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公開番号2025101560
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023218483
出願日2023-12-25
発明の名称燃料電池システムの制御方法
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250630BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池システムの補助電池のメモリ効果を抑制することである。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の出力電力が燃料電池システムへの要求電力に対する余剰の電力を充電し、放電してその不足分を補う補助電池と、燃料電池の出力と補助電池の充放電を制御する制御部とを備え、設定した上限SOC:S_Cmaxと下限SOC:S_Cminの間で、中心SOC:S_C1～S_C5に基づいた複数の帯域Z1～Z5に区分され、補助電池SOC調整モードにおいて制御部は、補助電池のSOC:S_Bが、中心SOC:S_Cに基づいた所定の帯域にある場合に、カウンタにより一定のタイミングで、中心SOC:S_Cを変更する中心SOC変更処理の手順を実行する。このため、補助電池が使用されるSOCの帯域が分散されメモリ効果を抑制することができる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電力が燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を充電するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときに放電してその不足分を補う二次電池からなる補助電池と、
前記燃料電池及び前記補助電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池及び前記補助電池の電流を測定する電流測定部と前記補助電池のＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部とを有し、前記燃料電池の出力と前記補助電池の充放電を制御する制御部と、
を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記制御部は、前記燃料電池の出力を制御することで前記補助電池の充放電を制御して、前記補助電池を設定した中心ＳＯＣに基づいてＳＯＣを維持するとともに、
前記中心ＳＯＣの設定を変更することで、前記補助電池のＳＯＣを変更した後の前記中心ＳＯＣに基づいて維持する
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記燃料電池のみで、前記燃料電池システムへのシステム要求電力に対応する通常モードと、
前記燃料電池と前記補助電池とで、前記燃料電池システムへの前記システム要求電力に対応する燃料電池追従モードと、
前記中心ＳＯＣが変更された場合に、前記補助電池のＳＯＣが変更された前記中心ＳＯＣに入るように前記燃料電池システムへの要求電力を超えるように若しくは不足するように前記燃料電池の出力を制御して前記補助電池を充電若しくは放電する補助電池ＳＯＣ調整モードと、
に制御方法を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項３】
設定した上限ＳＯＣと下限ＳＯＣの間で、前記中心ＳＯＣに基づいた複数の帯域に区分され、
前記補助電池ＳＯＣ調整モードにおいて、
前記制御部は、
前記補助電池のＳＯＣが、前記中心ＳＯＣに基づいた所定の帯域にある場合に、
設定された一定のタイミングで、前記中心ＳＯＣを変更する中心ＳＯＣ変更処理の手順を実行することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項４】
前記中心ＳＯＣは、設定された帯域の間で、使用する前記補助電池のＳＯＣの帯域が均等に分散するように変更されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項５】
前記中心ＳＯＣは、前記ＳＯＣの帯域が順次隣接した帯域に変更され、上限ＳＯＣに達した場合には低い帯域に変更されるとともに、下限ＳＯＣに達した場合は高い帯域に変更されることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項６】
前記制御部は、カウンタを備え、前記カウンタが設定した値になった場合に、前記中心ＳＯＣを一定時間毎に変更することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項７】
前記燃料電池システムは、車両に搭載された駆動用の電源であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法。
【請求項８】
前記補助電池は、ニッケル水素蓄電池であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の燃料電池システムの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
燃料電池システムの制御方法に係り、詳しくは補助電池のメモリ効果を抑制することができる燃料電池システムの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年車両の駆動用の電源として燃料電池システムが採用されている。ここで燃料電池は、その名称にかかわらず発電要素であり自ら充電を行うものではない。また、燃料電池自体はその特性から応答性が高くない。そこで、燃料電池システムは二次電池からなる補助電池を備えている。補助電池は、燃料電池システムの制御部により制御されている。燃料電池の出力電力が燃料電池システムへのシステム要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を充電により蓄積する。また、燃料電池の出力電力が燃料電池システムへのシステム要求電力よりも小さいときに放電によりその不足分を補う。補助電池は、例えば軽量で応答性に優れた出力型のニッケル水素蓄電池などが用いられる。このような補助電池により、燃料電池システムに対するシステム要求電力に対して、高い応答性を担保している。
【０００３】
また、補助電池は、大きく変動する入出力に対して安全に応答するため、制御部によりそのＳＯＣ（充電率・ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）［％］が一定の範囲となるように、充放電により制御されている。例えば、特許文献１に開示された発明では、制御部ＥＣＵは、複数の負荷のそれぞれについて、電力指令値から伝達関数を用いて電力消費値を推定する。そして、複数の負荷について推定した電力消費値の合計値から二次電池の電力指令値を減じた後、燃料電池ＦＣの伝達関数によって除する。これにより、燃料電池ＦＣの電力指令値を決定する。このような制御をすることで、適正なＳＯＣを維持し、補助電池の過充電や過放電を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１１３１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、出力型のニッケル水素蓄電池では応答性がよいが、同じようなＳＯＣの帯域を繰り返し使用するとメモリ効果を発生するという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、燃料電池システムの補助電池のメモリ効果を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の燃料電池システムの制御方法では、燃料電池と、前記燃料電池の出力電力が燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を充電するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときに放電してその不足分を補う二次電池からなる補助電池と、前記燃料電池及び前記補助電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池及び前記補助電池の電流を測定する電流測定部と前記補助電池のＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部とを有し、前記燃料電池の出力と前記補助電池の充放電を制御する制御部と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記制御部は、前記燃料電池の出力を制御することで前記補助電池の充放電を制御して、前記補助電池を設定した中心ＳＯＣに基づいてＳＯＣを維持するとともに、前記中心ＳＯＣの設定を変更することで、前記補助電池のＳＯＣを変更した後の前記中心ＳＯＣに基づいて維持することを特徴とする。
【０００７】
前記制御部は、前記燃料電池のみで、前記燃料電池システムへのシステム要求電力に対応する通常モードと、前記燃料電池と前記補助電池とで、前記燃料電池システムへの前記システム要求電力に対応する燃料電池追従モードと、前記中心ＳＯＣが変更された場合に、前記補助電池のＳＯＣが変更された前記中心ＳＯＣに入るように前記燃料電池システムへの要求電力を超えるように若しくは不足するように前記燃料電池の出力を制御して前記補助電池を充電若しくは放電する補助電池ＳＯＣ調整モードと、に制御方法を切り替えるようにしてもよい。
【０００８】
設定した上限ＳＯＣと下限ＳＯＣの間で、前記中心ＳＯＣに基づいた複数の帯域に区分され、前記補助電池ＳＯＣ調整モードにおいて、前記制御部は、前記補助電池のＳＯＣが、前記中心ＳＯＣに基づいた所定の帯域にある場合に、設定された一定のタイミングで、前記中心ＳＯＣを変更する中心ＳＯＣ変更処理の手順を実行するようにしてもよい。
【０００９】
前記中心ＳＯＣは、設定された帯域の間で、使用する前記補助電池のＳＯＣの帯域が均等に分散するように変更されるようにしてもよい。
前記中心ＳＯＣは、前記ＳＯＣの帯域が順次隣接した帯域に変更され、上限ＳＯＣに達した場合には低い帯域に変更されるとともに、下限ＳＯＣに達した場合は高い帯域に変更されるようにしてもよい。
【００１０】
前記制御部は、カウンタを備え、前記カウンタが設定した値になった場合に、前記中心ＳＯＣを一定時間毎に変更するようにしてもよい。
前記燃料電池システムは、車両に搭載された駆動用の電源である場合にも好適に実施することができる。前記補助電池は、ニッケル水素蓄電池である場合に好適に実施することができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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