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公開番号2024175415
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-18
出願番号2023093193
出願日2023-06-06
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241211BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電圧変換器を使用せず燃料電池とバッテリの上限電力を超えないよう負荷装置への供給電力の制御を可能とし、簡易でより安価な燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池(FC)1、モータ2、FC1とモータ2を接続する第1電力線3、バッテリ4、バッテリ4と第1電力線3を接続する第2電力線5を備える。第1電力線3には、第1電力線3を開閉するFCリレー7が設けられ、第2電力線5には、第2電力線5を開閉するバッテリリレー8が設けられる。FC1及びバッテリ4の出力の上限を制限するために両リレー7,8の開閉を制御する制御手段(ECU)10を備え、ECU10は、監視されるバッテリ4の充電率が「30%」より小さい場合に、両リレー7,8を閉制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
負荷装置と、
前記燃料電池と前記負荷装置を接続する第１電力線と、
バッテリと、
前記バッテリと前記第１電力線を接続する第２電力線と
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記第１電力線に設けられ、前記第１電力線を開閉するための第１リレーと、
前記第２電力線に設けられ、前記第２電力線を開閉するための第２リレーと
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の出力及び前記バッテリの出力の上限を制限するために、前記第１リレーと前記第２リレーの開閉を制御するリレー制御手段と、
前記バッテリの充電率を監視するための充電率監視手段と
を備え、
前記リレー制御手段は、前記充電率監視手段により監視される前記バッテリの充電率が第３所定値より小さい場合に、前記第１リレー及び前記第２リレーを閉制御する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記リレー制御手段は、
（１）監視される前記充電率が第１所定値以上となる場合に、前記第１リレー及び前記第２リレーを開制御し、
（２）監視される前記充電率が第２所定値以上かつ前記第１所定値未満となる場合に、前記第１リレーを開制御すると共に前記第２リレーを閉制御し、
（３）監視される前記充電率が第３所定値以上かつ前記第２所定値未満となり、前記負荷装置が制動中となる場合に、前記第１リレー及び前記第２リレーを閉制御し、
（４）監視される前記充電率が第３所定値以上かつ前記第２所定値未満となり、前記負荷装置が回生中となる場合に、前記第１リレーを開制御すると共に前記第２リレーを閉制御し、
前記第１所定値＞前記第２所定値＞前記第３所定値の関係を有する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記リレー制御手段は、監視される前記充電率が前記第３所定値より小さい場合に、前記負荷装置の指示出力値を抑制するために前記充電率に応じて前記指示出力値を補正する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷装置の指示出力値を決定するための負荷出力決定手段を備え、
前記負荷出力決定手段は、前記負荷装置の要求出力値から前記燃料電池の減量出力値と前記バッテリの減量出力値を減算することにより前記指示出力値を決定する
ことを特徴とする燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書に開示される技術は、電気自動車等の電源として使用され、負荷装置に接続される燃料電池と、燃料電池から負荷装置に至る放電経路に設けられ、燃料電池と並列に接続されるバッテリとを備えた燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される「燃料電池システム」が知られている。このシステムは、燃料電池と、負荷装置と、燃料電池と負荷装置を接続する第１配線と、バッテリと、バッテリから第１配線に接続される第２配線とを備え、第１配線には、燃料電池の端子間電圧と負荷装置側の電圧との間で電圧変換を行う電圧変換器が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－２２８２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、電圧変換器は、燃料電池の上限電力を超えないように負荷装置への供給電力を制御できるものの、それ自体がシステムのコストアップ及び大型化につながる懸念があった。近年では、電気自動車等に搭載される燃料電池システムとして、簡易で安価なシステムが要望されている。
【０００５】
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電圧変換器を使用することなく燃料電池とバッテリの上限電力を超えないように負荷装置へ供給される電力の制御を可能とし、簡易でより安価な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、燃料電池と、負荷装置と、燃料電池と負荷装置を接続する第１電力線と、バッテリと、バッテリと第１電力線を接続する第２電力線とを備えた燃料電池システムにおいて、第１電力線に設けられ、第１電力線を開閉するための第１リレーと、第２電力線に設けられ、第２電力線を開閉するための第２リレーとを備えたことを趣旨とする。
【０００７】
上記技術の構成によれば、第１リレーを開閉することにより燃料電池から負荷装置への電力の供給が入り切りされ、第２リレーを開閉することによりバッテリから負荷装置への電力の供給が入り切りされる。従って、第１リレー及び第２リレーの開閉を適宜制御することにより、燃料電池及びバッテリの出力状況に合わせて負荷装置への電力供給が可能となる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、燃料電池の出力及びバッテリの出力の上限を制限するために、第１リレーと第２リレーの開閉を制御するリレー制御手段と、バッテリの充電率を監視するための充電率監視手段とを備え、リレー制御手段は、充電率監視手段により監視されるバッテリの充電率が第３所定値より小さい場合に、第１リレー及び第２リレーを閉制御することを趣旨とする。
【０００９】
上記技術の構成によれば、請求項１に記載の技術の作用に加え、監視されるバッテリの充電率が第３所定値より小さい場合に、リレー制御手段が、第１リレー及び第２リレーを閉制御することにより、燃料電池及びバッテリの出力がそれぞれ成り行きとなる。従って、燃料電池の出力及びバッテリの出力が許容される使用領域に近付けられる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項２に記載の技術において、リレー制御手段は、（１）監視される充電率が第１所定値以上となる場合に、第１リレー及び第２リレーを開制御し、（２）監視される充電率が第２所定値以上かつ第１所定値未満となる場合に、第１リレーを開制御すると共に第２リレーを閉制御し、（３）監視される充電率が第３所定値以上かつ第２所定値未満となり、負荷装置が制動中となる場合に、第１リレー及び第２リレーを閉制御し、（４）監視される充電率が第３所定値以上かつ第２所定値未満となり、負荷装置が回生中となる場合に、第１リレーを開制御すると共第２リレーを閉制御し、第１所定値＞第２所定値＞第３所定値の関係を有することを趣旨とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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