燃料电池系统及空气压缩机的转速控制方法
【专利说明】燃料电池系统及空气压缩机的转速控制方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请号2014-231880号的日本专利申请的优先权，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及空气压缩机的转速控制方法。
【背景技术】
[0003]在以往的燃料电池系统中，根据燃料电池要求的发电电力，调整向空气压缩机赋予的转矩指令值，由此来控制空气压缩机的转速。在求出该转矩指令值时，在JP2011-211770A中，使用根据设置在空气压缩机的驱动电动机上的传感器的输出信号而求出的转速的测定值。
【发明内容】
[0004]【发明要解决的课题】
[0005]然而，在所述现有技术中，例如在多个ECU之间将转速的测定值进行通信时，在接收所述测定值存在延迟的情况下，接收到的测定值会从当前的转速的实际的值背离。因此，存在空气压缩机的转速相对于成为目标的转速较大地超程的问题。
[0006]【用于解决课题的方案】
[0007]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式来实现。
[0008](I)本发明的一方式是搭载于燃料电池车辆的燃料电池系统。燃料电池系统可以具备:空气压缩机，用于向设置于所述燃料电池车辆的燃料电池供给氧化剂气体；转速测定值取得部，取得所述空气压缩机的转速的测定值；及控制部，基于对所述燃料电池的要求电力来算出所述空气压缩机的转速指令值，基于所述算出的转速指令值和所述空气压缩机的当前的转速来算出所述空气压缩机的转矩指令值，基于所述算出的转矩指令值来控制所述空气压缩机的转速。所述控制部可以基于通过所述转速测定值取得部取得的所述转速的测定值和所述算出的转矩指令值的履历，来预测所述空气压缩机的当前的转速，并使用所述预测出的转速进行所述转矩指令值的计算。根据该结构的燃料电池系统，不是使用空气压缩机的当前的转速(伴有时间延迟)其本身，而是使用考虑转矩指令值的过去的履历而预测的空气压缩机的当前的转速来求出转矩指令值。因此，能够抑制转速的测定值的时间延迟造成的影响。其结果是，能够抑制空气压缩机的转速相对于成为目标的转速发生超程的情况。
[0009](2)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，所述控制部对通过所述转速测定值取得部取得的所述转速的测定值实施滤波处理，基于实施了所述滤波处理后的转速和所述算出的转矩指令值的履历来预测所述当前的转速，并使用所述预测出的转速来算出所述转矩指令值。根据该燃料电池系统，能得到滤波处理产生的效果，并能够抑制以滤波处理为起因而产生转速的测定值的时间延迟的情况下的超程。
[0010](3)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，所述控制部具有:第一计算机，算出所述转矩指令值；及第二计算机，基于所述转矩指令值来控制所述空气压缩机的转速。所述第二计算机可以将通过所述转速测定值取得部取得的转速向所述第一计算机发送。根据该燃料电池系统，在以第一计算机与第二计算机之间的通信延迟为起因而产生转速的测定值的接收延迟的情况下，能够抑制超程。
[0011](4)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，所述控制部对所述算出的转矩指令值实施平滑化处理而生成转矩指令执行值，并使用所述转矩指令执行值进行所述转速的控制，所述控制部预测与所述算出的转矩指令值的履历分别对应的所述转矩指令执行值，基于所述预测出的各转矩指令执行值和所述转速的测定值进行所述当前的转速的预测。根据该燃料电池系统，能够使空气压缩机的转速控制成为高精度的控制。
[0012](5)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，所述算出的转矩指令值的履历是从通过所述计算而得到的最新的转矩指令值回溯的多次的量的转矩指令值。根据该燃料电池系统，能够提高当前的转速的预测的精度。
[0013](6)本发明的另一方式是燃料电池系统中的空气压缩机的转速控制方法，所述燃料电池系统具备用于向设置于燃料电池车辆的燃料电池供给氧化剂气体的空气压缩机。空气压缩机的转速控制方法可以包括如下工序:取得所述空气压缩机的转速的测定值；及基于对所述燃料电池的要求电力来算出所述空气压缩机的转速指令值，基于所述算出的转速指令值和所述空气压缩机的当前的转速来算出所述空气压缩机的转矩指令值，基于所述算出的转矩指令值来控制所述空气压缩机的转速。控制所述空气压缩机的转速的工序可以基于通过取得所述转速的测定值的工序取得的所述测定值和所述算出的转矩指令值的履历，来预测所述空气压缩机的当前的转速，使用所述预测出的转速进行所述转矩指令值的计算。根据该结构的空气压缩机的转速控制方法，能够与前述方式的燃料电池系统同样地抑制空气压缩机的转速相对于成为目标的转速发生超程的情况。
[0014]本发明也可以通过燃料电池系统、空气压缩机的转速控制方法以外的各种方式实现。能够以具备燃料电池系统的车辆、用于实现与空气压缩机的转速控制方法的各工序对应的功能的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等方式实现。
【附图说明】
[0015]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆的概略结构的说明图。
[0016]图2是用于说明空气压缩机的转速控制的控制框图。
[0017]图3是表示通过实施方式实现的空气压缩机的转速和转矩指令值的时间变化的时间图。
[0018]【标号说明】
[0019]20…燃料电池车辆
[0020]30…燃料电池系统
[0021]40…燃料电池组
[0022]41…单电池
[0023]43…电压传感器
[0024]60...空气供给排出机构
[0025]61…空气供给路
[0026]62…空气压缩机
[0027]62πτ"空气压缩机用电动机
[0028]62s…空气压缩机用转速传感器
[0029]65…压力传感器
[0030]66…空气排出路
[0031]80…蓄电池
[0032]85…电力供给机构
[0033]90…驱动机构
[0034]91…电动机
[0035]92…驱动轮
[0036]100…控制单元
[0037]110…第一 ECU
[0038]112…转速指令值运算部
[0039]120…第二 ECU
[0040]122...ACP电动机转矩指令值输入处理部
[0041]124...ACP逆变器电流指令值计算部
[0042]126...ACP转速测定值运算部
[0043]128…滤波处理部
[0044]130 …第三 ECU
[0045]131…要求电力运算部
[0046]132...ACP电动机转矩指令值运算部
[0047]134...ACP电动机转矩执行预测值运算部
[0048]136...ACP转速自然值(生値)预测值运算部
[0049]150…油门踏板
[0050]150s…油门位置传感器
[0051]St…转矩指令值
[0052]St*l…转矩指令执行值
[0053]St*2…转矩执行预测值
[0054]Ne...转速自然值预测值
[0055]Si…逆变器电流指令值
[0056]Sn…转速指令值
[0057]Ns…转速测定值
[0058]Ns*…转速滤波处理值
【具体实施方式】
[0059]接下来，对本发明的实施方式进行说明。
[0060]A.硬件的结构:
[0061]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆20的概略结构的说明图。燃料电池车辆20是四轮机动车，具备燃料电池系统30、蓄电池80、电力供给机构85及驱动机构90。
[0062]燃料电池系统30具备燃料电池组40、空气供给排出机构60及控制单元100。燃料电池系统30除了空气供给排出机构60之外，还具备氢气供给排出机构及冷却水循环机构作为流路系统，但是氢气供给排出机构及冷却水循环机构与本发明不直接相关，因此省略说明。
[0063]燃料电池组40是通过氢与氧的电化学反应而发电的单元，层叠多个单电池41而形成。单电池41由阳极、阴极、电解质、隔板等构成。燃料电池组40能够应用多个方式，但是在本实施方式中，使用固体高分子型。
[0064]空气供给排出机构60向燃料电池组40进行作为氧化剂气体的空气的供给及排出。空气供给排出机构60具备空气供给路61和空气排出路66。空气供给路61及空气排出路66是将燃料电池组40与空气供给路61及空气排出路66分别具备的大气开放口连接的流路。在空气供给路61的大气开放口设有空气滤清器。
[0065]空气供给排出机构60具备空气压缩机62。空气压缩机62设置在空气供给路61的中途，从空气供给路61的大气开放口侧吸入空气并进行压缩。空气压缩机62具备驱动用的空气压缩机用电动机62m、用于检测空气压缩机62的转速的空气压缩机用转速传感器62s0
[0066]空气供给排出机构60具备作为压力检测部的压力传感器650压力传感器65检测空气供给路61内的空气压。
[0067]电力供给机构85与燃料电池组40连接，