燃料电池系统的制作方法
【专利摘要】在基于包含前馈项的占空指令值而控制转换器的工作的燃料电池系统中，抑制负载急增（急减）时的转换器的响应性的下降。燃料电池系统（1）具备：设置在燃料电池（2）与负载装置（5）之间的转换器（10）；及基于包括前馈项的占空指令值而控制转换器（10）的工作的控制单元（7），其中，控制单元（7）在来自负载装置（5）的要求电力超过规定的阈值的运转区域中，使用与转换器（10）相关的物理量的指令值来算出前馈项。
【专利说明】燃料电池系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池系统。
【背景技术】
[0002]以往，提出了一种将接受反应气体(燃料气体及氧化气体)的供给而进行发电的燃料电池与蓄电池等二次电池一起搭载而构成的混合电力供给装置。例如，近年来，提出了一种混合电力供给装置，其具备主电源部(燃料电池)、辅助电源部(蓄电池)、将主电源部的输出电压调整成规定的直流电压而输出的电压调整部(DC-DC转换器等)(参照专利文献I)。这样的装置的电压调整部根据主电源部的工作参数，以前馈驱动模式及反馈驱动模式中的任一方进行工作。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2008-178287号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]然而，在专利文献I记载那样的现有的混合电力供给装置中，测定燃料电池的输出电流、输出电压等，使用这些实测值而生成前馈驱动模式信号。如此使用实测值而生成转换器控制用的前馈信号时，在负载(要求电力)急增或急减的情况下，转换器的响应性下降，其结果是，能产生燃料电池的输出电力相对于要求电力的响应性急剧下降的问题。
[0008]本发明鉴于这种情况而作出，其目的是在基于包含前馈项的占空指令值而控制转换器的工作的燃料电池系统中，抑制负载急增(急减)时的转换器的响应性的下降。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了实现所述目的，本发明的燃料电池系统具备:设置在燃料电池与负载装置之间的转换器；及基于包括前馈项的占空指令值而控制所述转换器的工作的控制单元，其中，所述控制单元在来自所述负载装置的要求电力超过规定的阈值的运转区域中，使用与所述转换器相关的物理量的指令值来算出所述前馈项。
[0011]当采用上述结构时，在高负载区域(来自负载装置的要求电力超过规定的阈值的运转区域)中，使用与转换器相关的物理量的指令值(例如输入电压指令值、电流指令值)能够算出转换器的占空指令值中包含的前馈项。因此，与基于实测值算出前馈项的情况相比时，能够提高高负载区域的转换器的响应性。其结果是，能够减少占空指令值中包含的反馈项的负载，因此能够确保高负载区域的转换器控制的稳定性。而且，能够使燃料电池的输出电力相对于要求电力迅速响应，因此能够降低蓄电池的过放电的可能性。
[0012]在本发明的燃料电池系统中，可以采用基于转换器的入口电压指令值及转换器的出口电压指令值而算出前馈项的控制单元。
[0013]例如，在设转换器的入口电压指令值为VKEF p转换器的出口电压指令值为Vkef H时，可以采用基于“DFF=1-vKEFyvKEFH”的式子算出前馈项Dff的控制单元。而且，在设转换器的出口电压实测值为Vmes H时，也可以采用基于“DFF=1-vKEFyvMES H”的式子算出前馈项Dff的控制单元。
[0014]另外，在本发明的燃料电池系统中，也可以采用基于燃料电池的电流电压特性和转换器的入口电流指令值来算出转换器的入口电压指令值的控制单元。而且，也可以采用基于燃料电池的电流电压特性、燃料电池的电流电力特性、燃料电池的电力指令值来算出转换器的入口电压指令值的控制单元。此外，也可以采用基于燃料电池的电流电压特性、转换器的损失特性、转换器的出口电流指令值来算出转换器的入口电压指令值的控制单元。
[0015]另外，在本发明的燃料电池系统中，也可以采用对在前馈项的计算中使用的指令值的相位特性进行校正的控制单元。而且，也可以采用对算出了的前馈项的相位特性进行校正的控制单元。
[0016]当采用上述结构时，能够对在前馈项的计算中使用的指令值的相位特性、算出的前馈项的相位特性进行校正，因此能够进一步提高响应性。
[0017]另外，在本发明的燃料电池系统中，可以采用在来自负载装置的要求电力为规定的阈值以下的运转区域中，基于下式来算出前馈项DFF的控制单元，
[0018][数学式I]
[0019]
【权利要求】
1.一种燃料电池系统，具备:设置在燃料电池与负载装置之间的转换器；及基于包括前馈项的占空指令值而控制所述转换器的工作的控制单元，其中， 所述控制单元在来自所述负载装置的要求电力超过规定的阈值的运转区域中，使用与所述转换器相关的物理量的指令值来算出所述前馈项。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元基于所述转换器的入口电压指令值及所述转换器的出口电压指令值而算出所述前馈项。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元在设所述转换器的入口电压指令值为Vkefj、设所述转换器的出口电压指令值为Vkef H时，基于下式算出所述前馈项Dff，
Dff-1 _Vref—l/Vref—H。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元在设所述转换器的入口电压指令值为Vkefj、设所述转换器的出口电压实测值为Vmes H时，基于下式算出所述前馈项Dff，
Dff-1 _Vref—l/Vmes—H。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元基于所述燃料电池的电流电压特性和所述转换器的入口电流指令值，算出所述转换器的入口电压指令值。`
6.根据权利要求2~4中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元基于所述燃料电池的电流电压特性、所述燃料电池的电流电力特性、所述燃料电池的电力指令值，算出所述转换器的入口电压指令值。
7.根据权利要求2~4中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元基于所述燃料电池的电流电压特性、所述转换器的损失特性、所述转换器的出口电流指令值，算出所述转换器的入口电压指令值。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元对在所述前馈项的计算中使用的所述指令值的相位特性进行校正。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元对算出的所述前馈项的相位特性进行校正。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的燃料电池系统，其中， 所述控制单元在来自所述负载装置的要求电力为规定的阈值以下的运转区域中，基于下式算出所述前馈项Dff, [数学式I]
y V M:>.:! X V \!!->_!.t 其中，L为所述转换器内的电抗器的电感，f为所述转换器的工作频率，Vmes h为所述转换器的出口电压实测值，VmesI为所述转换器的入口电压实测值，Ieef为所述转换器的入口电流指令值。
【文档编号】H01M8/04GK103518281SQ201180070809
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2011年8月10日 优先权日:2011年8月10日
【发明者】金子智彦 申请人:丰田自动车株式会社