的充電控制的說明圖。圖11是所述ECU進行的所述燃料電池車輛的能量管理的流程圖。圖1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池系統(12)，其特征在于，執行再生時電壓固定控制，所述再生時電壓固定控制是，在再生時或預想再生時，將燃料電池(40)的輸出電壓固定在氧化還原進行電壓范圍外的電壓值上，并且基于蓄電裝置(20)的剩余容量，使提供給所述燃料電池(40)的反應氣體的量變化的控制，在所述再生時電壓固定控制中，判定是否是伴隨搭載對象的移動體(10)的下坡的再生，與判定為不是伴隨下坡的再生的情況相比，判定為是伴隨下坡的再生的情況使提供給所述燃料電池的所述反應氣體的量降低。

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