专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种燃料电池系统。
背景技术：
当外部温度较低时，燃料电池系统停止后，其内部产生的水冻结， 产生如下问题配管、阀等破损的问题；冻结的水堵塞气体流路，妨 碍下次起动燃料电池时气体的供给从而电气化学反应无法充分进行的 问题。
鉴于这一问题，提出了以下方法在存在燃料电池系统的停止要 求(点火钥匙的关闭指令等)之后的规定的定时下，取得外部气体温 度等的温度信息，根据该温度信息预测水的冻结而报告给用户(例如 参照专利文献1)。
根据上述方法，用户根据显示器等上显示的预测结果(例如"有 冻结的担心")，判断是否要进行低温对策控制(扫气处理等)，根 据判断结果，按下低温对策实施按钮等，因此仅在用户判断为必要时， 进行低温对策控制。
专利文献l:日本特开2005-108832号公报
但是，如果是否实施低温对策控制仅依赖于用户的判断(即有无 低温对策实施按钮的按下操作)，则存在因用户的错误判断无法在适 当定时下进行低温对策控制的问题。另外，当用户没看到上述信息时， 存在不依赖用户的意图而不进行低温对策控制的问题。
发明内容
本发明鉴于以上说明的情况而产生，其目的在于供给一种必要时 在适当的定时下可实施低温对策控制的燃料电池系统。
为了解决上述问题，本发明的涉及的燃料电池系统具有用于指示 执行低温对策控制的低温对策操作器，其特征在于，具有第一判断 单元，根据取得的环境信息判断低温对策控制的必要性；第二判断单 元，根据用户对上述低温对策操作器的操作内容，判断低温对策控制 的必要性；加权单元，对上述各判断单元的判断结果赋予权重；和第 三判断单元，根据已被赋予权重的各判断结果，进行是否执行低温对 策控制的最终判断。
根据上述构成，在判断低温对策控制的必要性时，对根据环境信 息的自动判断的判断结果及根据用户对低温对策控制开关的操作的开 关判断的判断结果这两个结果进行加权，并根据加权后的各判断结果 进行最终判断。通过进行上述加权，可提高与低温对策控制的必要性 相关的判断精度，抑制不需要的低温对策控制，并且可在必要时在适 当的定时下实施低温对策控制。
在此，在上述构成中优选上述加权单元根据取得的上述环境信息 的内容，改变被赋予的权重，另外优选上述环境信息包括表示上述燃 料电池的温度、外部气体温度、当前时刻的位置、日期中的任意一个 的信息。
如上所述，根据本发明，可在必要时在适当的定时下实施低温对 策控制。
图1是表示本实施方式涉及的燃料电池系统的构成的图。 图2是用于说明该实施方式涉及的导航系统的图。
4图3是表示该实施方式涉及的判断处理的流程图。
图4是示例了该实施方式涉及的存储器的存储状态的图。
图5是示例了该实施方式涉及的各判断结果A、 B的图。
具体实施例方式
以下参照
本发明涉及的实施方式。
A.本实施方式 (1)实施方式的构成
图1是表示第一实施方式涉及的燃料电池系统100的要部构成的 图。在本实施方式中，设想的是在燃料电池汽车(FCHV: Fuel Cell Hybrid Vehicle)、电动汽车、混合动力汽车等车辆上搭载的燃料电池 系统，但不限于车辆，也可适用于各种移动体(例如船舶、飞机、机 器人等)、定置型电源。
燃料电池40是通过供给的反应气体(燃料气体及氧化气体)产生 电力的单元，可采用固体高分子型、磷酸型、熔融碳酸盐型等各种类 型的燃料电池。燃料电池40具有将具备MEA等的多个单体电池串联 层积的堆叠构造。该燃料电池40的输出电压(以下称为FC电压)及 输出电流(以下称为FC电流)分别由电压传感器140及电流传感器 150检测。从燃料气体供给源10向燃料电池40的燃料极(阳极)供给 氢气等燃料气体，从氧化气体供给源70向氧极(阴极)供给空气等氧 化气体。
燃料气体供给源10例如由氢罐、各种阀等构成，通过调整阀开度、 ON/OFF时间等，控制供给到燃料电池40的燃料气体量。
氧化气体供给源70例如由空气压縮机、驱动空气压縮机的电动 机、变换器等构成，通过调整该电动机的转速等，调整供给到燃料电 池40的氧化气体量。蓄电池60是可充电放电的二次电池，例如由镍氢蓄电池等构成。
当然也可替代蓄电池60而设置二次电池以外的可充放电的蓄电器(例 如电容器)。该蓄电池60通过DC/DC转换器130与燃料电池40并联连接。
变换器110例如是脉宽调制方式的PWM变换器，根据由控制单 元80给予的控制指令，将从燃料电池40或蓄电池60输出的直流电变 换为三相交流电，并供给到牵引电动机115。牵引电动机115是用于驱 动车轮116L、 116R的电动机(即移动体的动力源)，上述电动机的转 速由变换器110控制。该牵引电动机115及变换器110与燃料电池40 侧连接。
DC/DC转换器130例如是由四个功率晶体管和专用的驱动电路 (均省略图示)构成的全桥转换器。DC/DC转换器130具有如下功能 使从蓄电池60输入的DC电压升压或降压而输出到燃料电池40侧的功 能；使从燃料电池40等输入的DC电压升压或降压而输出到蓄电池60 侧的功能。另外，通过DC/DC转换器130的功能实现蓄电池60的充 放电。
蓄电池60和DC/DC转换器130之间连接有车辆辅机、FC辅机等 辅机类120。蓄电池60成为这些辅机类120的电源。此外，所谓车辆 辅机是指在车辆运转时等使用的各种电力设备(照明设备、空调设备、 油压泵等)，所谓FC辅机是指用于燃料电池40的运转的各种电力设 备(用于供给燃料气体、氧化气体的泵等)。
控制单元80由CPU、ROM、RAM等构成，根据从电压传感器140、 电流传感器150、检测燃料电池40的温度的温度传感器50、检测蓄电 池60的充电状态的SOC传感器、检测加速踏板的开度的加速踏板传感 器等输入的各传感器信号，中央控制该系统的各部分。
6晶显示装置、各种灯等构成，声音输出装置180
由扬声器、放大器、滤波器等构成。控制单元80使用显示装置160及 声音输出装置180来报告各种消息。所报告的消息中也包括预热处理、 扫气处理等与低温对策控制相关的消息(例如催促低温对策控制指令 的输入的信息的显示等)。
输入装置170由键盘、鼠标、接触面板、各种操作开关等构成。 操作开关中包括用于输入低温对策控制开始/控制停止命令的特殊开关 (以下称为低温对策开关)SW1。用户通过使该低温对策开关(低温 对策操作器)SW1进行接通、断开操作，进行低温对策控制开始/控制 停止的指示。
导航系统190具有CPU、 ROM、 RAM等，利用GPS (Global Positioning System:全球定位系统)等测定该车辆的位置，并与周围 地图一起显示测定的位置。图2是表示导航系统190的功能构成的图。
导航系统190具有位置信息取得部191、通信部192、日期机构 193、外部气体温度传感器194、环境信息取得部195、控制部196。
位置信息取得部191含有GPS、电子罗盘模块等，生成表示该车 辆的现在位置的位置信息(表示经度、纬度的信息等)。
通信部192具有各种通信接口而构成，通过网络(因特网等)IN 在其与信息服务器200之间收发各种信息。
曰期机构193由计时器等构成，生成表示现在的日期、时间(2007 年1月1日1时等)的现在时刻信息。
外部气体温度传感器194是检测该车辆的外部气体温度而生成外部气体温度信息的传感器，例如设置在该车辆的外周。此外，也可替 代直接检测外部气体温度，而通过检测搭载在该车辆上的各种部件(各 种辅机等)的温度来间接检测出外部气体温度。
环境信息取得部195是取得与该车辆的周围环境相关的信息的单
元。环境信息取得部195将通过位置信息取得部191取得的位置信息 经由网络IN发送到信息服务器200，从而取得从信息服务器200发送 的地图信息、天气信息等。
信息服务器200具有地图数据库DB1、天气数据库DB2等而构成， 根据来自环境信息取得部195的要求，将表示该车辆的现在位置、周 边地区的地图信息、表示周边地区的天气的天气信息等返回到环境信 息取得部195。另外，环境信息取得部195从日期机构193取得现在时 刻信息，并且从外部气体温度传感器194取得外部气体温度信息。进 而，环境信息取得部195从温度传感器50取得表示燃料电池的温度的 FC温度信息等。
此外，在以下说明中，将地图信息、天气信息、现在时刻时间、 外部气体温度信息、FC温度信息等与该车辆的周围环境相关的信息统 称为周围环境信息。
控制部196由CPU、 ROM、 RAM等构成，对系统整体进行中央 控制，并且将通过环境信息取得部195取得的周围环境信息发送到控 制单元80。
控制单元80将从导航系统190供给的周围环境信息通过显示装置 160、声音输出装置180报告给用户(输出到外部)，并且利用该周围 环境信息进行是否需要低温对策控制的判断(后面详述)。
以下说明本系统涉及的判断处理。(2)实施方式的动作
图3是表示通过控制单元80执行的判断处理的流程图。
控制单元(第一判断单元)80检测出输入了该系统的起动要求(点 火接通等)后(步骤S1)，从导航系统190取得周围环境信息，根据 取得的周围环境信息自动判断是否需要低温对策控制(步骤S2)。并 且，控制单元80将该自动判断的判断结果A存储到存储器85的规定 区域(参照图4)。
详细说明自动判断，首先，控制单元80相对于导航系统190要求 周围环境信息。导航系统190的位置信息取得部191利用GPS、电子 罗盘模块等取得位置信息，并发送到环境信息取得部195。环境信息取 得部195将通过位置信息取得部191取得的位置信息经由通信部192、 网络IN发送到信息服务器200。信息服务器200根据接收的位置信息， 从各数据库DB1、DB2提取表示该车辆现在的位置(当前时刻的位置)、 周边地区的地图信息、表示周边地区天气的天气信息等，返回到环境 信息取得部195。环境信息取得部195除了这样取得地图信息、天气信 息外，还从日期机构193、外部气体温度传感器194、温度传感器50 分别取得现在时刻信息、外部气体温度信息、FC温度信息。环境信息 取得部195取得这些周围环境信息后，供给到控制单元80。
控制单元80从环境信息取得部195取得周围环境信息后，根据取 得的周围环境信息，进行是否进行低温对策控制的自动判断。举一例 来进行说明，例如对各信息分别设定阈值，当超过该阈值的信息有三 个以上时，判断为"需要"低温对策控制，当小于三个时判断为"不 需要"低温对策控制。并且，控制单元80将表示上述自动判断结果的 第一判断结果A存储到存储器85的规定区域(参照图4)。当然，上 述判断基准仅是一例，采用怎样的判断基准是任意的。控制单元(第二判断单元)80前进到步骤S3时，根据低温对策
开关SW1的操作状态，进行是否需要低温对策控制的开关判断。具体 而言，当低温对策开关SW1被按下时，判断为"需要"低温对策控制， 当低温对策开关SW1未被按下时，判断为"不需要"低温对策控制。 然后，控制单元80将上述开关判断的判断结果B存储到存储器85的 规定区域(参照图4)。
控制单元80将判断结果A、 B存储到存储器85的规定区域后， 根据上述周围环境信息进行环境系数a的导出(步骤S4)。该环境系 数a是用于决定赋予各判断结果A、 B的权重的系数，控制单元80利 用包含于周围环境信息中的地图信息、天气信息、现在时刻信息、外 部气体温度信息、FC温度信息等求出环境系数a (0《a《l)。此外， 如何利用周围环境信息求出环境系数a是任意的，例如可根据包含于 周围环境信息中的一部分信息(仅为地图信息)，利用规定的映射、 函数来决定环境系数a ，也可根据包含于该周围环境信息中的所有信 息决定环境系数a 。
控制单元(加权单元)80这样求出环境系数a后，通过将其代入 到下述式(1)，对各判断结果进行加权(步骤S5)。控制单元(第3 判断单元)80进行是否需要低温对策控制的最终判断(步骤S6)，将 该最终判断的判断结果C存储到存储器85的规定区域(参照图4)。
C= a *A+ (l— a ) *B." (1)
图5是示例了存储器85中存储的判断结果A、 B的图。此外在图 5中，将需要低温对策控制的判断结果标记为"需要"，将无需低温对 策控制的判断结果标记为"不需要"。
如图5所示，判断结果A、 B的组合有四种，存在如下情况判 断结果A、 B均为"需要"的情况(情形1);判断结果A为"需要"、
10判断结果B为"不需要"的情况(情形2);判断结果A为"不需要"、
判断结果B为"需要"的情况(情形3);判断结果A、 B均为"不需 要"的情况。两个判断结果相同时(情形l、情形4)，根据环境系数 a的值，判断结果C不变，但是判断结果A、 B不同时(情形2、情形 3)，根据环境系数a，判断结果C变动。
例如，判断结果A为"需要"、判断结果B为"不需要"时(情 形2)，环境系数a设定为小于0.5时，通过控制单元80向判断结果B 赋予比判断结果A大的权重，判断结果C变为和判断结果B同为"不 需要"。而即使在判断结果A为"需要"、判断结果B为"不需要" 时(情形2)，当环境系数ct设定为0.5以上时，和上述情况相反，通 过控制单元80向判断结果A赋予比判断结果B大的权重，判断结果C 变为和判断结果A同为"需要"。这样一来，根据设定的环境系数a 的值，通过控制单元80赋予的权重改变。
控制单元80通过执行上述说明的判断处理获得表示最终判断的 判断结果的判断结果C后，根据该判断结果控制本系统。S卩，当判断 结果C为"不需要"时，不进行低温对策控制而进行通常运转控制， 而当最终判断的判断结果C为"需要"时，根据该判断结果进行低温 对策控制。在此，作为低温对策控制例如可以例举扫气处理等。通过 执行上述扫气处理，可降低配管等中残留的水分量，可抑制配管中残 留的水冻结而造成破损等的问题。当然，低温对策控制不限于扫气处 理，例如也可在发电效率较低的状态下进行运转(低效率运转)，也 可以通过对该系统进行预热来减少配管等中残留的水分量。
如上所述，根据本实施方式，在判断低温对策控制的必要性时， 对根据环境信息的自动判断的判断结果及根据用户对低温对策控制开 关的操作的开关判断的判断结果这两个结果，进行加权，并根据加权 后的各判断结果进行最终判断。通过进行上述加权，可提高与低温对 策控制的必要性相关的判断精度，抑制无谓的低温对策控制，并且可
11在必要时在适当的定时下实施低温对策控制。
此外，在上述本实施方式中，在系统起动时执行上述判断处理， 但也可在存在该系统的停止要求的情况下实施判断处理，进而也可以 在通常运转中间歇地实施判断处理。另外，在上述判断处理中，当自 动判断的判断结果A为"需要"时，可报告催促低温对策控制指令的 输入的信息。
权利要求
1. 一种燃料电池系统，具有用于指示执行低温对策控制的低温对策操作器，其特征在于，具有第一判断单元，根据取得的环境信息判断低温对策控制的必要性；第二判断单元，根据用户对上述低温对策操作器的操作内容，判断低温对策控制的必要性；加权单元，对上述各判断单元的判断结果赋予权重；和第三判断单元，根据已被赋予权重的各判断结果，进行是否执行低温对策控制的最终判断。
2. 根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，上述加权单元根据取得的上述环境信息的内容，改变被赋予的权重。
3. 根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，上述环境信息包括表示上述燃料电池的温度、外部气体温度、当前时刻的 位置、日期中的至少任意一个的信息。
全文摘要
本发明提供一种必要时可在适当的定时实施低温对策控制的燃料电池系统，控制单元(80)在判断低温对策控制的必要性时，根据从导航系统(190)供给的表示周围环境的状态(外部气体温度等)的周围环境信息，进行自动判断。并且，控制单元(80)对该自动判断的判断结果及根据用户对低温对策控制开关的操作的开关判断的判断结果这两个结果进行加权，根据加权后的各判断结果进行最终判断。
文档编号H01M8/04GK101490883SQ200780026169
公开日2009年7月22日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年7月18日
发明者真锅晃太 申请人:丰田自动车株式会社