燃料电池车辆及其控制方法
【专利说明】燃料电池车辆及其控制方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月13日提出申请的申请号2014-230331号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池车辆及其控制方法。
【背景技术】
[0003]已知有通过利用燃料电池发出的电能对电动机进行驱动而行驶的燃料电池车辆等燃料电池系统。在JP2011-18485A记载的燃料电池系统中，燃料电池的反应气体之一的含氧的含氧气体(空气)向燃料电池的供给通过空气压缩器(以下，也称为“ACP”)进行。ACP由根据从ACP用的逆变器供给的电力控制旋转的ACP电动机来驱动。例如，对ACP逆变器进行控制而使ACP电动机进行动力运转运转，使ACP电动机的旋转增加，由此使ACP的送风量增加。而且，对ACP逆变器进行控制而对ACP电动机进行再生制动，由此使ACP的送风量下降。
【发明内容】
[0004]【发明要解决的课题】
[0005]然而，用于对ACP电动机进行驱动的动力运转允许功率在除去来自燃料电池的输出的情况下，被从为了作为燃料电池的备用而设置的二次电池能够供给的功率(以下，也称为“可放电功率”或“蓄电池可放电功率”)来限制。因此，ACP电动机的转矩(以下，也称为“ACP转矩”)也通常根据蓄电池可放电功率的限制值，来限制其上限值(以下，也称为“上限保护值”)。而且，同样，ACP电动机的再生允许功率也被能够向二次电池充电的功率(以下，也称为“可充电功率”或“蓄电池可充电功率”)来限制，ACP电动机的ACP转矩的下限值(以下，也称为“下限保护值”)也受到限制。这些限制是指无法使ACP电动机以上限保护值以上的ACP转矩进行动作(驱动)，而且，无法以下限保护值以下的ACP转矩进行动作(再生)。因此，无法根据要求的转速的指示使ACP电动机动作，存在对于要求转速的指示的ACP电动机的响应性、即ACP的响应性不充分的课题。
[0006]例如，在燃料电池车辆中，作为搭载有发动机的车辆中的取代发动机制动器的减速的机理，基本上使用驱动电动机的再生制动。并且，在得到更大的减速力的情况下，可考虑使用如下的机理:仅是使辅机的动作例如ACP电动机的转速增加而使ACP的能量消耗增加，由此来提高驱动电动机的再生能量的消耗比例。然而，如上所述由于ACP转矩的上限保护值带来的限制，存在无法得到基于ACP的能量消耗的充分增加而无法得到充分的减速力的情况。
[0007]而且，在使油门为OFF (切断)的情况下(车辆的驾驶者将脚从油门踏板离开的情况下)，使基于ACP的气体流量急速下降，削减燃料电池内的剩余的含氧气体，从提高燃油经济性的方面出发优选，但是由于ACP转矩的下限保护值带来的限制，存在无法进行ACP电动机的充分的再生制动而无法充分进行基于ACP的气体流量的急速下降的情况。
[0008]需要说明的是，在JP2011-18485A中，在对ACP电动机进行再生制动时，基于从二次电池的可充电功率减去驱动电动机的再生功率所得到的功率，来算出ACP电动机的可再生功率。因此，可认为ACP电动机的可再生功率最大被限制为二次电池的可充电功率。因此，在JP2011-18485A的技术中，无法解决以ACP转矩的下限保护值的限制为起因的上述的课题。而且，在JP2011-18485A中，对于上述的ACP转矩的上限保护值未作任何记载。
[0009]【用于解决课题的方案】
[0010]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式来实现。
[0011](I)根据本发明的一方式，提供一种具备燃料电池和二次电池的燃料电池车辆。该燃料电池车辆具备:对负载进行驱动的驱动电动机；向所述燃料电池供给含氧气体的栗；对所述栗进行驱动的栗电动机；及对所述驱动电动机和所述栗电动机的动作进行控制的控制装置，所述驱动电动机与所述栗电动机以不经由与所述二次电池之间的电力交换而能够相互交换电力的方式经由电力配线而相互连接。所述控制装置α)基于所述二次电池的可放电电力和所述燃料电池的输出电力来确定所述栗电动机的转矩的上限保护值，或(ii)基于所述二次电池的可充电电力和所述燃料电池的输出电力来确定所述栗电动机的转矩的下限保护值。
[0012]根据该方式的燃料电池车辆，驱动电动机和栗电动机不经由与二次电池的电力交换，而能够经由相互连接的电力配线直接进行电力交换。由此，能够利用驱动电动机的再生电力作为栗电动机的驱动电力，或者能够利用栗电动机的再生电力作为驱动电动机的驱动电力。因此，根据驱动电动机的动作状态，能够使栗电动机的转矩的上限保护值或下限保护值变化。其结果是，能够提高对于要求转速的指示的栗电动机的响应性、即栗的响应性。
[0013](2)在上述方式的燃料电池车辆中，可以是，所述控制装置除了基于所述二次电池的可充电电力和所述燃料电池的输出电力之外，还基于所述驱动电动机的驱动电力来确定所述栗电动机的转矩的下限保护值，在所述驱动电动机为动力运转的状态的情况下，所述驱动电动机的驱动电力越大，则所述控制装置越降低所述栗电动机的转矩的所述下限保护值。
[0014]根据该方式的燃料电池车辆，通过降低栗电动机的转矩的下限保护值，而能够利用栗电动机的再生电力作为驱动电动机的驱动电力，能够加快向燃料电池供给的剩余的含氧气体的削减，能够提高由燃料电池消耗的燃油经济性。
[0015](3)在上述方式的燃料电池车辆中，可以是，所述控制装置除了基于所述二次电池的可放电电力和所述燃料电池的输出电力之外，还基于所述驱动电动机的再生电力来确定所述栗电动机的转矩的上限保护值，在所述驱动电动机为再生的状态的情况下，所述驱动电动机的再生电力越大，则所述控制装置越提高所述栗电动机的转矩的所述上限保护值。
[0016]根据该方式的燃料电池车辆，通过提高栗电动机的转矩的上限保护值，不仅能够将驱动电动机的再生电力利用作为向二次电池的充电电力，还能够利用作为栗电动机的驱动电力，因此能够提高驱动电动机的减速力。
[0017]需要说明的是，本发明能够以各种方式实现，例如，除了燃料电池车辆之外，还能够以燃料电池系统、燃料电池车辆的控制方法、燃料电池系统的控制方法等各种方式实现。
【附图说明】
[0018]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池系统的燃料电池车辆的结构的概略图。
[0019]图2是表示通过控制装置执行的ACP电动机的ACP转矩的限制值的控制的流程图。
[0020]图3是表示使油门为OFF时的ACP转矩的上限保护值及下限保护值的变更产生的效果的说明图。
[0021]【标号说明】
[0022]10…燃料电池车辆
[0023]110…燃料电池(FC)
[0024]120…FC升压转换器
[0025]130…功率控制单元(PCU)
[0026]132...TMG 驱动器
[0027]1:M."DC/DC 转换器
[0028]136…驱动电动机(TMG)
[0029]137...ACPMG 驱动器
[0030]138...ACP 电动机(ACPMG)
[0031]139…空气压缩器(ACP、FC用ACP)
[0032]140…二次电池(BAT)
[0033]142…SOC检测部
[0034]180…控制装置
[0035]DCL...低压直流配线
[0036]DCH…高压直流配线
[0037]WL…车轮
【具体实施方式】
[0038]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆10的结构的概略图。燃料电池车辆10是以燃料电池110 (Fuel Cell，也简称为“FC”)或二次电池140 (也简称为“BAT”)输出的电力(电能)为驱动源，对驱动电动机136进行驱动而使车轮WL旋转，由此进行行驶的燃料电池系统。
[0039]燃料电池车辆10具备燃料电池110、FC升压转换器120、功率控制单元130、驱动电动机136、空气压缩器电动机138、空气压缩器139、二次电池140、S0C检测部142、控制装置180。需要说明的是，功率控制单元简称为“PCU”，同样，驱动电动机简称为“TMG”，空气压缩器简称为“ACP”，ACP电动机简称为“ACPMG”。
[0040]燃料电池车辆10还搭载有反应气体的供给部、排出部、及冷却介质供给部等作为燃料电池110的发电用的设备，而且，搭载有作为车辆的各种机构等，但是它们的图示及说明省略。但是，关于反应气体的供给部、排出部及冷却介质供给部包含的各种栗、电动机等设备(也称为“辅机”)中的氧化气体用的ACP139(也称为“FC用ACP139”)