燃料電池系統(tǒng)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(tǒng)及其控制方法、以及燃料電池搭載車輛
[0001]本申請(qǐng)主張基于在2014年11月14日提出申請(qǐng)的申請(qǐng)編號(hào)2014-231826號(hào)的日本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并將其公開的全部通過參照而援引于本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)、燃料電池搭載車輛及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在JP2009-140696A中公開了一種燃料電池系統(tǒng)，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(huán)的制冷劑循環(huán)栗；向散熱器供給風(fēng)而對(duì)制冷劑進(jìn)行冷卻的冷卻風(fēng)扇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]冷卻風(fēng)扇由于消耗電力低，因此增多冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速而增多向散熱器供給的風(fēng)量的情況與增多冷卻液栗的轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)性也良好。然而，通常，冷卻風(fēng)扇與冷卻液栗相比，噪聲和振動(dòng)(也稱為噪聲振動(dòng)、NV)大。其結(jié)果是，存在難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃耗的降低和噪聲振動(dòng)的抑制的問題。
[0005]本發(fā)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(shí)現(xiàn)。
[0006](I)根據(jù)本發(fā)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(tǒng)。該燃料電池系統(tǒng)具備:燃料電池；冷卻系統(tǒng)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(duì)所述冷卻液進(jìn)行冷卻的散熱器、散熱器風(fēng)扇、設(shè)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(jì)，取得所述燃料電池搭載車輛的速度。所述控制部能夠執(zhí)行如下的第一冷卻控制:根據(jù)所述燃料電池搭載車輛的速度，對(duì)所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量設(shè)定上限值，在該上限值之下，調(diào)整所述冷卻液栗的流量或所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量而對(duì)所述燃料電池進(jìn)行冷卻。通常，燃料電池搭載車輛的速度越大，風(fēng)聲和輪胎與路面的摩擦產(chǎn)生的路面噪聲或振動(dòng)、電動(dòng)機(jī)發(fā)出的噪聲和振動(dòng)等噪聲振動(dòng)(NV)越大。在這樣的噪聲振動(dòng)大的情況下，即使散熱器風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲振動(dòng)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(duì)散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量設(shè)定上限值，在該上限值下，能夠執(zhí)行調(diào)整冷卻液栗的流量或散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量而對(duì)燃料電池進(jìn)行冷卻的第一冷卻控制，因此能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)噪聲振動(dòng)的抑制和消耗電力的降低(燃油經(jīng)濟(jì)性的提高)。
[0007](2)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中，所述控制部根據(jù)所述燃料電池的發(fā)電電力來算出所述燃料電池的發(fā)熱量，在所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量的上限值之下，以能夠?qū)⑺霭l(fā)熱量散熱且由所述冷卻液栗和所述散熱器風(fēng)扇消耗的電力成為最小的方式調(diào)整所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量。根據(jù)該方式，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)噪聲振動(dòng)的抑制和消耗電力的降低(燃油經(jīng)濟(jì)性的提高)。
[0008](3)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中從所述冷卻系統(tǒng)回路無法將所述發(fā)熱量全部散熱的情況下，所述控制部使從所述發(fā)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(fā)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(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量直至所述冷卻液的溫度成為預(yù)先確定的值以下。根據(jù)該方式，在冷卻液中蓄積熱量而溫度上升，但是在發(fā)熱量變得比散熱量小的情況下，冷卻液的溫度下降。此時(shí)，維持冷卻液栗的驅(qū)動(dòng)量直至冷卻液的溫度成為預(yù)先確定的值以下為止，由此能夠?qū)⑷剂想姵氐臏囟瓤焖倮鋮s。而且，通過維持所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量直至蓄熱量成為預(yù)先確定的值以下為止，能夠抑制由溫度的響應(yīng)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(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中對(duì)蓄積于所述冷卻液的所述熱量進(jìn)行散熱時(shí)，所述控制部設(shè)定比基于所述燃料電池搭載車輛的速度而設(shè)定的所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量的上限低的驅(qū)動(dòng)量，以所述低的驅(qū)動(dòng)量為上限，維持所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量直至所述冷卻液的溫度成為預(yù)先確定的值以下。根據(jù)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(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)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(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中從所述冷卻系統(tǒng)回路無法將所述發(fā)熱量全部散熱的情況下，所述控制部使從所述發(fā)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(fā)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(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量直至被蓄積的熱量成為預(yù)先確定的值以下。根據(jù)該方式，能夠?qū)⑷剂想姵乜焖倮鋮s。
[0011](6)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中對(duì)蓄積于所述冷卻液的所述熱量進(jìn)行散熱時(shí)，所述控制部設(shè)定比基于所述燃料電池搭載車輛的速度而設(shè)定的所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量的上限值低的驅(qū)動(dòng)量，以所述低的驅(qū)動(dòng)量為上限，驅(qū)動(dòng)所述冷卻液栗和所述散熱器風(fēng)扇直至所述被蓄積的熱量成為預(yù)先確定的值以下。根據(jù)該方式，能夠?qū)⑷剂想姵乜焖倮鋮s。
[0012](7)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中無法將所述發(fā)熱量全部散熱，且從所述發(fā)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(yù)先確定的值的情況下，所述控制部能夠執(zhí)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(shè)定的所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量的上限值變更為更高的驅(qū)動(dòng)量，以所述高的驅(qū)動(dòng)量為上限值，調(diào)整所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量而對(duì)所述燃料電池進(jìn)行冷卻。根據(jù)該方式，能夠使燃料電池的冷卻優(yōu)先。
[0013](8)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，在所述第一冷卻控制中無法將所述發(fā)熱量全部散熱，且所述冷卻液的溫度大于預(yù)先確定的值的情況下，所述控制部能夠執(zhí)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(shè)定的所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量的上限值變更為更高的驅(qū)動(dòng)量，以所述高的驅(qū)動(dòng)量為上限值，調(diào)整所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量而對(duì)所述燃料電池進(jìn)行冷卻。根據(jù)該方式，在所述第一冷卻控制中無法將所述發(fā)熱量的全部散熱且冷卻液的溫度比預(yù)先確定的值大的情況下，能夠使燃料電池的冷卻優(yōu)先。
[0014](9)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)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(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量實(shí)現(xiàn)的散熱能力范圍劃分為至少兩個(gè)以上的區(qū)間，作為以最小電力實(shí)現(xiàn)所述區(qū)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(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量中的任一方變化并將另一方固定。根據(jù)該方式，僅控制所述冷卻液栗的流量和所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)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(tǒng)中，可以的是，所述燃料電池系統(tǒng)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(jù)所述燃料電池的發(fā)電電力來算出所述燃料電池的發(fā)熱量，在所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量的上限值之下，以能夠?qū)⑺霭l(fā)熱量散熱且由所述冷卻液栗和所述散熱器風(fēng)扇消耗的電力成為最小的方式調(diào)整所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量以及所述分流閥的分流比。根據(jù)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(jìn)行冷卻控制。
[0016](11)在上述方式的燃料電池系統(tǒng)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(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量及所述分流比實(shí)現(xiàn)的散熱能力范圍劃分為至少兩個(gè)以上的區(qū)間，作為以最小電力實(shí)現(xiàn)所述區(qū)間的散熱量的手段，使所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量、所述分流比中的任一個(gè)變化。根據(jù)該方式，僅控制所述冷卻液栗的流量、所述散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)量、分流比中的任一個(gè)并將其余的兩個(gè)固定，因此能夠簡化控制。
[0017]需要說明的是，本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，除了燃料電池系統(tǒng)之外，還能夠以燃料電池搭載車輛、燃料電池系統(tǒng)的控制方法等方式實(shí)現(xiàn)。
【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(tǒng)回路的說明圖。
[0020]圖3是控制部中的冷卻液栗和散熱器風(fēng)扇的控制框圖。
[0021]圖4是表不冷卻液栗的轉(zhuǎn)速、散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電壓、可散熱的熱量、動(dòng)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(zhuǎn)速、散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系的說明圖。
[0023]圖6是表示散熱量、分流比、冷卻液栗的轉(zhuǎn)速、散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0024]圖7是表示本實(shí)施方式的動(dòng)作流程圖的說明圖。
[0025]圖8是表示發(fā)熱量、車速、散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電壓的上限的關(guān)系的坐標(biāo)圖的一例。
[0026]圖9是表示圖7的步驟S185的詳情的動(dòng)作流程圖。
[0027]圖10是表示發(fā)熱量、車速、散熱器風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電壓的上限的關(guān)系的