本(ben)發明涉及(ji)一種將從(cong)燃料電(dian)池輸出的(de)電(dian)力(li)通過逆變器(qi)供給到馬達的(de)燃料電(dian)池系統以及(ji)燃料電(dian)池系統的(de)控制方(fang)法(fa)。

背景技術：

在(zai)JP5062518B中(zhong)公開了(le)如下一種燃(ran)料電池系統：通(tong)過DC/DC轉換器(qi)對(dui)燃(ran)料電池的電壓進(jin)行(xing)控制，將從燃(ran)料電池輸(shu)出的電力(li)供給到逆(ni)變器(qi)。

技術實現要素：

在如上所述的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池系(xi)統中，與(yu)加速(su)踏(ta)板的(de)操作相應地(di)對燃(ran)料(liao)電(dian)池要求的(de)電(dian)力越大，則使燃(ran)料(liao)電(dian)池的(de)電(dian)壓越低，從而(er)使從燃(ran)料(liao)電(dian)池輸(shu)出到馬達的(de)電(dian)力增加得越多。

然而(er)(er)，在(zai)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)解質膜干燥的(de)狀態下，在(zai)接收(shou)到來(lai)自駕駛員的(de)加速要(yao)求時，即使使燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)壓降至逆變器的(de)電(dian)(dian)壓下限值(zhi)，也(ye)會由于燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)IV特性差而(er)(er)導(dao)致從燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)供給到馬(ma)達的(de)電(dian)(dian)力(li)不(bu)足。

在(zai)(zai)這種狀(zhuang)態(tai)下，從(cong)燃(ran)料電(dian)池輸出的(de)(de)電(dian)流被限制，因此在(zai)(zai)燃(ran)料電(dian)池中(zhong)(zhong)生成(cheng)的(de)(de)水蒸氣量也被限制，到變為電(dian)解質(zhi)膜濕(shi)潤的(de)(de)狀(zhuang)態(tai)為止(zhi)需要(yao)時間。因此，即使處于(yu)來(lai)自馬達的(de)(de)要(yao)求電(dian)力增加(jia)的(de)(de)加(jia)速(su)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，燃(ran)料電(dian)池的(de)(de)發電(dian)性(xing)能也不(bu)恢復，駕駛性(xing)能降低的(de)(de)狀(zhuang)態(tai)會持續。

本(ben)發明是著眼(yan)于(yu)這種問(wen)題而完成的(de)，其目的(de)在于(yu)提供一種在馬達的(de)要求電(dian)力增(zeng)加時使燃(ran)料電(dian)池(chi)的(de)發電(dian)性能迅速改(gai)善的(de)燃(ran)料電(dian)池(chi)系(xi)統(tong)以(yi)及燃(ran)料電(dian)池(chi)系(xi)統(tong)的(de)控制方法(fa)。

根(gen)據(ju)本(ben)發明的(de)(de)某(mou)個方式，燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)系(xi)(xi)統包(bao)括(kuo)：蓄電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)；燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)，其根(gen)據(ju)負載來進(jin)行(xing)發電(dian)(dian)；逆(ni)變器(qi)，其將從所(suo)述(shu)(shu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輸出的(de)(de)電(dian)(dian)力(li)變換(huan)為(wei)交(jiao)流電(dian)(dian)力(li)后供給到(dao)馬達(da)；以及轉(zhuan)換(huan)器(qi)，其使(shi)用從所(suo)述(shu)(shu)蓄電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輸出的(de)(de)電(dian)(dian)力(li)來控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)所(suo)述(shu)(shu)逆(ni)變器(qi)與(yu)所(suo)述(shu)(shu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)之(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)。另外，燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)系(xi)(xi)統包(bao)括(kuo)電(dian)(dian)壓(ya)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)部(bu)，該電(dian)(dian)壓(ya)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)部(bu)以使(shi)所(suo)述(shu)(shu)逆(ni)變器(qi)與(yu)所(suo)述(shu)(shu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)之(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)不低于(yu)所(suo)述(shu)(shu)逆(ni)變器(qi)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)下(xia)限值(zhi)的(de)(de)方式控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)所(suo)述(shu)(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。而且，燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)系(xi)(xi)統包(bao)括(kuo)下(xia)限電(dian)(dian)壓(ya)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)部(bu)，在所(suo)述(shu)(shu)馬達(da)的(de)(de)要求(qiu)電(dian)(dian)力(li)增加時，該下(xia)限電(dian)(dian)壓(ya)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)部(bu)使(shi)所(suo)述(shu)(shu)逆(ni)變器(qi)與(yu)所(suo)述(shu)(shu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)之(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)降到(dao)低于(yu)所(suo)述(shu)(shu)逆(ni)變器(qi)的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)下(xia)限值(zhi)。

附圖說明

圖1是表(biao)示本發明的(de)第一實施方式(shi)中(zhong)的(de)燃料電池系統的(de)結構的(de)圖。

圖2是表(biao)示(shi)對燃(ran)料(liao)電池系(xi)統進行控(kong)制的控(kong)制器(qi)的功能結構的框圖。

圖3是(shi)表(biao)示與(yu)燃料電池堆的濕潤狀態(tai)相應地變化(hua)的IV特性的圖。

圖4是表示運算燃料電(dian)池堆的下限電(dian)壓(ya)的結構(gou)的框圖。

圖5是表示驅(qu)動(dong)馬(ma)達的轉矩特性(xing)的圖。

圖6是(shi)表示緩(huan)和(he)燃料電池堆的下限電壓(ya)的緩(huan)和(he)電壓(ya)的計算方法的圖。

圖(tu)7是表示能夠通過使燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)堆的(de)電(dian)(dian)壓降至緩和電(dian)(dian)壓來實現的(de)轉矩區(qu)域的(de)觀念圖(tu)。

圖8是表示本實(shi)施方式中的燃料(liao)電池系統(tong)的控制(zhi)方法的流程圖。

圖9是表(biao)示運(yun)算燃料電池堆的下限電壓的處理(li)的流(liu)程圖。

圖10是表示緩(huan)和燃料電池(chi)堆的(de)下限電壓的(de)處(chu)理的(de)流程圖。

圖11是表示判定是否能(neng)夠實現來(lai)自駕駛員的(de)(de)加速要求的(de)(de)處(chu)理的(de)(de)流(liu)程(cheng)圖。

圖12是(shi)表示設(she)定低于INV性能保證電壓(ya)的(de)緩和(he)電壓(ya)的(de)圖表的(de)圖。

圖13是表示從(cong)緩和電(dian)(dian)壓的(de)(de)下限值轉變為能(neng)夠(gou)實現(xian)馬(ma)達(da)要求轉矩的(de)(de)電(dian)(dian)壓的(de)(de)方法(fa)的(de)(de)時序(xu)圖。

圖14是表示使燃料電(dian)池(chi)堆的(de)電(dian)壓(ya)在車(che)輛的(de)加速過程中降至緩和電(dian)壓(ya)時的(de)燃料電(dian)池(chi)堆的(de)發電(dian)性能(neng)的(de)變(bian)化的(de)時序圖。

圖(tu)15是表示利用蓄電(dian)(dian)池輔助燃(ran)料電(dian)(dian)池堆發電(dian)(dian)時(shi)的(de)能夠供給到(dao)驅動馬達的(de)電(dian)(dian)力的(de)時(shi)序圖(tu)。

圖16是表示(shi)本發明(ming)的(de)(de)(de)第二實施方式中的(de)(de)(de)使燃料電(dian)池堆的(de)(de)(de)下限(xian)電(dian)壓(ya)恢(hui)復的(de)(de)(de)方法的(de)(de)(de)圖。

圖17是表示本發明的第三(san)實施方式中(zhong)的堆下限電壓運算處理(li)的流程圖。

圖(tu)18是表(biao)示燃(ran)料電(dian)池堆的(de)HFR與下(xia)限電(dian)壓之間的(de)關系的(de)圖(tu)表(biao)。

圖19是(shi)表示與HFR相(xiang)應地變(bian)化的(de)燃料電池(chi)堆的(de)下限電壓的(de)圖。

圖20是表示本發明(ming)的(de)(de)第四(si)實施方式中(zhong)的(de)(de)堆下限電壓運(yun)算處理的(de)(de)流程圖。

具體實施方式

下面，參(can)照附圖等來說(shuo)明本發明的實施方(fang)式。

(第一實施方式)

圖(tu)1是(shi)表示本(ben)發明(ming)的(de)第一實施方(fang)式中(zhong)的(de)燃料電池系統100的(de)結構的(de)圖(tu)。

燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)系(xi)統100是從外部對燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1供給正極(ji)氣體和負(fu)極(ji)氣體并且使燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1根據電(dian)(dian)負(fu)載(zai)發電(dian)(dian)的電(dian)(dian)源系(xi)統。在本實施方式(shi)中，燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)系(xi)統100搭載(zai)于車輛。

燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)系統100包括(kuo)燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)堆1、蓄電(dian)(dian)池(chi)2、DC/DC轉換器3、逆變(bian)器4、驅動(dong)馬達5、內部電(dian)(dian)阻測定(ding)裝置6以及控制器7。

燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1是層(ceng)疊(die)數百塊燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)(chi)而成(cheng)的(de)層(ceng)疊(die)電(dian)池(chi)(chi)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1接(jie)受負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氣(qi)體(ti)和正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氣(qi)體(ti)的(de)供給來進行發電(dian)。在燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1中，作為用于取出電(dian)力的(de)電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)端(duan)子，在正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)側設置(zhi)有正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)端(duan)子1A，在負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)側設置(zhi)有負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)端(duan)子1B。

燃(ran)料電(dian)(dian)池由負極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(燃(ran)料極(ji)(ji)(ji)(ji))、正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(氧化(hua)劑極(ji)(ji)(ji)(ji))以(yi)及(ji)夾在(zai)負極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)之間(jian)的(de)電(dian)(dian)解質膜(mo)構成。在(zai)燃(ran)料電(dian)(dian)池中(zhong)(zhong)，供(gong)給(gei)到(dao)負極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)含(han)氫的(de)負極(ji)(ji)(ji)(ji)氣(qi)體(燃(ran)料氣(qi)體)與(yu)供(gong)給(gei)到(dao)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)含(han)氧的(de)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)氣(qi)體(氧化(hua)劑氣(qi)體)在(zai)電(dian)(dian)解質膜(mo)中(zhong)(zhong)發生電(dian)(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應。在(zai)負極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)和正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)，進行以(yi)下的(de)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應。

負極電極：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

正極電極：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通過上述(1)和(2)的電(dian)化學反應，在產生(sheng)電(dian)動勢的同時(shi)生(sheng)成水(shui)。燃(ran)料(liao)電(dian)池堆(dui)(dui)1中層疊的各燃(ran)料(liao)電(dian)池相互(hu)串(chuan)聯連接，因此(ci)各燃(ran)料(liao)電(dian)池所產生(sheng)的單元電(dian)壓(ya)的總和即為燃(ran)料(liao)電(dian)池堆(dui)(dui)1的輸出電(dian)壓(ya)(例如數百伏特)。

通過未(wei)圖示的(de)正極氣體供(gong)排(pai)裝置(zhi)和負(fu)極氣體供(gong)排(pai)裝置(zhi)向燃料電池堆1供(gong)給正極氣體和負(fu)極氣體。

正(zheng)極氣(qi)體(ti)供排裝置(zhi)向燃(ran)料(liao)電池(chi)堆(dui)1供給正(zheng)極氣(qi)體(ti)，并且將從燃(ran)料(liao)電池(chi)堆(dui)1排出(chu)的(de)正(zheng)極排氣(qi)排出(chu)到(dao)外部大氣(qi)。正(zheng)極氣(qi)體(ti)供排裝置(zhi)由供給正(zheng)極氣(qi)體(ti)的(de)壓(ya)縮機、調(diao)整正(zheng)極氣(qi)體(ti)的(de)壓(ya)力(li)的(de)壓(ya)力(li)調(diao)節閥等構成。

負極(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體供(gong)排(pai)(pai)裝置(zhi)(zhi)向燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)堆(dui)1供(gong)給負極(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，并且(qie)從燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)堆(dui)1排(pai)(pai)出負極(ji)(ji)排(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。負極(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體供(gong)排(pai)(pai)裝置(zhi)(zhi)由從貯(zhu)存有負極(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的高(gao)壓罐(guan)向燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)堆(dui)1供(gong)給負極(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的壓力調節閥、從燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)堆(dui)排(pai)(pai)出負極(ji)(ji)排(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的放氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥等(deng)構成。

燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)堆(dui)(dui)1除了(le)與(yu)逆(ni)變器(qi)(qi)(qi)4連(lian)接以外還(huan)與(yu)DC/DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)(qi)3連(lian)接。燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)堆(dui)(dui)1經由逆(ni)變器(qi)(qi)(qi)4向驅動(dong)馬達5供給電(dian)(dian)(dian)力，并且例如還(huan)向未(wei)圖示的(de)輔機供給電(dian)(dian)(dian)力。燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)堆(dui)(dui)1的(de)輔機包(bao)括向燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)堆(dui)(dui)1供給正極(ji)氣(qi)體的(de)壓縮機、使(shi)冷卻水(shui)循環到燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)堆(dui)(dui)1的(de)泵等。輔機例如連(lian)接于DC/DC轉(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)(qi)3與(yu)蓄(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)2之間。

燃料電池(chi)堆(dui)1上連接(jie)有堆(dui)電流傳感(gan)(gan)器11和堆(dui)電壓傳感(gan)(gan)器12。

堆電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)傳感(gan)器(qi)11連接于燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池堆1的(de)(de)正(zheng)極端子1A，檢測由(you)驅動(dong)馬達(da)5從(cong)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池堆1取出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。堆電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)傳感(gan)器(qi)11將(jiang)表示檢測出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)檢測信號輸出到控制器(qi)7。下面，將(jiang)從(cong)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池堆1取出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)稱為(wei)“堆電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)”。

堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)傳(chuan)感器(qi)12連接于燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)堆(dui)(dui)(dui)1的正(zheng)極端(duan)子1A與(yu)(yu)負(fu)(fu)極端(duan)子1B之(zhi)間，檢(jian)(jian)測在正(zheng)極端(duan)子1A與(yu)(yu)負(fu)(fu)極端(duan)子1B之(zhi)間產生的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)傳(chuan)感器(qi)12將表示檢(jian)(jian)測出(chu)(chu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)的檢(jian)(jian)測信號(hao)輸出(chu)(chu)到(dao)控制器(qi)7。下面，將從(cong)燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)堆(dui)(dui)(dui)1輸出(chu)(chu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)稱為“堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)”。此處所說的堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)是指(zhi)燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)堆(dui)(dui)(dui)1與(yu)(yu)逆變器(qi)4之(zhi)間的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。

蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)2是輔助燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)池(chi)堆1發電(dian)(dian)的二次電(dian)(dian)池(chi)。例如利用鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)來實現蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)2。蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)2在燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)池(chi)堆1的電(dian)(dian)力不足時從蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)2放出(chu)電(dian)(dian)力。

作(zuo)為燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆1的(de)發電(dian)(dian)電(dian)(dian)力不(bu)足的(de)狀況，設想到驅動馬(ma)達5的(de)要求電(dian)(dian)力增加時(shi)、特(te)別是使車輛加速(su)的(de)情況，或者(zhe)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆1的(de)發電(dian)(dian)特(te)性未改善時(shi)、例如燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池系統(tong)100剛啟動之后等。

蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)2上連接有蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)流傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器21和蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器22。蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)流傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器21連接于蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)2的(de)(de)正極(ji)端(duan)(duan)(duan)子(zi)(zi)，檢測從蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)2放出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器22檢測在蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)2的(de)(de)正極(ji)端(duan)(duan)(duan)子(zi)(zi)與(yu)負(fu)極(ji)端(duan)(duan)(duan)子(zi)(zi)之間(jian)(jian)產生的(de)(de)端(duan)(duan)(duan)子(zi)(zi)間(jian)(jian)電(dian)(dian)(dian)壓。

DC/DC轉換(huan)器(qi)3連接于燃(ran)料電池(chi)(chi)堆(dui)1與蓄電池(chi)(chi)2之(zhi)間。DC/DC轉換(huan)器(qi)3是將燃(ran)料電池(chi)(chi)堆(dui)1的電壓與蓄電池(chi)(chi)2的電壓相(xiang)互(hu)變換(huan)的雙向性的電壓變換(huan)器(qi)。DC/DC轉換(huan)器(qi)3由(you)控(kong)制(zhi)器(qi)7來控(kong)制(zhi)。

DC/DC轉(zhuan)換器(qi)3使(shi)(shi)用從蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)2輸(shu)(shu)出(chu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)來(lai)使(shi)(shi)燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1與(yu)逆變器(qi)4之間(jian)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)上(shang)(shang)升(sheng)或下(xia)降，使(shi)(shi)得該燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1與(yu)逆變器(qi)4之間(jian)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)不超過預(yu)先決定的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)范圍。通過使(shi)(shi)燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)上(shang)(shang)升(sheng)或下(xia)降，從燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1輸(shu)(shu)出(chu)的輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流、即發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流×輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya))減少或增(zeng)加。

逆變(bian)器(qi)4將(jiang)從(cong)燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1和蓄(xu)電(dian)(dian)池2中的(de)至少(shao)一個(ge)電(dian)(dian)源輸出的(de)電(dian)(dian)力(li)變(bian)換為交(jiao)流電(dian)(dian)力(li)，將(jiang)該交(jiao)流電(dian)(dian)力(li)供給(gei)到驅動馬(ma)達(da)5。在本實施方式(shi)中，從(cong)燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1向逆變(bian)器(qi)4供給(gei)電(dian)(dian)力(li)，還(huan)根(gen)據需要從(cong)蓄(xu)電(dian)(dian)池2通過DC/DC轉換器(qi)3向逆變(bian)器(qi)4供給(gei)電(dian)(dian)力(li)。

驅(qu)動(dong)(dong)馬(ma)(ma)達(da)5是被(bei)從逆(ni)變器4輸出(chu)的交流(liu)電(dian)流(liu)驅(qu)動(dong)(dong)進行旋轉的電(dian)動(dong)(dong)馬(ma)(ma)達(da)。在本實(shi)(shi)施方式(shi)中(zhong)，利用驅(qu)動(dong)(dong)車輛的三(san)相交流(liu)馬(ma)(ma)達(da)來(lai)實(shi)(shi)現(xian)驅(qu)動(dong)(dong)馬(ma)(ma)達(da)5。

驅(qu)動馬達(da)(da)(da)5中設(she)置(zhi)有檢(jian)測(ce)構成(cheng)驅(qu)動馬達(da)(da)(da)5的(de)轉子(zi)的(de)轉速的(de)馬達(da)(da)(da)轉速傳感(gan)器51以及檢(jian)測(ce)驅(qu)動馬達(da)(da)(da)5的(de)轉矩(ju)(ju)的(de)馬達(da)(da)(da)轉矩(ju)(ju)傳感(gan)器52。馬達(da)(da)(da)轉速傳感(gan)器51和(he)馬達(da)(da)(da)轉矩(ju)(ju)傳感(gan)器52分別將檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)輸出到控制器7。

內部電(dian)(dian)阻(zu)測(ce)(ce)定(ding)(ding)裝置6測(ce)(ce)定(ding)(ding)燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)堆1的內部電(dian)(dian)阻(zu)以檢測(ce)(ce)燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)堆1的濕(shi)潤狀(zhuang)態。

具體(ti)地說(shuo)，內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)測定裝置6向燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1提(ti)供規定頻率(lv)的(de)(de)交流電(dian)(dian)(dian)(dian)流，分別檢測燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1的(de)(de)輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓和(he)輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流。內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)測定裝置6運算該燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1的(de)(de)輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓和(he)輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)各(ge)交流成(cheng)分的(de)(de)振(zhen)幅(fu)(fu)(fu)，用(yong)輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)振(zhen)幅(fu)(fu)(fu)除(chu)以輸出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)振(zhen)幅(fu)(fu)(fu)，由此計算燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1的(de)(de)HFR、即內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。

此外，也可以從DC/DC轉換(huan)器(qi)(qi)3向燃(ran)料電(dian)(dian)池堆(dui)(dui)1提供規定(ding)(ding)頻率的(de)(de)交流(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)，使用(yong)堆(dui)(dui)電(dian)(dian)流(liu)(liu)傳感器(qi)(qi)11和堆(dui)(dui)電(dian)(dian)壓傳感器(qi)(qi)12的(de)(de)檢測(ce)信號來測(ce)定(ding)(ding)燃(ran)料電(dian)(dian)池堆(dui)(dui)1的(de)(de)HFR，以代(dai)替內部電(dian)(dian)阻(zu)測(ce)定(ding)(ding)裝(zhuang)置6。內部電(dian)(dian)阻(zu)測(ce)定(ding)(ding)裝(zhuang)置6將表(biao)示測(ce)定(ding)(ding)出(chu)的(de)(de)HFR的(de)(de)信號輸出(chu)到(dao)控制器(qi)(qi)7。

控(kong)制(zhi)器7由(you)具備中央運算(suan)(suan)裝置(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機(ji)存儲器(RAM)以及(ji)輸入輸出接口(I/O接口)的微型計算(suan)(suan)機(ji)構成。

來自(zi)(zi)上述的(de)(de)(de)內部電阻測(ce)定裝置6、堆(dui)電流(liu)傳感(gan)器(qi)(qi)11、堆(dui)電壓傳感(gan)器(qi)(qi)12、蓄電池電流(liu)傳感(gan)器(qi)(qi)21、蓄電池電壓傳感(gan)器(qi)(qi)22、馬達(da)轉速傳感(gan)器(qi)(qi)51以(yi)及馬達(da)轉矩傳感(gan)器(qi)(qi)52的(de)(de)(de)各檢測(ce)信號(hao)分別被輸(shu)入(ru)到(dao)控制(zhi)器(qi)(qi)7。除了(le)這(zhe)些傳感(gan)器(qi)(qi)以(yi)外，來自(zi)(zi)控制(zhi)燃料電池堆(dui)1的(de)(de)(de)發電所需的(de)(de)(de)各種傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)檢測(ce)信號(hao)也被輸(shu)入(ru)到(dao)控制(zhi)器(qi)(qi)7。

作(zuo)為其它傳(chuan)感器(qi)，有(you)(you)測(ce)(ce)量車速(su)的車速(su)傳(chuan)感器(qi)71、檢測(ce)(ce)加速(su)踏(ta)板(ban)的踏(ta)下(xia)量來計算加速(su)踏(ta)板(ban)開度的加速(su)踏(ta)板(ban)開度傳(chuan)感器(qi)72等。另外(wai)，雖(sui)未進行圖(tu)示，還有(you)(you)檢測(ce)(ce)蓄電(dian)池2的充電(dian)率(SOC：State of Charge)的SOC傳(chuan)感器(qi)、基(ji)于起動鍵(jian)的開啟、關閉來檢測(ce)(ce)燃(ran)料電(dian)池系統100的起動要求(qiu)或停止要求(qiu)的鍵(jian)傳(chuan)感器(qi)等。

控制器7基(ji)于來(lai)自(zi)各種傳感(gan)器的(de)檢測信(xin)號，使用DC/DC轉(zhuan)換(huan)器3來(lai)控制從燃(ran)料電池堆1向逆變器4供給的(de)發(fa)電電力(li)。

圖(tu)2是表示(shi)對燃料電池(chi)系統(tong)100進行控(kong)(kong)制的(de)控(kong)(kong)制器7的(de)功(gong)能結構的(de)框圖(tu)。

控制器(qi)7包(bao)括馬達要(yao)求(qiu)轉矩運(yun)算部110、馬達要(yao)求(qiu)電力運(yun)算部120、轉換器(qi)控制電壓運(yun)算部130以及堆下(xia)限電壓運(yun)算部200。

馬(ma)達要(yao)求轉(zhuan)(zhuan)矩運算(suan)部(bu)110運算(suan)對驅(qu)(qu)動馬(ma)達5要(yao)求的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)矩。下面，將對驅(qu)(qu)動馬(ma)達5要(yao)求的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)矩稱為“馬(ma)達要(yao)求轉(zhuan)(zhuan)矩”或“要(yao)求轉(zhuan)(zhuan)矩”。

在(zai)本實施方式中，馬達(da)要(yao)求(qiu)轉矩運算(suan)部110基于(yu)由(you)車速傳(chuan)感(gan)器71檢測出的車速以及由(you)加速踏板(ban)開度傳(chuan)感(gan)器72檢測出的加速踏板(ban)開度來計算(suan)馬達(da)要(yao)求(qiu)轉矩。

馬(ma)達(da)要求轉(zhuan)(zhuan)矩運算(suan)部110中預先(xian)存儲有表(biao)示加(jia)速踏板開(kai)度(du)、車速以及(ji)馬(ma)達(da)要求轉(zhuan)(zhuan)矩之間(jian)的(de)關系的(de)轉(zhuan)(zhuan)矩圖表(biao)。馬(ma)達(da)要求轉(zhuan)(zhuan)矩運算(suan)部110當獲(huo)取(qu)(qu)到(dao)加(jia)速踏板開(kai)度(du)和車速時，參照轉(zhuan)(zhuan)矩圖表(biao)，來計算(suan)與根據獲(huo)取(qu)(qu)到(dao)的(de)加(jia)速踏板開(kai)度(du)和車速確定的(de)運轉(zhuan)(zhuan)點相對應的(de)馬(ma)達(da)要求轉(zhuan)(zhuan)矩。

馬達(da)要求轉(zhuan)矩運(yun)算部110將計(ji)算出(chu)的馬達(da)要求轉(zhuan)矩輸出(chu)到(dao)堆下限電(dian)壓運(yun)算部200和馬達(da)要求電(dian)力運(yun)算部120。

馬達(da)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)(dian)力運算部120基于馬達(da)要(yao)求(qiu)轉矩來計算從(cong)驅動馬達(da)5對燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)堆1要(yao)求(qiu)的發(fa)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)力。下(xia)面，將對燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)堆1要(yao)求(qiu)的發(fa)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)力稱為“馬達(da)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)(dian)力”。

在本(ben)實(shi)施方式中，馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)力(li)(li)運算(suan)部120中預先存儲有表示馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)轉矩與馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)力(li)(li)之間的(de)(de)關系的(de)(de)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)力(li)(li)圖表。馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)力(li)(li)運算(suan)部120當獲取(qu)到馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)轉矩時，參照(zhao)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)力(li)(li)圖表，來計(ji)算(suan)與獲取(qu)到的(de)(de)馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)轉矩相對應的(de)(de)馬達(da)(da)(da)要(yao)求(qiu)電(dian)(dian)力(li)(li)。

然后，馬(ma)達(da)要(yao)(yao)求電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)運算(suan)部120根據(ju)蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)2的(de)SOC求出可放電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)，將馬(ma)達(da)要(yao)(yao)求電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)減去該(gai)可放電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)而得到(dao)的(de)值作為(wei)馬(ma)達(da)要(yao)(yao)求電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)輸出到(dao)轉換器(qi)控制電(dian)(dian)(dian)(dian)壓運算(suan)部130。另外(wai)，在(zai)從燃料電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆1向輔機(ji)供給發電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)的(de)情況下，馬(ma)達(da)要(yao)(yao)求電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)運算(suan)部120將馬(ma)達(da)要(yao)(yao)求電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)與輔機(ji)的(de)消耗電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)相加而得到(dao)的(de)值作為(wei)馬(ma)達(da)要(yao)(yao)求電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)來輸出。

堆(dui)下(xia)限電壓(ya)運算部200基于堆(dui)要(yao)求(qiu)轉(zhuan)矩(ju)、堆(dui)發電特性信息(xi)以及馬達轉(zhuan)速，來運算燃料電池堆(dui)1的(de)下(xia)限電壓(ya)。

堆(dui)發(fa)電(dian)特性信(xin)息是(shi)(shi)用(yong)于判(pan)定燃料電(dian)池堆(dui)1的(de)電(dian)流電(dian)壓特性是(shi)(shi)否為能夠實(shi)現(xian)驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)達(da)5的(de)驅(qu)動(dong)所(suo)需的(de)額定電(dian)力(li)的(de)特性的(de)參(can)數(shu)。額定電(dian)力(li)是(shi)(shi)指在預先決(jue)定的(de)使(shi)用(yong)范(fan)圍內對驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)達(da)5進行驅(qu)動(dong)所(suo)需的(de)電(dian)力(li)的(de)上限值。

作為堆發(fa)電(dian)(dian)特(te)性信息，例(li)如(ru)能夠列(lie)舉(ju)出(chu)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)堆1內的電(dian)(dian)解質膜的濕(shi)潤(run)狀(zhuang)態、燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)堆1的溫(wen)度、燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)堆1的輸出(chu)電(dian)(dian)力等。下面，將燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)堆1的電(dian)(dian)流(liu)電(dian)(dian)壓特(te)性僅稱為“IV特(te)性”。

在燃(ran)料電(dian)池堆1的IV特性良好時，堆下限(xian)電(dian)壓運算部200將保(bao)(bao)證驅動(dong)馬(ma)達5在使(shi)用(yong)范(fan)圍內驅動(dong)的逆變器4的電(dian)壓下限(xian)值(zhi)輸出到(dao)轉換(huan)器控制電(dian)壓運算部130。下面，將保(bao)(bao)證驅動(dong)馬(ma)達5在使(shi)用(yong)范(fan)圍內驅動(dong)的逆變器4的電(dian)壓下限(xian)值(zhi)稱為(wei)“INV性能保(bao)(bao)證電(dian)壓”。

轉換(huan)器(qi)控制電壓(ya)(ya)(ya)運算(suan)部130以使(shi)燃料電池堆1與逆變(bian)器(qi)4之間的電壓(ya)(ya)(ya)不低于INV性能保證電壓(ya)(ya)(ya)的方(fang)式運算(suan)DC/DC轉換(huan)器(qi)3的燃料電池堆1側(ce)的電壓(ya)(ya)(ya)。

另外，轉換器控(kong)制電(dian)(dian)壓(ya)(ya)運算(suan)部130以使燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的(de)發(fa)電(dian)(dian)電(dian)(dian)力(li)為(wei)(wei)馬達要(yao)求電(dian)(dian)力(li)的(de)方式計算(suan)DC/DC轉換器3的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。作為(wei)(wei)燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的(de)發(fa)電(dian)(dian)電(dian)(dian)力(li)，例如使用(yong)堆(dui)電(dian)(dian)流(liu)傳感器11的(de)檢測值與堆(dui)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)傳感器12的(de)檢測值相(xiang)乘而得到的(de)值。

這樣(yang)，轉換(huan)器控制電(dian)壓(ya)運算部130構成(cheng)以使(shi)燃(ran)料電(dian)池堆1與逆(ni)變(bian)器4之間(jian)的電(dian)壓(ya)不低于INV性能保(bao)證電(dian)壓(ya)的方式控制DC/DC轉換(huan)器3的電(dian)壓(ya)控制部。

轉換器控制電(dian)壓運算部130將DC/DC轉換器3的燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)堆1側的電(dian)壓作為堆控制電(dian)壓輸出到(dao)DC/DC轉換器3。由此，以(yi)使燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)堆1的發電(dian)電(dian)力與馬達要求電(dian)力的偏差變小的方式調(diao)整(zheng)燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)堆1的電(dian)壓。

這樣(yang)，控制器7根(gen)據馬(ma)達要求(qiu)(qiu)轉(zhuan)矩求(qiu)(qiu)出馬(ma)達要求(qiu)(qiu)電力，根(gen)據該馬(ma)達要求(qiu)(qiu)電力來使DC/DC轉(zhuan)換器3的(de)燃料電池堆(dui)1側的(de)電壓降低。由此，從燃料電池堆(dui)1經(jing)由逆變(bian)器4向(xiang)驅動馬(ma)達5供給與駕(jia)駛員的(de)要求(qiu)(qiu)相應的(de)電力。

然而，在(zai)燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的IV特性(xing)不好時(shi)(shi)，有時(shi)(shi)即使使燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1與逆變器4之間的電(dian)(dian)壓(ya)降至INV性(xing)能保證電(dian)(dian)壓(ya)，也(ye)無法確保驅動馬達5的驅動所需的要(yao)求電(dian)(dian)力。

例(li)如，在燃料(liao)電(dian)池堆(dui)1內(nei)的電(dian)解質膜干燥(zao)的狀(zhuang)態(tai)或燃料(liao)電(dian)池堆(dui)1的溫(wen)度(du)低于冰點(dian)溫(wen)度(du)的狀(zhuang)態(tai)下，燃料(liao)電(dian)池堆(dui)1的IV特性降低。

在如上所述的(de)(de)(de)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)系(xi)統100中(zhong)，為了防止在燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1停(ting)止后附(fu)著于(yu)電(dian)(dian)(dian)解質膜的(de)(de)(de)生成水凍結而燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)劣化，在燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)1的(de)(de)(de)停(ting)止處(chu)理中(zhong)執行使電(dian)(dian)(dian)解質膜干燥的(de)(de)(de)干燥運(yun)轉(zhuan)。因此(ci)，在重啟燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)系(xi)統的(de)(de)(de)時(shi)間點電(dian)(dian)(dian)解質膜為干燥的(de)(de)(de)狀態。

圖(tu)3是表(biao)示燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的濕潤(run)狀態(tai)和干燥狀態(tai)時的IV特性的圖(tu)。在圖(tu)3中，橫軸表(biao)示燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)流，縱軸表(biao)示燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)流。

在(zai)圖3中，通(tong)過實線示出(chu)了燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆1的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)膜濕潤的(de)(de)(de)(de)(de)濕潤狀(zhuang)態(tai)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)IV特(te)性(xing)，通(tong)過點劃線示出(chu)了燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆1的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)膜干燥的(de)(de)(de)(de)(de)干燥狀(zhuang)態(tai)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)IV特(te)性(xing)。在(zai)此，將(jiang)電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)膜為濕潤狀(zhuang)態(tai)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆1的(de)(de)(de)(de)(de)HFR表示為“Rd”，將(jiang)電(dian)(dian)解(jie)(jie)質(zhi)(zhi)膜為干燥狀(zhuang)態(tai)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)(dian)池堆1的(de)(de)(de)(de)(de)HFR表示為“Rw”。

如(ru)圖3所示(shi)，在(zai)燃(ran)(ran)料(liao)電池堆(dui)1為(wei)濕潤狀(zhuang)態時(shi)，在(zai)堆(dui)電壓達到(dao)INV性能保證電壓Vt的時(shi)間點，從燃(ran)(ran)料(liao)電池堆(dui)1向驅(qu)動(dong)馬(ma)達5供(gong)給額定電力Vt。

另一方面，與燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)(dui)1為濕潤(run)狀(zhuang)態(tai)時(shi)相比(bi)，在燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)(dui)1為干燥狀(zhuang)態(tai)時(shi)IV特性降低，因(yin)此即(ji)使堆(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)壓降低至INV性能保證電(dian)(dian)(dian)壓Vt，堆(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)流(liu)也(ye)小，不會從燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)堆(dui)(dui)1向驅動馬達5供給額定電(dian)(dian)(dian)力(li)Vt。

因(yin)此，在(zai)根據駕駛員的(de)(de)加(jia)速要(yao)求(qiu)而加(jia)速踏板的(de)(de)踏下量增加(jia)、馬達(da)要(yao)求(qiu)轉矩上升時，在(zai)燃料電(dian)池堆(dui)(dui)1的(de)(de)發(fa)電(dian)電(dian)力(li)(li)達(da)到馬達(da)要(yao)求(qiu)電(dian)力(li)(li)之前堆(dui)(dui)電(dian)壓(ya)就達(da)到IV性能保證(zheng)電(dian)壓(ya)Vt。

在這種(zhong)狀態下，若只(zhi)是IV性能保證電壓Vt下的發電電力Ps，則向驅動馬達5供給(gei)的電力不(bu)足，成為相(xiang)對于駕駛員的加速(su)要求而言車輛未(wei)被充分(fen)加速(su)的狀態，駕駛性能降(jiang)低(di)。

另外，如圖3所示，在(zai)(zai)利(li)用DC/DC轉換器3升高堆(dui)(dui)(dui)電壓以(yi)使得堆(dui)(dui)(dui)電壓不低于INV性能保(bao)證電壓Vt的(de)狀態(tai)下(xia)，堆(dui)(dui)(dui)電流會被限(xian)制(zhi)。一般(ban)來說(shuo)，堆(dui)(dui)(dui)電流越小(xiao)，則如上述的(de)電極(ji)反應(1)和(2)所示那樣在(zai)(zai)燃料電池堆(dui)(dui)(dui)1中生成的(de)水的(de)產生量越少，因此在(zai)(zai)堆(dui)(dui)(dui)電壓被維持為INV性能保(bao)證電壓Vt而堆(dui)(dui)(dui)電流被限(xian)制(zhi)的(de)狀態(tai)下(xia)，電解質膜從(cong)干(gan)燥狀態(tai)變為濕(shi)潤(run)狀態(tai)需要(yao)時(shi)間(jian)。

因(yin)此，即(ji)使從駕駛員處接收到加(jia)速(su)要求，盡管處于車輛(liang)的加(jia)速(su)過程中但是燃料電池堆1的IV特性不立即(ji)恢復，因(yin)此駕駛性能不會得到改善(shan)。

因此，在(zai)本實(shi)施(shi)方式中(zhong)，在(zai)燃料電(dian)(dian)池堆1的發(fa)電(dian)(dian)特性差時(shi)(shi)，在(zai)驅動馬達5的要求(qiu)電(dian)(dian)力增加時(shi)(shi)、例如車輛加速時(shi)(shi)，使燃料電(dian)(dian)池堆1與逆變器4之間的電(dian)(dian)壓(ya)(ya)低于INV性能保(bao)證電(dian)(dian)壓(ya)(ya)Vt以使得堆電(dian)(dian)流(liu)變大。

圖(tu)4是表示(shi)本(ben)實(shi)施方式中的(de)(de)堆下限電壓運算(suan)部200的(de)(de)詳細結構的(de)(de)框圖(tu)。

堆下限電(dian)壓(ya)運(yun)算部(bu)200構(gou)成(cheng)以下的(de)下限電(dian)壓(ya)控制部(bu)：在驅動馬達5的(de)要(yao)求(qiu)電(dian)力增(zeng)加時，控制DC/DC轉(zhuan)換器(qi)3來使燃料電(dian)池堆1與(yu)逆變(bian)器(qi)4之間的(de)電(dian)壓(ya)低于作(zuo)為逆變(bian)器(qi)4的(de)電(dian)壓(ya)下限值(zhi)的(de)INV性能保證(zheng)電(dian)壓(ya)Vt。

堆下限(xian)電(dian)壓運(yun)算部(bu)(bu)200包括(kuo)INV電(dian)壓下限(xian)值(zhi)保持部(bu)(bu)210、緩(huan)和電(dian)壓運(yun)算部(bu)(bu)220以及堆下限(xian)電(dian)壓設定部(bu)(bu)230。

INV電(dian)(dian)壓(ya)下限(xian)值保持部210保持上述的(de)INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)壓(ya)Vt。INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)壓(ya)Vt是(shi)基于驅(qu)動(dong)馬(ma)達5的(de)額定電(dian)(dian)力Pt而決定的(de)，根據驅(qu)動(dong)馬(ma)達5的(de)使用條件(jian)、燃料電(dian)(dian)池(chi)堆(dui)1的(de)發電(dian)(dian)性能等來(lai)預先(xian)設(she)定該INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)壓(ya)Vt。

例(li)如(ru)，如(ru)圖3所示，INV性能保(bao)證電壓Vt被設定為能夠在燃料電池堆(dui)1為濕潤(run)狀態時從(cong)燃料電池堆(dui)1向(xiang)逆變器(qi)4供(gong)給驅(qu)動馬達(da)5的(de)(de)加速所需的(de)(de)額定電力(li)Pt的(de)(de)堆(dui)電壓。

緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)運(yun)算(suan)部(bu)220運(yun)算(suan)用于緩(huan)和(he)基于INV性能(neng)保(bao)證電壓(ya)(ya)Vt的(de)電壓(ya)(ya)限制的(de)緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)Vs。在本實施方式中，緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)運(yun)算(suan)部(bu)220基于馬(ma)達要(yao)求轉矩和(he)馬(ma)達轉速來計(ji)算(suan)比INV性能(neng)保(bao)證電壓(ya)(ya)Vt低的(de)緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)Vs。

堆(dui)(dui)下(xia)限電壓(ya)(ya)設定(ding)(ding)部(bu)230設定(ding)(ding)由(you)DC/DC轉換器3控制的(de)堆(dui)(dui)電壓(ya)(ya)的(de)下(xia)限值。下(xia)面，將由(you)堆(dui)(dui)下(xia)限電壓(ya)(ya)設定(ding)(ding)部(bu)230設定(ding)(ding)的(de)電壓(ya)(ya)下(xia)限值稱為(wei)“堆(dui)(dui)下(xia)限電壓(ya)(ya)”。

在本實施(shi)方式中，堆下(xia)限電壓設定部230基于由內(nei)部電阻測定裝置6測定出的HFR來判定燃料電池堆1是否(fou)為干燥狀態。

然后，在(zai)判定(ding)(ding)為燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池堆(dui)(dui)1為濕潤狀態的情(qing)況下(xia)(xia)(xia)，堆(dui)(dui)下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)設(she)定(ding)(ding)部(bu)230將(jiang)(jiang)INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)Vt設(she)定(ding)(ding)為堆(dui)(dui)下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。另一方(fang)面，在(zai)判定(ding)(ding)為燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)(dian)池堆(dui)(dui)1為干燥狀態的情(qing)況下(xia)(xia)(xia)，堆(dui)(dui)下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)設(she)定(ding)(ding)部(bu)230將(jiang)(jiang)低于INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)Vt的緩和電(dian)(dian)(dian)壓(ya)設(she)定(ding)(ding)為堆(dui)(dui)下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。

圖5是表示與隨著堆(dui)電壓的(de)降低而變化(hua)的(de)驅動馬達5的(de)馬達轉速(su)相對(dui)的(de)轉矩(ju)特性的(de)圖。在此(ci)，橫軸表示馬達轉速(su)，縱軸表示馬達轉矩(ju)。

在圖(tu)5中，通過實(shi)線示出了在堆電壓被設定為INV性能保證(zheng)電壓Vt的狀態(tai)下向驅動馬達(da)5供(gong)給額定電力(li)Pt時的轉矩特性501。

關(guan)于驅(qu)動馬(ma)達(da)5，一般來說，如點劃線(xian)所示(shi)，向(xiang)驅(qu)動馬(ma)達(da)5供(gong)給(gei)的電(dian)力越(yue)(yue)低(di)(di)，則(ze)轉矩(ju)特性越(yue)(yue)低(di)(di)。另(ling)外(wai)，即使向(xiang)驅(qu)動馬(ma)達(da)5供(gong)給(gei)的電(dian)力固定，但(dan)堆電(dian)壓(ya)比INV性能保證電(dian)壓(ya)Vt低(di)(di)越(yue)(yue)多(duo)(duo)，則(ze)轉矩(ju)特性降低(di)(di)得(de)越(yue)(yue)多(duo)(duo)。

因而，當緩和(he)電(dian)壓Vs比INV性能(neng)保證電(dian)壓Vt低(di)(di)過多時，轉(zhuan)矩(ju)(ju)特(te)性會(hui)過低(di)(di)，即使馬達要(yao)求轉(zhuan)矩(ju)(ju)因駕駛員的加速要(yao)求而上升，也無(wu)法實現該馬達要(yao)求轉(zhuan)矩(ju)(ju)，駕駛性能(neng)會(hui)大(da)幅降低(di)(di)。

參照圖6來說明設定緩和電壓Vs的(de)下限(xian)值(zhi)來作(zuo)為其(qi)對策的(de)方法。

圖(tu)6是表示在緩和(he)電(dian)壓(ya)運(yun)算部220中運(yun)算緩和(he)電(dian)壓(ya)下(xia)限(xian)值(zhi)Vsmin的方(fang)法的圖(tu)。

圖(tu)6的(de)(de)(de)(de)(de)(a)是表示(shi)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)堆1的(de)(de)(de)(de)(de)干燥狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)和(he)濕(shi)潤狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)IV特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)圖(tu)。圖(tu)6的(de)(de)(de)(de)(de)(b)是表示(shi)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)堆1的(de)(de)(de)(de)(de)干燥狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)和(he)濕(shi)潤狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)與堆電(dian)(dian)流(liu)相對(dui)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)電(dian)(dian)電(dian)(dian)力特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)圖(tu)。另外，在圖(tu)6的(de)(de)(de)(de)(de)(a)和(he)圖(tu)6的(de)(de)(de)(de)(de)(c)中，通過實線(xian)示(shi)出了濕(shi)潤狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)，通過虛線(xian)示(shi)出了干燥狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)。

圖6的(de)(de)(c)是(shi)表(biao)示(shi)與(yu)驅動(dong)馬達5的(de)(de)轉速相(xiang)對(dui)的(de)(de)轉矩特(te)性(xing)和輸(shu)出(chu)特(te)性(xing)的(de)(de)圖。在圖6的(de)(de)(c)中，通(tong)過實線(xian)(xian)示(shi)出(chu)了轉矩特(te)性(xing)，通(tong)過點(dian)劃(hua)線(xian)(xian)示(shi)出(chu)了輸(shu)出(chu)特(te)性(xing)。圖6的(de)(de)(d)是(shi)表(biao)示(shi)驅動(dong)馬達5的(de)(de)電壓與(yu)驅動(dong)馬達5的(de)(de)轉速之(zhi)間的(de)(de)關系的(de)(de)圖。

當如圖6的(de)(a)的(de)虛(xu)(xu)線(xian)所示(shi)(shi)那樣在燃料電(dian)(dian)池堆1為(wei)干燥狀態的(de)情況(kuang)下(xia)通過DC/DC轉換器3將堆電(dian)(dian)壓維持為(wei)INV性能保證電(dian)(dian)壓Vt時(shi)，如圖6的(de)(b)的(de)虛(xu)(xu)線(xian)所示(shi)(shi)，堆發電(dian)(dian)電(dian)(dian)力被限制為(wei)電(dian)(dian)力Ps。

如(ru)圖6的(c)所(suo)示，根據驅動馬(ma)達(da)(da)(da)(da)5的輸出特性來確定向(xiang)驅動馬(ma)達(da)(da)(da)(da)5供(gong)給燃料(liao)電池堆(dui)1的限制電力Ps時的驅動馬(ma)達(da)(da)(da)(da)5的轉速(su)，根據該(gai)(gai)驅動馬(ma)達(da)(da)(da)(da)5的轉速(su)來如(ru)圖6的(d)所(suo)示那樣(yang)(yang)求出驅動馬(ma)達(da)(da)(da)(da)5的電壓(ya)。根據該(gai)(gai)驅動馬(ma)達(da)(da)(da)(da)5的電壓(ya)來如(ru)圖6的(a)所(suo)示那樣(yang)(yang)確定緩和電壓(ya)的下限值Vsmin。

這樣，基于(yu)堆電壓被限(xian)(xian)制為INV性能保證電壓Vt時的(de)限(xian)(xian)制電力Ps，以使驅動馬達5的(de)軸輸出不低于(yu)限(xian)(xian)制電力Ps下(xia)的(de)馬達輸出的(de)方式(shi)設定(ding)緩和電壓的(de)下(xia)限(xian)(xian)值Vsmin。

由此，在對驅動馬達5進行加速時，不使驅動馬達5的(de)輸(shu)出低于堆(dui)電壓被限(xian)制為INV性能(neng)保(bao)證電壓Vt時的(de)馬達輸(shu)出，就能(neng)夠使在燃(ran)料電池(chi)堆(dui)1中(zhong)生成的(de)水(shui)的(de)量大(da)幅增加。

因而，與將INV性(xing)能保證(zheng)電壓(ya)Vt設定為堆下限電壓(ya)時相比，能夠在加速時不使驅(qu)動馬(ma)達5的輸出(chu)降低地促(cu)進燃料電池堆1的加濕。

圖7是表示通(tong)過(guo)緩和堆下限電壓(ya)而放大(da)的(de)馬達轉矩的(de)可實現區域(yu)的(de)觀(guan)念(nian)圖。

圖(tu)7中(zhong)示出了圖(tu)5所(suo)示的(de)轉矩特性501、在堆電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)緩和電(dian)(dian)壓(ya)Vs時(shi)(shi)向驅動馬達5供給限(xian)制(zhi)電(dian)(dian)力Ps時(shi)(shi)的(de)轉矩特性502、緩和了堆下限(xian)電(dian)(dian)壓(ya)時(shi)(shi)的(de)上限(xian)轉矩510以及(ji)不緩和堆下限(xian)電(dian)(dian)壓(ya)時(shi)(shi)的(de)上限(xian)轉矩520。

轉(zhuan)矩(ju)特(te)(te)性502是燃料電池(chi)堆(dui)1與(yu)逆(ni)變器4之間(jian)被設定緩和(he)電壓(ya)Vs的(de)狀態下(xia)從燃料電池(chi)堆(dui)1向驅動馬(ma)(ma)達(da)5供(gong)給(gei)限制電力Ps時的(de)與(yu)馬(ma)(ma)達(da)轉(zhuan)速相對的(de)轉(zhuan)矩(ju)特(te)(te)性。

上限(xian)(xian)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)510表(biao)示在使(shi)從燃料電池堆1向逆變器4供給的(de)(de)堆電壓降至緩和電壓Vs時能(neng)夠實現(xian)(xian)的(de)(de)馬達轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)的(de)(de)上限(xian)(xian)值。上限(xian)(xian)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)520是在堆電壓被限(xian)(xian)制為INV性能(neng)保證電壓Vt的(de)(de)狀態下能(neng)夠實現(xian)(xian)的(de)(de)馬達轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)的(de)(de)上限(xian)(xian)。

如圖7所(suo)示，馬達要求轉(zhuan)(zhuan)矩根據駕駛員的加速要求而從(cong)運轉(zhuan)(zhuan)點OPm上(shang)升至上(shang)限(xian)轉(zhuan)(zhuan)矩520。

此時，在將堆電壓(ya)限制為(wei)(wei)INV性能保證電壓(ya)Vt的狀態下，如圖3所(suo)示那(nei)樣(yang)堆電流被限制，因(yin)此燃料電池(chi)堆1內(nei)的生成水變少，因(yin)此從干燥狀態轉(zhuan)為(wei)(wei)濕潤狀態需要時間。因(yin)此，上限轉(zhuan)矩520在馬達轉(zhuan)速變得比運(yun)轉(zhuan)點Opm大相當多時才從轉(zhuan)矩特性501轉(zhuan)為(wei)(wei)轉(zhuan)矩特性501。

與此相(xiang)對，在(zai)本(ben)實施(shi)方式(shi)中，堆(dui)電(dian)壓(ya)被(bei)降至緩和電(dian)壓(ya)Vs，因此堆(dui)電(dian)流(liu)增(zeng)加而燃料電(dian)池(chi)堆(dui)1內(nei)的生成水(shui)量增(zeng)加。因此，燃料電(dian)池(chi)堆(dui)1在(zai)短時間(jian)內(nei)從干(gan)燥(zao)狀態(tai)轉(zhuan)為濕潤(run)狀態(tai)，因此上限轉(zhuan)矩510從運轉(zhuan)點OPm達(da)到轉(zhuan)矩特性502后立即大致平行地轉(zhuan)為轉(zhuan)矩特性501。

這樣(yang)，通過將堆(dui)下限(xian)電(dian)(dian)(dian)壓設定為緩(huan)和電(dian)(dian)(dian)壓Vs，在加(jia)速(su)時(shi)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)堆(dui)1在短時(shi)間內從干燥(zao)狀態轉(zhuan)(zhuan)為濕潤狀態，因此，能夠實現馬達要求轉(zhuan)(zhuan)矩的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)矩區域(yu)從上限(xian)轉(zhuan)(zhuan)矩520內的(de)(de)區域(yu)盡快擴大至上限(xian)轉(zhuan)(zhuan)矩510內的(de)(de)區域(yu)。

因而(er)，在車輛的(de)(de)加速過程中(zhong)燃料(liao)電池堆1的(de)(de)發電性能在短時間內提高(gao)，因此能夠盡快改善加速過程中(zhong)的(de)(de)駕駛性能的(de)(de)降低。

接著(zhu)，參照附圖來說明本實(shi)施方式(shi)中的控制器7的動作。

圖8是表示本(ben)實施方式中的燃料電池系(xi)統100的控制(zhi)方法的流(liu)程圖。

在步驟S901中(zhong)，控制器(qi)(qi)7的馬達要求轉矩運算部(bu)110分別讀入由(you)加速(su)(su)踏(ta)板(ban)(ban)開度(du)(du)傳感(gan)器(qi)(qi)72檢測出的加速(su)(su)踏(ta)板(ban)(ban)開度(du)(du)以及由(you)車速(su)(su)傳感(gan)器(qi)(qi)71檢測出的車速(su)(su)。

在步驟(zou)S902中(zhong)，馬(ma)達要求轉矩(ju)運算部110當讀入了加(jia)速(su)(su)踏板開(kai)度(du)和車速(su)(su)時，參照預先存儲的(de)(de)轉矩(ju)圖表(biao)，來計(ji)算與根據該(gai)加(jia)速(su)(su)踏板開(kai)度(du)和車速(su)(su)確定(ding)的(de)(de)運轉點相(xiang)對(dui)應(ying)的(de)(de)馬(ma)達要求轉矩(ju)Treq。

在(zai)步驟(zou)S903中，控(kong)制器7的馬達(da)要(yao)求(qiu)(qiu)電力運算部120當獲取到(dao)馬達(da)要(yao)求(qiu)(qiu)轉(zhuan)矩(ju)時(shi)，參(can)照預(yu)先(xian)存儲的要(yao)求(qiu)(qiu)電力圖表，計(ji)算與該馬達(da)要(yao)求(qiu)(qiu)轉(zhuan)矩(ju)Treq相(xiang)對應的馬達(da)要(yao)求(qiu)(qiu)電力。

在步驟S910中，控制(zhi)器(qi)7的堆(dui)(dui)下(xia)(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)運算部200執行用于(yu)設定堆(dui)(dui)下(xia)(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)的堆(dui)(dui)下(xia)(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)處理(li)。關于(yu)堆(dui)(dui)下(xia)(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)處理(li)，參照圖9在后面敘述。

在步驟S904中，控(kong)制器7的(de)(de)轉換器控(kong)制電(dian)壓運算(suan)部130基(ji)于(yu)馬達(da)要求電(dian)力，來以使DC/DC轉換器3的(de)(de)燃料(liao)電(dian)池(chi)堆1側的(de)(de)電(dian)壓不(bu)低于(yu)堆下限電(dian)壓的(de)(de)方(fang)式運算(suan)DC/DC轉換器3的(de)(de)燃料(liao)電(dian)池(chi)堆1側的(de)(de)電(dian)壓。

在本實施方式中，轉換(huan)器控(kong)制(zhi)(zhi)電壓運(yun)算(suan)部130以使從燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)(chi)(chi)堆(dui)1輸出的(de)電力為馬(ma)達要求電力的(de)方式使DC/DC轉換(huan)器3的(de)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)(chi)(chi)堆(dui)1側(ce)的(de)電壓下(xia)降。然后(hou)，在DC/DC轉換(huan)器3的(de)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)(chi)(chi)堆(dui)1側(ce)的(de)電壓達到堆(dui)下(xia)限電壓的(de)情況下(xia)，轉換(huan)器控(kong)制(zhi)(zhi)電壓運(yun)算(suan)部130將燃(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)電池(chi)(chi)(chi)堆(dui)1的(de)電壓限制(zhi)(zhi)為堆(dui)下(xia)限電壓。

圖(tu)9是表(biao)示在(zai)步驟S910中執(zhi)行的堆下限電壓處理的一例的流程圖(tu)。

在步驟S911中，堆下(xia)限(xian)電(dian)壓(ya)運算部200的(de)堆下(xia)限(xian)電(dian)壓(ya)設(she)定部230從(cong)內(nei)部電(dian)阻測(ce)定裝置6讀入與(yu)(yu)燃(ran)料電(dian)池堆1的(de)電(dian)解(jie)(jie)質(zhi)膜(mo)的(de)濕(shi)潤(run)度有相關(guan)性的(de)HFR。燃(ran)料電(dian)池堆1的(de)HFR越(yue)大，則電(dian)解(jie)(jie)質(zhi)膜(mo)處于越(yue)干的(de)狀態，HFR越(yue)小，則電(dian)解(jie)(jie)質(zhi)膜(mo)處于越(yue)濕(shi)的(de)狀態。此外，作為與(yu)(yu)電(dian)解(jie)(jie)質(zhi)膜(mo)的(de)濕(shi)潤(run)度有相關(guan)性的(de)參(can)數(shu)，例如也可以使(shi)用燃(ran)料電(dian)池堆1的(de)溫度來代替HFR。

在(zai)步驟S912中，堆下(xia)(xia)限電壓(ya)設定(ding)部230判(pan)斷HFR是(shi)否為(wei)干燥(zao)判(pan)定(ding)閾(yu)值Rw以上(shang)。干燥(zao)判(pan)定(ding)閾(yu)值Rw被設定(ding)為(wei)如圖(tu)3的(de)(de)實線所示那(nei)樣(yang)在(zai)將(jiang)燃料(liao)電池堆1的(de)(de)電壓(ya)設定(ding)為(wei)INV性能保證電壓(ya)Vt的(de)(de)狀態(tai)下(xia)(xia)能夠(gou)從燃料(liao)電池堆1供給(gei)驅動馬達5的(de)(de)額(e)定(ding)電力的(de)(de)濕潤狀態(tai)下(xia)(xia)的(de)(de)HFR的(de)(de)上(shang)限值。

在步驟S920中(zhong)，控制器(qi)7的(de)堆(dui)下(xia)(xia)限(xian)電壓(ya)設定部(bu)230在HFR為干燥(zao)判定閾值Rw以上的(de)情況下(xia)(xia)，判斷為在加速時堆(dui)電壓(ya)被INV性能保證電壓(ya)Vt所限(xian)制，執行堆(dui)下(xia)(xia)限(xian)電壓(ya)緩和處理。關于堆(dui)下(xia)(xia)限(xian)電壓(ya)處理的(de)詳情，參照(zhao)圖(tu)10在后面敘述。

在(zai)步(bu)驟(zou)S913中(zhong)，堆下(xia)(xia)限(xian)(xian)電(dian)壓設定(ding)(ding)部230在(zai)HFR小于干燥判(pan)定(ding)(ding)閾值Rw的(de)(de)情況下(xia)(xia)，判(pan)斷(duan)為(wei)處于燃(ran)料電(dian)池堆1能(neng)夠向驅(qu)動馬(ma)達5供給額定(ding)(ding)電(dian)力Pt的(de)(de)狀態，將堆下(xia)(xia)限(xian)(xian)電(dian)壓設定(ding)(ding)為(wei)INV性能(neng)保證電(dian)壓Vt。之后，返回到圖8所示(shi)的(de)(de)燃(ran)料電(dian)池系統100的(de)(de)控制方法的(de)(de)處理(li)過程。

圖(tu)10是表(biao)示在步驟S920中執行的(de)堆(dui)下限電壓緩和處理的(de)一例(li)的(de)流程圖(tu)。

在步(bu)驟(zou)S921中，堆下(xia)限電(dian)壓運(yun)算(suan)部(bu)200的緩和電(dian)壓運(yun)算(suan)部(bu)220基(ji)于INV性能保證(zheng)電(dian)壓Vt下(xia)的限制電(dian)力Ps，來運(yun)算(suan)緩和電(dian)壓下(xia)限值Vsmin。

在本實施方式(shi)中(zhong)，在緩和電(dian)壓(ya)(ya)(ya)運算部220中(zhong)，如圖6的(de)(a)和圖6的(de)(b)所(suo)示那樣按燃料電(dian)池(chi)堆(dui)(dui)1的(de)HFR而預先(xian)存儲有(you)IV特性(xing)。而且，緩和電(dian)壓(ya)(ya)(ya)運算部220參(can)照(zhao)根據HFR確(que)定的(de)IV特性(xing)，求(qiu)出INV性(xing)能保(bao)證電(dian)壓(ya)(ya)(ya)Vt下的(de)堆(dui)(dui)電(dian)流，將該堆(dui)(dui)電(dian)流與INV性(xing)能保(bao)證電(dian)壓(ya)(ya)(ya)Vt相乘來(lai)計算限制電(dian)力(li)Ps。

此(ci)外，緩(huan)和電(dian)壓運算(suan)(suan)部220也可以使用堆(dui)(dui)電(dian)流傳(chuan)感器11和堆(dui)(dui)電(dian)壓傳(chuan)感器12來估計IV特(te)性(xing)，基于該IV特(te)性(xing)來求出INV性(xing)能(neng)保證電(dian)壓Vt下的堆(dui)(dui)電(dian)流，由此(ci)計算(suan)(suan)限制電(dian)壓Ps。

另外(wai)，在緩和(he)電壓(ya)運算部220中(zhong)，預先存儲有(you)如圖6的(de)(de)(c)和(he)圖6的(de)(de)(d)所示(shi)那(nei)樣與(yu)驅(qu)動馬達(da)5的(de)(de)馬達(da)轉(zhuan)速相對的(de)(de)輸出特(te)性(xing)和(he)電壓(ya)特(te)性(xing)。緩和(he)電壓(ya)運算部220參照(zhao)該驅(qu)動馬達(da)的(de)(de)輸出特(te)性(xing)，求(qiu)出限制(zhi)電力Ps下的(de)(de)馬達(da)轉(zhuan)速，根據該轉(zhuan)速，參照(zhao)驅(qu)動馬達(da)5的(de)(de)電壓(ya)特(te)性(xing)來確定馬達(da)電壓(ya)。

緩和電壓(ya)運(yun)算部220將該(gai)馬達電壓(ya)變(bian)換為逆變(bian)器4的(de)電壓(ya)，計(ji)算該(gai)逆變(bian)器4的(de)電壓(ya)來作(zuo)為燃料電池(chi)堆1的(de)緩和電壓(ya)下限值Vsmin。

通過像(xiang)這樣決(jue)定緩(huan)和電壓的(de)下限值Vsmin，能夠(gou)不使(shi)發電電力低于(yu)堆電壓被限制為(wei)INV性能保(bao)證電壓Vt時的(de)限制電力Ps地(di)增加(jia)堆電流從而促進燃料電池堆1的(de)加(jia)濕。

在步驟S922中，緩和(he)電(dian)壓運算部220基于緩和(he)電(dian)壓下限(xian)值Vsmin，使用(yong)預先(xian)決(jue)定的圖表等來(lai)運算馬達上(shang)限(xian)轉矩(ju)(ju)Tmax。由此，能夠(gou)求(qiu)出圖7的點劃(hua)線所示的上(shang)限(xian)轉矩(ju)(ju)520。

在(zai)(zai)步驟(zou)S930中，緩和電壓(ya)(ya)運算(suan)部220執行(xing)以下處(chu)(chu)理：判定在(zai)(zai)堆電壓(ya)(ya)被設定為緩和電壓(ya)(ya)下限值Vsim的狀(zhuang)態下是否能夠實(shi)現馬達要求(qiu)轉(zhuan)矩Treq。關于該處(chu)(chu)理的詳情，參照圖(tu)11在(zai)(zai)后面敘述。

緩和(he)電(dian)壓(ya)運算(suan)部220在(zai)步(bu)驟(zou)(zou)S923中判定(ding)為若將堆(dui)電(dian)壓(ya)設定(ding)為緩和(he)電(dian)壓(ya)下(xia)限值Vsmin則無法實現加速(su)要求的情況下(xia)，進入步(bu)驟(zou)(zou)S924，在(zai)判定(ding)為能夠(gou)實現加速(su)要求的情況下(xia)進入步(bu)驟(zou)(zou)S926。

在(zai)步驟S924中，緩(huan)和電(dian)壓運算部220在(zai)判斷為若是(shi)緩(huan)和電(dian)壓下(xia)(xia)限(xian)值Vsmin則無(wu)法實現加速要求的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)(xia)，運算能夠實現馬達要求轉矩Treq的(de)緩(huan)和電(dian)壓Vs。

在(zai)本實施方式中，緩和(he)(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)運(yun)算(suan)部220參照(zhao)預先決定(ding)的(de)(de)緩和(he)(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)圖表，基于(yu)(yu)馬達要(yao)求轉(zhuan)矩Treq以及由馬達轉(zhuan)速傳感器51檢測出的(de)(de)當前的(de)(de)馬達轉(zhuan)速來運(yun)算(suan)緩和(he)(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)Vs。此外，關于(yu)(yu)緩和(he)(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)圖表的(de)(de)詳情(qing)，參照(zhao)圖12在(zai)后面敘述。

在步驟S925中，堆下限電(dian)壓(ya)設定部230將能夠(gou)實(shi)現馬達要求轉矩的緩和電(dian)壓(ya)Vs設定為堆下限電(dian)壓(ya)。

在步驟S926中，堆下(xia)(xia)限(xian)電壓(ya)設(she)(she)定部230在能夠以與(yu)限(xian)制電力Ps下(xia)(xia)的馬(ma)達輸(shu)出同等(deng)的輸(shu)出來實現加速要求的情況下(xia)(xia)，將緩和電壓(ya)下(xia)(xia)限(xian)值Vsmin設(she)(she)定為堆下(xia)(xia)限(xian)電壓(ya)。然后(hou)，當步驟S925或S926的處理(li)完成時，結束堆下(xia)(xia)限(xian)電壓(ya)緩和處理(li)，返回到圖9的處理(li)。

圖(tu)11是表示在步驟(zou)S930中執(zhi)行的針對(dui)加(jia)速要求的實現可否判(pan)定處理的一例的圖(tu)。

在(zai)步(bu)驟(zou)S931中，緩(huan)和電(dian)壓(ya)運算部220判斷(duan)馬達要(yao)求轉矩Treq是否大(da)于(yu)(yu)基于(yu)(yu)緩(huan)和電(dian)壓(ya)下限(xian)值Vsmin而設定的馬達上(shang)限(xian)轉矩Tmax。

在步驟(zou)S932中，緩和(he)電壓運(yun)算(suan)部220在馬達要求(qiu)轉矩(ju)Treq大于(yu)馬達上限轉矩(ju)Tmax的情況下，判定為若(ruo)是(shi)限制(zhi)電力Ps下的馬達輸出則(ze)無法實(shi)現加速要求(qiu)。

在(zai)步驟(zou)S933中，緩(huan)和電(dian)壓運(yun)算部220在(zai)馬(ma)達(da)(da)要求(qiu)轉矩Treq為馬(ma)達(da)(da)上限(xian)(xian)轉矩Tmax以下的(de)情(qing)況下，判定為能夠通過限(xian)(xian)制電(dian)力Ps下的(de)馬(ma)達(da)(da)輸出來實(shi)(shi)現加速要求(qiu)。然(ran)后，當步驟(zou)S932和S933的(de)處理完成時，結束針對加速要求(qiu)的(de)實(shi)(shi)現可否判定處理，返回到圖10的(de)處理。

圖12是表示緩和電壓(ya)運算部220中存儲的緩和電壓(ya)圖表的一例(li)的觀念圖。在圖12中，橫軸(zhou)表示馬達(da)轉速，縱軸(zhou)表示馬達(da)要求轉矩(ju)。

如圖12所(suo)示，在比基于緩和電(dian)壓(ya)(ya)下(xia)限值(zhi)(zhi)Vsmin的(de)上(shang)限轉(zhuan)(zhuan)矩221靠(kao)內側的(de)運轉(zhuan)(zhuan)區域，將(jiang)緩和電(dian)壓(ya)(ya)下(xia)限值(zhi)(zhi)Vsmin設(she)定為堆(dui)下(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)。另外，馬(ma)達要求(qiu)轉(zhuan)(zhuan)矩比上(shang)限轉(zhuan)(zhuan)矩221大越多，則將(jiang)堆(dui)下(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)設(she)定為比緩和電(dian)壓(ya)(ya)下(xia)限值(zhi)(zhi)Vsim大越多的(de)值(zhi)(zhi)Vs。

這樣，在燃料電(dian)池堆1為干(gan)燥狀態(tai)時，堆下限電(dian)壓(ya)運算部200將(jiang)低于INV性能保(bao)證電(dian)壓(ya)Vt的緩和電(dian)壓(ya)Vs作為堆下限電(dian)壓(ya)輸出到轉換器控制(zhi)電(dian)壓(ya)運算部130。

具體地說，緩(huan)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)運算(suan)部220基于INV性(xing)能保證電(dian)(dian)壓(ya)Vt下(xia)的(de)馬達輸出(chu)來求(qiu)出(chu)緩(huan)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)下(xia)限值(zhi)Vsmin，只在通過(guo)該緩(huan)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)下(xia)限值(zhi)Vsmin無法實現駕駛(shi)員的(de)加速(su)要求(qiu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)使緩(huan)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)Vs上升。

由此，與將堆(dui)電壓(ya)限(xian)制(zhi)為INV性(xing)能(neng)保證電壓(ya)Vt時相比，能(neng)夠抑(yi)制(zhi)驅動馬(ma)達5的輸(shu)出降(jiang)(jiang)低(di)并(bing)使(shi)堆(dui)電流增加。因而，能(neng)夠抑(yi)制(zhi)加速過程中駕駛性(xing)能(neng)的降(jiang)(jiang)低(di)并(bing)使(shi)燃料電池(chi)堆(dui)1盡快(kuai)轉(zhuan)變為濕潤狀態。

接著，參照附圖來(lai)說明(ming)在接收(shou)到來(lai)自駕駛(shi)員的(de)加(jia)速(su)要求的(de)情況下若是緩和(he)電(dian)壓(ya)下限值Vsmin則無法實現加(jia)速(su)要求時(shi)的(de)緩和(he)電(dian)壓(ya)Vs的(de)設(she)定方(fang)法。

圖13是(shi)表示從緩和電壓下限值Vsmin轉變為(wei)緩和電壓Vs的方法的一例的時(shi)序圖。

在(zai)時刻t1之前的時間點，馬(ma)達(da)(da)要求轉矩Treq小(xiao)于馬(ma)達(da)(da)上限(xian)(xian)轉矩Tmin，緩和電(dian)壓(ya)下限(xian)(xian)值Vsmin被(bei)設定為堆下限(xian)(xian)電(dian)壓(ya)。

在(zai)時刻t1，作為(wei)駕(jia)駛(shi)(shi)員(yuan)的加(jia)(jia)速(su)(su)要求(qiu)(qiu)，加(jia)(jia)速(su)(su)踏(ta)板(ban)的踏(ta)下量(liang)變大，馬達要求(qiu)(qiu)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)Treq超過馬達上限轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)Tmax。因此，緩(huan)和(he)(he)電壓運算部220判定為(wei)無法實現駕(jia)駛(shi)(shi)員(yuan)的加(jia)(jia)速(su)(su)要求(qiu)(qiu)，參(can)照圖(tu)12所示(shi)的緩(huan)和(he)(he)電壓圖(tu)表，計算與根據馬達要求(qiu)(qiu)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)Treq和(he)(he)馬達轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)而確定的運轉(zhuan)(zhuan)點(dian)相(xiang)對應的緩(huan)和(he)(he)電壓Vs。

然后，緩和(he)電(dian)(dian)壓(ya)運算部220在整個預先決定(ding)的(de)轉(zhuan)變時間(jian)t_sw內使堆下限電(dian)(dian)壓(ya)從緩和(he)電(dian)(dian)壓(ya)下限值Vsmin單調遞增，以切(qie)換(huan)為(wei)緩和(he)電(dian)(dian)壓(ya)Vs。通過像這樣(yang)使緩和(he)電(dian)(dian)壓(ya)逐漸上升，能夠一邊(bian)促進燃料電(dian)(dian)池堆1的(de)加濕，一邊(bian)提高驅動馬達5的(de)可輸出轉(zhuan)矩的(de)上限。

在從(cong)時(shi)刻(ke)t1經過(guo)了(le)轉變時(shi)間t_sw的(de)時(shi)刻(ke)t2，堆下限電(dian)(dian)壓上(shang)升至(zhi)緩(huan)和電(dian)(dian)壓Vs。由此，能夠(gou)實現馬達(da)要求轉矩Treq，因此能夠(gou)確保(bao)燃料電(dian)(dian)池堆1中生成(cheng)的(de)水(shui)的(de)產生量并(bing)抑制駕駛性(xing)能的(de)降低。

通(tong)過像這樣(yang)設置轉變(bian)時間t_sw，能夠抑(yi)制與(yu)加速要求(qiu)(qiu)相伴的驅動馬達5的急劇的輸出變(bian)動并(bing)實(shi)現加速要求(qiu)(qiu)，因此駕(jia)駛(shi)性能提高。

接著，說明執行(xing)本實施方式(shi)中的堆下限電壓緩(huan)和處(chu)理(li)時(shi)的燃料電池系統100的動(dong)作。

圖(tu)14是(shi)表示將堆下限電壓設定為緩和(he)電壓Vs時的(de)燃料電池堆1的(de)狀態變化(hua)的(de)時序圖(tu)。

圖14的(de)(de)(de)(a)是表(biao)示(shi)(shi)由堆電(dian)壓(ya)傳感(gan)器12檢(jian)測的(de)(de)(de)堆電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)變(bian)化的(de)(de)(de)圖。圖14的(de)(de)(de)(b)是表(biao)示(shi)(shi)由堆電(dian)流(liu)傳感(gan)器11檢(jian)測的(de)(de)(de)堆電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)變(bian)化的(de)(de)(de)圖。圖14的(de)(de)(de)(c)是表(biao)示(shi)(shi)基于堆電(dian)壓(ya)和堆電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)燃料電(dian)池堆1的(de)(de)(de)輸出(chu)電(dian)力的(de)(de)(de)變(bian)化的(de)(de)(de)圖。

圖(tu)14的(de)(de)(a)至圖(tu)14的(de)(de)(c)的(de)(de)各(ge)附圖(tu)的(de)(de)橫(heng)軸(zhou)為相互共同的(de)(de)時(shi)間(jian)軸(zhou)。另(ling)外，在各(ge)附圖(tu)中，通過(guo)實線(xian)來表示(shi)將緩(huan)(huan)和電(dian)壓(ya)Vs設定為堆下(xia)限電(dian)壓(ya)時(shi)的(de)(de)狀(zhuang)態，通過(guo)點劃線(xian)來表示(shi)不設定緩(huan)(huan)和電(dian)壓(ya)Vs而將INV性能(neng)保證電(dian)壓(ya)Vt設定為堆下(xia)限電(dian)壓(ya)時(shi)的(de)(de)狀(zhuang)態。

在時刻t10，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)系(xi)統100被啟動。此時，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)堆(dui)1處于(yu)干燥的(de)狀態，基于(yu)駕駛員(yuan)的(de)加(jia)速要求(qiu)，能夠實現馬達(da)要求(qiu)轉矩的(de)緩和(he)電(dian)壓Vt被設定為堆(dui)下限電(dian)壓。

根據駕駛員(yuan)的(de)加速(su)要求，如(ru)(ru)圖14的(de)(a)所示，通過DC/DC轉換器3使堆(dui)(dui)電壓下降，隨之如(ru)(ru)圖14的(de)(b)所示那樣堆(dui)(dui)電流上升。由(you)此，如(ru)(ru)圖14的(de)(c)所示，堆(dui)(dui)輸(shu)出電力上升。

在時刻t11，如圖(tu)14的(de)(de)(a)所示(shi)，堆(dui)電壓被降至INV性能保證電壓Vt。此時，如圖(tu)14的(de)(de)(b)所示(shi)，堆(dui)電流(liu)因IV特性差而被限制為比額(e)定電流(liu)It小的(de)(de)值Is。

因(yin)此(ci)(ci)，當堆(dui)電壓被INV性(xing)能保證電壓Vt所(suo)限制時，如圖(tu)14的(de)(b)的(de)點劃線所(suo)示那樣維持(chi)為(wei)堆(dui)電流(liu)少的(de)狀態，因(yin)此(ci)(ci)到(dao)通(tong)過生(sheng)成水(shui)使燃料電池堆(dui)1變為(wei)濕潤狀態為(wei)止需要(yao)時間(jian)。其結果，IV特性(xing)的(de)恢復(fu)也(ye)變慢(man)，如圖(tu)14的(de)(c)的(de)點劃線所(suo)示那樣堆(dui)輸出電力(li)逐漸增加。

另一方面，通(tong)過(guo)利用(yong)緩和電(dian)壓(ya)Vs來緩和堆下限電(dian)壓(ya)，如圖14的(a)所示(shi)，堆電(dian)壓(ya)降到低于INV性能保證電(dian)壓(ya)Vt。

當在時刻t12堆(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)被(bei)降至緩(huan)和電(dian)(dian)(dian)壓(ya)Vs時，如圖14的(b)所示(shi)，堆(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)流從限制電(dian)(dian)(dian)流Is大幅上升而(er)超過額(e)定電(dian)(dian)(dian)流Is。由此，在燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)池堆(dui)(dui)1中大量產生(sheng)生(sheng)成水，因此IV特性(xing)盡(jin)快恢復(fu)，如圖14的(c)所示(shi)，與堆(dui)(dui)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)被(bei)維持(chi)為INV性(xing)能保(bao)證電(dian)(dian)(dian)壓(ya)Vt時相(xiang)比，堆(dui)(dui)輸出電(dian)(dian)(dian)力迅速地上升。此外(wai)，時刻t1至時刻t2的期間為1秒(miao)左右。

在時刻t13，如圖14的(de)(de)(c)所(suo)示，堆輸(shu)出電力達到(dao)驅(qu)動馬達5的(de)(de)額定電力Pt。之后，如圖14的(de)(de)(b)所(suo)示，堆電流維持為(wei)較高，因此燃(ran)料電池堆1的(de)(de)電解質膜由于大量的(de)(de)生成水而(er)變為(wei)更濕潤的(de)(de)狀態，IV特性(xing)進一步改(gai)善。因此，如圖14的(de)(de)(c)所(suo)示，堆輸(shu)出電力逐漸(jian)上升。

在時(shi)刻t14，燃料電(dian)池(chi)堆1的(de)(de)HFR變(bian)得小于(yu)圖3所(suo)示(shi)的(de)(de)濕(shi)潤狀態Rw，通過緩(huan)和(he)電(dian)壓運算部220執行(xing)使堆下限電(dian)壓從緩(huan)和(he)電(dian)壓Vs恢(hui)復為INV性能(neng)保證電(dian)壓Vt的(de)(de)處理。在此，與圖13所(suo)示(shi)的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)方(fang)法同樣地，設置(zhi)規定的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)時(shi)間，使堆下限電(dian)壓逐漸升高(gao)。

在時刻t15，如(ru)圖14的(a)所示，堆(dui)下(xia)限電(dian)壓(ya)恢復為INV性能保(bao)證電(dian)壓(ya)Vt，堆(dui)下(xia)限電(dian)壓(ya)的恢復處(chu)理結束。

通(tong)過像這樣將低于INV性能保證電(dian)壓(ya)Vt的(de)緩和電(dian)壓(ya)Vs設定為堆(dui)下限(xian)電(dian)壓(ya)，堆(dui)電(dian)流大幅上升而(er)大量產生生成水，因(yin)此(ci)能夠以極短的(de)時(shi)間就從燃料電(dian)池堆(dui)1供給額定電(dian)力Pt。

此(ci)外，在本實施方式中，說(shuo)明了從燃料電(dian)池堆1向驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)達5供給電(dian)力的例子，但是如下(xia)圖所(suo)示，在驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)達5起動(dong)時也從蓄電(dian)池2向驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)達5供給電(dian)力以(yi)確保(bao)驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)達5的響應性。

圖(tu)(tu)15是表示在使用蓄電(dian)(dian)池(chi)2來(lai)輔(fu)助(zhu)燃料電(dian)(dian)池(chi)堆(dui)1的(de)情況下緩(huan)和了(le)堆(dui)下限電(dian)(dian)壓(ya)時的(de)燃料電(dian)(dian)池(chi)系統(tong)100的(de)可供給電(dian)(dian)力(li)的(de)圖(tu)(tu)。

在圖15中，橫軸(zhou)(zhou)表(biao)示時(shi)間，縱(zong)軸(zhou)(zhou)表(biao)示能(neng)夠從燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)系(xi)統(tong)100向驅動(dong)馬(ma)達5供給的電(dian)(dian)(dian)力(li)。另外，通過實線來表(biao)示將緩和電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)Vs設定(ding)為堆下(xia)限電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)時(shi)的電(dian)(dian)(dian)力(li)，通過點劃(hua)線來表(biao)示將INV性能(neng)保(bao)證電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)Vt設定(ding)為堆下(xia)限電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)時(shi)的電(dian)(dian)(dian)力(li)。

在時刻t20，驅(qu)(qu)動(dong)馬(ma)達5起動(dong)，通(tong)過DC/DC轉(zhuan)換(huan)器3從蓄(xu)(xu)電(dian)池(chi)2向驅(qu)(qu)動(dong)馬(ma)達5放出輔助電(dian)力，并且堆電(dian)壓(ya)下降而從燃(ran)料電(dian)池(chi)堆1向驅(qu)(qu)動(dong)馬(ma)達5逐漸輸出發電(dian)電(dian)力。通(tong)過像這(zhe)樣利(li)用蓄(xu)(xu)電(dian)池(chi)2來輔助燃(ran)料電(dian)池(chi)堆1的(de)發電(dian)，能夠確保驅(qu)(qu)動(dong)馬(ma)達5的(de)響應性(xing)。

在(zai)時刻t21，堆電(dian)壓達到(dao)INV性能保(bao)證電(dian)壓Vt，從燃料(liao)電(dian)池堆1輸(shu)出限制電(dian)力(li)Ps。在(zai)此，燃料(liao)電(dian)池堆1為干燥狀(zhuang)態，因此堆電(dian)壓被降至緩和電(dian)壓Vs，堆電(dian)流增(zeng)加(jia)而在(zai)燃料(liao)電(dian)池堆1內大量地產生生成水。

由此，燃料(liao)電(dian)池堆1的電(dian)解質膜迅速(su)被加濕，因(yin)此IV特性(xing)恢(hui)復而燃料(liao)電(dian)池堆1的發(fa)電(dian)電(dian)力(li)迅速(su)上(shang)升(sheng)。然后，在時刻t22，能(neng)夠向驅動馬達5供(gong)給額定電(dian)力(li)Pt。

并且，到IV特性恢(hui)復(fu)為止的時(shi)間縮短，因此能(neng)(neng)夠抑制與(yu)燃(ran)料電池堆(dui)1的發(fa)電不足相伴的蓄電池2的放(fang)電量的增加，因此能(neng)(neng)夠防止蓄電池2變得過放(fang)電。

根據(ju)本發明的(de)(de)第一實(shi)施方(fang)式，燃料(liao)電(dian)(dian)池系統100具(ju)備(bei)：燃料(liao)電(dian)(dian)池堆1；蓄(xu)電(dian)(dian)池2；以及逆變器4，其(qi)將從(cong)燃料(liao)電(dian)(dian)池堆1輸出的(de)(de)電(dian)(dian)力變換(huan)(huan)(huan)為交流電(dian)(dian)力后供(gong)給(gei)到驅動馬達5。并且，燃料(liao)電(dian)(dian)池系統100具(ju)備(bei)轉換(huan)(huan)(huan)器3，該轉換(huan)(huan)(huan)器3使用從(cong)蓄(xu)電(dian)(dian)池2輸出的(de)(de)電(dian)(dian)力來控(kong)制燃料(liao)電(dian)(dian)池堆1與(yu)逆變器4之間的(de)(de)電(dian)(dian)壓。

而且，燃料電(dian)池系統100具備轉換器控制電(dian)壓運(yun)算部130和堆(dui)下限(xian)電(dian)壓運(yun)算部200。

轉(zhuan)換器控制電(dian)壓(ya)(ya)運(yun)算部130以使燃料電(dian)池堆(dui)1與(yu)逆(ni)變器4之間的電(dian)壓(ya)(ya)不低于作為(wei)逆(ni)變器4的電(dian)壓(ya)(ya)下限值的INV性能保證電(dian)壓(ya)(ya)Vt的方(fang)式控制轉(zhuan)換器3。

而且，堆下限電(dian)壓運(yun)算部200在驅動馬(ma)達5的要(yao)求(qiu)電(dian)力增加時、例(li)如駕駛(shi)員踏下加速踏板時，使燃料電(dian)池(chi)堆1與逆變器4之間的電(dian)壓降(jiang)到低于(yu)INV性能保(bao)證(zheng)電(dian)壓Vt。

由此，在加(jia)速要(yao)求等驅動馬達5的要(yao)求電(dian)(dian)力(li)增加(jia)的情況下，從(cong)燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1取出的電(dian)(dian)流變(bian)大(da)，在燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1內大(da)量地產(chan)生(sheng)生(sheng)成水，因此能(neng)夠(gou)使(shi)燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1的電(dian)(dian)解質膜盡快轉(zhuan)變(bian)為濕(shi)潤(run)狀態。因此，燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1的發電(dian)(dian)性(xing)能(neng)提高，并且能(neng)夠(gou)在加(jia)速運轉(zhuan)中改善與IV特(te)性(xing)的降低相伴的車輛的運轉(zhuan)性(xing)(駕(jia)駛性(xing)能(neng))的降低。

并(bing)且，能夠(gou)避免與(yu)燃(ran)料電池堆1的(de)發電電力(li)的(de)降低相伴地經由(you)DC/DC轉換器3從蓄電池2向逆變器4取出過大的(de)放電電力(li)。

另外，在本實施方式中，在燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1的(de)(de)電(dian)(dian)解質膜已濕潤時，堆(dui)下限電(dian)(dian)壓(ya)運算部(bu)200限制使燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1與(yu)逆變(bian)器(qi)4之(zhi)間的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)降到低于INV性能(neng)保證(zheng)電(dian)(dian)壓(ya)Vt的(de)(de)情況。在此，將燃料電(dian)(dian)池堆(dui)1與(yu)逆變(bian)器(qi)4之(zhi)間的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)僅稱為(wei)“堆(dui)電(dian)(dian)壓(ya)”。

具體地(di)說，在(zai)如圖3所(suo)示那(nei)樣在(zai)堆電壓(ya)降低至INV性(xing)能(neng)保證(zheng)電壓(ya)Vt時(shi)能(neng)夠向(xiang)驅動馬達5供給額定電力(li)Pt的(de)濕潤狀態Rw時(shi)，不使堆電壓(ya)低于INV性(xing)能(neng)保證(zheng)電壓(ya)Vt。

當(dang)在(zai)不需要使堆電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)的狀況(kuang)下(xia)使堆電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)時(shi)，如圖4所示那樣驅動(dong)馬達5的轉矩(ju)降(jiang)低(di)，駕(jia)駛性能(neng)會(hui)降(jiang)低(di)。因此，通(tong)過在(zai)燃料電(dian)池堆1的電(dian)解質膜為濕潤狀態時(shi)禁止使堆下(xia)限電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)，能(neng)夠抑制(zhi)無用的駕(jia)駛性能(neng)的降(jiang)低(di)。

另外，在(zai)本實(shi)施方式中，緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)運(yun)算(suan)部220參(can)照圖12所示的緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)圖表(biao)來計(ji)算(suan)緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)Vs，該緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)Vs低于INV性能保證電壓(ya)(ya)Vt，且該緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)Vs在(zai)加(jia)速過(guo)程中不使(shi)馬(ma)達(da)轉(zhuan)速降低就(jiu)能夠實(shi)現馬(ma)達(da)要求轉(zhuan)矩。然后，通過(guo)堆(dui)下限(xian)電壓(ya)(ya)設定部230將緩(huan)和(he)電壓(ya)(ya)Vs設定為堆(dui)下限(xian)電壓(ya)(ya)。

由此，能夠實(shi)現驅動馬(ma)達5的要求電力增加(jia)時的馬(ma)達要求轉(zhuan)矩，因此能夠促進燃料電池堆(dui)1的加(jia)濕(shi)并抑制駕(jia)駛性能的降低(di)。

另外，在(zai)本(ben)實(shi)施方式中，緩和電(dian)壓運算(suan)部220如(ru)圖6所示(shi)那(nei)樣，基于不使堆電(dian)壓降到(dao)低于INV性(xing)能保證(zheng)電(dian)壓Vt而維持為INV性(xing)能保證(zheng)電(dian)壓Vt時的(de)驅動馬達5的(de)輸出來計算(suan)緩和電(dian)壓下限(xian)值(zhi)Vsmin。

由(you)此，能夠以(yi)與限制為(wei)INV性能保證(zheng)電壓Vt時(shi)相比不過量地(di)限制驅動馬(ma)達5的(de)轉矩的(de)方式，使燃料電池堆1迅速地(di)轉變為(wei)濕潤狀(zhuang)態(tai)。

另外(wai)，在(zai)本實施方(fang)式中，堆(dui)(dui)下(xia)(xia)(xia)限電(dian)壓設定部230如圖(tu)10所示(shi)那(nei)樣，在(zai)驅動馬(ma)達5的要求電(dian)力增加的情況(kuang)下(xia)(xia)(xia)與將(jiang)堆(dui)(dui)電(dian)壓維(wei)持為INV性能保證(zheng)電(dian)壓Vt時相(xiang)比(bi)馬(ma)達輸出降低(di)時禁止(zhi)使(shi)堆(dui)(dui)下(xia)(xia)(xia)限電(dian)壓降至緩和電(dian)壓下(xia)(xia)(xia)限值(zhi)Vsmin。

由此(ci)(ci)，能(neng)(neng)夠(gou)防(fang)止比限制為INV性能(neng)(neng)保(bao)證電壓Vt時還限制驅動馬達5的(de)轉矩，因此(ci)(ci)能(neng)(neng)夠(gou)抑制駕(jia)駛性能(neng)(neng)的(de)降低。

此(ci)外，也可以(yi)是，在與將堆電力維持(chi)為INV性能(neng)(neng)保證電壓Vt時的馬(ma)達輸出(chu)相比驅動馬(ma)達5的輸出(chu)降(jiang)低時，堆下(xia)(xia)限電壓設定(ding)部(bu)230不使堆電壓下(xia)(xia)降(jiang)而(er)將堆電壓設定(ding)為INV性能(neng)(neng)保證電壓Vt。由此(ci)，能(neng)(neng)夠抑(yi)制運算負荷并以(yi)簡易的結構(gou)來抑(yi)制駕駛性能(neng)(neng)的降(jiang)低。

另外，在本(ben)實施方式中，堆(dui)下(xia)限(xian)電(dian)(dian)壓運算部200如圖14的(a)所(suo)示那樣，在使堆(dui)電(dian)(dian)壓降到(dao)低于(yu)INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)壓Vt之后，使燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1與逆變器4之間的電(dian)(dian)壓逐漸(jian)上升。由此，能夠一邊對燃料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1的電(dian)(dian)解質膜進行加濕(shi)一邊使驅(qu)動馬(ma)達5的上限(xian)轉矩上升。

并且，堆下限電(dian)(dian)壓(ya)運(yun)算部200在使(shi)(shi)堆電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)到低于(yu)INV性(xing)能保證電(dian)(dian)壓(ya)Vt之后，花(hua)費(fei)規(gui)(gui)定的(de)轉變(bian)時(shi)間(jian)t_sw來使(shi)(shi)堆電(dian)(dian)壓(ya)恢復至INV性(xing)能保證電(dian)(dian)壓(ya)Vt。由此(ci)，能夠以簡單的(de)控制結構(gou)來提(ti)高駕駛性(xing)能。此(ci)外，堆下限電(dian)(dian)壓(ya)運(yun)算部200也可以使(shi)(shi)堆下限電(dian)(dian)壓(ya)以規(gui)(gui)定的(de)時(shi)間(jian)變(bian)化率恢復。

另外，在本實施方式(shi)中，堆(dui)下(xia)(xia)限電(dian)(dian)壓設定部(bu)230如圖9所示那樣，根(gen)據燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1的濕潤狀態(tai)將堆(dui)下(xia)(xia)限電(dian)(dian)壓切(qie)換為INV性(xing)能保證電(dian)(dian)壓Vt。作(zuo)為燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)1的濕潤狀態(tai)，使(shi)用HFR。

此外，也可以(yi)在燃料電(dian)池系統100中設置(zhi)測(ce)量從燃料電(dian)池堆1排出的(de)(de)氣體的(de)(de)濕度的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器，根(gen)據從該(gai)傳(chuan)感(gan)器輸(shu)出的(de)(de)檢(jian)測(ce)值來(lai)使堆下限(xian)電(dian)壓(ya)恢復為INV性能保證電(dian)壓(ya)Vt。

或者，堆(dui)下(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)設定部230估計燃料(liao)電(dian)池堆(dui)1的(de)IV特性(xing)，基于(yu)該IV特性(xing)來使堆(dui)下(xia)限電(dian)壓(ya)(ya)恢(hui)復為INV性(xing)能(neng)保證電(dian)壓(ya)(ya)Vt。

通(tong)過像這樣在燃料電(dian)池堆(dui)(dui)1的(de)(de)發電(dian)特性恢(hui)復(fu)時使堆(dui)(dui)下(xia)限電(dian)壓復(fu)原(yuan)，能(neng)夠防止驅動馬達5的(de)(de)轉矩降低，并(bing)且能(neng)夠防止從燃料電(dian)池堆(dui)(dui)1取出過量(liang)的(de)(de)電(dian)流。即，能(neng)夠可靠(kao)地確保從燃料電(dian)池堆(dui)(dui)1輸出的(de)(de)電(dian)力，并(bing)且能(neng)夠保護燃料電(dian)池堆(dui)(dui)1。

另外，在本實施(shi)方式(shi)中，堆(dui)下(xia)限(xian)電(dian)(dian)壓運(yun)算部200如(ru)圖(tu)13所(suo)示那樣(yang)，在能夠(gou)得(de)到加速要(yao)求(qiu)時的(de)(de)馬達要(yao)求(qiu)轉矩的(de)(de)緩(huan)和電(dian)(dian)壓Vs變(bian)得(de)大于緩(huan)和電(dian)(dian)壓下(xia)限(xian)值Vsmin時，使堆(dui)下(xia)限(xian)電(dian)(dian)壓逐漸上升至緩(huan)和電(dian)(dian)壓Vs。

由此，能夠(gou)(gou)抑制驅動(dong)馬達5的(de)急(ji)劇的(de)轉矩變動(dong)并實現駕駛(shi)員(yuan)的(de)加(jia)速要求，因(yin)此能夠(gou)(gou)確(que)保加(jia)速過程中的(de)駕駛(shi)性能。

(第二實施方式)

接著，參照附圖來說(shuo)明(ming)使堆(dui)下限電(dian)(dian)壓從緩(huan)和電(dian)(dian)壓Vs向INV性(xing)能保證(zheng)電(dian)(dian)壓Vt恢復的轉(zhuan)變方(fang)法。

圖16是(shi)表(biao)示本發明的(de)(de)第二實施方式中(zhong)的(de)(de)堆(dui)下限電壓的(de)(de)恢復處理的(de)(de)一(yi)例的(de)(de)圖。

圖(tu)16的(de)(de)(de)(a)是(shi)表示使車(che)輛的(de)(de)(de)加速振動G小(xiao)的(de)(de)(de)驅動馬達(da)5的(de)(de)(de)控制方法的(de)(de)(de)圖(tu)。圖(tu)16的(de)(de)(de)(a)中(zhong)示出了(le)圖(tu)7所示的(de)(de)(de)與(yu)馬達(da)轉速相(xiang)對的(de)(de)(de)轉矩(ju)特性501和轉矩(ju)特性502，除此以(yi)外還示出了(le)行(xing)駛阻力RL(RoadLoad)特性。

圖16的(de)(de)(b)是表示使(shi)加速振(zhen)動(dong)G小時的(de)(de)馬達(da)轉矩(ju)的(de)(de)時間變(bian)化的(de)(de)圖。在圖16的(de)(de)(b)中，通過(guo)實線來表示驅動(dong)馬達(da)5的(de)(de)轉矩(ju)變(bian)化，通過(guo)點(dian)線來表示馬達(da)上限轉矩(ju)。

圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)16的(de)(de)(c)是(shi)表示堆電壓的(de)(de)變(bian)化的(de)(de)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)。圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)16的(de)(de)(d)是(shi)表示燃料電池堆1的(de)(de)HFR的(de)(de)變(bian)化的(de)(de)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)。圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)16的(de)(de)(b)至圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)16的(de)(de)(d)的(de)(de)各附圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)的(de)(de)橫軸(zhou)均為共同的(de)(de)時(shi)間軸(zhou)。

如(ru)圖16的(de)(de)(a)所(suo)示，在時刻t30時的(de)(de)運(yun)轉(zhuan)(zhuan)點處加速踏板被駕駛員(yuan)踏下(xia)，計(ji)算(suan)馬達要(yao)求轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)Ts。而且，如(ru)圖16的(de)(de)(c)所(suo)示，HFR大(da)于干(gan)燥(zao)判定閾(yu)值Rw，因此運(yun)算(suan)能夠實現馬達要(yao)求轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)Ts的(de)(de)緩和電壓Vs。

如圖(tu)(tu)16的(d)所示，堆下限(xian)電(dian)壓(ya)被設定為緩和(he)電(dian)壓(ya)Vs，堆電(dian)壓(ya)被DC/DC轉換器3降至(zhi)低于INV性能保證電(dian)壓(ya)Vt的緩和(he)電(dian)壓(ya)Vs。由此(ci)，如圖(tu)(tu)16的(a)所示，驅動馬達(da)5的運(yun)轉點(dian)到達(da)時刻t31時的運(yun)轉點(dian)。

在(zai)本實施方式(shi)中，以(yi)一(yi)邊將(jiang)時刻(ke)t31時的(de)(de)馬達轉(zhuan)(zhuan)矩維持為固定一(yi)邊使驅動馬達5的(de)(de)運轉(zhuan)(zhuan)點轉(zhuan)(zhuan)至(zhi)時刻(ke)t32時的(de)(de)運轉(zhuan)(zhuan)點的(de)(de)方式(shi)，設(she)定時刻(ke)t31至(zhi)時刻(ke)t32的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變時間。

具體地說，堆下限電壓運(yun)算(suan)部200如(ru)下式所示那樣(yang)，基于換算(suan)成馬(ma)達(da)軸輸出的(de)車輛慣性J、加(jia)速初始(shi)的(de)RLini、馬(ma)達(da)轉速的(de)變化幅度dω以及馬(ma)達(da)轉矩(ju)Ts來計算(suan)轉變時間t_sw。

[式1]

然后，堆下限電(dian)壓運算部200如圖16的(c)所(suo)示(shi)那樣(yang)，在從堆電(dian)壓在時刻t31達到緩(huan)和電(dian)壓Vs起到變為時刻t32為止的轉變時間(jian)t_sw內，使(shi)堆電(dian)壓逐漸(jian)上(shang)升至INV性能保證(zheng)電(dian)壓Vt。

在(zai)轉變時間t_sw內(nei)，如圖16的(b)所示那樣馬達(da)轉矩(ju)被維持(chi)為固定，因(yin)此(ci)能夠使車輛的加速振動小，能夠減輕(qing)在(zai)加速過程(cheng)中給駕駛員帶(dai)來的不協調感(gan)。

根據(ju)本發明的(de)第二實(shi)施方(fang)式，以使車輛的(de)加速(su)振動(dong)G變(bian)小的(de)方(fang)式預先設定(ding)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)時間t_sw，在堆(dui)(dui)電(dian)(dian)壓(ya)達(da)到(dao)緩和電(dian)(dian)壓(ya)Vs后(hou)立即使堆(dui)(dui)電(dian)(dian)壓(ya)花費轉(zhuan)(zhuan)變(bian)時間t_sw從緩和電(dian)(dian)壓(ya)Vs向INV性(xing)能保(bao)證電(dian)(dian)壓(ya)Vt轉(zhuan)(zhuan)變(bian)。

由此(ci)，在(zai)轉變時間(jian)t_sw中馬(ma)達轉矩被維(wei)持為固(gu)定，因此(ci)能(neng)(neng)夠(gou)使車(che)輛的加(jia)速(su)振動(dong)G小。因此(ci)，以簡易的結(jie)構來減輕給駕(jia)駛(shi)員帶來的突然(ran)加(jia)速(su)感(gan)，因此(ci)能(neng)(neng)夠(gou)提高(gao)駕(jia)駛(shi)性(xing)能(neng)(neng)。

(第三實施方式)

接(jie)著，說(shuo)明(ming)本發明(ming)的(de)第三實施方(fang)式中的(de)燃料電池系(xi)統的(de)結構。

在本實(shi)施(shi)方式(shi)(shi)的燃料電(dian)池系統的結構(gou)中，在圖(tu)8所示的步驟S910中執行的堆(dui)下(xia)限電(dian)壓運算處理(li)的處理(li)內(nei)容不同。此(ci)(ci)外，其它結構(gou)與(yu)第一實(shi)施(shi)方式(shi)(shi)相(xiang)同，因此(ci)(ci)標(biao)注(zhu)同一標(biao)記并省略說明(ming)。

圖17是表示本實施(shi)方式中的堆下限(xian)電壓(ya)運算處理的流程圖。

在步驟S941中，堆(dui)下(xia)限電壓(ya)運(yun)算部(bu)200讀(du)入(ru)由內部(bu)電阻測定裝置6測定的HFR。

在(zai)步驟S942中，堆(dui)下限(xian)電(dian)(dian)壓運算部200基于(yu)該HFR來運算緩和電(dian)(dian)壓Vs。在(zai)本實施方式中，堆(dui)下限(xian)電(dian)(dian)壓運算部200參照預先(xian)決定的堆(dui)下限(xian)電(dian)(dian)壓圖表，計算與(yu)HFR相對應(ying)的緩和電(dian)(dian)壓Vs。關于(yu)堆(dui)下限(xian)電(dian)(dian)壓圖表的詳情，參照圖18在(zai)后面敘述。

在步驟S943中，堆下(xia)限電壓運算部200將(jiang)緩和電壓Vs設(she)定為堆下(xia)限電壓。

圖(tu)18是表(biao)示(shi)堆下限電(dian)壓(ya)運算(suan)部200中(zhong)存儲的堆下限電(dian)壓(ya)圖(tu)表(biao)的一例的圖(tu)。在圖(tu)18中(zhong)，橫軸(zhou)表(biao)示(shi)HFR，縱軸(zhou)表(biao)示(shi)緩和電(dian)壓(ya)。

通(tong)過使用堆(dui)下限(xian)電壓圖表，在HFR小(xiao)于Rw時、即燃(ran)料電池堆(dui)1為(wei)濕(shi)潤的狀態時，INV性能保證電壓Vt被設定為(wei)堆(dui)下限(xian)電壓。

而且，HFR比Rw大越(yue)多，則燃料(liao)電(dian)(dian)池堆1的IV特性越(yue)差，因(yin)此(ci)設定(ding)比INV性能保證電(dian)(dian)壓Vt小的值來作為緩和(he)電(dian)(dian)壓。另外(wai)，在HFR大于(yu)Rd時(shi)，緩和(he)電(dian)(dian)壓Vs被設定(ding)為堆下限電(dian)(dian)壓。

圖19是(shi)表示本實施方式中的基于燃料(liao)電池堆1的HFR的緩和電壓的變化的時序圖。

圖(tu)(tu)(tu)19的(de)(de)(de)(de)(a)至圖(tu)(tu)(tu)19的(de)(de)(de)(de)(d)的(de)(de)(de)(de)各附圖(tu)(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)縱軸(zhou)及橫(heng)軸(zhou)與圖(tu)(tu)(tu)16的(de)(de)(de)(de)(a)至圖(tu)(tu)(tu)16的(de)(de)(de)(de)(d)的(de)(de)(de)(de)各附圖(tu)(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)縱軸(zhou)及橫(heng)軸(zhou)相(xiang)同，圖(tu)(tu)(tu)19的(de)(de)(de)(de)(a)至圖(tu)(tu)(tu)19的(de)(de)(de)(de)(d)的(de)(de)(de)(de)各附圖(tu)(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)橫(heng)軸(zhou)為相(xiang)互共同的(de)(de)(de)(de)時間軸(zhou)。

如(ru)(ru)圖(tu)19的(de)(a)所示(shi)，在時(shi)刻t40時(shi)的(de)運轉點處加速(su)踏板被(bei)(bei)駕(jia)駛員踏下。而且，如(ru)(ru)圖(tu)19的(de)(d)所示(shi)，堆電(dian)壓被(bei)(bei)DC/DC轉換器3降至根據圖(tu)表而決定(ding)的(de)緩和電(dian)壓Vs。

在驅動馬達5到達時刻t41時的(de)運轉(zhuan)點之后，如圖(tu)19的(de)(c)所示那樣(yang)HFR變小(xiao)，與此相伴地如圖(tu)19的(de)(d)所示那樣(yang)緩和電壓逐(zhu)漸上升。

另一方(fang)面，如(ru)圖19的(b)所示(shi)，緩和電(dian)壓Vs是根據圖表設定的，因(yin)此燃料(liao)電(dian)池堆1的加濕略不(bu)足(zu)而馬(ma)達(da)轉矩逐漸(jian)降(jiang)(jiang)低。因(yin)此，駕駛(shi)員的駕駛(shi)性能略有(you)降(jiang)(jiang)低。

根(gen)據本發(fa)明的(de)(de)第三實施(shi)方(fang)式(shi)，通過(guo)(guo)使用堆下(xia)限(xian)電壓圖表，能夠通過(guo)(guo)簡易的(de)(de)結構來與(yu)加速要求時的(de)(de)電解質膜(mo)的(de)(de)濕潤度相應地適當設定緩和電壓Vs。

(第四實施方式)

接著，說明本發明的第(di)四實施方式中的燃(ran)料(liao)電(dian)池系統(tong)的結構。

在(zai)本實施方式(shi)的燃料電池系(xi)統的結構中，在(zai)圖8所(suo)示的步驟(zou)S910中執行的堆下限電壓運算處(chu)理的處(chu)理內(nei)容不同。此(ci)外，其它結構與第一(yi)實施方式(shi)相(xiang)同，因此(ci)標(biao)注同一(yi)標(biao)記并省(sheng)略說明。

圖20是表示本(ben)實施(shi)方(fang)式中的(de)堆下限電壓運算處理的(de)流程圖。在此(ci)，示出了步驟S951至(zhi)S953的(de)處理來代(dai)替圖9所示的(de)步驟S911和S912。其它處理與圖9所述的(de)處理相同，因此(ci)標注同一標記并省略說明。

在(zai)步驟S951中(zhong)，堆(dui)(dui)下限(xian)電壓設定部230讀入由(you)堆(dui)(dui)電流(liu)傳(chuan)感器11檢測出(chu)的堆(dui)(dui)電流(liu)以及由(you)堆(dui)(dui)電壓傳(chuan)感器12檢測出(chu)的堆(dui)(dui)電壓。

在步驟S952中(zhong)，堆(dui)下限電(dian)壓(ya)(ya)設定部230判斷堆(dui)電(dian)壓(ya)(ya)是否與INV性(xing)能保證(zheng)電(dian)壓(ya)(ya)Vt相等。在堆(dui)電(dian)壓(ya)(ya)大于INV性(xing)能保證(zheng)電(dian)壓(ya)(ya)Vt的(de)情(qing)況下進入步驟S913。

在步驟S953中，堆(dui)(dui)下限電(dian)壓設定部230在堆(dui)(dui)電(dian)壓與INV性能保(bao)證(zheng)電(dian)壓Vt相等的情況(kuang)下判斷(duan)堆(dui)(dui)電(dian)流(liu)是否小(xiao)于額定電(dian)流(liu)It。

在(zai)堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)流(liu)大于額定(ding)電(dian)(dian)流(liu)It的(de)情況(kuang)下，判斷(duan)為(wei)(wei)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)(dui)(dui)1為(wei)(wei)濕(shi)潤狀態，進入步驟S913。另一方面，在(zai)堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)壓(ya)與INV性能保證(zheng)電(dian)(dian)壓(ya)Vt相等、且(qie)堆(dui)(dui)(dui)電(dian)(dian)流(liu)小于額定(ding)電(dian)(dian)流(liu)It的(de)情況(kuang)下，判斷(duan)為(wei)(wei)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池堆(dui)(dui)(dui)1為(wei)(wei)干燥狀態，進入步驟S920。

這樣，在本(ben)實施方式中，使用堆電流(liu)和(he)堆電壓(ya)來代替燃料電池(chi)堆1的HFR，以估計燃料電池(chi)堆1的濕潤狀(zhuang)態。由此，能(neng)夠更(geng)正確(que)地判(pan)斷出(chu)IV特性(xing)差的情況，因此在加速(su)要求時能(neng)夠準確(que)地將緩(huan)和(he)電壓(ya)Vs設定為堆下限電壓(ya)。

根據本(ben)發(fa)明的第四實(shi)施方式(shi)，在燃料電(dian)(dian)池(chi)堆1的輸出電(dian)(dian)力小(xiao)于(yu)基于(yu)馬達(da)要(yao)求轉矩(ju)而(er)運算(suan)出的燃料電(dian)(dian)池(chi)的要(yao)求電(dian)(dian)力Pt時，堆下限(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)運算(suan)部200將緩(huan)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)Vs設(she)定為堆下限(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)。即(ji)，堆下限(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)運算(suan)部200根據從燃料電(dian)(dian)池(chi)堆1輸出的電(dian)(dian)力來將緩(huan)和(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)Vs設(she)定為堆下限(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)。

由此，能夠可靠地判定燃(ran)料電池堆1的IV特性是否良(liang)好，因此能夠防止(zhi)在加速要求(qiu)時無用(yong)地緩和(he)堆下限電壓(ya)。

另外(wai)，在(zai)本(ben)實(shi)施(shi)方式中，在(zai)使(shi)堆(dui)電(dian)(dian)壓降至INV性(xing)能(neng)保證電(dian)(dian)壓Vt的狀態下堆(dui)電(dian)(dian)流(liu)小于額(e)定(ding)電(dian)(dian)流(liu)It的情況(kuang)下，堆(dui)下限電(dian)(dian)壓設定(ding)部230將緩和電(dian)(dian)壓Vs設定(ding)為堆(dui)下限電(dian)(dian)壓以使(shi)得(de)堆(dui)電(dian)(dian)流(liu)變得(de)大于額(e)定(ding)電(dian)(dian)流(liu)It。

通(tong)過像這(zhe)樣使堆(dui)(dui)下限電(dian)壓降低至能(neng)夠確保堆(dui)(dui)電(dian)流的(de)緩和電(dian)壓Vs，能(neng)夠在加速時盡(jin)快(kuai)使燃料電(dian)池堆(dui)(dui)1轉變為濕潤狀態。

以上，說明了(le)(le)本發(fa)明的實(shi)(shi)施方式，但是上述實(shi)(shi)施方式不過示出了(le)(le)本發(fa)明的應用例(li)的一部分，其宗旨并不是將本發(fa)明的保(bao)護范(fan)圍限定(ding)于(yu)上述實(shi)(shi)施方式的具體結(jie)構。

在本實施方式中，說明了將DC/DC轉換器(qi)(qi)3用作對(dui)燃(ran)料(liao)電池(chi)堆(dui)1的電壓(ya)進(jin)行調整的電路的例(li)子，但是(shi)也可(ke)以取(qu)代DC/DC轉換器(qi)(qi)3而單(dan)純(chun)使用僅對(dui)燃(ran)料(liao)電池(chi)堆(dui)1的電壓(ya)進(jin)行調整的電路。

另外，在本實施(shi)方(fang)式中(zhong)，說明(ming)了逆(ni)變(bian)器4連接于燃料(liao)電池堆1的例子(zi)，但是即使是逆(ni)變(bian)器4連接于蓄電池2的結構也能(neng)夠得到與(yu)本實施(shi)方(fang)式同樣(yang)的作(zuo)用效果。

此(ci)外，上述(shu)實施方式能夠(gou)適當組(zu)合。