安装燃料电池的车辆的外部电力供应系统的控制方法和外部电力供应系统的制作方法
【专利说明】安装燃料电池的车辆的外部电力供应系统的控制方法和外部电力供应系统
[0001]本发明涉及通过使用安装在车辆上的燃料电池和二次电池来向外部供应电力的外部电力供应系统。
【背景技术】
[0002]通过使用安装在车辆上的燃料电池和二次电池来向车辆的外部负载供应电力的外部电力供应系统是已知的(日本专利申请公开N0.2013-198292(JP 2013-198292 A)、日本专利申请公开N0.2013-93941 (JP 2013-93941 A))。
[0003]在燃料电池中，由于归因于惯性等的空气压缩机的延迟反应，生成的电力的增加或减少相对于所需的外部供应电力的增加或减少有延迟，因此对外部负载的电力供应不能稳定。在JP 2013-198292 A中，外部电力供应仅仅基于二次电池的输出电力而进行，对于上述问题并未进行描述。
【发明内容】
[0004](I)根据发明的第一方面，提供一种用于控制外部电力供应系统的方法，所述外部电力供应系统从安装在车辆上的燃料电池和二次电池向外部负载供应电力，所述方法包括:控制所述燃料电池的电力生成以及所述二次电池的充电和放电，使得作为从所述燃料电池和所述二次电池向所述外部负载供应的电力的外部供应电力等于或小于供应允许电力；以及将所述供应允许电力的值设定为等于或小于以下中的较小者:i)根据所述二次电池的温度和蓄电量而设定的、对所述二次电池充电的电力的上限值，和ii)根据所述二次电池的温度和蓄电量而设定的、从所述二次电池放电的电力的上限值。根据这个配置，即使在所需的外部供应电力快速增加时，生成电力的差额可以被从二次电池放电的电力所充分补偿。此外，当外部供应电力全部由燃料电池生成时，即使在所需的外部供应电力快速减少到O的情况下，可以用过剩的生成电力来对二次电池充分充电。因此，即使当由燃料电池所生成的电力的增加或减少相对于所需外部供应电力的增加或减少被延迟时，供应到外部负载的电力可以是稳定的。
[0005](2)在根据上述方面的方法中，当所述燃料电池处于所述燃料电池能够向所述外部负载供应所生成的电力的状态时，所述供应允许电力的值可以被设定为等于或小于以下中的最小者:1)对所述二次电池充电的电力的所述上限值，i i)从所述二次电池放电的电力的所述上限值，和iii)由所述燃料电池生成的电力的输出限制值。根据这个配置，即使当所需的外部供应电力快速增加时，所需的外部供应电力可以完全由燃料电池来生成。因此，在燃料电池不能够充分生成所需的外部供应电力并且从二次电池供应电力的情况下，有可能抑制二次电池的蓄电量降低。此外，有可能抑制由于二次电池的蓄电量的降低而造成的实际外部供应电力的降低。
[0006](3)在根据上述方面的方法中，所述供应允许电力的值可以被设定为等于或小于以下中的最小者:i)对所述二次电池充电的电力的所述上限值，i i)从所述二次电池放电的电力的所述上限值，和iv)所述供应允许电力的上限值，在所述供应允许电力的所述上限值处，通过电力转换单元的电力的大小等于或小于被设定为使得所述电力转换单元被保护的上限值，所述电力转换单元将由所述燃料电池生成的电力转换为所述外部供应电力。根据这个配置，即使当所需外部供应电力增加时，对电力转换单元的损伤可以得到抑制。
[0007](4)在根据上述方面的方法中，当所述燃料电池处于所述燃料电池能够向所述外部负载供应所生成的电力的状态时，所述供应允许电力的值可以被设定为等于或小于以下中的最小者:1)对所述二次电池充电的电力的所述上限值，i i)从所述二次电池放电的电力的所述上限值，iii)由所述燃料电池生成的电力的所述输出限制值，和iv)所述供应允许电力的上限值，在所述供应允许电力的所述上限值处，通过电力转换单元的电力的大小等于或小于被设定为使得所述电力转换单元被保护的上限值，所述电力转换单元将由所述燃料电池生成的电力转换为所述外部供应电力。根据这个配置，即使当所需外部供应电力快速增加时，所需外部供应电力可以完全由燃料电池生成，且二次电池的蓄电量的降低可以得到抑制。此外，对电力转换单元的损伤可以得到抑制。
[0008](5)根据发明的第二方面，提供了一种外部电力供应系统，从安装在车辆上的燃料电池和二次电池向外部负载供应电力，所述外部电力供应系统包括控制设备，所述控制设备控制所述燃料电池的电力生成以及所述二次电池的充电和放电，使得作为从所述燃料电池和所述二次电池向所述外部负载供应的电力的外部供应电力等于或小于供应允许电力，其中，所述控制设备将所述供应允许电力的值设定为等于或小于以下中的较小者:i)根据所述二次电池的温度和蓄电量而设定的、对所述二次电池充电的电力的上限值，和ii)根据所述二次电池的温度和蓄电量而设定的、从所述二次电池放电的电力的上限值。根据这个配置，即使在所需的外部供应电力快速增加时，生成电力的差额可以被从二次电池放电的电力所充分补偿。此外，当外部供应电力全部由燃料电池生成时，即使在所需的外部供应电力快速减少到O的情况下，可以用过剩的生成电力来对二次电池充分充电。因此，供应到外部负载的电力可以是稳定的。
[0009]发明可以以各个方面来实现。例如，发明可以以车辆的形式实现，在车辆上安装有燃料电池和二次电池，可以以用于车辆的外部电力供应方法、执行该方法的控制设备、实现该控制方法的计算机程序、在其上记录该计算机程序的记录介质等的形式实现。
【附图说明】
[0010]下面将结合附图来描述发明的示例实施例的特征、优点、技术和工业意义，在附图中，类似的标号标注类似的元素，并且其中:
[0011]图1是图示说明包括外部电力供应系统的燃料电池车辆的配置的示意图；
[0012]图2是用于示出关于供应允许电力Palw的计算过程的流程图；
[0013]图3是用于示出可供应电力Ppqs的细节的图；以及
[0014]图4是用于示出实施例的效果的示例的图。
【具体实施方式】
[0015]第一实施例:
[0016]图1是根据第一实施例图示说明包括外部电力供应系统100的燃料电池车辆10的配置的示意图。燃料电池车辆10具有燃料电池110、FC升压转换器120、动力控制单元(PCU)130、牵引马达136、空气压缩机(六0?)138、二次电池140、30(:检测单元142、？(:辅机150、空调设备160、外部电力供应单元170、电流检测单元172、控制设备180和车辆车轮WL。燃料电池车辆10在牵引马达136被从燃料电池110和二次电池140供应的电力所驱动时行驶。根据这个实施例的燃料电池车辆10还起到外部电力供应系统100的作用并且在燃料电池车辆10停止时可以向外部负载200供应电力。
[0017]根据本说明书，“当燃料电池车辆10停止时”的意思是对于牵引马达136(稍后描述)的驱动不从燃料电池110和二次电池140供应电力的状态并且不包括作为基于加速器操作和换挡而开始加速的状态的所谓怠速状态。该状态还包括由诸如驻车制动(所谓的侧刹)的刹车机构以固定方式限制燃料电池车辆10的运动的状态。“燃料电池车辆10的行驶”的意思是通过使用燃料电池110和二次电池140中的至少一个的电力而驱动牵引马达136的状态。该状态还包括怠速状态(排除由诸如驻车制动的刹车机构以固定方式限制运动的状态)。
[0018]燃料电池110是固体聚合物类型的燃料电池，通过接收作为反应气体的氢气和氧气的供应而生成电力。燃料电池110不限于固体聚合物类型的燃料电池，且各种其他类型的燃料电池可以被