专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有向燃料电池供给反应气体的反应气体供给装置的燃料电池系统。
背景技术：
近年，作为对环境问题的配合的一环，进行了低公害车的开发，其中之一是将燃料电池作为车辆电源的燃料电池车辆。燃料电池系统是通过向在电解质膜的一侧面上配置阳极、在另一侧面上配置阴极而构成的膜-电极接合体供给反应气体而引起电化学反应，并将化学能变换为电能的能量变换系统。其中，将固体高分子膜作为电解质使用的固体高分子电解质型燃料电池系统成本低且易紧凑化，并且具有高输出密度，所以期待其作为车载电力源的用途。
作为用于对向燃料电池供给的燃料气体的流量及压力进行高精度
控制的方法，公知例如使用日本特开2005-302563号公报所示的响应性优良的喷射器的构成。
专利文献日本特开2005-302563号公报
发明内容
然而，在使燃料电池车辆急加速等的情况下，由于燃料电池的负荷急剧增大，因此喷射器二次压力指令值的时间变化量过渡性地变大。在这样的过渡性的状态下，喷射器二次压力不能追上喷射器二次压力指令值，二者的偏差暂时变大。在由比例积分动作对基于喷射器的气体喷射进行反馈控制的系统中，在这样的过渡性的状态下，也将喷射器二次压力和喷射器二次压力指令值之间的偏差看作固定偏差而实施积分项的更新运算的话，由于积分项的值大到超出所需，因此在喷射器二次压力指令值稳定在一定值时，喷射器二次压力产生过冲这样的不合适。
这样的问题，对于通过比例积分动作对利用反应气体供给装置(空气压縮机、氢循环泵等)的向燃料电池的反应气体供给进行反馈控制的系统来说，是共同的课题。
因此，本发明的课题在于，抑制燃料电池的负荷变动较大的情况下的反应气体的实际流量和目标值之间的偏差的误积分，并抑制反应气体供给流量的过冲。
为了解决上述的问题，本发明的燃料电池系统，具有反应气体供给装置，向燃料电池供给反应气体；反馈控制装置，基于在从反应气体供给装置向燃料电池供给的反应气体的实际流量和目标值之间的偏差上乘以比例增益而构成的比例项、和在该偏差上乘以积分增益且进行时间积分而构成的积分项，对反应气体供给装置进行反馈控制以使实际流量与目标值一致；和运算控制装置，根据该偏差的值变更积
分项的更新运算。
基于向燃料电池供给的反应气体的实际流量和目标值之间的偏差对积分项的更新运算进行变更，从而能够抑制燃料电池的负荷较大的情况下的反应气体的实际流量和目标值之间的偏差的误积分，并能够抑制反应气体供给流量的过冲。
反应气体供给装置例如是向燃料电池供给燃料气体的喷射器。运算控制装置在燃料气体的实际流量和目标值之间的偏差为规定的阈值以上时禁止积分项的更新运算。
在燃料气体的实际流量和目标值之间的偏差为规定的阈值以上时，燃料电池的负荷变动变大，因此在这样的情况下，通过禁止燃料气体的实际流量和目标值之间的偏差的误积分，能够抑制燃料气体供给流量的过冲。
反应气体供给装置例如是向燃料电池供给氧化气体的空气压縮机。运算控制装置在氧化气体的实际流量和目标值之间的偏差为规定的阈值以上时将积分增益变更为更小的值。
在氧化气体的实际流量和目标值之间的偏差为规定的阈值以上时，燃料电池的负荷变动变大，因此在这样的情况下，通过将空气压縮机控制的积分增益变更为更小值，能够抑制氧化气体供给流量的过冲。
燃料电池系统，作为反应气体供给装置可以同时具有向燃料电池供给燃料气体的喷射器和向燃料电池供给氧化气体的空气压縮机。反馈控制装置对由喷射器的燃料气体进行的供给和由空气压縮机的氧化气体进行的供给进行反馈控制。
图1是本实施方式的燃料电池系统的系统构成图。图2是本实施方式的喷射器控制的功能框图。
图3是FC电流值、气体喷射指令时间、喷射器二次压力指令值及喷射器驱动周期的时序图。
图4是本实施方式的空气压縮机控制的功能框图。
图5是表示空气压縮机的实际流量和目标值之间的关系的曲线图。
具体实施例方式
以下，参照各附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示作为燃料电池车辆的车载电源系统起作用的燃料电池系统IO的系统构成。
燃料电池系统10具有接收反应气体(氧化气体及燃料气体)的 供给而发电的燃料电池组20;将作为燃料气体的氢气向燃料电池组20 供给的燃料气体配管系统30;将作为氧化气体的空气向燃料电池组20 供给的氧化气体配管系统40;对电力的充放电进行控制的电力系统60;
和对系统整体进行集中控制的控制器70。
燃料电池组20例如是串联地层积多个单体电池而构成的固体高
分子电解质型电池组。单体电池在由离子交换膜构成的电解质膜的一 侧面具有阴极，在另一侧面具有阳极，进而具有从两侧夹持阴极及阳
极的一对隔板。向一侧的隔板的燃料气体流路供给燃料气体，向另一
侧的隔板的氧化气体流路供给氧化气体，燃料电池组20通过该气体供 给进行发电。
燃料气体配管系统30具有燃料气体供给源31;从燃料气体供
给源31向燃料电池组20的阳极供给的燃料气体(氢气)流过的燃料 气体供给流路35;用于使从燃料电池组20排出的燃料废气(氢废气) 回流到燃料气体供给流路35的循环流路36;将循环流路36内的燃料 废气压送到燃料气体供给流路35的循环泵37;和与循环流路36分支 连接的排气流路39。
燃料气体供给源31例如由高压氢罐、贮氢合金等构成，贮存高压 (例如35MPa或70MPa)的氢气。打开截止阀32时，氢气从燃料气 体供给源31向燃料气体供给流路35流出。氢气由调节器33、喷射器 34减压到规定压力(例如200kPa左右)而供给到燃料电池组20。
燃料气体供给源31也可以由从烃类的燃料生成富氢的改性气体 的改性器和使由该改性器生成的改性气体成为高压状态而蓄压的高压 气体罐构成。调节器33是将其上游侧压力(一次压力)调压为预先设定的二次 压力的装置。在本实施方式中，采用对一次压力进行减压的机械式的
减压阀作为调节器33。作为机械式的减压阀的构成，能够采用如下公
知的构成具有隔着隔膜形成有背压室和调压室的壳体，通过背压室 内的背压，在调压室内将一次压力减压为规定的压力而作为二次压力。
通过在喷射器34的上游侧配置调节器33，能够有效地降低喷射 器34的上游侧压力。因此，能够提高喷射器34的机械构造(阀芯、 壳体、流路、驱动装置等)的设计自由度。另外，由于能够降低喷射 器34的上游侧压力，因此能够抑制喷射器34的上游侧压力和下游侧 压力的压差增大导致喷射器34的阔芯难于移动的情况。因此，能够扩 大喷射器34的下游侧压力的可变调压幅度，并且能够抑制喷射器34 的响应性的降低。
喷射器34是电磁驱动式开关阀，其可通过利用电磁驱动力直接地 以规定的驱动周期驱动阀芯远离阀座来调整气体流量、气体压力。喷 射器34具有用于开放或关闭燃料气体供给流路35的阀芯；阀芯驱 动用的螺线管线圈；与阀芯形成为一体的转子；和收容螺线管线圈的 定子，通过向螺线管线圈的通电，转子被定子吸引，阀芯向规定的开 阀位置或闭阀位置移动。
在本实施方式中，由向螺线管线圈给电的脉冲励磁电流的开/关， 能够二级地切换喷射器34的喷射孔的开口面积。由从控制器70输出 的喷射指令控制喷射器34的气体喷射时间及气体喷射时期，从而高精 度地控制燃料气体的流量及压力。喷射器34是利用电磁驱动力直接开 关驱动阀(阀芯及阀座)的构造，由于其驱动周期可控制至高响应区 域，因此具有较高的响应性。
喷射器34为了供给其下游要求的气体流量，通过变更设于喷射器34的气体流路上的阀芯的开口面积(开度)及开放时间中的至少一个
来调整供给到下游侧(燃料电池组20侧)的气体流量(或氢摩尔浓度)。
通过喷射器34的阀芯的开关调整气体流量，并且使供给到喷射器 34的下游的气体压力比喷射器34上游的气体压力减压，因此能够将喷 射器34解释为调压阀(减压阀或调节器)。另外，在本实施方式中， 还能够解释为可根据气体要求改变喷射器34的上游气体压力的调压 量(减压量)以在规定的压力范围内与要求压力一致的可变调压阀。 喷射器34作为如下装置起作用调整燃料气体供给流路35的上游侧 的气体状态(气体流量、氢摩尔浓度、气体压力)而供给到下游侧的 可变气体供给装置。
在燃料气体供给流路35上分别安装有用于检测喷射器34的上游 侧压力(一次压力)的一次侧压力传感器81、用于检测喷射器34的上 游侧温度的一次侧温度传感器83、用于检测喷射器34的下游侧压力(二 次压力)的二次侧压力传感器82。
在循环流路36上经由排气阀38连接有排气流路39。排气阀38 根据来自控制器70的指令动作，从而将包含循环流路36内的杂质的 燃料废气和水分向外部排出。通过排气阀38的开阀，循环流路36内 的燃料废气中的杂质的浓度降低，循环供给的燃料废气中的氢浓度上 升。
在稀释器50中，流入经由排气阀38及排气流路39而排出的燃料 废气和流过排出流路45的氧化废气，对燃料废气进行稀释。由消音器 51对稀释后的燃料废气的排出声音进行消音，流过排气尾管52而排出 到车外。
氧化气体配管系统40具有供给到燃料电池组20的阴极的氧化气 体流过的氧化气体供给流路44和从燃料电池组20排出的氧化废气流过的排出流路45。
在氧化气体供给流路44上设有经由过滤器44而取入氧化气体的 空气压縮机42、用于检测空气压縮机42的下游侧压力(二次压力)的 压力传感器85、用于对由空气压縮机42压送的氧化气体进行加湿的加 湿器43。在排出流路45上设有用于调整氧化气体供给压力的背压调整 阀46和加湿器43。
加湿器43收容有由多个水蒸气透过膜(中空纤维膜)构成的水蒸 气透过膜束(中空纤维膜束)。在水蒸气透过膜的内部流过包含大量 由电池反应生成的水分的高湿润的氧化废气(湿气)，从大气取入的 低湿润的氧化气体(干气)流到水蒸气透过膜的外部。在氧化气体和 氧化废气之间隔着水蒸气透过膜进行水分交换，从而能够对氧化气体 进行加湿。
电力系统60具有DC/DC转换器61、蓄电池62、牵引变换器63、 牵引马达64及电流传感器84。
DC/DC转换器61是直流的电压变换器，具有使来自蓄电池62的 直流电压升压而输出到牵引变换器63的功能、和使来自燃料电池组20 或牵引马达64的直流电压降压而充电于蓄电池62的功能。通过DC/DC 转换器61的这些功能来控制蓄电池62的充放电。另外，通过基于 DC/DC转换器61的电压变换控制来控制燃料电池组20的运转要素(输 出电压、输出电流)。
蓄电池62是可进行电力的蓄电及放电的蓄电装置，作为制动再生 时的再生能量贮存源、伴随着燃料电池车量的加速或减速的负荷变动 时的能量缓冲器起作用。作为蓄电池62，优选例如镍/镉蓄电池、镍/ 氢蓄电池、锂二次电池等的二次电池。牵引变换器63将直流电流变换为三相交流并供给到牵引马达64。
牵引马达64例如是三相交流马达，构成燃料电池车辆的动力源。电流 传感器84检测出燃料电池组20的输出电流(FC电流)。
转换器70是具有CPU、 ROM、 RAM及输入输出接口的计算机系 统，控制燃料电池系统10的各部分。例如，控制器70接收从点火开 关(未图示)输出的起动信号后，开始燃料电池系统IO的运转，基于 从油门传感器(未图示)输出的油门开度信号、从车速传感器(未图 示)输出的车速信号等求出系统整体的要求电力。系统整体的要求电 力是车辆行驶电力和辅机电力的总计值。
在辅机电力中，包含例如由车载辅机类(加湿器、空气压縮机、 氢泵及冷却水循环泵等)消耗的电力、由车辆行驶所需的装置(变速 器、车辆控制装置、转向装置及悬架装置等)消耗的电力和配置在乘 客空间内的装置(空调装置、照明器具及音响等)消耗的电力等。
并且，控制器70决定燃料电池组20和蓄电池62的输出电力的分 配，为了使燃料电池组20的发电量与目标电力一致，调整空气压縮机 42的转速、喷射器34的阀开度，调整向燃料电池组20的反应气体供 给量，并且控制DC/DC转换器61而调整燃料电池组20的输出电压， 从而控制燃料电池组20的运转要素(输出电压、输出电流)。进而， 控制器70为了获得与油门开度对应的目标车速，例如作为开关指令将 U相、V相及W相的各交流电压指令值向牵引变换器63输出，控制牵 引变换器64的输出转矩及转速。
图2是表示喷射器控制的功能框图。
控制器70基于燃料电池组20的运转状态(例如由电流传感器84 检测出的燃料电池组20的输出电流)算出在燃料电池组20中消耗的 燃料气体的量(以下称为"燃料消耗量")(燃料消耗量算出功能Bl)。在本实施方式中，使用表示燃料电池组20的输出电流值和燃料
消耗量之间的关系的规定的运算式，在控制器70的每个运算周期算出
燃料消耗量并进行更新。
控制器70基于燃料电池组20的运转状态(由电流传感器84检测 出的燃料电池组20的发电时的电流值)算出喷射器34下游位置的燃 料气体的目标压力值(向燃料电池组20的目标气体供给压力)(目标 压力值算出功能B2)。在本实施方式中，使用表示燃料电池组20的 电流值和目标压力值之间的关系的映射数据，在控制器70的每个运算 周期，算出配置二次侧压力传感器82的位置(要求压力调整的位置即 压力调整位置)的目标压力值并进行更新。
控制器70基于算出的目标压力值和由二次侧压力传感器82检测 出的喷射器34下游位置(压力调整位置)的压力值(检测压力值)之 间的偏差算出反馈校正流量(反馈校正流量算出功能B3)。反馈校 正流量是为了降低目标压力值和检测压力值之间的偏差而加到燃料消 耗量上的燃料气体流量(压力差降低校正流量)。在本实施方式中， 使用PI型反馈控制项，在控制器70的每个运算周期算出反馈校正流量 并进行更新。
反馈校正流量算出功能B3通过在燃料气体的实际流量和目标值 之间的偏差(e)上乘以比例增益(Kp)，算出比例型反馈校正流量(比 例项P=KP Xe)，通过在偏差的时间积分值(/ (e) dt)上乘以积 分增益(K。，算出积分型反馈校正流量(积分项I^K^X / (e) dt)， 算出包含将这些相加后的值的反馈校正流量。
反馈校正流量算出功能B3作为对从喷射器34向燃料电池组20 的燃料气体供给进行反馈控制的反馈控制装置起作用，并且作为根据 燃料气体的实际流量和目标值之间的偏差来变更积分项的更新运算的 运算控制装置起作用。控制器70算出与前一次算出的目标压力值和这一次算出的目标 压力值之间的偏差相对应的前馈校正流量(前馈校正流量算出功能 B4)。前馈校正流量是由目标压力值的变动引起的燃料气体流量的变 动量(压力差对应校正流量)。在本实施方式中，使用表示目标压力 值的偏差和前馈校正流量之间的关系的规定的运算式，在控制器70的 每个运算周期算出前馈校正流量并进行更新。
控制器70基于喷射器34的上游侧的气体状态(由一次侧压力传 感器81检测出的燃料气体的压力及由一次侧温度传感器83检测出的 燃料气体的温度)算出喷射器34的上游侧的静态流量(静态流量算出 功能B5)。在本实施方式中，使用表示喷射器34的上游侧的燃料气 体的压力及温度和静态流量的关系的规定的运算式，在控制器70的每 个运算周期算出静态流量并进行更新。
控制器70基于喷射器34的上游侧气体状态(燃料气体的压力及 温度)及外加电压算出喷射器34的无效喷射时间(无效喷射时间算出 功能B6)。在此，所谓无效喷射时间是指从喷射器34接收来自控制 器70的控制信号后到实际开始喷射为止所需的时间。在本实施方式中， 使用表示喷射器34的上游侧的燃料气体的压力、温度、外加电压、无 效喷射时间的关系的映射数据，在控制器70的每个运算周期算出无效 喷射时间并进行更新。
控制器70通过将燃料消耗量、反馈校正流量和前馈校正流量相 加，从而算出喷射器34的喷射流量(喷射流量算出功能B7)。并且， 控制器70通过在喷射器34的喷射流量除以静态流量所得的值上乘以 喷射器34的驱动周期，从而算出喷射器34的基本喷射时间，并且将 该基本喷射时间和无效喷射时间相加而算出喷射器34的总喷射时间 (总喷射时间算出功能B8)。在此，所谓驱动周期是指表示喷射器 34的喷射孔的开关状态的阶梯状(开/关)波形的周期。在本实施方式中，由控制器70将驱动周期设定为一定的值。
控制器70通过向喷射器34输出用于实现经过上述的顺序算出的 喷射器34的喷射时间的喷射指令，控制喷射器34的气体喷射时间及 气体啧射时期，调整向燃料电池组20供给的燃料气体的流量及压力。
接着，参照图3对允许喷射器控制的反馈校正流量的积分项的更 新运算的时序进行说明。
该图表示FC电流值、气体喷射指令时间、喷射器二次压力指令值 及喷射器驱动周期的时序图。各时刻t3 tl表示喷射器喷射时序。FC 电流值13~11是在各喷射器喷射时序下由电流传感器84检测出的电流 值。气体喷射指令时间t 3~ t 1表示在各喷射器喷射时序下燃料气体从 喷射器34喷射的时间。喷射器二次压力指令值lojefi lo一refl是各喷 射器喷射时序下的喷射器二次压力的目标值。喷射器驱动周期表示喷 射器34的气体喷射间隔。例如，喷射器驱动周期T3表示时刻t3和时 刻t2之间的时间间隔，气体喷射指令时间t 3表示在喷射器驱动周期 T3中喷射气体的时间。同样地，喷射器驱动周期T2表示时刻t2和时 刻tl之间的时间间隔，气体喷射指令时间t2表示在喷射器驱动周期 T2中喷射气体的时间。
在本实施方式中，以全部满足下面的条件(1) ~ (3)为条件，允 许基于反馈校正流量算出功能B3的积分项更新运算。
(1) 喷射器34稳定地进行气体喷射。
(2) 喷射器二次压力指令值的时间变化量低于规定的阈值。
(3) FC电流的时间变化量低于规定的阈值。
另一方面，在不满足上述(1) ~ (3)中的任意一个的条件的情况 下，禁止基于反馈校正流量算出功能B3的积分项更新运算。在此，为了使条件(1)成立，需要各喷射器喷射时间不为零，即需要(1A)式 成立。
t 1>0 且t 2>0 且t 3>0 …(1A)
在(1A)式成立的情况下，喷射器喷射稳定标志变为开。另一方 面，在t1、 t2、 t3的任意一个为零的情况，即(1A)式不成立的 情况下，喷射器喷射稳定标志变为关。
为了使条件(2)成立，需要喷射器二次压力指令值的时间变化量 低于规定的阈值，即需要以下的(2A) ~ (2B)式全部成立。
Alo_ref3= | lo_refi-lo_ref2 | /T3《20Pa/s…(2A)
△ lo—ref2= I lo—ref2扁lo—refl | /T2《20Pa/s…(2B)
在(2A) (2B)式全部成立的情况下，喷射器二次压力稳定标 志变为开。另一方面，在(2A) (2B)式中的任意一个不成立的情况 下，喷射器二次压力稳定标值变为关。
为了使条件(3)成立，需要FC电流的时间变化量低于规定的阈 值，即需要以下的(3A) ~ (3B)式全部成立。
A 13= I 13-12 I /T3《30mA/s…(3A)
△ 12= I 12-11 I /T2《30mA/s…(3B)
在(3A) ~ (3B)式全部成立的情况下，FC电流稳定标志变为开。 另一方面，在(3A) ~ (3B)式中的任意一个不成立的情况下，FC电 流稳定标志变为关。
当喷射器喷射稳定标志、喷射器二次压力稳定标志及FC电流稳定 标志全部变为开时，积分允许标志变为开，允许基于反馈校正流量算出功能B3的积分项更新运算。另一方面，当喷射器喷射稳定标志、喷 射器二次压力稳定标志及FC电流稳定标志任意一个变为关时，积分允
许标志变为关，禁止基于反馈校正流量算出功能B3的积分项更新运算。
这样，以满足全部条件(O ~ (3)的情况为条件，允许基于反馈 校正流量算出功能B3的积分项更新运算，从而能够抑制将喷射器二次 压力和喷射器二次压力指令值之间的偏差看作固定偏差而实施积分项 的更新运算所导致的喷射器二次压力的过冲。
图4是表示空气压縮机控制的功能框图。
控制器70基于燃料电池组20的运转状态(例如由电流传感器84 检测出的燃料电池组20的输出电流)算出在燃料电池组20中消耗的 氧化气体的量(以下称为"氧化气体消耗量")(氧化气体消耗量算 出功能Bll)。在本实施方式中，使用表示燃料电池组20的输出电 流值和氧化气体消耗量之间的关系的规定的运算式，在控制器70的每 个运算周期算出氧化气体消耗量并进行更新。
控制器70基于燃料电池组20的运转状态(由电流传感器84检测 出的燃料电池组20的发电时的电流值)，算出空气压縮机42下游位 置的氧化气体的目标压力值(向燃料电池组20的目标气体供给压力) (目标压力值算出功能B12)。在本实施方式中，使用表示燃料电池 组20的电流值和目标压力值之间的关系的映射数据，在控制器70的 每个运算周期算出配置二次侧压力传感器85的位置(要求压力调整的 位置即压力调整位置)的目标压力值并进行更新。
控制器70基于算出的目标压力值和由二次侧压力传感器85检测 出的空气压縮机42下游位置(压力调整位置)的压力值(检测压力值) 之间的偏差算出反馈校正流量(反馈校正流量算出功能B13)。反馈 校正流量是为了降低目标压力值和检测压力值之间的偏差而加到氧化气体消耗量上的氧化气体流量(压力差降低校正流量)。在本实施方 式中，使用PI型反馈控制项，在控制器70的每个运算周期算出反馈校 正流量并进行更新。
反馈校正流量算出功能B13通过在氧化气体的实际流量和目标值 之间的偏差(e)上乘以比例增益(Kp)，算出比例型反馈校正流量(比 例项P= KPXe)，并且通过在偏差的时间积分值(/ (e) dt)上乘 以积分增益(K。，算出积分型反馈校正流量(积分项1=&乂 / (e) dt)，并算出包含将这些相加后的值的反馈校正流量。
反馈校正流量算出功能B13作为对从空气压縮机42向燃料电池组 20的氧化气体供给进行反馈控制的反馈控制装置起作用，并且作为根 据氧化气体的实际流量和目标值之间的偏差变更积分项的更新运算的 运算控制装置起作用。
控制器70通过将氧化气体消耗量和反馈校正流量相加，算出从空 气压縮机42输出的氧化气体的流量(氧化气体流量算出功能B14)。 进而空气压縮机70将由氧化气体流量算出功能B14算出的氧化气体流 量换算为空气压縮机42的转速(气体流量/转速变换功能B15)，并 将转速指令值向空气压縮机42输出。
接着，参照图5对允许空气压縮机控制的反馈校正流量的积分项 的更新运算的时序进行说明。
在本实施方式中，在空气压縮机控制的比例项P=KPXe的值超过 规定的阈值时，使积分项1=/ (e) dt的比例增益KJ勺值变小。 在比例项P的值超过规定的阈值时，氧化气体流量的实测值(实线) 不能追上该目标值(点线)，两者的偏差e变大。在这样的情况下，通 过将比例增益^的值变更为通常值(几乎不存在负荷变动的运转状态 的比例増益Kt的値)的1/20 1/10左右的值，从而即使将偏差e看作固定偏差而实施积分项I的更新运算，也能够使该过渡性的时间的积分项 I的积算值变小。因此，能够抑制目标值稳定在一定值时的氧化气体流 量的过冲(为了便于说明，图5表示以往的空气压縮机控制引起过冲 的例子。)。
但是，使燃料电池组20的负荷再次稳定化等，比例项P的值低于
规定的阈值的情况下，需要使积分项I的比例增益K:的值恢复到变更 前的值。在使比例增益Kt的值恢复到变更前的值时，希望不是突然恢 复到变更前的值，而是使比例增益Kz的值一点一点变大并恢复到变更 前的值。
反馈校正流量算出功能B13的比例积分控制的对象终究是氧化气 体流量，而不是空气压縮机42的转速。如果在将氧化气体流量变换为 空气压縮机42的转速时存在少许误差，则该少许的误差累积成为固定 误差而显现。通过反馈控制，为了降低该固定误差，希望与运转状态 无关地继续积分项I的更新运算。S卩，希望即使在燃料电池组20的负 荷过渡性地变动的情况(比例项P的值超过规定的阈值的情况)下， 也使比例增益&的值不为零而对积分项I进行更新运算。
通过发明的实施方式说明的实施例能够根据用途适当地组合或变 更或加上改良而使用，本发明不限于上述实施方式的记载。例如，可 以将燃料电池系统IO作为各种移动体(机器人、船舶、飞机等)的电 力源搭载。另外，也可以将本实施方式的燃料电池系统IO作为住宅、 大厦等的发电设备(固定用发电系统)运用。
根据本发明，基于供给到燃料电池的反应气体的实际流量和目标 值之间的偏差而对积分项的更新运算进行变更，从而能够抑制在燃料 电池的负荷变动较大的情况下反应气体的实际流量和目标值之间的偏 差的误积分，并能够抑制反应气体供给流量的过冲。
权利要求
1.一种燃料电池系统，具有反应气体供给装置，向燃料电池供给反应气体；反馈控制装置，基于在从上述反应气体供给装置向上述燃料电池供给的反应气体的实际流量和目标值之间的偏差上乘以比例增益而构成的比例项、和在上述偏差上乘以积分增益且进行时间积分而构成的积分项，对上述反应气体供给装置进行反馈控制以使上述实际流量与上述目标值一致；和运算控制装置，根据上述偏差的值变更上述积分项的更新运算。
2. 如权利要求1所述的燃料电池系统，上述反应气体供给装置是向上述燃料电池供给燃料气体的喷射班 益，上述运算控制装置在上述燃料气体的实际流量和目标值之间的偏 差为规定的阈值以上时，禁止上述积分项的更新运算。
3. 如权利要求1所述的燃料电池系统，上述反应气体供给装置是向上述燃料电池供给氧化气体的空气压 縮机，上述运算控制装置在上述氧化气体的实际流量和目标值之间的偏 差为规定的阈值以上时，将上述积分增益变更为更小的值。
4. 如权利要求l所述的燃料电池系统，作为上述反应气体供给装置，具有向上述燃料电池供给燃料气体 的喷射器和向上述燃料电池供给氧化气体的空气压縮机，上述反馈控制装置对由上述喷射器进行的燃料气体供给和由上述 空气压縮机进行的氧化气体供给进行反馈控制。
全文摘要
燃料电池系统基于在从反应气体供给装置向燃料电池供给的反应气体的实际流量和目标值之间的偏差上乘以比例增益而构成的比例项和在该偏差上乘以积分增益而时间积分构成的积分项，对反应气体供给装置进行反馈控制以使实际流量与目标值一致，并且根据该偏差值对积分项的更新运算进行变更。
文档编号B60L11/18GK101595586SQ200780048428
公开日2009年12月2日 申请日期2007年12月5日 优先权日2006年12月27日
发明者弓矢浩之, 石垣克记, 石河统将 申请人:丰田自动车株式会社