[發明專利]燃料電池系統

在審

• 申請號: 202210616228.8
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN115513488A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 伊藤雅之;北村伸之;梅原孝宏;金子智彥
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/04537
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉岑

本發明提供一種能夠適當地測量燃料電池的交流阻抗的燃料電池系統。該燃料電池系統的特征在于，控制部進行n相的開關的通斷控制，控制部監視線圈的電流值，上述控制部使n相的上述開關分別以不同的相位動作，上述控制部邊使n相的上述開關的占空比周期性地增減邊進行操作，根據燃料電池的電流波形以及電壓波形來測定上述燃料電池的交流阻抗，上述控制部在判定為滿足規定的條件1時，將使上述占空比增減的振幅設為比其他的運轉條件大。

技術領域

本公開涉及燃料電池系統。

背景技術

對車載于燃料電池車輛等車輛的系統所具備的轉換器進行了各種研究。在用于各種電子設備等的DC/DC轉換器中，經常使用由電抗器、開關、二極管以及電容器等構成的電路。DC/DC轉換器根據開關的通斷信號來控制向電抗器流動的電流的增加、減少。

例如，在專利文獻1中，公開有一種對燃料電池組的交流阻抗高精度地進行測量的燃料電池系統。

另外，在專利文獻2中，公開有一種能夠不受輔機的負荷變動的影響地以較高的精度測定燃料電池的阻抗的搭載于車輛的燃料電池系統。

另外，在專利文獻3中，公開有一種以簡便的裝置和結構在短時間內計算精度較高的阻抗的阻抗測量方法。

另外，在專利文獻4中，公開有一種使用設置有死區時間的雙向升降壓轉換器來高精度地向燃料電池外加用于測定燃料電池的阻抗的交變電流的燃料電池系統。

另外，在專利文獻5中，公開有一種能夠邊維持對進行電源所供給的電力的電壓轉換的轉換部的控制穩定性、邊檢測電源的狀態的電源裝置。

專利文獻1：日本特開2008-098134號公報

專利文獻2：日本特開2014-232681號公報

專利文獻3：日本特開2013-145692號公報

專利文獻4：日本特開2014-235781號公報

專利文獻5：日本特開2017-153242號公報

作為用于將燃料電池的運轉狀態控制為最佳的指標之一，使用有燃料電池的交流阻抗。轉換器根據由開關元件(開關)進行的開關動作來對燃料電池的輸出電壓進行升降壓控制。公知在轉換器中存在相對于占空比變動的響應性能降低區域。若在這樣的響應性能降低區域中測量燃料電池的交流阻抗，則轉換器對燃料電池的高頻信號的重疊精度降低，因此產生交流阻抗測量精度顯著降低的不良狀況。

將轉換器的小型化作為目標，作為選擇項，可以考慮導入磁耦合轉換器，該磁耦合轉換器具備在同一鐵芯上使多個線圈磁耦合而成的磁耦合電抗器。在磁耦合轉換器中，為了緩和電抗器的鐵芯的磁飽和并減少輸出電流紋波，一般將被磁耦合了的線圈彼此交替地進行開關，以使得在相同的占空比下相位差成為等間隔。磁耦合電抗器在燃料電池的低輸出時會以包含在線圈中流動的電流變為零的時間在內的不連續模式進行動作。

本案研究者們新發現了“死區”的存在，對于該死區而言，在電流斷續的不連續模式下的動作時，因為由作為磁耦合電抗器特有的現象的互感引起的來自其他線圈的負電流而成為疑似的開關接通狀態，不能順暢地切換開關的從斷開向接通的控制，成為即便使占空比變化、燃料電池的輸出電流值也不變化的狀態。在死區中，即便欲使占空比變化來外加用于測定交流阻抗的交流信號，如上述那樣燃料電池的輸出電流值也幾乎不會變化，因此無法適當地測量燃料電池的交流阻抗。這相當于上述專利文獻1的響應性能降低區域，但頻繁地產生未測量交流阻抗的時間段或者無法測量交流阻抗的時間段，會導致可能無法最佳地控制燃料電池的運轉狀態。

發明內容

本公開是鑒于上述實際情況而完成的，其主要目的在于提供一種能夠適當地測量燃料電池的交流阻抗的燃料電池系統。