燃料電池系統及其控制方法、以及燃料電池搭載車輛的制作方法
【專利說明】燃料電池系統及其控制方法、以及燃料電池搭載車輛
[0001]本申請主張基于在2014年11月14日提出申請的申請編號號的日本申請的優先權，并將其公開的全部通過參照而援引于本申請。
技術領域
[0002]本發明涉及燃料電池系統、燃料電池搭載車輛及燃料電池系統的控制方法。
【背景技術】
[0003]在JPA中公開了一種燃料電池系統，具備:燃料電池；使制冷劑向燃料電池組流通的制冷劑流路；用于使制冷劑向燃料電池及散熱器循環的制冷劑循環栗；向散熱器供給風而對制冷劑進行冷卻的冷卻風扇。

【發明內容】

[0004]冷卻風扇由于消耗電力低，因此增多冷卻風扇的轉速而增多向散熱器供給的風量的情況與增多冷卻液栗的轉速而增加向散熱器供給的冷卻液量相比，冷卻效率高且燃油經濟性也良好。然而，通常，冷卻風扇與冷卻液栗相比，噪聲和振動(也稱為噪聲振動、NV)大。其結果是，存在難以同時實現燃耗的降低和噪聲振動的抑制的問題。
[0005]本發明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，能夠作為以下的方式實現。
[0006](I)根據本發明的一方式，提供一種搭載于燃料電池搭載車輛的燃料電池系統。該燃料電池系統具備:燃料電池；冷卻系統回路，具備向所述燃料電池供給冷卻液的冷卻液供給流路、對所述冷卻液進行冷卻的散熱器、散熱器風扇、設于所述冷卻液供給流路且向所述燃料電池供給冷卻液的冷卻液栗；控制部；及速度計，取得所述燃料電池搭載車輛的速度。所述控制部能夠執行如下的第一冷卻控制:根據所述燃料電池搭載車輛的速度，對所述散熱器風扇的驅動量設定上限值，在該上限值之下，調整所述冷卻液栗的流量或所述散熱器風扇的驅動量而對所述燃料電池進行冷卻。通常，燃料電池搭載車輛的速度越大，風聲和輪胎與路面的摩擦產生的路面噪聲或振動、電動機發出的噪聲和振動等噪聲振動(NV)越大。在這樣的噪聲振動大的情況下，即使散熱器風扇產生的噪聲振動增大也不顯眼。在本方式中，基于燃料電池搭載車輛的速度，對散熱器風扇的驅動量設定上限值，在該上限值下，能夠執行調整冷卻液栗的流量或散熱器風扇的驅動量而對燃料電池進行冷卻的第一冷卻控制，因此能夠同時實現噪聲振動的抑制和消耗電力的降低(燃油經濟性的提高)。
[0007](2)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中，所述控制部根據所述燃料電池的發電電力來算出所述燃料電池的發熱量，在所述散熱器風扇的驅動量的上限值之下，以能夠將所述發熱量散熱且由所述冷卻液栗和所述散熱器風扇消耗的電力成為最小的方式調整所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量。根據該方式，能夠同時實現噪聲振動的抑制和消耗電力的降低(燃油經濟性的提高)。
[0008](3)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中從所述冷卻系統回路無法將所述發熱量全部散熱的情況下，所述控制部使從所述發熱量減去散熱量而得到的熱量蓄積于所述冷卻液，并且即使在所述發熱量變得小于所述散熱量的情況下，也維持所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量直至所述冷卻液的溫度成為預先確定的值以下。根據該方式，在冷卻液中蓄積熱量而溫度上升，但是在發熱量變得比散熱量小的情況下，冷卻液的溫度下降。此時，維持冷卻液栗的驅動量直至冷卻液的溫度成為預先確定的值以下為止，由此能夠將燃料電池的溫度快速冷卻。而且，通過維持所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量直至蓄熱量成為預先確定的值以下為止，能夠抑制由溫度的響應延遲引起的過冷卻及由過度的冷卻引起的電力消耗。
[0009](4)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中對蓄積于所述冷卻液的所述熱量進行散熱時，所述控制部設定比基于所述燃料電池搭載車輛的速度而設定的所述散熱器風扇的驅動量的上限低的驅動量，以所述低的驅動量為上限，維持所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量直至所述冷卻液的溫度成為預先確定的值以下。根據該方式，控制部通過冷卻液的溫度來判斷所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量的維持，因此可以不算出蓄熱量。
[0010](5)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中從所述冷卻系統回路無法將所述發熱量全部散熱的情況下，所述控制部使從所述發熱量減去散熱量而得到的熱量蓄積于所述冷卻液，并且即使在所述發熱量變得小于所述散熱量的情況下，也維持所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量直至被蓄積的熱量成為預先確定的值以下。根據該方式，能夠將燃料電池快速冷卻。
[0011](6)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中對蓄積于所述冷卻液的所述熱量進行散熱時，所述控制部設定比基于所述燃料電池搭載車輛的速度而設定的所述散熱器風扇的驅動量的上限值低的驅動量，以所述低的驅動量為上限，驅動所述冷卻液栗和所述散熱器風扇直至所述被蓄積的熱量成為預先確定的值以下。根據該方式，能夠將燃料電池快速冷卻。
[0012](7)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中無法將所述發熱量全部散熱，且從所述發熱量減去散熱量而得到的差分蓄積于所述冷卻液所成的蓄積熱量大于預先確定的值的情況下，所述控制部能夠執行如下的第二冷卻控制:將基于所述燃料電池搭載車輛的速度而設定的所述散熱器風扇的驅動量的上限值變更為更高的驅動量，以所述高的驅動量為上限值，調整所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量而對所述燃料電池進行冷卻。根據該方式，能夠使燃料電池的冷卻優先。
[0013](8)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中無法將所述發熱量全部散熱，且所述冷卻液的溫度大于預先確定的值的情況下，所述控制部能夠執行如下的第二冷卻控制:將基于所述燃料電池搭載車輛的速度而設定的所述散熱器風扇的驅動量的上限值變更為更高的驅動量，以所述高的驅動量為上限值，調整所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量而對所述燃料電池進行冷卻。根據該方式，在所述第一冷卻控制中無法將所述發熱量的全部散熱且冷卻液的溫度比預先確定的值大的情況下，能夠使燃料電池的冷卻優先。
[0014](9)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中，所述控制部將以所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量實現的散熱能力范圍劃分為至少兩個以上的區間，作為以最小電力實現所述區間的散熱量的手段，使所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量中的任一方變化并將另一方固定。根據該方式，僅控制所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風扇的驅動量中的任一方并將另一方固定，因此能夠簡化控制。
[0015](10)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，所述燃料電池系統還具備:旁通管，使從所述燃料電池排出的冷卻液不向所述散熱器輸送而旁通至所述冷卻液栗；及分流閥，使從所述燃料電池排出的冷卻液向所述散熱器和所述旁通管分流，在所述第一冷卻控制中，所述控制部根據所述燃料電池的發電電力來算出所述燃料電池的發熱量，在所述散熱器風扇的驅動量的上限值之下，以能夠將所述發熱量散熱且由所述冷卻液栗和所述散熱器風扇消耗的電力成為最小的方式調整所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風扇的驅動量以及所述分流閥的分流比。根據該方式，由于還具備旁通管和分流閥，因此能夠還使用分流比進行冷卻控制。
[0016](11)在上述方式的燃料電池系統中，可以的是，在所述第一冷卻控制中，所述控制部將以所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風扇的驅動量及所述分流比實現的散熱能力范圍劃分為至少兩個以上的區間，作為以最小電力實現所述區間的散熱量的手段，使所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風扇的驅動量、所述分流比中的任一個變化。根據該方式，僅控制所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風扇的驅動量、分流比中的任一個并將其余的兩個固定，因此能夠簡化控制。
[0017]需要說明的是，本發明能夠以各種方式實現。例如，除了燃料電池系統之外，還能夠以燃料電池搭載車輛、燃料電池系統的控制方法等方式實現。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示搭載有燃料電池的燃料電池搭載車輛的說明圖。
[0019]圖2是表示燃料電池和燃料電池的冷卻系統回路的說明圖。
[0020]圖3是控制部中的冷卻液栗和散熱器風扇的控制框圖。
[0021]圖4是表不冷卻液栗的轉速、散熱器風扇的驅動電壓、可散熱的熱量、動作模式的說明圖。
[0022]圖5是表示散熱量、分流比、冷卻液栗的轉速、散熱器風扇的驅動電壓的關系的說明圖。
[0023]圖6是表示散熱量、分流比、冷卻液栗的轉速、散熱器風扇的驅動電壓的關系的坐標圖。
[0024]圖7是表示本實施方式的動作流程圖的說明圖。
[0025]圖8是表示發熱量、車速、散熱器風扇的驅動電壓的上限的關系的坐標圖的一例。
[0026]圖9是表示圖7的步驟S185的詳情的動作流程圖。
[0027]圖10是表示發熱量、車速、散熱器風扇的驅動電壓的上限的關系的