燃料电池系统及燃料电池的控制方法_3

文档序号:9827420阅读:来源:国知局
xA (步骤S540)。FDC-E⑶22通过步骤S540的执行,来选择第一、第二、第三上限电流值Imaxl、Imax2、Imax3之中的最小值。由此,FDC-ECU22通过步骤S540的执行而作为选择部330发挥功能。若将电流值控制为优先上限电流值ImaxA以下,则基于第一、第二及第三上限电流值的限制全部满足。即,能够全部满足发电电力不超过上限电力值Pmax的情况、发电电压不低于下限电压值Vmin的情况、及发电电流不超过额定电流Ir的情况。
[0103]接下来,燃料电池E⑶21基于化学计量比来决定不优先上限电流值ImaxB(步骤S550),结束上限电流值决定处理。燃料电池E⑶21通过步骤S550的执行而实现第三控制。燃料电池E⑶21通过步骤S550的执行而作为发电控制部300发挥功能。不优先上限电流值ImaxB是通过燃料电池ECU21决定的变量。当发电电流增大时,阳极气体及阴极气体所需的流量增大。然而,阳极气体及阴极气体的流量存在上限。由此,当发电电流变得过大时,化学计量比低于正常范围。在步骤S550中,为了避免这样的事态,以使化学计量比不会变得过小的方式决定发电电流的上限值。该上限值在图5中表示作为电流值Is。
[0104]接下来,如图3所示,FDC-E⑶22基于上限电压值Vmax来决定下限电流值Imin (步骤S600)。FDC-ECU22通过步骤S600的执行来实现第二控制。FDC-ECU22通过步骤S600的执行而作为发电控制部300及第二控制用统一部320发挥功能。具体而言,通过如下的(式)12来决定下限电流值Imin。上限电压值Vmax是通过燃料电池E⑶21决定的变量,例如,采用用于抑制单电池11的劣化的值。下述的G2表示正的增益。需要说明的是,G2可以与Gl相同也可以不同。
[0105]Δ V = Vj-Vmax...(9)
[0106]Δ I = AVXG2...(10)
[0107]Imin = Itgtold+Δ I".(11)
[0108]...Imin = Itgtold+ {(Vj-Vmax) XG2}." (12)
[0109]接下来,FDC-E⑶22执行目标电流值校正处理(步骤S700)。图7是表示目标电流值校正处理的流程图。首先,判定目标电流值Itgt是否为不优先上限电流值ImaxB以下(步骤S710)。在目标电流值Itgt超过不优先上限电流值ImaxB的情况下(步骤S710为“否”),以使目标电流值Itgt与不优先上限电流值ImaxB —致的方式进行校正(步骤S720)。另一方面,在目标电流值Itgt为不优先上限电流值ImaxB以下的情况下(步骤S710为“是”),跳过步骤S720。
[0110]接下来,判定目标电流值Itgt是否为下限电流值Imin以上(步骤S730)。即,判定第二控制与第三控制是否冲突。在目标电流值Itgt小于下限电流值Imin的情况下(步骤S730为“否”),判定为第二控制与第三控制冲突。因此,在目标电流值Itgt小于下限电流值Imin的情况下(步骤S730为“否”),以使目标电流值Itgt与下限电流值Imin —致的方式进行校正(步骤S740)。另一方面,在目标电流值Itgt为下限电流值Imin以上的情况下(步骤S730为“是”),跳过步骤S740。
[0111]接下来,判定目标电流值Itgt是否为优先上限电流值ImaxA以下(步骤S750)。即,判定第一控制与第二控制是否冲突。在目标电流值Itgt超过优先上限电流值ImaxA的情况下(步骤S750为“否”),判定为第一控制与第二控制发生冲突。因此,在目标电流值Itgt超过优先上限电流值ImaxA的情况下(步骤S750为“否”),以使目标电流值Itgt与优先上限电流值ImaxA—致的方式进行校正(步骤S760),结束目标电流值校正处理。另一方面,在目标电流值Itgt为优先上限电流值ImaxA以下的情况下(步骤S750为“是”),跳过步骤S760,结束目标电流值校正处理。
[0112]最后,如图3所示,FDC-ECU22对FDC82进行控制,使发电电流接近目标电流值Itgt (步骤S800)。即,采用步骤S800的阶段的目标电流值Itgt和与目标电流值Itgt对应的电压值作为燃料电池10的工作点。FDC-E⑶22通过步骤S800的执行而作为发电控制部300发挥功能。步骤S760的执行相当于对通过步骤S800的执行而发挥功能的发电控制部300指示使第一控制比第二控制优先的情况。S卩,FDC-E⑶22通过步骤S760的执行而作为优先指示部400发挥功能。步骤S740的执行相当于在未执行步骤S760的情况下,对通过步骤S800的执行发挥功能的发电控制部300指示使第二控制比第三控制优先的情况。SP,FDC-E⑶22在未执行步骤S760的情况下,通过步骤S740的执行而作为优先指示部400发挥功能。
[0113]根据上述的发电控制处理,关于发电电力、发电电压、发电电流的限制,不用进行复杂的调停等而能够决定控制内容。能够这样简易地决定是因为,在将限制值(上限值及下限值)统一成电流进行比较,而且,在限制值发生冲突的情况下适用优先规则。该优先规则是指通过目标电流值校正处理(图7)实现的内容。具体而言,最为优先的是不超过优先上限电流值ImaxA的情况(步骤S750、S760),第二优先的是不低于下限电流值Imin的情况(步骤S730、S740),比这2个条件靠后的是不超过不优先上限电流值ImaxB的情况(步骤 S710、S720)ο
[0114]例如,假定特性曲线与V = Pmax/I (图4、图5)的交点处的电流值Ip与优先上限电流值ImaxA —致的情况、特性曲线与V = Vmax的交点处的电流值Ivmax与下限电流值Imin 一致的情况、及电流值Ip比下限电流值Imin大的情况。这种情况下,若以发电电流包含在电流值Ivmax以上且电流值Ip以下的范围的方式进行控制,则能够进行对优先上限电流值ImaxA、不优先上限电流值ImaxB、下限电流值Imin各自的要求全部得以满足的控制。例如若基于目标电力值Ptgt的目标电流值Itgt(以下称为“当初目标电流值”)为电流值Ivmax以上且电流值Ip以下的范围内,则将当初电流目标值原封不动地决定作为目标电流值Itgt,由此全部满足上述要求,且也满足要求电力值。另一方面,若当初目标电流值小于电流值Ivmax,则进行使目标电流值Itgt与电流值Ivmax —致的校正,若当初目标电流值超过电流值Ip,则进行使目标电流值Itgt与电流值Ip —致的校正的话,则全部满足上述要求。即,关于这样的情况,控制彼此的冲突不会发生,因此上述的优先规则不适用。因此,对于在何种情况下适用优先规则进行说明。
[0115]图8示出用于说明优先规则的适用的表。最小值、中间值及最大值表示在发电控制处理中决定的优先上限电流值ImaxA、不优先上限电流值ImaxB、下限电流值Imin的大小关系,可考虑图8所示的(a)?(f)这6种。需要说明的是,中间值并不局限于最小值与最大值的平均值,是指属于最小值以上且最大值以下的范围的值。
[0116]图8所示的下限值及上限值表示在步骤S800中目标电流值Itgt可取得的范围。图8所示的“适用的优先规则”表示根据上述的大小关系而决定下限值及上限值时适用的优先规则。
[0117]图8(a)对应于与图4、图5—起例示的情况。这种情况下,如前所述只要将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上且优先上限电流值ImaxA以下即可,因此优先规则不适用。
[0118]图8(b)的情况也是只要将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上且不优先上限电流值ImaxB以下即可,因此优先规则不适用。
[0119]在图8 (C)的情况下,下限电流值Imin比不优先上限电流值ImaxB大,因此这2个要求无法兼顾而冲突。因此,将目标电流值Itgt设定为不优先上限电流值ImaxB以下这样的要求比设定为下限电流值Imin以上这样的要求的优先度低,因此忽视。其结果是,目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上且优先上限电流值ImaxA以下。
[0120]在图8 (d)、(e)的情况下,优先上限电流值ImaxA比下限电流值Imin小,因此这2个要求无法兼顾而冲突。因此,将目标电流值Itgt设定为下限电流值Imin以上这样的要求比设定为优先上限电流值ImaxA以下这样的要求的优先度低,因此忽视。但是,为了尽量使目标电流值Itgt接近下限电流值Imin而使目标电流值Itgt与优先上限电流值ImaxA一致。需要说明的是,在图8(d)、(e)的情况下,将目标电流值Itgt设定为不优先上限电流值ImaxB以下这样的要求得以满
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