[发明专利]燃料电池系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括燃料电池和二次电池的燃料电池系统以及用于该燃料电池系统的控制方法。

背景技术

近年来，具有独立于主能源的二次电池的混合动力系统正在得到关注。与这种混合动力系统相结合，已知一种执行电压反馈控制的构造，该电压反馈控制使用沿着电力线在检测电压和目标电压之间的偏差（参见例如日本专利申请公布No.2008-29050（JP-A-2008-29050））。

前述的混合动力系统包括使用燃料电池的燃料电池系统。该燃料电池系统执行间歇操作，其中在低负载操作期间，诸如在怠速操作期间、在低速行进期间、在再生制动期间等，燃料电池的发电被暂时地停止，并且使二次电池向负载（车辆电动机等）供应电力，从而改进燃料经济性。附带说一句，在间歇操作期间，有时执行强制发电以便增加燃料电池的耐久性。

然而，在其中在燃料电池系统中采用执行电压反馈控制的现有技术的情形中，存在燃料电池的间歇操作期间未能执行适当的电力控制并且因此引起二次电池过度充电的可能性。

发明内容

本发明提供一种在燃料电池的间歇操作期间防止二次电池过度充电的燃料电池系统，并且还提供一种用于该燃料电池系统的控制方法。

本发明的第一方面是一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池和二次电池，并且向负载供应电力，并且进一步包括：控制燃料电池的输出电压的转换器；以及高电势避免控制部，该高电势避免控制部通过控制在燃料电池的间歇操作期间为转换器提供的命令值来抑制燃料电池的输出电压变为大于或者等于比燃料电池的开路电压低的预定升高电势避免阈值电压，其中该高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，该转换器命令值校正部对用于转换器的命令值进行校正，使得在通过从在燃料电池系统中容许的系统容许功率减去燃料电池的产生功率而获得的偏差低于值0时该偏差变为等于值0。

根据基于本发明的第一方面的燃料电池系统，在燃料电池的间歇操作期间，抑制了燃料电池的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压，并且当在这个控制期间通过从系统容许功率减去燃料电池的产生功率而获得的偏差变为低于值0时，执行电力控制，使得该偏差变为等于值0。因此，这个系统能够防止其中当在燃料电池的间歇操作期间执行发电以便避免升高电势时，二次电池的充电继续并且二次电池变为过度充电的情况。

在根据本发明的第一方面的燃料电池系统中，转换器命令值校正部可以通过对于燃料电池系统的要求功率和关于二次电池的充电力限制值求和而获得系统容许功率。

这个构造使得可以以高精度测量系统容许功率。

此外，该燃料电池系统可以进一步包括检测燃料电池的输出电流或者燃料电池的输出电压的输出检测部，并且转换器命令值校正部可以包括：反馈控制部，其基于该偏差来执行反馈控制；确定部，其用于确定在由曲率达到最大值处的弯曲点划分的燃料电池的电流-电压曲线的两个区段中的哪一个区段包含有由输出检测部检测的输出电流或者输出电压的点；以及增益切换部，其基于确定部的确定结果来切换反馈控制的增益。

由于这个构造，在反馈控制中的增益能够在电流-电压曲线上的弯曲点处切换（即，为电流-电压曲线被弯曲点划分的两个区段设定了不同的增益），从而反馈控制的可控性能够得以提高。

本发明的第二方面是一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池和二次电池，并且向负载供应电力，并且进一步包括：转换器，其控制燃料电池的输出电压；以及高电势避免控制部，该高电势避免控制部通过在燃料电池的间歇操作期间对为转换器提供的命令值进行控制来抑制燃料电池的输出电压变为大于或者等于比燃料电池的开路电压低的预定升高电势避免阈值电压，其中该高电势避免控制部包括转换器命令值校正部，该转换器命令值校正部对用于转换器的命令值进行校正，使得当通过从二次电池的上限电压减去二次电池的输出电压而获得的偏差低于值0时该偏差变为等于值0。

根据基于本发明的第二方面的燃料电池系统，在燃料电池的间歇操作期间，抑制了燃料电池的输出电压变为大于或者等于升高电势避免阈值电压，并且当在这个控制期间通过从二次电池的上限电压减去二次电池的输出电压而获得的偏差变为低于值0时，执行电力控制，使得该偏差变为等于值0。因此，这个系统能够防止其中当在燃料电池的间歇操作期间执行发电以便避免升高电势时，二次电池的充电继续并且二次电池变为过度充电的情况。