燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法

文档序号:433435 发布日期:2021-12-24 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法 (Fuel cell pump and method for controlling fuel cell pump ) 是由 铃木文博 森达志 石川祐一 柿元巧 于 2021-06-02 设计创作,主要内容包括:提供燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法。燃料电池用泵具备泵部、马达、控制部、壳体以及温度检测部。控制部执行启动控制和无传感器矢量控制。控制部在启动控制中,在外部气温为设定温度以下的情况下,执行低温启动模式处理。控制部在低温启动模式处理中,执行使向马达供给的启动电流值比执行通常启动模式处理时的该启动电流值大、和将向马达供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长中的至少一方。(A fuel cell pump and a method for controlling the fuel cell pump are provided. The fuel cell pump includes a pump section, a motor, a control section, a casing, and a temperature detection section. The control section executes start-up control and sensorless vector control. The control unit executes the low-temperature start mode process when the outside air temperature is equal to or lower than the set temperature during the start control. The control unit performs at least one of a process of making a starting current value supplied to the motor larger than the starting current value when the normal starting mode process is performed and a process of setting a supply time of the starting current supplied to the motor to be longer than the supply time when the normal starting mode process is performed in the low-temperature starting mode process.)

燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法

技术领域

本公开涉及燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法。

背景技术

近年来,搭载有燃料电池系统的车辆得到了实用化。燃料电池系统具备燃料电池,该燃料电池使作为燃料气体的氢与作为氧化剂气体的空气所含的氧进行化学反应来进行发电。燃料电池用泵例如被作为向燃料电池供给氢的泵来使用。作为燃料电池用泵,已知例如如日本特开2006-283664号公报所公开那样的罗茨泵(Roots pump)。罗茨泵具备壳体、向燃料电池供给氢的泵部、形成在壳体内并容纳泵部的泵室以及对泵部进行驱动的马达。另外,罗茨泵具备对马达的驱动进行控制的控制部。并且,控制部在使泵部启动时,通过向马达供给预先设定的值的启动电流来对马达的驱动进行控制。

在燃料电池用泵中,在燃料电池中未与氧反应的氢(氢排气)会被吸入到泵室。另外,在氢被吸入到泵室时,伴随着燃料电池的发电而生成的水也会被吸入到泵室。因此,例如当在低温环境下泵部的运转停止时,存在于泵室内的水会冻结而成为冰。在此,在泵室内,当在泵部与对泵室进行区划的壳体的内面之间所存在的水冻结而成为冰时,有时泵部会经由冰而附着固定于壳体。

发明内容

本公开的目的在于:提供改善了的燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法。

达成上述目的的第1技术方案的燃料电池用泵具备:泵部,其构成为向燃料电池供给燃料气体或者氧化剂气体;马达,其构成为对所述泵部进行驱动;控制部,其构成为对所述马达的驱动进行控制;壳体,其具备容纳所述泵部的泵室、容纳所述马达的马达室以及容纳所述控制部的控制室;以及温度检测部,其构成为对外部气温进行检测。所述控制部构成为,执行进行到所述泵部启动为止的启动控制、和在所述泵部启动之后进行的无传感器矢量控制。所述控制部在所述启动控制中,构成为在由所述温度检测部检测到的所述外部气温比预先设定的设定温度高的情况下执行通常启动模式处理,构成为在由所述温度检测部检测到的所述外部气温为所述设定温度以下的情况下执行低温启动模式处理。所述控制部在所述低温启动模式处理中构成为,执行使向所述马达供给的启动电流值比执行所述通常启动模式处理时的该启动电流值大、和将向所述马达供给的启动电流的供给时间设定为比执行所述通常启动模式处理时的该供给时间长中的至少一方。所述控制部构成为,在所述泵部启动之后,从所述启动控制转变为所述无传感器矢量控制。

在达成上述目的的第2技术方案中,提供一种燃料电池用泵的控制方法。所述燃料电池用泵具备:泵部,其构成为向燃料电池供给燃料气体或者氧化剂气体;马达,其构成为对所述泵部进行驱动;以及控制部,其构成为对所述马达的驱动进行控制。所述燃料电池用泵的控制方法包括:启动控制,进行到所述泵部启动为止;和无传感器矢量控制,在所述泵部启动之后从所述启动控制转变为该无传感器矢量控制。所述启动控制包括:对由检测外部气温的温度检测部检测到的外部气温与预先设定的设定温度进行比较;在所述比较的结果为由所述温度检测部检测到的所述外部气温比预先设定的设定温度高的情况下,执行通常启动模式处理;以及在由所述温度检测部检测到的所述外部气温为所述设定温度以下的情况下,执行低温启动模式处理,所述低温启动模式处理包括:执行使向所述马达供给的启动电流值比执行所述通常启动模式处理时的该启动电流值大、和将向所述马达供给的启动电流的供给时间设定为比执行所述通常启动模式处理时的该供给时间长中的至少一方。

附图说明

图1是表示实施方式中的燃料电池用泵的平截面图。

图2是图1中的2-2线截面图。

图3是表示执行低温启动模式处理而启动了泵部时的电流与时间的关系的曲线图。

图4是用于对变换器装置的控制进行说明的流程图。

具体实施方式

以下,按照图1~图4对将燃料电池用泵以及燃料电池用泵的控制方法具体化了的一个实施方式进行说明。本实施方式的燃料电池用泵被作为向燃料电池供给氢的泵来使用,该燃料电池使作为燃料气体的氢与作为氧化剂气体的空气所包含的氧进行化学反应来进行发电。

如图1所示,燃料电池用泵10的壳体11是具有马达壳体12、齿轮壳体13、转子壳体14以及盖部件15的筒状。马达壳体12是具有板状的底壁12a、和从底壁12a的外周部呈筒状延伸的周壁12b的有底筒状。齿轮壳体13是具有板状的底壁13a、和从底壁13a的外周部呈筒状延伸的周壁13b的有底筒状。齿轮壳体13与马达壳体12的周壁12b的开口侧的端部连结。齿轮壳体13的底壁13a将马达壳体12的周壁12b的开口闭塞。

转子壳体14是具有板状的底壁14a、和从底壁14a的外周部呈筒状延伸的周壁14b的有底筒状。转子壳体14与齿轮壳体13的周壁13b的开口侧的端部连结。转子壳体14的底壁14a将齿轮壳体13的周壁13b的开口闭塞。盖部件15为板状。盖部件15与转子壳体14的周壁14b的开口侧的端部连结,与底壁14a相对向,并且将周壁14b闭塞。马达壳体12的周壁12b的轴心方向、齿轮壳体13的周壁13b的轴心方向以及转子壳体14的周壁14b的轴心方向分别一致。

燃料电池用泵10具有在壳体11中在相互平行地配置的状态下被以能够旋转的方式进行支承的驱动轴16和从动轴17。驱动轴16和从动轴17的旋转轴线方向与各周壁12b、13b、14b的轴心方向一致。在驱动轴16固定有圆板状的驱动齿轮18。在从动轴17固定有与驱动齿轮18啮合的圆板状的从动齿轮19。在驱动轴16设置有驱动转子20。在从动轴17设置有与驱动转子20啮合的从动转子21。

燃料电池用泵10具备使驱动轴16旋转来对驱动转子20和从动转子21进行驱动的马达22。马达22容纳于形成在壳体11内的马达室23。马达室23由马达壳体12的底壁12a、马达壳体12的周壁12b以及齿轮壳体13的底壁13a区划而成。马达22具有:圆筒状的马达转子22a,其以能够与驱动轴16一体旋转的方式附着止动于该驱动轴16;和圆筒状的定子22b,其固定于马达壳体12的周壁12b的内周面,并且,包围马达转子22a。定子22b具有卷绕于未图示的齿的线圈22c。并且,马达22通过被向线圈22c供给电力来进行驱动,马达转子22a与驱动轴16一体地进行旋转。

在壳体11内形成有容纳驱动齿轮18和从动齿轮19的齿轮室24。齿轮室24由齿轮壳体13的底壁13a、齿轮壳体13的周壁13b以及转子壳体14的底壁14a区划而成。驱动齿轮18和从动齿轮19在相互啮合的状态下容纳于齿轮室24。在齿轮室24封入有油(oil)。油有助于驱动齿轮18和从动齿轮19的润滑以及抑制温度上升。驱动齿轮18和从动齿轮19通过一边浸在油中、一边进行旋转,能够没有烧粘、磨耗地高速旋转。

在壳体11内形成有作为容纳驱动转子20和从动转子21的泵室的转子室25。转子室25由转子壳体14的底壁14a、转子壳体14的周壁14b以及盖部件15区划而成。驱动转子20和从动转子21在相互啮合的状态下容纳于转子室25。

燃料电池用泵10具备作为对马达22的驱动进行控制的控制部的变换器装置60。在马达壳体12的底壁12a安装有有底筒状的盖61。并且,通过马达壳体12的底壁12a和盖61区划形成作为容纳变换器装置60的控制室的变换器室62。在本实施方式中,转子室25、齿轮室24、马达室23以及变换器室62在驱动轴16的旋转轴线方向上按该顺序排列配置。

齿轮壳体13的底壁13a在驱动轴16的旋转轴线方向上将齿轮室24与马达室23隔开。转子壳体14的底壁14a在驱动轴16的旋转轴线方向上将齿轮室24与转子室25隔开。驱动轴16贯通齿轮壳体13的底壁13a和转子壳体14的底壁14a。从动轴17贯通转子壳体14的底壁14a。

在齿轮壳体13的底壁13a的内底面13e形成有圆孔状的第1轴承容纳凹部27,该第1轴承容纳凹部27容纳对驱动轴16以能够旋转的方式进行支承的第1轴承26。驱动轴16贯通第1轴承容纳凹部27。另外,在第1轴承容纳凹部27的底面27a形成有圆孔状的第1密封容纳凹部29,该第1密封容纳凹部29被驱动轴16贯通、并且容纳有对齿轮室24与马达室23之间进行密封的环状的第1密封部件28。第1密封容纳凹部29与第1轴承容纳凹部27连通。另外,在驱动轴16的旋转轴线方向上的第1轴承26与第1轴承容纳凹部27的底面27a之间配置有环状的第1衬垫30。

在转子壳体14的底壁14a的外表面14e分别形成有圆孔状的第2轴承容纳凹部32和第3轴承容纳凹部37,该第2轴承容纳凹部32和第3轴承容纳凹部37容纳对驱动轴16和从动轴17分别以能够旋转的方式进行支承的第2轴承31和第3轴承36。驱动轴16贯通第2轴承容纳凹部32。从动轴17贯通第3轴承容纳凹部37。

在第2轴承容纳凹部32的底面32a形成有圆孔状的第2密封容纳凹部34,该第2密封容纳凹部34被驱动轴16贯通、并且容纳有对齿轮室24与转子室25之间进行密封的环状的第2密封部件33。第2密封容纳凹部34与第2轴承容纳凹部32连通。另外,在驱动轴16的旋转轴线方向上的第2轴承31与第2轴承容纳凹部32的底面32a之间配置有环状的第2衬垫35。

在第3轴承容纳凹部37的底面37a形成有圆孔状的第3密封容纳凹部39,该第3密封容纳凹部39被从动轴17贯通、并且容纳有对齿轮室24与转子室25之间进行密封的环状的第3密封部件38。第3密封容纳凹部39与第3轴承容纳凹部37连通。另外,在从动轴17的旋转轴线方向上的第3轴承36与第3轴承容纳凹部37的底面37a之间配置有环状的第3衬垫40。

在齿轮壳体13的底壁13a的内底面13e形成有圆孔状的第4轴承容纳凹部42,该第4轴承容纳凹部42容纳对从动轴17的一端部、即第1端部以能够旋转的方式进行支承的第4轴承41。第4轴承容纳凹部42的开口边缘与齿轮壳体13的底壁13a的内底面13e连续。从动轴17的第1端部配置在第4轴承容纳凹部42内,被以能够旋转的方式支承于第4轴承41。从动轴17的另一端部、即第2端部贯通第3轴承容纳凹部37和第3密封容纳凹部39而向转子室25突出。在从动轴17的第2端部安装有从动转子21,从动轴17的第2端部为自由端。由此,从动轴17单臂(悬臂)支承于壳体11。

在马达壳体12的底壁12a的内底面12e形成有圆筒状的轴承部44,该轴承部44容纳对驱动轴16的一端部、即第1端部以能够旋转的方式进行支承的第5轴承43。驱动轴16的第1端部配置在轴承部44的内侧,被以能够旋转的方式支承于第5轴承43。驱动轴16的另一端部、即第2端部贯通第1密封容纳凹部29、第1轴承容纳凹部27、齿轮室24、第2轴承容纳凹部32以及第2密封容纳凹部34而向转子室25突出。在驱动轴16的第2端部安装有驱动转子20,驱动轴16的第2端部为自由端。由此,驱动轴16单臂支承于壳体11。

如图2所示,驱动转子20和从动转子21在与驱动轴16和从动轴17的旋转轴线方向正交的剖视时形成为数字8的字形状(沙漏形状)。驱动转子20具有二条山齿(凸齿)20a和形成在两山齿20a之间的谷齿(凹齿)20b。从动转子21具有二条山齿21a和形成在两山齿21a之间的谷齿21b。

并且,驱动转子20和从动转子21能够一边反复进行驱动转子20的山齿20a与从动转子21的谷齿21b的啮合、以及驱动转子20的谷齿20b与从动转子21的山齿21a的啮合,一边在转子室25内进行旋转。驱动转子20在图2所示的箭头R1的方向上旋转,从动转子21向图2所示的箭头R2的方向旋转。

在转子壳体14的周壁14b的重力方向Z1的下部形成有吸入口45。另外,在转子壳体14的周壁14b的重力方向Z1的上部形成有排出口46。吸入口45经由第1连接配管50a而与燃料电池50的氢排出口50b连接。排出口46经由第2连接配管50c而与燃料电池50的氢供给口50d连接。

如图1和图2所示,当通过马达22的驱动而驱动轴16旋转时,经由相互啮合的驱动齿轮18和从动齿轮19的齿轮连结,从动轴17相对于驱动轴16进行逆旋转。由此,驱动转子20和从动转子21在相互啮合的状态下分别进行逆旋转,在燃料电池用泵10中,当驱动转子20和从动转子21旋转时,在燃料电池50中未与氧反应的氢(氢排气)会经由氢排出口50b、第1连接配管50a以及吸入口45而被吸入到转子室25。并且,被吸入到了转子室25的氢通过驱动转子20和从动转子21的旋转,被从排出口46排出而经由第2连接配管50c和氢供给口50d被供给至燃料电池50。因此,驱动转子20和从动转子21构成向燃料电池50供给氢的泵部P。本实施方式的燃料电池用泵10是通过驱动转子20和从动转子21构成泵部P的罗茨泵。

如图1所示,燃料电池用泵10具备作为对外部气温T1进行检测的温度检测部的温度传感器63、和对燃料电池用泵10的排出压力进行检测的压力传感器64。压力传感器64对通过驱动转子20和从动转子21的旋转而从转子室25经由排出口46被排出到第2连接配管50c的氢的压力进行检测。温度传感器63和压力传感器64与变换器装置60电连接。

在变换器装置60中预先存储有判定程序,该判定程序在从压力传感器64接收到排出压力的检测信号的情况下,判定为泵部P启动,在未从压力传感器64接收到排出压力的检测信号的情况下,判定为泵部P停止。在此,“泵部P停止的状态”是指“驱动转子20和从动转子21不旋转的状态”,“泵部P开始了启动的状态”是指“驱动转子20和从动转子21开始了旋转的状态”。变换器装置60构成为,执行进行到泵部P启动为止的启动控制、和在泵部P启动之后进行的无传感器矢量控制。

变换器装置60接收与由温度传感器63检测到的外部气温T1有关的信号。在变换器装置60中预先存储有温度比较程序,该温度比较程序基于从温度传感器63接收到的信号,对由温度传感器63检测到的外部气温T1与所预先设定的设定温度T2进行比较。在变换器装置60中预先存储有如下程序,该程序在由温度传感器63检测到的外部气温T1比预先设定的设定温度T2高的情况下执行通常启动模式处理,在由温度传感器63检测到的外部气温T1为设定温度T2以下的情况下,执行低温启动模式处理。

在此,在由温度传感器63检测到的外部气温T1比设定温度T2高的情况下,即使在转子室25内存在水,也推定为水不会在转子室25内冻结。另外,在由温度传感器63检测到的外部气温T1为设定温度T2以下的情况下,当在转子室25内存在水时,推定为水会在转子室25内冻结。这样的推定预先例如通过实验来掌握。因此,“设定温度T2”是为了在转子室25内存在水时判别水是否会在转子室25内冻结而例如通过实验预先求出的温度。

在变换器装置60中预先存储有如下程序,该程序在执行通常启动模式处理的情况下,向马达22供给:使泵部P启动所需最低限度的时间的、所需最低限度的启动电流值的启动电流。此外,执行通常启动模式处理时的启动电流的周期总是被设定为一定。

在变换器装置60中预先存储有如下程序,该程序在执行低温启动模式处理的情况下,执行使向马达22供给的启动电流值比执行通常启动模式处理时的该启动电流值大、以及将向马达22供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长这两方。变换器装置60为了执行泵部P的启动控制而执行该程序。具体而言,变换器装置60在执行低温启动模式处理的情况下,例如将相对于在执行通常启动模式处理时向马达22供给的启动电流值为大约2倍的启动电流值向马达22供给。进一步,变换器装置60在执行低温启动模式处理的情况下,例如相对于执行通常启动模式处理时的向马达22的启动电流的供给时间,将向马达22的启动电流的供给时间设定为大约10倍长。

如图3所示,在变换器装置60中预先存储有执行多次低温启动模式处理的程序。变换器装置60例如在即使执行第1次低温启动模式处理、也未从压力传感器64接收到排出压力的检测信号的情况下,判定为泵部P停止、即泵部P尚未启动,再次执行低温启动模式处理。

在变换器装置60中预先存储有逐渐缩短执行低温启动模式处理时的启动电流的周期的程序。执行低温启动模式处理时的启动电流的周期被以总是逐渐变短的方式进行设定。

另外,在变换器装置60中预先存储有如下程序,该程序从压力传感器64接收排出压力的检测信号,在判定为泵部P开始了启动的情况下,执行对马达22进行无传感器矢量控制的矢量控制模式处理。变换器装置60为了对马达22进行无传感器矢量控制而执行该程序。

进一步,在变换器装置60中预先存储有如下程序,该程序执行异常判定处理,该异常判定处理在执行通常启动模式处理之后、未从压力传感器64接收到排出压力的检测信号的情况下判定为产生了某种异常。

接着,在对本实施方式的燃料电池用泵10的控制方法进行说明的同时,对本实施方式的作用进行说明。变换器装置60执行:启动控制,进行到泵部P启动为止;和无传感器矢量控制,在泵部P启动之后转变为该无传感器矢量控制。

如图4所示,变换器装置60在要启动泵部P时,首先,在步骤S11中接收与由温度传感器63检测到的外部气温T1有关的信号。并且,变换器装置60在步骤S12中进行温度比较步骤,该温度比较步骤基于从温度传感器63接收到的信号,对由温度传感器63检测到的外部气温T1与预先设定的设定温度T2进行比较。

变换器装置60在步骤S12中进行了的温度比较步骤的比较结果为由温度传感器63检测到的外部气温T1比设定温度高的情况下,转变到步骤S13,在步骤S13中,进行执行通常启动模式处理的处理执行步骤。由此,变换器装置60向马达22供给:使泵部P启动所需最低限度的时间的、所需最低限度的启动电流值的启动电流。此时的启动电流的周期总是一定的。并且,变换器装置60在步骤S14中判定是否从压力传感器64接收到排出压力的检测信号。变换器装置60当在步骤S14中判定为从压力传感器64接收到排出压力的检测信号时,转变至步骤S15的通常控制。变换器装置60判定为泵部P开始了启动,在步骤S15中执行对马达22进行无传感器矢量控制的矢量控制模式处理。另一方面,变换器装置60当在步骤S14中判定为未从压力传感器64接收到排出压力的检测信号时,使处理转变至步骤S16,判定为检测到了某种异常,进行异常判定处理。

此外,在燃料电池用泵10中,在燃料电池50中未与氧反应的氢(氢排气)会被吸入到转子室25。此时,伴随着燃料电池50的发电而生成的水也会被吸入到转子室25。因此,例如当在低温环境下泵部P的运转停止时,存在于转子室25内的水会冻结而成为冰。在此,在转子室25内,当在驱动转子20以及从动转子21与对转子室25进行区划的马达壳体12的内面之间存在的水冻结而成为冰时,有时驱动转子20和从动转子21会经由冰而附着固定于转子壳体14。

变换器装置60在步骤S12中进行了的温度比较步骤的比较结果为由温度传感器63检测到的外部气温T1为设定温度T2以下的情况下,使处理转变至步骤S17。变换器装置60在步骤S17中进行执行低温启动模式处理的处理执行步骤。由此,与执行通常启动模式处理时相比,向马达22供给的启动电流值变大,并且,与执行通常启动模式处理时相比,向马达22的启动电流的供给时间变长。也即是,低温启动模式处理中的启动电流值的最大值比通常启动模式处理中的启动电流值的最大值大。

另外,此时的启动电流的周期与执行通常启动模式处理时的启动电流的周期不同,变换器装置60逐渐缩短启动电流的周期。例如,由温度传感器63检测到的外部气温T1相对于设定温度T2越低,驱动转子20和从动转子21经由冰而牢固地附着固定于转子壳体14的可能性越高。在这样的情况下,与马达22以快的转速骤然开始旋转相比,以慢的转速开始了旋转时更容易从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰剥离驱动转子20和从动转子21。

另外,在步骤S17中,当执行第1次低温启动模式处理时,变换器装置60使处理转变至步骤S18,在步骤S18中,判定是否从压力传感器64接收到排出压力的检测信号。变换器装置60当在步骤S18中判定为未从压力传感器64接收到排出压力的检测信号时,使处理转变至步骤S17,执行第2次低温启动模式处理。这样,变换器装置60在即使执行第1次低温启动模式处理也未从压力传感器64接收到排出压力的检测信号的情况下,判定为泵部P停止、即泵部P尚未启动,再次执行低温启动模式处理。

当通过变换器装置60执行第2次低温启动模式处理时,因马达22的旋转方向的切换而产生的冲击力被传递到存在于驱动转子20以及从动转子21与对转子室25进行区划的马达壳体12的内面之间的冰。由此,能从存在于驱动转子20以及从动转子21与马达壳体12的内面之间的冰剥离驱动转子20和从动转子21,驱动转子20和从动转子21开始旋转。然后,变换器装置60当在步骤S18中判定为从压力传感器64接收到排出压力的检测信号时,使处理转变至步骤S15的通常控制。变换器装置60判定为泵部P开始了启动,在步骤S15中执行对马达22进行无传感器矢量控制的矢量控制模式处理。

在本实施方式中,通过执行两次的低温启动模式处理来启动了泵部P,但在即使执行两次的低温启动模式处理而泵部P也未启动的情况下,变换器装置60反复进行步骤S17以后的处理。

因此,启动控制包括步骤S11、步骤S12、步骤S13、步骤S14、步骤S17以及步骤S18。另外,无传感器矢量控制包括步骤S15。

关于本实施方式的效果,为了使理解变得容易,提及在背景技术中说明过的以往的燃料电池用泵。

如在背景技术中说明的那样,在低温环境下,泵部会经由冰而附着固定于壳体。在此,在使泵部启动时,思考如下情况:不考虑泵部是否经由冰附着固定于壳体,控制部总是向马达供给预先设定的值的启动电流。在该情况下,例如当泵部经由冰而附着固定于壳体时,与泵部未经由冰附着固定于壳体的情况相比,泵部的启动所需要的时间会变长,响应性差。

下面,思考如下情况:在使泵部启动时,控制部总是向马达供给使得即使是在泵部经由冰附着固定于壳体的情况下也能立刻驱动泵部那样的值的启动电流。此时,例如成为如下情况:即使是在泵部未经由冰附着固定于壳体时,控制部也向马达供给使得在泵部经由冰附着固定于壳体时能够驱动泵部那样的值的启动电流。因此,导致向马达供给不必要的大的值的启动电流,因此,会浪费地消耗电力。

在上述实施方式中,能够得到以下的效果。

(1)变换器装置60在由温度传感器63检测到的外部气温T1为设定温度T2以下的情况下,执行低温启动模式处理。因此,例如在使泵部P启动时,即使驱动转子20和从动转子21经由冰而附着固定于转子壳体14,也执行使向马达22供给的启动电流值比执行通常启动模式处理时的该启动电流值大、以及将向马达22供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长这两方。由此,例如在使泵部P启动时,不会出现尽管驱动转子20和从动转子21经由冰附着固定于转子壳体14但变换器装置60却执行通常启动模式处理这一情况,因此,能够缩短泵部的启动所需要的时间。

另一方面,变换器装置60在由温度传感器63检测到的外部气温T1比预先设定的设定温度T2高的情况下,执行通常启动模式处理。因此,例如在使泵部P启动时,不会出现下述情况:尽管驱动转子20和从动转子21未经由冰附着固定于转子壳体14,但却执行如低温启动模式处理那样的、使向马达22供给的启动电流值比执行通常启动模式处理时的该启动电流值大以及将向马达22供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长中的至少一方。其结果,能避免向马达22供给不必要的大的启动电流值、向马达22的启动电流的供给时间无用地变长,因此,能够抑制浪费地消耗电力。根据以上,能够缩短泵部P的启动所需要的时间,并且,能够抑制浪费地消耗电力。

(2)例如,与仅执行增大向马达22供给的启动电流值、和将向马达22供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长中的某一方的情况相比,能够更加容易启动泵部P。

(3)例如在即使变换器装置60执行第1次低温启动模式处理而泵部P也未启动的情况下,变换器装置60再次执行低温启动模式处理。于是,因马达22的旋转方向的切换而产生的冲击力被传递至存在于驱动转子20以及从动转子21与对转子室25进行区划的转子壳体14的内面之间的冰。由此,能够容易从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰剥离驱动转子20和从动转子21,能够容易使泵部P启动。

(4)例如,由温度传感器63检测到的外部气温T1相对于设定温度T2越低,驱动转子20和从动转子21经由冰而牢固地附着固定于转子壳体14的可能性越高。在这样的情况下,与马达22以快的转速骤然地开始旋转相比,以慢的转速开始了旋转时更容易从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰剥离驱动转子20和从动转子21。于是,变换器装置60逐渐缩短执行低温启动模式处理时的启动电流的周期。由此,与启动电流的周期总是为一定的情况相比,马达22以慢的转速开始旋转。于是,即使是在驱动转子20和从动转子21经由冰牢固地附着固定于转子壳体14的情况下,也能够从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰剥离驱动转子20和从动转子21。因此,能够容易使泵部P启动。

此外,上述实施方式能够如以下那样进行变更来实施。上述实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。

在实施方式中也可以为:变换器装置60在低温启动模式处理中,仅执行使向马达22供给的启动电流值比执行通常启动模式处理时的该启动电流值大、和将向马达22供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长中的一方。总而言之,变换器装置60在低温启动模式处理中执行使向马达22供给的启动电流值比执行通常启动模式处理时的该启动电流值大、和将向马达22供给的启动电流的供给时间设定为比执行通常启动模式处理时的该供给时间长中的至少一方即可。

在实施方式中,变换器装置60也可以执行如下那样的控制:随着低温启动模式处理的执行次数增加,将启动电流的供给时间设定得长。例如,由温度传感器63检测到的外部气温T1相对于设定温度T2越低,驱动转子20和从动转子21经由冰而牢固地附着固定于转子壳体14的可能性越高。在这样的情况下,有可能变换器装置60只执行了一次的低温启动模式处理的话则泵部P不启动。于是,变换器装置60也可以为:随着低温启动模式处理的执行次数增加,将启动电流的供给时间设定得长。由此,例如与即使低温启动模式处理的执行次数增加但变换器装置60也总是使启动电流的供给时间为一定的情况相比,能够在低温启动模式处理的执行次数少的阶段使泵部P启动。因此,能够缩短泵部P的启动所需要的时间,并且,能够抑制浪费地消耗电力。

另外,例如与将启动电流的供给时间总是设定为3秒期间而通过第3次低温启动模式处理来启动了泵部P的情况相比,将第1次~第3次低温启动模式处理中的供给时间分别设定为1秒期间、2秒期间以及3秒期间而通过第3次低温启动模式处理来启动了泵部P的情况下能够缩短启动所需要的时间。

在实施方式中也可以为,变换器装置60进行如下那样的控制:随着低温启动模式处理的执行次数增加,将启动电流的供给时间设定得短,使得所设定的启动电流的供给时间比执行通常启动模式处理时的启动电流的供给时间长。例如,即使由温度传感器63检测到的外部气温T1为设定温度T2以下,由温度传感器63检测到的外部气温T1越是接近设定温度T2的温度,则即使驱动转子20和从动转子21经由冰附着固定于转子壳体14,不那么牢固地附着固定的可能性也高。在这样的情况下,若变换器装置60执行几次的低温启动模式处理,则泵部P立刻开始启动的可能性高。于是,变换器装置60也可以随着低温启动模式处理的执行次数增加而缩短启动电流的供给时间。由此,例如与即使低温启动模式处理的执行次数增加而变换器装置60也总是使启动电流的供给时间为一定的情况相比,能够尽可能地缩短从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰剥离了驱动转子20和从动转子21之后、变换器装置60还不必要地向马达22供给启动电流的时间。因此,能够抑制浪费地消耗电力。

另外,例如与将启动电流的供给时间总是设定为3秒期间而通过第3次启动控制启动了泵部P的情况相比,将第1次~第3次启动控制中的供给时间分别设定为3秒期间、2秒期间以及1秒期间而通过第3次启动控制启动了泵部P的情况时能够缩短启动所需要的时间。

在实施方式中也可以是如下设定:逐渐增长执行低温启动模式处理时的启动电流的周期。例如,即使由温度传感器63检测到的外部气温T1为设定温度T2以下,由温度传感器63检测到的外部气温T1越是接近设定温度T2的温度,则即使驱动转子20和从动转子21经由冰附着固定于转子壳体14,不那么牢固地附着固定的可能性也高。在这样的情况下,即使马达22以快的转速骤然地开始了旋转,也能够从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰充分地剥离驱动转子20和从动转子21。于是,变换器装置60逐渐增长执行低温启动模式处理时的启动电流的周期。由此,与启动电流的周期总是为一定的情况相比,由于马达22以快的转速骤然地开始旋转,因此,若是即使驱动转子20和从动转子21经由冰附着固定于转子壳体14、也不那么牢固地附着固定的情况,则能够从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰立刻剥离驱动转子20和从动转子21。并且,从存在于驱动转子20以及从动转子21与转子壳体14的内面之间的冰剥离了驱动转子20和从动转子21之后,也从变换器装置60向马达22供给启动电流,但变换器装置60使得执行低温启动模式处理时的启动电流的周期逐渐变长,因此,能够抑制浪费地消耗电力。

在实施方式中,执行低温启动模式处理时的启动电流值的大小、启动电流的供给时间的长短以及启动电流的周期的长短也可以相互组合。总而言之,是使得与将启动电流值和/或供给时间总是设定为一定的情况相比能够缩短泵部P的启动所需要的时间、能够抑制浪费地消耗电力的设定即可。

在实施方式中,燃料电池用泵设为向使作为燃料气体的氢与作为氧化剂气体的空气所含的氧进行化学反应来进行发电的燃料电池供给氢的泵,但也可以设为向燃料电池供给空气的泵。

在实施方式中,燃料电池用泵10是由驱动转子20和从动转子21构成泵部P的罗茨泵,但例如也可以是使用了叶轮来作为泵部P的级联泵(cascade pump)、离心式泵。总而言之,燃料电池用泵10是使得泵部P能够向燃料电池50供给作为燃料气体的氢、或者作为氧化剂气体的空气等的结构即可。

在实施方式中,由温度传感器63检测到的是外部气温T1,但例如也可以是如对转子室25的温度进行检测来推定外部气温T1那样的结构。总之,只要是能够推定燃料电池用泵10的外部的温度环境那样的结构即可。

在实施方式中,为通过压力传感器64判定泵部P是否已启动的结构,但也可以是对马达22的转矩进行检测的转矩传感器等。总而言之,只要是使用能够检测泵部P的启动前后的变化的检测器的结构即可。

在实施方式中,是通过压力传感器64判定泵部P是否已启动的结构,但也可以没有通过压力传感器64进行的步骤S14和步骤S18。即,在图4中,在步骤S13的情况下,若无法从步骤S13转变到步骤S15,则进行重试即可。另外,在图4中,在步骤S17的情况下,若无法从步骤S17转变到步骤S15,则进行重试即可。

在实施方式中,在与驱动轴16和从动轴17的旋转轴线方向正交的剖视时,驱动转子20和从动转子21例如也可以为三叶状、四叶状。

在实施方式中,驱动转子20和从动转子21例如也可以是螺旋形状。

变换器装置60可以作为包括按照计算机程序(软件)执行各种处理的一个以上的处理器的电路来构成。此外,变换器装置60既可以作为包括执行各种处理中的至少一部分的处理的、面向特定用途的集成电路(ASIC)等的一个以上的专用的硬件电路的电路来构成,也可以作为包括上述的一个以上的处理器和一个以上的专用的硬件电路的组合的电路来构成。处理器包括CPU和RAM以及ROM等的存储器。存储器、即非瞬时性的计算机可读存储介质保存构成为使CPU执行处理的程序代码或者指令。存储器包括通用或者专用的能够由计算机访问的全部介质。

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