[发明专利]燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法。燃料电池系统包括控制单元，该控制单元被配置成控制在升压操作模式与升压停止模式之间切换二次电池升压转换器。控制单元被配置成获得与二次电池的可放电电力相关的相关值，当负载的所需电压低于二次电池的输出电压并且相关值落入禁止升压停止模式的禁止范围内时，禁止升压停止模式，并且当所需电压低于二次电池的输出电压并且相关值处于禁止范围外时，执行升压停止模式。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统和用于燃料电池系统的控制方法。

相关技术

通常，已知燃料电池系统。在燃料电池系统中，燃料电池和二次电池彼此并联地连接至负载诸如驱动电机，在燃料电池与驱动电机之间设置有升压转换器，并且在二次电池与驱动电机之间设置有升压转换器。在日本未审查专利申请公布第2016-092893号(JP2016-092893A)中描述的燃料电池系统中，当驱动电机的所需电压低于燃料电池电压或二次电池电压时，通过停止各自的升压转换器来减少损耗，从而减少电力消耗。

发明内容

在通过改变燃料电池升压转换器的开关元件的占空比来调节燃料电池的输出电力的配置中，当驱动电机的所需电压在二次电池升压转换器停止期间迅速增加时，燃料电池的输出电力的调节可能无法跟上驱动电机的所需电压的快速增加。由于此时电力的短缺从二次电池侧供应，所以当所需电压在二次电池升压转换器停止期间从二次电池补偿时，可能发生二次电池的过放电，并且二次电池电压会迅速下降。由于燃料电池升压转换器的次级侧电压和二次电池升压转换器的次级侧电压彼此相等，所以当二次电池电压在二次电池升压转换器停止期间从二次电池电压高于燃料电池电压的状态下降到燃料电池电压时，燃料电池升压转换器的初级侧电压和燃料电池升压转换器的次级侧电压彼此相等。为此，不可能使燃料电池升压转换器执行升压操作，因此燃料电池升压转换器停止。在利用燃料电池升压转换器调节燃料电池的输出电力的配置中，如果燃料电池升压转换器停止，则不可能调节输出电力，因此可能无法供应负载的所需电压。另一方面，如果通过使二次电池侧供应电力短缺来继续从二次电池供应高于或等于额定可放电电力的电力，则二次电池可能劣化。为此，在利用燃料电池升压转换器调节输出电力的燃料电池系统中，需要一种用于降低电力消耗同时尽可能地避免燃料电池升压转换器停止并且输出电力不可调节的情况的技术。

本发明能够实现以下方面。

本发明的第一方面涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括燃料电池、二次电池、燃料电池升压转换器、二次电池升压转换器和控制单元。燃料电池被配置成向负载供应电力。二次电池被配置成向负载供应电力。燃料电池升压转换器连接在燃料电池与负载之间。燃料电池升压转换器被配置成升高燃料电池的输出电压。燃料电池升压转换器被配置成调节燃料电池的输出电力。二次电池升压转换器连接在二次电池与负载之间。二次电池升压转换器的输出端子和燃料电池升压转换器的输出端子彼此电连接。二次电池升压转换器被配置成升高二次电池的输出电压。控制单元被配置成执行用于利用燃料电池升压转换器调节输出电力的控制和用于在升压操作模式与升压停止模式之间切换二次电池升压转换器的控制。控制单元被配置成获得与二次电池的可放电电力相关的相关值。控制单元被配置成，当负载的所需电压低于二次电池的输出电压并且所获得的相关值落入禁止升压停止模式的预定禁止范围内时，禁止二次电池升压转换器的升压停止模式。控制单元被配置成，当所需电压低于二次电池的输出电压并且所获得的相关值处于禁止范围外时，执行升压停止模式。对于根据第一方面的燃料电池系统，获得与二次电池的可放电电力相关的相关值，并且当所获得的相关值落入禁止升压停止模式的禁止范围内时，即使所需电压低于二次电池的输出电压，也禁止升压停止模式。因此，当存在二次电池的过放电的可能性时，可以禁止升压停止模式。为此，当负载的所需电压快速增加时，可以尽可能地避免由于因二次电池升压转换器的升压停止模式引起的二次电池的过放电导致的二次电池电压的快速下降。因此，可以尽可能地避免燃料电池升压转换器的初级侧电压和次级侧电压彼此相等的情况，因此可以尽可能地避免燃料电池升压转换器的停止。以这种方式，对于根据上述方面的燃料电池系统，可以在尽可能避免燃料电池升压转换器不能调节输出电力的情况的同时减少电力消耗。