燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池搭载车辆的制作方法
【专利说明】燃料电池系统及其控制方法、以及燃料电池搭载车辆
[0001]本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请编号2014-231826号的日本申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池系统、燃料电池搭载车辆及燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0003]在JP2009-140696A中公开了一种燃料电池系统，具备:燃料电池；使制冷剂向燃料电池组流通的制冷剂流路；用于使制冷剂向燃料电池及散热器循环的制冷剂循环栗；向散热器供给风而对制冷剂进行冷却的冷却风扇。
【发明内容】
[0004]冷却风扇由于消耗电力低，因此增多冷却风扇的转速而增多向散热器供给的风量的情况与增多冷却液栗的转速而增加向散热器供给的冷却液量相比，冷却效率高且燃油经济性也良好。然而，通常，冷却风扇与冷却液栗相比，噪声和振动(也称为噪声振动、NV)大。其结果是，存在难以同时实现燃耗的降低和噪声振动的抑制的问题。
[0005]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。
[0006](I)根据本发明的一方式，提供一种搭载于燃料电池搭载车辆的燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池；冷却系统回路，具备向所述燃料电池供给冷却液的冷却液供给流路、对所述冷却液进行冷却的散热器、散热器风扇、设于所述冷却液供给流路且向所述燃料电池供给冷却液的冷却液栗；控制部；及速度计，取得所述燃料电池搭载车辆的速度。所述控制部能够执行如下的第一冷却控制:根据所述燃料电池搭载车辆的速度，对所述散热器风扇的驱动量设定上限值，在该上限值之下，调整所述冷却液栗的流量或所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。通常，燃料电池搭载车辆的速度越大，风声和轮胎与路面的摩擦产生的路面噪声或振动、电动机发出的噪声和振动等噪声振动(NV)越大。在这样的噪声振动大的情况下，即使散热器风扇产生的噪声振动增大也不显眼。在本方式中，基于燃料电池搭载车辆的速度，对散热器风扇的驱动量设定上限值，在该上限值下，能够执行调整冷却液栗的流量或散热器风扇的驱动量而对燃料电池进行冷却的第一冷却控制，因此能够同时实现噪声振动的抑制和消耗电力的降低(燃油经济性的提高)。
[0007](2)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中，所述控制部根据所述燃料电池的发电电力来算出所述燃料电池的发热量，在所述散热器风扇的驱动量的上限值之下，以能够将所述发热量散热且由所述冷却液栗和所述散热器风扇消耗的电力成为最小的方式调整所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量。根据该方式，能够同时实现噪声振动的抑制和消耗电力的降低(燃油经济性的提高)。
[0008](3)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中从所述冷却系统回路无法将所述发热量全部散热的情况下，所述控制部使从所述发热量减去散热量而得到的热量蓄积于所述冷却液，并且即使在所述发热量变得小于所述散热量的情况下，也维持所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量直至所述冷却液的温度成为预先确定的值以下。根据该方式，在冷却液中蓄积热量而温度上升，但是在发热量变得比散热量小的情况下，冷却液的温度下降。此时，维持冷却液栗的驱动量直至冷却液的温度成为预先确定的值以下为止，由此能够将燃料电池的温度快速冷却。而且，通过维持所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量直至蓄热量成为预先确定的值以下为止，能够抑制由温度的响应延迟引起的过冷却及由过度的冷却引起的电力消耗。
[0009](4)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中对蓄积于所述冷却液的所述热量进行散热时，所述控制部设定比基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限低的驱动量，以所述低的驱动量为上限，维持所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量直至所述冷却液的温度成为预先确定的值以下。根据该方式，控制部通过冷却液的温度来判断所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量的维持，因此可以不算出蓄热量。
[0010](5)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中从所述冷却系统回路无法将所述发热量全部散热的情况下，所述控制部使从所述发热量减去散热量而得到的热量蓄积于所述冷却液，并且即使在所述发热量变得小于所述散热量的情况下，也维持所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量直至被蓄积的热量成为预先确定的值以下。根据该方式，能够将燃料电池快速冷却。
[0011](6)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中对蓄积于所述冷却液的所述热量进行散热时，所述控制部设定比基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限值低的驱动量，以所述低的驱动量为上限，驱动所述冷却液栗和所述散热器风扇直至所述被蓄积的热量成为预先确定的值以下。根据该方式，能够将燃料电池快速冷却。
[0012](7)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中无法将所述发热量全部散热，且从所述发热量减去散热量而得到的差分蓄积于所述冷却液所成的蓄积热量大于预先确定的值的情况下，所述控制部能够执行如下的第二冷却控制:将基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限值变更为更高的驱动量，以所述高的驱动量为上限值，调整所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。根据该方式，能够使燃料电池的冷却优先。
[0013](8)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中无法将所述发热量全部散热，且所述冷却液的温度大于预先确定的值的情况下，所述控制部能够执行如下的第二冷却控制:将基于所述燃料电池搭载车辆的速度而设定的所述散热器风扇的驱动量的上限值变更为更高的驱动量，以所述高的驱动量为上限值，调整所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量而对所述燃料电池进行冷却。根据该方式，在所述第一冷却控制中无法将所述发热量的全部散热且冷却液的温度比预先确定的值大的情况下，能够使燃料电池的冷却优先。
[0014](9)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中，所述控制部将以所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量实现的散热能力范围划分为至少两个以上的区间，作为以最小电力实现所述区间的散热量的手段，使所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量中的任一方变化并将另一方固定。根据该方式，仅控制所述冷却液栗的流量和所述散热器风扇的驱动量中的任一方并将另一方固定，因此能够简化控制。
[0015](10)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述燃料电池系统还具备:旁通管，使从所述燃料电池排出的冷却液不向所述散热器输送而旁通至所述冷却液栗；及分流阀，使从所述燃料电池排出的冷却液向所述散热器和所述旁通管分流，在所述第一冷却控制中，所述控制部根据所述燃料电池的发电电力来算出所述燃料电池的发热量，在所述散热器风扇的驱动量的上限值之下，以能够将所述发热量散热且由所述冷却液栗和所述散热器风扇消耗的电力成为最小的方式调整所述冷却液栗的流量、所述散热器风扇的驱动量以及所述分流阀的分流比。根据该方式，由于还具备旁通管和分流阀，因此能够还使用分流比进行冷却控制。
[0016](11)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一冷却控制中，所述控制部将以所述冷却液栗的流量、所述散热器风扇的驱动量及所述分流比实现的散热能力范围划分为至少两个以上的区间，作为以最小电力实现所述区间的散热量的手段，使所述冷却液栗的流量、所述散热器风扇的驱动量、所述分流比中的任一个变化。根据该方式，仅控制所述冷却液栗的流量、所述散热器风扇的驱动量、分流比中的任一个并将其余的两个固定，因此能够简化控制。
[0017]需要说明的是，本发明能够以各种方式实现。例如，除了燃料电池系统之外，还能够以燃料电池搭载车辆、燃料电池系统的控制方法等方式实现。
【附图说明】
[0018]图1是表示搭载有燃料电池的燃料电池搭载车辆的说明图。
[0019]图2是表示燃料电池和燃料电池的冷却系统回路的说明图。
[0020]图3是控制部中的冷却液栗和散热器风扇的控制框图。
[0021]图4是表不冷却液栗的转速、散热器风扇的驱动电压、可散热的热量、动作模式的说明图。
[0022]图5是表示散热量、分流比、冷却液栗的转速、散热器风扇的驱动电压的关系的说明图。
[0023]图6是表示散热量、分流比、冷却液栗的转速、散热器风扇的驱动电压的关系的坐标图。
[0024]图7是表示本实施方式的动作流程图的说明图。
[0025]图8是表示发热量、车速、散热器风扇的驱动电压的上限的关系的坐标图的一例。
[0026]图9是表示图7的步骤S185的详情的动作流程图。
[0027]图10是表示发热量、车速、散热器风扇的驱动电压的上限的关系的