燃料电池车

文档序号:1882795 发布日期:2021-11-26 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 燃料电池车 (Fuel cell vehicle ) 是由 深见龙也 于 2021-02-08 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种燃料电池车,具备向行驶用的电动马达供给电力的蓄电池和燃料电池。控制电动马达的控制器将从燃料电池的启动开始起规定时间的期间的电动马达的输出转矩的最大增加比率设定为第1上限比率。控制器将经过规定时间后的输出转矩的最大增加比率设定为大于第1上限比率的第2上限比率。(The invention provides a fuel cell vehicle, which is provided with a storage battery and a fuel cell for supplying power to an electric motor for driving. The controller for controlling the electric motor sets the maximum increase rate of the output torque of the electric motor for a predetermined time period from the start of the fuel cell to the 1 st upper limit rate. The controller sets a 2 nd upper limit ratio that is larger than the 1 st upper limit ratio to a maximum increase ratio of the output torque after a predetermined time has elapsed.)

燃料电池车

技术领域

本说明书所公开的技术涉及具备向行驶用的电动马达供给电力的蓄电池与燃料电池的燃料电池车。

背景技术

在日本特开2008-301542、日本特开2008-312418中公开了一种具备蓄电池与燃料电池的燃料电池车。这些文献所公开的燃料电池车从燃料电池启动之前起能够仅利用蓄电池的电力来行驶。

蓄电池的最大输出小于燃料电池的最大输出。在仅利用蓄电池的电力行驶时,电动马达的输出转矩被限制。若燃料电池启动,则电动马达的输出转矩的上限增加。若在驾驶员踩踏加速器的期间燃料电池启动而电动马达的输出转矩突然变大,则存在给驾驶员带来不适感的担忧。

发明内容

本说明书所公开的燃料电池车的控制器将从燃料电池的启动开始起规定时间的期间的电动马达的输出转矩的最大增加比率设定为第1上限比率,将经过规定时间后的最大增加比率设定为大于第1上限比率的第2上限比率。通过将从燃料电池启动开始起规定时间的期间的最大增加比率抑制得比通常时的上限比率(第2上限比率)低,可抑制输出转矩的急剧的增大,能够抑制给驾驶员带来的不适感。

第1上限比率可以如以下那样设定。电动马达的输出转矩以第1上限比率从第1最大输出转矩达到第2最大输出转矩为止的时间比燃料电池的启动时间长。第1最大输出转矩是仅利用蓄电池进行行驶时的最大输出转矩,第2最大输出转矩是燃料电池启动后的最大输出转矩。若经过启动时间,则电动马达能够输出第2最大输出转矩,然而,若在启动时间使电动马达的输出转矩急剧增加,则给驾驶员带来的不适感大。因此,通过如上述那样设定第1上限比率,能够抑制给驾驶员带来的不适感。

即便在燃料电池的启动中,当驾驶员用力踩踏了加速器时,即使输出转矩的增加比率大,带来的不适感也小。换言之,在加速器开度的变化大的情况下,即便输出转矩的变化大,给驾驶员带来的不适感也小。鉴于此,控制器可以采用如下的控制规则。在燃料电池即将启动之前的加速器开度超过规定的第1开度的情况下,控制器将规定时间的期间的最大增加比率设定为第1上限比率。在燃料电池即将启动之前的加速器开度低于第1开度的情况下,控制器将规定时间的期间的输出转矩的最大增加比率设定为第3上限比率。第3上限比率大于第1上限比率且为第2上限比率以下。

本说明书所公开的详细技术与进一步的改进将在以下的“

具体实施方式

”中进行说明。

附图说明

以下,参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明,在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素,其中:

图1是实施例的燃料电池车的框图。

图2A是电动马达的最大输出转矩的图表。

图2B是电动马达的输出转矩的最大增加比率的图表。

具体实施方式

图1表示了实施例的燃料电池车2的框图。燃料电池车2从燃料电池3与主蓄电池4获得电力,通过电动马达6进行行驶。燃料电池3与主蓄电池4并联连接。燃料电池3与主蓄电池4的输出被电力转换器5转换为交流电力,并供给至行驶用的电动马达6。此外,可以在燃料电池3与电力转换器5之间(或燃料电池3与主蓄电池4之间)连接有升压转换器。在主蓄电池4与电力转换器5之间也可以连接有双向电压转换器。图1的虚线表示信号线。

在主蓄电池4连接有降压转换器7的输入端,在降压转换器7的输出端连接有副蓄电池8。主蓄电池4的输出电压超过100伏特,副蓄电池8的输出电压低于50伏特。降压转换器7将主蓄电池4或燃料电池3的输出电力降压来对副蓄电池8进行充电。

副蓄电池8的电力被供给至以小于50伏特的电压进行动作的设备。利用副蓄电池8的电力动作的设备有收音机20、各种控制器(计算机)等小功率机器。燃料电池3所附带的各种辅机也从副蓄电池8接受电力的供给。

燃料电池3与电力转换器5由控制器10控制。在控制器10连接有燃料电池车2的主开关11、加速踏板传感器12、以及车速传感器13等传感器。加速踏板传感器12测量加速踏板的开度(加速器开度)。若主开关11被接通,则控制器10启动燃料电池3。另外,控制器10基于加速踏板或者制动踏板(未图示)的开度、车速等信息来决定电动马达6的输出转矩。控制器10根据所决定的输出转矩来控制燃料电池3与电力转换器5。

燃料电池3的启动需要规定的时间。虽然燃料电池3的启动需要时间,但燃料电池车2能够从主开关11刚刚接通之后立即利用主蓄电池4的电力开始行驶。但是,主蓄电池4的最大输出小于燃料电池3的最大输出。因此,在燃料电池3启动之前,电动马达6的最大输出转矩小。若燃料电池3启动,则电动马达6的最大输出转矩急剧变大。若在驾驶员以一定的力踩踏加速器的期间燃料电池3启动而电动马达6的输出转矩突然变大,则存在给驾驶员带来不适感的担忧。在燃料电池3启动的期间,燃料电池车2抑制电动马达6的输出转矩的增加比率,能够抑制给驾驶员带来的不适感。

其中,控制器10根据加速器开度来决定输出转矩的增加比率。加速器开度越大,则增加比率越大。在控制器10中设定有增加比率的上限值(最大增加比率),控制器10将输出转矩的增加比率抑制为最大增加比率以下。

图2A表示了电动马达6的最大输出转矩的图表,图2B表示了输出转矩的最大增加比率的图表。图2A的纵轴表示电动马达6的输出转矩,横轴表示时间。图2B的纵轴表示增加比率,横轴表示时间。

在时刻T0主开关11被接通。在主开关11被接通之后,燃料电池3的启动准备需要一段时间。在图2A、图2B中,从时刻T0至时刻T1为止的时间(启动准备期间Pr)是启动的准备所需的时间。在直至燃料电池3开始启动为止的期间,燃料电池车2能够利用主蓄电池4的电力进行行驶。仅利用主蓄电池4行驶的情况下的电动马达6的最大输出转矩为第1最大输出转矩Tm1。其中,燃料电池3启动之后的最大输出转矩是第2最大输出转矩Tm2。在中/高车速区域,电动马达6的最大输出转矩取决于车速。图2A、图2B的图表表示了最大输出转矩不取决于车速的低车速区域中的最大输出转矩的变化。

燃料电池3的启动在时刻T1开始。从时刻T1开始向燃料电池3供给燃料气体与氧化气体,开始从燃料电池3输出电力。若开始从燃料电池3输出电力,则电动马达6的最大输出转矩也增加。燃料电池3的启动在时刻T2完成。从时刻T1至时刻T2为止的时间为燃料电池3的启动时间Ps。

燃料电池车2能够使用主蓄电池4的电力来从时刻T0立即开始行驶。仅利用主蓄电池4的电力行驶的情况下的电动马达6的最大输出转矩(第1最大输出转矩Tm1)小于利用燃料电池3的电力行驶的情况下的最大输出转矩(第2最大输出转矩Tm2)。在从时刻T1至时刻T2为止的期间,电动马达6的最大输出转矩从第1最大输出转矩Tm1增大至第2最大输出转矩Tm2。但是,在燃料电池3开始启动之后不久的期间,控制器10限制电动马达6的输出转矩的增加比率。

如图2B所示,控制器10将从燃料电池3的启动开始(时刻T1)起规定时间P1的期间的电动马达6的输出转矩的最大增加比率设定为第1上限比率dTm1。此外,控制器10将仅利用主蓄电池4的电力行驶中的最大增加比率也设定为第1上限比率dTm1。在经过规定时间P1之后,控制器10将最大增加比率从第1上限比率dTm1变更为第2上限比率dTm2。第2上限比率dTm2大于第1上限比率dTm1。

如先前所述,燃料电池3在时刻T1开始启动,在时刻T2启动完成。在不对输出转矩设置上限的情况下,电动马达6的输出转矩最大能够以第2上限比率dTm2增加(参照图2A的曲线G2)。当在燃料电池3开始启动时(时刻T1)驾驶员用力踩踏了加速踏板的情况下,电动马达6的输出转矩从时刻T1开始急剧地增加。若尽管加速踏板的开度恒定但输出转矩也骤增,则给驾驶员带来不适感。在从燃料电池3开始启动的规定时间P1的期间,控制器10将电动马达6的输出转矩的增加比率限制为第1上限比率dTm1以下。因此,电动马达6的输出转矩最大也就沿着图2A的曲线G1增加。实施例的燃料电池车2能够抑制在燃料电池3的启动时给驾驶员带来的不适感。

在图2A中,用第2上限比率dTm2表示了因燃料电池3的启动而限制的增加比率。由于第2上限比率dTm2是燃料电池3启动之后的最大增加比率,所以可以不必与图2A的曲线G2一致。其中,第2上限比率dTm2大于第1上限比率dTm1。

第1上限比率dTm1被设定为电动马达6的转矩以第1上限比率dTm1从第1最大转矩Tm1达到第2最大转矩Tm2为止的时间(图2A中的时间P1)比燃料电池3的启动时间Ps长。燃料电池3具有以启动时间Ps将最大输出转矩从第1最大输出转矩提高至第2最大输出转矩的能力,但通过将电动马达6的输出转矩的最大增加比率设定为第1上限比率dTm1(<第2上限比率dTm2),能够抑制给驾驶员带来的不适感。

规定时间P1被设定为电动马达6的转矩以第1上限比率dTm1从第1最大转矩Tm1达到第2最大转矩Tm2为止所需的时间。当在燃料电池3的启动开始时(时刻T1)加速器开度为100%的情况下,电动马达6的最大输出转矩以规定时间P1达到第2最大输出转矩Tm2。即便在加速器开度为100%的情况下,输出转矩的增加比率也被保持为恒定直至达到第2最大输出转矩Tm2为止。

在燃料电池3即将启动之前的加速器开度低于规定的第1开度的情况下,控制器10将规定时间P1的期间的最大增加比率设定为第3上限比率dTm3。在图2A、图2B中,单点划线的曲线G3表示第3上限比率dTm3的情况。如图2A、图2B所示,第3上限比率dTm3大于第1上限比率dTm1且为第2上限比率dTm2以下。在燃料电池3即将启动之前的加速器开度低于规定的第1开度的情况下增大上限比率的理由如下所述。

即便在燃料电池3的启动中,当驾驶员用力踩踏了加速器时,即使增加比率大,给驾驶员带来的不适感也小。换言之,在加速器开度的变化大的情况下,即便输出转矩的变化大,给驾驶员带来的不适感也小。因此,在燃料电池3即将启动之前的加速器开度低于规定的第1开度的情况下,控制器10将规定时间的期间的最大增加比率设定为第3上限比率dTm3。在加速器开度的变化大的情况下,能够提高车的加速性。第1开度例如被设定为60[%]。

电动马达6利用电力转换器5供给的电力进行动作。因此,通过抑制供给至电动马达6的电力的增加比率,能够抑制电动马达6的输出转矩的增加比率。供给至电动马达6的电力的增加比率dPm能够使用输出转矩的增加比率(例如第1上限比率dTm1)按照如下的(公式1)来决定。

[公式1]

(公式1)中使用的各符号的含义如下。

dt:电力转换器5的控制周期

Pm1:当前控制周期中的向电动马达6的供给电力

Pm2:下一控制周期中的向电动马达6的供给电力

Nm1:当前的电动马达6的转速

Nm2:下一控制周期中的电动马达6的预定转速

dNm:电动马达6的转速的增加比率

Tm1:电动马达6的当前的输出转矩

Tm2:下一控制周期中的电动马达6的预定输出转矩

dTm1:电动马达6的输出转矩的增加比率(第1上限比率)

将电动马达6的输出转矩的最大增加比率设定为第1上限比率与利用(公式1)来赋予向电动马达6供给的供给电力的增加比率是等效的。

对与在实施例中说明的技术相关的注意点进行说明。控制器10将电动马达6的输出转矩的增加比率限制为第1上限比率(或第2上限比率或第3上限比率)以下。换言之,控制器10根据加速器开度使增加比率变化,将最大增加比率设定为第1上限比率(或第2上限比率或第3上限比率)。加速器开度小时的增加比率可以小于第1上限比率(或第2上限比率或第3上限比率)。

控制器10将从燃料电池3的启动开始起规定时间P1的期间的电动马达6的输出转矩的增加比率限制为第1上限比率dTm1以下。换言之,控制器10将从燃料电池3的启动开始起规定时间P1的期间的电动马达6的输出转矩的最大增加比率设定为第1上限比率dTm1。控制器10将经过了规定时间P1之后的增加比率限制为大于第1上限比率dTm1的第2上限比率dTm2以下。换言之,控制器10将经过了规定时间P1之后的输出转矩的最大增加比率设定为大于第1上限比率dTm1的第2上限比率dTm2。

进而换言之,控制器10的控制如下所述。在从燃料电池3的启动开始起规定时间P1的期间,控制器10将加速器开度为100[%]时的电动马达6的输出转矩的增加比率设定为第1上限比率dTm1。此时,在加速器开度小于100[%]的情况下,输出转矩的增加比率成为第1上限比率dTm1以下。在经过了规定时间P1之后,控制器10将加速器开度为100[%]时的输出转矩的增加比率设定为大于第1上限比率dTm1的第2上限比率dTm2。此时,在加速器开度小于100[%]的情况下,输出转矩的增加比率为第2上限比率dTm2以下。

以上,对本发明的具体例详细地进行了说明,但这些只不过是例示,并不对技术方案进行限定。技术方案中记载的技术包括将以上例示的具体例进行各种变形、变更所得的方案。本说明书或者附图中说明的技术要素单独或通过各种组合来发挥技术有用性,并不限定于申请时技术方案所记载的组合。另外,本说明书或者附图中例示的技术能够同时实现多个目的,实现其中一个目的本身具有技术有用性。

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