燃料电池系统及其电流控制方法

专利名称：燃料电池系统及其电流控制方法
技术领域：
本发明涉及一种包括具有多个单体电池的燃料电池的燃料电池系 统，特别是与系统要求电力控制时的电流限制相关。
背景技术：
利用氢和氧之间的电化学反应进行发电的燃料电池具有例如固体 高分子型燃料电池。该固体高分子型燃料电池具备层积多个单体电池 而构成的电池组。构成电池组的单体电池具备阳极(燃料极)和阴极 (空气极)，具有磺酸基作为离子交换基的固体高分子电解质膜介于 这些阳极和阴极之间。
向阳极供给包含燃料气体(对氢气或碳化氢进行改性而成为富氢 的改性氢)的燃料气体，向阴极供给作为氧化剂的气体(氧化剂气体)， 作为一例例如供给空气。通过向阳极供给燃料气体，包含于燃料气体 中的氢与构成阳极的催化剂层的催化剂发生反应，由此产生氢离子。 产生的氢离子通过固体高分子电解质膜，在阴极与氧发生电反应。成 为利用该电化学反应进行发电的结构。
然而，使用燃料电池作为汽车用动力源时，需要是能够应对从低 负载至高负载的大范围的使用状态，但在不适当的条件下使燃料电池 运转时，往往无法得到所期待的电化学反应。例如，在包含于高分子 电解质膜中的水分量不足时，特别是在低温时伴随其饱和蒸气压低，
难于给予供给气体需要的充足的水分。
因此，例如在日本特开平7 — 272736号公报中提案有如下发明 检测燃料电池的反应温度，通过该反应温度检索控制用表，选择可容许的最低电压的阈值，在燃料电池的监视电压比阈值小时，视为包含 于电解质中的水分量不足，中断向负载供给的电流。
另一方面，在使用具有多个单体电池的燃料电池时，当多个单体 电池中的一个不能发电时，往往变为燃料电池的整体都不能发电。因
此，例如在日本特开2003 — 187842号公报中提案有如下发明测定各
单体电池电压，并根据所测定的单体电池电压中的最低值即最低单体 电池电压来算出通过燃料电池组可输出的电量，并且使燃料电池组产 生可输出的电量以下的电量，即使在任意一个单体电池的性能下降时， 也与此相应地使燃料电池组在适当的运转状态下运转。
优选即使在多个单体电池中的任意一个单体电池的性能下降时， 也与此相应地使燃料电池组在适当的运转状态下运转时，按照使用了
燃料电池组的最低单体电池电压和阈值电压的差分的PI (Proportional Integration:比例积分)控制来校正控制要求电流。
但是，在按照PI补偿校正要求电流时，根据当前时点的电流使PI 补偿的增益成为一定时，担心控制性会下降。

发明内容
本发明是鉴于所述现有技术的问题而开发的，其目的在于，在通 过使用了最低单体电池电压和阈值电压的差分的PI补偿来校正要求电 流，求出目标电流值来控制燃料电池的电流时，提高用于使燃料电池 的电流成为目标电流值的控制性。
为了解决所述问题，本发明提供一种燃料电池系统，包括具备多 个单体电池的燃料电池，所述燃料电池系统的特征在于，具备电流 电测部，其检测该燃料电池的电流；单体电池电压检测部，其检测各 该单体电池的单体电池电压；及控制运算部，其根据该单体电池电压 检测部检测出的最低单体电池电压，对与系统所要求的系统要求电力相对应的要求电流进行PI补偿，该控制运算部根据该当前的该燃料电 池的电流，改变用于要求电流的该PI补偿的比例增益。
具体而言，本发明的燃料电池系统包括具有多个单体电池的燃 料电池；检测各单体电池的单体电池电压的单体电池监视器；根据该 单体电池监视器检测出的最低单体电池电压来对与系统所要求的系统 要求电力对应的要求电流进行PI补偿的控制运算部。
而且，该控制运算部具备
(1) 算出规定的最低单体电池电压基准值和该单体电池监视器检 测出的最低单体电池电压之间的偏差的最低单体电池电压偏差运算单 元；
(2) 根据该最低单体电池电压基准值和所检测的该最低单体电池 电压之间的偏差来计算电流限制值的PI运算单元；
(3) 根据该系统要求电力算出要求电流的要求电流计算单元；
(4) 算出该要求电流和该电流限制值之间的偏差作为目标电流值 的目标电流值运算单元；
(5) 根据该目标电流值算出相对于该燃料电池的电力指令值的上 限及下限的电力分配计算单元；
(6) 根据该电力指令值的上限及下限算出规定该燃料电池的输出 电流及输出电压的电流指令值及电压指令值的电流/电压指令值计算单 元。
而且，其特征在于，特别是控制运算部在所检测的该最低单体电 池电压为规定的阈值以下时，根据当前的该燃料电池的电流值，改变 用于该要求电流的该PI补偿的比例增益。
另外，本发明提供一种用于燃料电池系统的电流控制方法，所述 燃料电池系统包括具有多个单体电池的燃料电池，所述用于燃料电池 系统的电流控制方法的特征在于，包括检测各该单体电池的单体电
6池电压的步骤；根据最低单体电池电压，对与系统所要求的系统要求 电力相对应的要求电流进行PI补偿的步骤；及根据当前的该燃料电池 的电流值改变用于要求电流的该PI补偿的比例增益的步骤。
根据这样的结构，在控制燃料电池的发电量时，检测各单体电池 的最低单体电池电压，在根据最低单体电池电压对与系统要求电力对
应的要求电流进行PI补偿时，根据当前的电流(在当前时点所检测的 电流)改变用于要求电流的PI补偿的比例增益，所以根据当前时点的 电流可变地调整与系统要求电力对应的要求电流，因此例如通过使当 前时点的电流越大比例增益越大，从而与使PI补偿的比例增益为一定 时相比，可以提髙用于使燃料电池的电流成为目标电流值的控制性。
在构成所述燃料电池系统时，可以附加下面的要素。
例如，优选在所述最低单体电池电压检测部检测出的最低单体电 池电压为规定的容许电压以下时，所述控制运算部使系统停止。
根据这样的结构，在变为最低单体电池电压为规定的容许电压以 下，更具体地说是最低电压基准值(最低电压阈值)以下时，对最低 电压基准值和最低单体电池电压之间的偏差进行规定时间积分，并在 该积分值是一定值以下时停止系统，从而可以保护记录最低单体电池 电压的单体电池，进而保护系统整体。
优选的是所述控制运算部将规定的最低单体电池电压阈值Vth 和所述最低单体电池电压Vm之间的差设为AV、该比例增益设为Kp、 积分增益设为Ki时，通过KpX △ V+KiX E △ V运算所述要求电流的 校正量△ I。
根据这样的结构，按照当前时点的电流可改变比例增益，由此在 根据最低单体电池电压求出被PI补偿的要求电流时，可以控制燃料电池的电流量以使最低单体电池电压不变为最低单体电池电压基准值 (最低单体电池电压阈值)以下。
根据本发明，与使PI补偿的比例增益为一定时相比，可以提高用 于使燃料电池的电流成为目标电流值的控制性。


图1是本发明的燃料电池系统的系统结构图； 图2是控制部的块结构图3是最低单体电池电压基准值映射的特性图4是用于求出电流限制值和最低单体电池电压偏差的IV特性
图5是用于说明由控制部进行处理的流程图。
具体实施例方式
图1是应用了本发明的燃料电池系统的系统结构图。
在图1中，燃料电池系统10的构成为具备用于向燃料电池20 供给燃料气体(氢气)的燃料气体供给系统4;用于向燃料电池20供 给氧化气体(空气)的氧化气体供给系统7;用于对燃料电池20进行 冷却的冷却液供给系统3;充放电来自燃料电池20的发电电力的电力 系统9。
燃料电池20具备膜/电极接合体(MEA) 24，所述膜/电极接合体 24在通过由氟系树脂等形成的质子传导性的离子交换膜等而构成的高 分子电解质膜21的两面上通过网板印刷等形成阳极22和阴极23。膜/ 电极接合体24的两面由具有燃料气体、氧化气体、冷却水的流路的隔 板(未图示)夹持，在该隔板和阳极22及阴极23之间分别形成有槽 状的阳极气体通道25及阴极气体通道26。阳极22是在多孔质支承层 上设置燃料极用催化剂层而构成，阴极23是在多孔质支承层上设置空气极用催化剂层而构成。这些电极的催化剂层例如附着白金粒子而构 成。
H2—2H++2e……(1)
(1/2) 02+2H++2e—— H20……(2) H2+ (1/2) 02—H20...... (3)
另外，在图1中为了便于说明，示意性图示了由膜/电极接合体24、 阳极气体通道25及阴极气体通道26构成的单元电池的结构，但实际 上具备经由上述隔板将多个单元电池(电池组)串联地连接的堆叠结 构。
在燃料电池系统10的冷却液供给系统3中设置有使冷却液循环的 冷却通路31、检测从燃料电池20排出的冷却液的温度的温度传感器 32、使冷却液的热量向外部散热的散热器(热交换器)33、调整流入 散热器33的冷却液的水量的阀34、对冷却液进行加压而使冷却液循环 的冷却液泵35、检测向燃料电池20供给的冷却液的温度的温度传感器 36等。
在燃料电池系统10的燃料气体供给系统4中配管有燃料气体供
给装置42， jt藏燃料气体(阳极气体)例如氢气；燃料气体流路40， 用于将来自该燃料气体供给装置42的燃料气体供给到阳极气体通道 25;及循环流路(循环路径)51，用于使从阳极气体通道25排出的燃 料废气循环到燃料气体通路40，利用这些气体流路构成燃料气体循环 系统。
燃料气体供给装置42例如由高压氢罐、贮氢合金、改性器等构成。 在燃料气体流路40上设置有控制来自燃料气体供给装置42的燃料气 体的流出的截止阀(主阀)43、检测燃料气体的压力的压力传感器44、 调整循环路径51的燃料气体压力的调整阀(喷射器)45、对向燃料电池20的燃料气体供给进行控制的截止阀46。
在循环流路51上设置有对从燃料电池20向循环流路51的燃料废 气供给进行控制的截止阀52、去除燃料废气中含有的水分的气液分离 器53及排出阀54、对在通过阳极气体通道25时承受压力损失的燃料 废气进行压縮而使之升压至适度的气压并向燃料气体流路40回流的氢 泵(循环泵)55、防止燃料气体流路40的燃料气体向循环流路51侧 逆流的逆流阻止阀56。由电动机驱动氢泵55，从而由氢泵55的驱动 产生的燃料废气在燃料气体流路40与从燃料气体供给装置42供给的 燃料气体合流后，向燃料电池20供给而被再利用。另外，在氢泵55 上设置有检测氢泵55的转速的转速传感器57及检测氢泵55前后的循 环路径压力的压力传感器58、 59。
另外，在循环流路51上分支配管有用于将从燃料电池20排出的 燃料废气经由稀释器(例如氢浓度降低装置)62而向车外排出的排气 流路61。在排气流路61上设置有清洁阀63，构成为能够进行燃料废 气的排气控制。通过开闭清洁阀63,可以反复燃料电池20内的循环， 向外部排出杂质浓度增加的燃料废气，并导入新的燃料气体而防止单 体电池电压的降低。另外，能够使循环流路51的内压产生脉动，并去 除在气体流路内蓄积的水分。
另一方面，在燃料电池系统10的氧化气体供给系统7中配管有用 于向阴极通道26供给氧化气体(阴极气体)的氧化气体流路7K及用 于将从阴极通道26排出的阴极废气排出的阴极废气流路72。在氧化气 体流路71上设置有从大气取入空气的空气过滤器74、及压縮取入的空 气并将压縮的空气作为氧化剂气体送入阴极气体通道26的空气压縮机 75，在空气压縮机75上设置有检测空气压縮机75的空气供给压力的 压力传感器73。在氧化气体流路71和阴极废气流路72之间设置有进 行湿度交换的加湿器76。在阴极废气流路72上设置有调整阴极废气流 路72的排气压力的调压阀77、去除阴极废气中的水分的气液分离器
1064、吸收阴极废气的排气声音的消音器65。从气液分离器64排出的阴 极废气被分流， 一部分流入稀释器62，与在稀释器62内滞留的燃料废 气混合而被稀释，另外被分流的另一部分阴极废气通过消音器65被吸 音，与利用稀释器62混合稀释的气体混合，向车外排出。
另外，在燃料电池系统10的电力系统9中连接有DC — DC转换 器90，其一次侧连接有蓄电池91的输出端子，二次侧连接有燃料电池 20的输出端子；蓄电池91，作为二次电池储备剩余电力；蓄电池计算 机92，监视蓄电池91的充电状况；变换器93，向作为燃料电池20的 负载或驱动对象的车辆行驶用电动机94供给交流电力；变换器95，向 燃料电池系统10的各种高压辅机96供给交流电力；电压传感器97， 测定燃料电池20的输出电压；及电流传感器98，测定输出电流。
进而，检测燃料电池20的各单体电池的电压的单体电池监视器 101与燃料电池20连接。单体电池监视器101也检测单体电池的最低 电压，作为本发明的最低单体电池电压检测部起作用。
DC — DC转换器90对如下电力进行电压变换而供给到蓄电池91 来使蓄电池充电燃料电池20的剩余电力或由向车辆行驶用电动机94 的制动动作产生的再生电力。另外，为了填补燃料电池20的发电电力 相对于车辆行驶用电动机94的要求电力的不足量，DC — DC转换器90 对来自蓄电池91的放电电力进行电压变换而输出到二次侧。
变换器93及95将直流电流变换为三相交流电流，分别输出到车 辆行驶用电动机94及高压辅机96。在车辆行驶用电动机94上设置有 检测电动机94的转速的转速传感器99。电动机94经由差速器而与车 轮IOO机械地结合，可将电动机94的回转力变换为车辆的推进力。
电压传感器97及电流传感器98用于根据相对于在电力系统9内 重叠的交流信号的电压的电流的相位和振幅来测定交流阻抗。交流阻抗与燃料电池20的含水量相对应。
进而，在燃料电池系统10中设置有用于控制燃料电池20的发电 的控制部80。控制部80由具备例如CPU (中央处理装置)、RAM、 ROM、接口电路等的通用计算机构成，取入来自温度传感器32、 36、 压力传感器44、 58、 59、转速传感器57、 73、 99的传感器信号、及来 自电压传感器97、电流传感器98、点火开关82的信号，按照电池运 转的状态例如电力负载来驱动电动机，调整氢泵55及空气压縮机75 的转速，进而，进行各种阀的开闭控制或阀开度的调整等。
特别是在本实施方式中，控制部80具备作为控制运算部的功能， 在控制燃料电池系统10的输出电力时，例如在急速预热(行驶用电动 机94没有动作的状态)中，根据车辆用辅机损失功率、蓄电池充电量、 高压辅机96的功率限制率，计算车辆系统要求功率(系统所要求的系 统要求电力)Pr叫，对于系统要求功率Preq，考虑根据单体电池监视器 101检测出的最低单体电池电压所决定的电流下限值来计算车辆系统 要求电流，根据通过该计算得到的车辆系统要求电流，计算作为相对 于DC — DC转换器90的指令值的电流值/电压值，按照该计算结果， 控制DC — DC转换器90的驱动。
图2表示通过控制部80执行规定的计算机程序而实现的本实施方 式的功能块图。
如图2所示，控制部80作为控制运算部，构成为具备要求电流计 算部80a、第一减法器80b、电力分配计算部80c、电流/电压指令值计 算部80d、第二减法器80e、 Pl运算部80f。
要求电流计算部80a根据系统要求电力Preq，算出要求电流(车 辆系统要求电流)IO，将算出的要求电流IO输出到第一减法器80b。第 二减法器80e算出作为最低单体电池电压基准值的阈值Vth和通过单体电池监视器101检测出的最低单体电池电压Vm之间的偏差A V = Vth 一Vm，并将算出的偏差AV输出到PI运算部80f。
图3表示与温度对应的最低单体电池电压基准值特性。
所谓最低单体电池电压基准值，是指为了保护燃料电池，在低温 时作为单体电池电压可容许的反向电压，是根据氢气缺乏时的反向电
位和电阻值导致的阴极电位减少量算出的值。控制部80将如图3所示 的最低单体电池电压基准值特性作为最低单体电池电压基准值映射
103预先保存在存储器内。
第二减法器80e参照最低单体电池电压基准值特性的映射作为阈 值Vth。而且，第二减法器80e在算出偏差AV时，以电流传感器(电 流检测部)98的检测电流和检测燃料电池20的内部温度的温度传感器 32或检测系统的环境温度的温度传感器102的检测温度为基础，检索 图3所示的存储于控制部80的存储器中的最低单体电池电压基准值映 射103，选择表示与检测温度对应的最低单体电池电压基准值的阈值 Vth。 BP,由于阈值Vth依赖于温度和电流，所以按照检测温度和检测 电流来检索最低单体电池电压基准值映射103。在图3中，阈值Vthl、 Vth2、 Vth3分别表示0°C、 一2(TC、 一3(TC的最低单体电池电压基准值， 各最低单体电池电压基准值为温度越高倾斜越缓的直线的特性。
PI运算部80f根据第二减法器80e算出的偏差AV，按照下面的(4) 式计算相对于要求电流10的电流限制值A I。
电流限制值AI二最低单体电池电压偏差AVX比例增益Kp+最低 单体电池电压积分值ZAVx积分增益Ki…(4)
PI运算部80f算出电流限制值AI作为要求电流10的校正量，并 将该算出值输出到第一减法器80b。第一减法器80b根据要求电流10和电流限制值AI的偏差，-算出这次的目标电流值Ii，并将算出的目标
电流值Il输出到电力分配计算部80"
在此，PI运算部80f及第一减法器80b在按照电流限制值AI校正 要求电流10而算出目标电流值II时，在最低单体电池电压Vm为阈值 Vth以下时，禁止电流限制，即不进行基于电流限制值AI的要求电流 的补偿地算出目标电流值Il。
图4表示低效率运转时的IV特性和最低单体电池电压基准值特性 之间的关系。
如图4所示，例如在某条件下一2(TC的动作点是P1、最低单体电 池电压是Vml时，从单体电池监视器101得到的单体电池的IV特性 用直线fl表示。另外，在条件不同时，一2(TC的动作点是P2、最低单 体电池电压是Vm2时，从单体电池监视器101得到的单体电池的IV 特性用f2表示。例如，用直线f3表示规定温度的最低单体电池电压基 准值特性时，直线fl和直线f3的交点为Pl 、直线f2和直线f3的交 点为P2'。该情况下，为了继续由燃料电池20进行的发电，需要使表 示比阈值Vth2低的最低单体电池电压Vml的动作点P1移动至动作点 Pl '，并使表示比阈值Vth2低的最低单体电池电压Vm2的动作点P2 移动至动作点P2'。
由于移动动作点，因此在PI运算部80f中，以IV特性的比例成 分P和积分成分I的和为基础进行运算，但是在本实施方式中，为了简 单地作说明，在图4中只表示比例成分P的IV特性，省略积分成分I。
在此，在只对比例成分P进行考虑时，动作点P1、 P2的最低单体 电池电压偏差分别为△ Vl = f3(VPl) —Vml、 △ V2二f3(VP2) —Vm2。 在此，电压VP1表示动作点Pl的单体电池电压，电压VP2表示动作 点P2的单体电池电压。
14另一方面，由于将动作点Pl、 P2分别移动至动作点Pl ' 、 P2 、
因此应求出的电流限制值AI为AIl、 AI2。它们用(5)式、(6)式运算。
AIl=KpX A Vl+KiX E A Vl…(5) AI2二KpX A V2+KiX E △ V2…(6)
在此，如果比较直线fl和直线f2，可知作为各直线fl、 f2的倾斜 度的比例增益Kp随着电流值的大小而变化。g卩，AI2作为AI的值比All 作为AI的值小。
因此，在本实施方式中，构成为在计算电流限制值AI时，按照通 过电流传感器98检测出的电流值，可变地改变比例增益Kp。例如， 随着电流值增加，使比例增益Kp的值变大。
根据经过如上所述的处理得到的这次的目标电流值II，电力分配 计算部80c算出相对于燃料电池20的电力指令值的上下限，并将算出 结果Pc输出至电流/电压指令值计算部80d。相对于该电力指令值的上 下限是为了防止由电池组的电容成分等产生充放电所导致的输出精度 的恶化、空气供给量变动引起的系统要求功率的波动的产生。
电流/电压指令值计算部80d以电力分配计算部80c的算出结果为 基础，向DC — DC转换器90输出电流指令值及电压指令值。该电流指 令值及电压指令值为规定燃料电池20的实际的输出电流、输出电压的 控制信号。
下面，按照图5的流程图说明控制部80的处理内容。
首先，控制部80的要求电流计算部80a在控制燃料电池系统10 的输出电力时，根据系统要求电力Preq算出相对于燃料电池20的要求电流IO (SI)。接着，控制部80的第一减法器80b取入通过单体电池 监视器101检测出的最低单体电池电压Vm (S2)。接着，第二减法器 80b检测燃料电池20的温度及输出电流，参照与检测温度对应的最低 单体电池电压基准值映射103，读取与检测电流对应的最低单体电池电 压基准值(S3)。而且，第一减法器80b判定是否最低单体电池电压 Vm比最低单体电池电压基准值低(S4)。
判定的结果为最低单体电池电压Vm比最低单体电池电压基准值 低时(是)，停止系统(S5)，结束在该过程的处理。
另一方面，在最低单体电池电压Vm比最低单体电池电压基准值 大时(否)，控制部80的第二减法器80e算出根据最低单体电池电压 基准映射103得到的阈值(最低单体电池电压基准值)Vth和所检测的 单体电池电压Vm之间的偏差AV (S6)。接着，控制部80的PI运算 部80f根据算出的偏差AV，按照(4)式算出电流限制值AI作为要求 电流I0的校正量(S7)。这时，根据当前时点的电流值(例如电流传 感器98的检测电流)可变地改变比例增益Kp，进行PI运算来算出电 流限制值AI。
接着，控制部80的第一减法器80b求出要求电流10和电流限制 值AI之间的偏差，并输出该偏差来作为这次的目标电流值Il (S8)。 接着，控制部80的电力分配计算部80c按照以电流限制值AI校正要求 电流I0得到的目标电流值I1来算出电力指令值的上下限(S9)。而且， 控制部80的电流/电压指令值计算部80d输出用于以所算出的电力指令 值为基础控制DC — DC转换器90的驱动信号即电压指令值及电流指令 值(S10) 。 g卩，按照用于使单体电池电压Vm不为阈值(最低单体电 池电压基准值)Vth以下的目标电流值Il来控制燃料电池20的发电量 及输出电力，并结束在该过程的处理。
以上，根据本实施方式，按照系统要求电力Preq算出要求电流IO、基于单体电池监视器101检测出的单体电池电压Vm来用PI补偿运算 校正要求电流IO而算出目标电流Il时，按照AI=AVXKp +E AVX Ki算出作为要求电流IO的校正量的电流限制值AI，此时，按照当前时 点的电流值可变地改变比例增益Kp，因此可以提高用于使燃料电池20 的电流成为目标电流值Il的控制性。
另外，在停止系统时，对单体电池电压Vm和阈值(最低单体电 池电压基准值)Vth之间的最低单体电池电压偏差A V进行规定时间积 分，在最低单体电池电压偏差AV的积分值比判定时间X积分时间小 时，可以停止系统。
该情况下，假设判定电压为0.5V，设积分时间为l秒时，若最低 单体电池电压偏差AV二0.1V继续5秒时间，则由于容许系统继续动 作，所以最低单体电池电压偏差AV^最低单体电池电压基准值Vth— 最低单体电池电压Vm为正值，可以将继续一定时间以上作为条件。
(产业上的可利用性) 根据本发明，与将PI补偿的比例增益设为一定时相比，可以提高 用于使燃料电池的电流成为目标电流值的控制性。
本发明一般可以适用于具备利用燃料气体(氢等)和氧化气体(空 气等)的化学反应产生电能的燃料电池的燃料电池系统中，特别优选 适用于最低单体电池电压确定的燃料电池系统中。
1权利要求
1.一种燃料电池系统，包括具有多个单体电池的燃料电池，所述燃料电池系统的特征在于，具备单体电池电压检测部，其检测各该单体电池的单体电池电压；及控制运算部，其根据该单体电池电压检测部检测出的最低单体电池电压，对与系统所要求的系统要求电力相对应的要求电流进行PI补偿，该控制运算部根据当前的该燃料电池的电流值，改变用于该要求电流的该PI补偿的比例增益。
2. 如权利要求1所述的燃料电池系统，在所述单体电池电压检测部检测出的最低单体电池电压为规定的容许电压以下时，所述控制运算部使系统停止。
3. 如权利要求1或2所述的燃料电池系统，所述控制运算部在将规定的最低单体电池电压阈值Vth和所述最低单体电池电压Vm之间的差设为AV、将该比例增益设为Kp、将积分增益设为Ki时，通过KpxAV+KixZAV来计算所述要求电流的校正量AI。
4. 一种燃料电池系统，其特征在于，具备燃料电池，其具有多个单体电池；单体电池监视器，其检测各单体电池的单体电池电压；及控制运算部，其根据该单体电池监视器检测出的最低单体电池电压，对与系统所要求的系统要求电力相对应的要求电流进行PI补偿，该控制运算部具备最低单体电池电压偏差运算单元，其算出规定的最低单体电池电压基准值和该单体电池监视器检测出的最低单体电池电压之间的偏差；PI运算单元，其根据该最低单体电池电压基准值和检测出的该最低单体电池电压之间的偏差计算电流限制值；要求电流计算单元，其根据该系统要求电力算出要求电流；目标电流值运算单元，其算出该要求电流和该电流限制值之间的偏差作为目标电流值；电力分配计算单元，其根据该目标电流值算出相对于该燃料电池的电力指令值的上限及下限；及电流/电压指令值计算单元，其根据该电力指令值的上限及下限算出规定该燃料电池的输出电流及输出电压的电流指令值及电压指令值，该控制运算部在检测出的该最低单体电池电压为规定的阈值以下时，根据当前的该燃料电池的电流值改变用于该要求电流的该PI补偿的比例增益。
5. —种用于燃料电池系统的电流控制方法，所述燃料电池系统包括具有多个单体电池的燃料电池，所述用于燃料电池系统的电流控制方法的特征在于，包括检测各该单体电池的单体电池电压的步骤；根据最低单体电池电压，对与系统所要求的系统要求电力相对应的要求电流进行PI补偿的步骤；及根据当前的该燃料电池的电流值改变用于该要求电流的该PI补偿的比例增益的步骤。
全文摘要
本发明提供一种燃料系统及其电流控制方法，控制部(80)按照系统要求电力Preq算出要求电流I0，根据通过单体电池监视器(101)检测出的最低单体电池电压Vm，通过PI补偿运算来校正要求电流I0而算出目标电流I1时，按照ΔI＝ΔV×Kp+∑ΔV×Ki求出作为要求电流I0的校正量的电流限制值ΔI，此时，按照当前时点的电流值可变地改变比例增益Kp，提高用于使燃料电池(20)的电流成为目标电流值I1的控制性。在通过使用了最低单体电池电压和阈值电压的差分的PI补偿来校正要求电流而求出目标电流值以控制燃料电池的电流时，可以提高用于使燃料电池的电流成为目标电流值的控制性。
文档编号B60L11/18GK101682061SQ20088001864
公开日2010年3月24日 申请日期2008年6月27日 优先权日2007年7月2日
发明者今西启之, 小川朋也, 真锅晃太 申请人:丰田自动车株式会社