[發明專利]燃料電池系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710117213.6
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107154507B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 杉山直紀;飯尾敦雄;小田宏平;山中富夫
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/0438
• 分類號: H01M8/0438;H01M8/04746;H01M8/04992
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

本發明提供燃料電池系統及其控制方法，抑制流量和壓力的振蕩。燃料電池系統的控制部(i)根據陰極氣體的流量目標值和陰極氣體流路的壓力目標值，計算壓縮機的轉矩目標值和調壓閥的開度目標值，陰極氣體的流量目標值和陰極氣體流路的壓力目標值根據燃料電池組的輸出要求值而決定，(ii)根據陰極氣體的流量的測定值與流量目標值之間的差分計算壓縮機的轉矩反饋值，使用轉矩目標值與轉矩反饋值相加得到的轉矩指令值來控制壓縮機，(iii)根據陰極氣體流路的壓力的測定值與壓力目標值之間的差分計算調壓閥的開度反饋值，使用將開度反饋值延遲而得到的延遲開度反饋值與調壓閥的開度目標值相加得到的開度指令值來控制調壓閥的開度。

關聯申請的相互參照

本申請要求基于2016年3月4日提出的申請號為2016-42206的日本申請的優先權，通過參照而將其公開的全部內容引入本申請。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統及其控制方法。

背景技術

在國際公開第2014/148164號中記載了一種燃料電池系統，其具備用于向燃料電池組供給陰極氣體的壓縮機和調整陰極氣體的壓力的調壓閥。在該燃料電池系統中，利用壓縮機的轉矩和調壓閥的開度來控制向燃料電池組的陰極氣體供給量。

發明內容

發明所要解決的課題

然而，在國際公開第2014/148164號所記載的燃料電池系統中，當同時進行壓縮機的轉矩的反饋控制和調壓閥的開度的反饋控制時，關于陰極氣體的流量和壓力可能會引起振蕩現象。

用于解決課題的方案

本發明是為了解決上述的課題而完成的發明，能夠作為以下的形態而實現。

(1)根據本發明的一形態，提供一種燃料電池系統。該燃料電池系統具備：燃料電池組；壓縮機，經由陰極氣體流路向所述燃料電池組供給陰極氣體；調壓閥，調整所述陰極氣體流路的壓力；流量計，測定向所述燃料電池組供給的陰極氣體的流量；壓力傳感器，測定所述陰極氣體流路的壓力；以及控制部。所述控制部(i)根據所述陰極氣體的流量目標值和所述陰極氣體流路的壓力目標值，計算所述壓縮機的轉矩目標值和所述調壓閥的開度目標值，所述陰極氣體的流量目標值和所述陰極氣體流路的壓力目標值根據所述燃料電池組的輸出要求值而決定，(ii)根據所述陰極氣體的流量的測定值與所述流量目標值之間的差分計算所述壓縮機的轉矩反饋值，使用所述轉矩目標值與所述轉矩反饋值相加得到的轉矩指令值來控制所述壓縮機，(iii)根據所述陰極氣體流路的壓力的測定值與所述壓力目標值之間的差分計算所述調壓閥的開度反饋值，使用將所述開度反饋值延遲而得到的延遲開度反饋值與所述調壓閥的開度目標值相加得到的開度指令值來控制所述調壓閥的開度。

根據該形態，由于控制部根據陰極氣體流路的壓力的測定值與壓力目標值之間的差分計算調壓閥的開度反饋值，使用將開度反饋值延遲而得到的延遲開度反饋值與開度目標值相加得到的開度指令值來控制調壓閥的開度，所以調壓閥的開度的反饋遲于壓縮機的轉矩的反饋。其結果，能夠抑制陰極氣體的流量和壓力的振蕩的發生。

(2)在上述形態中，可以是，所述控制部具備第一延遲處理部和第二延遲處理部中的至少一方作為使所述開度反饋值延遲的延遲處理部，所述第一延遲處理部執行一階延遲和等待時間延遲中的至少一者或者二階延遲和等待時間延遲中的至少一者，所述第二延遲處理部在從所述轉矩目標值和所述開度目標值中的至少一方發生了變化的時間點起到預先確定的判定條件成立為止的期間，將所述開度反饋值置換為零。

根據該形態，由于具備第一延遲處理部和第二延遲處理部中的至少一方，所以能夠適當地使開度反饋值延遲。

(3)在上述形態中，可以是，所述控制部具有所述第二延遲處理部，所述判定條件是所述轉矩反饋值的絕對值成為預先確定的閾值以下。