[发明专利]燃料电池系统及燃料电池车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统及具有该系统的燃料电池车辆，尤其涉及一种在燃料电池系统中变换器对电动机的控制，上述电动机可接受电力供给而驱动且可产生再生电力。

背景技术

近些年来，以通过燃料气体和氧化气体的电化学反应来发电的燃料电池作为能量源的燃料电池系统受到瞩目。燃料电池系统从燃料罐向燃料电池的阳极供给高压的燃料气体，并且向阴极加压供给作为氧化气体的空气，使这些燃料气体和氧化气体发生电化学反应，产生电动势。搭载了这种燃料电池系统的车辆的开发也获得进展。车载用的燃料电池系统以燃料电池、二次电池、行驶电动机、辅机作为主体而构成。

然而，在通常的电动车辆中，当档位是“D(前进)”档时，通过变换器等从蓄电池向行驶用电动机供给电力，进行旋转，并将该驱动力传送到驱动轮。另一方面，当档位变为“N(空档)”档时，因停止变换器控制，所以行驶用电动机顺其自然地变为产生和转速对应的反电动势的状态(称为关闭)。即，通过从驱动轮逆传送的驱动力使行驶用电动机旋转，通过由此产生的反电动势，经由变换器对蓄电池充电。

然而，在电动机转速较高的状态下档位变为“N”档时，产生过大的反电动势，过电压施加到蓄电池及转换器，耐久性可能降低。因此在现有技术中，当档位变为“N”档的时进行如下控制：电动机的转速为规定阈值以下时，使之关闭，当转速大于该阈值时，使之不关闭。

作为相关技术，专利文献1中公开了如下内容：选择“N”位置时，为了防止产生过剩的反电动势、并避免再生制动力的产生造成的不适感，在“N”位置下，目标电力计算单元将目标电压一律设定为零，使电动机不产生驱动扭矩，也不产生再生扭矩。

专利文献1：日本特开平9-23508号公报

发明内容

但是，在搭载了燃料电池系统的电动车辆中，存在抑制燃料电池的总电压大于规定阈值的高电位化回避控制、及和通常运转相比在较短时间内使燃料电池升温的预热运转等各种发电状态(运转模式)。因此，和通常的电动车辆一样，根据电动机的转速一样地控制允许/不允许关闭时，担心根据燃料电池的发电状态的不同反电动势比燃料电池的最大输出电压大等给系统整体的供给控制造成影响。

因此，本发明的目的在于，在具有可接受电力供给而驱动且可产生再生电力的电动机的燃料电池系统中，降低对电力供给控制的影响。

本发明的一个观点涉及的燃料电池系统具有：燃料电池，通过燃料气体和氧化气体的电化学反应进行发电；电动机，可接受电力供给而驱动且可产生再生电力；变换器，将从上述燃料电池输出的直流电力变换为交流电力而供给到上述电动机，从而控制上述电动机的驱动；蓄电部，与上述燃料电池并联连接到上述电动机上，可将上述燃料电池的发电电力及上述电动机的再生电力予以充电，且可将充电电力向上述电动机放电；转速检测器，检测上述电动机的转速；及控制部，根据上述电动机的当前转速来决定是否允许停止上述变换器对上述电动机的控制，上述控制部通过将上述电动机的当前转速与根据上述燃料电池的运转模式而不同的转速阈值进行比较，来进行上述决定。

根据本发明的一个观点，使用和燃料电池的运转模式对应的转速阈值，决定允许/不允许停止(关闭)对电动机的变换器控制，因此可抑制超过燃料电池的最大输出电压的反电动势的产生。

其中，上述控制部在上述电动机的当前转速比与上述燃料电池的当前运转模式相对应的转速阈值小的情况下，允许停止上述变换器对上述电动机的控制。

上述控制部具有内部存储器，所述内部存储器将与上述燃料电池的各运转模式下的最大输出电压相对应的上述电动机的转速作为转速阈值与运转模式建立关联而存储，上述控制部从多个转速阈值中，提取和上述燃料电池的当前运转模式相对应的一个转速阈值，使用该转速阈值进行上述决定。

因此，通过预先准备按照各运转模式设定的转速阈值，可基于易于测定且误差小的转速进行上述决定。

上述多个运转模式包括高电位化回避控制模式及预热运转模式中的至少一种、以及通常的运转模式。高电位化回避控制模式及预热运转模式和通常的运转模式相比最大输出电压较低，因此通过准备和这些运转模式相对应的转速阈值，可更安全地进行燃料电池系统中的电力供给控制。

并且，本发明涉及的燃料电池车辆具有：上述燃料电池系统；及至少在上述燃料电池的运转中使用的辅机。

根据本发明，可抑制超过燃料电池的最大输出电压的反电动势的产生、及对蓄电部的过度充电，因此可降低对燃料电池系统中的电力供给控制的影响。因此，在搭载了这种燃料电池系统的电动车辆中，可在稳定的电力供给控制下行驶。

附图说明