包括燃料电池系统的车辆的制作方法

文档序号:9835374阅读:488来源:国知局
包括燃料电池系统的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括燃料电池系统的车辆。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.2011-211770(JP 2011-211770 A)公开了一种燃料电池系统,其中,根据燃料电池要求的电力计算供给到燃料电池的空气流量,计算供给空气的空气压缩机的目标转速,以及调节给定空气压缩机的转矩来将空气压缩机的转速控制到目标转速。注意,当燃料电池的输出电力小于要求电力时,二次电池补偿要求电力的不足。
[0003]然而,当燃料电池要求的电力快速改变时,空气压缩机(通常空气栗)的响应低,由此,空气压缩机的实际转速可能不能迅速地充分达到要求转速。

【发明内容】

[0004]本发明的方面提供一种包括燃料电池系统的车辆。该车辆包括燃料电池;将氧化剂气体供给到燃料电池的空气栗;检测车辆的加速器位置的加速器位置传感器;以及被配置为控制燃料电池系统的电子控制单元。电子控制单元被配置为执行第一处理,其中,由通过加速器位置传感器检测的加速器位置计算要求电力,根据要求电力计算将供给到燃料电池的氧化剂气体的流量,使用所计算的流量的值计算用于空气栗的转速命令值,使用转速命令值和空气栗的当前转速计算用于空气栗的转矩命令值,并且基于转矩命令值和转速命令值控制空气栗的转速。电子控制单元被配置为在第一处理中,执行下述中的至少一个:第二处理,其中,当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或这些值中的至少一个的变化率增加预定的第一值或更大时,将用于控制空气栗的转矩命令值设定为大于所计算的转矩命令值,来控制空气栗的转速;以及第三处理,其中,当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或这些值中的至少一个的变化率减小预定的第二值或更大时,将用于控制空气栗的转矩命令值设定为小于所计算的转矩命令值,来控制空气栗的转速。在该方面中,当加速器位置、要求电力和转速命令值的值中的至少一个或这些值中的一个的变化率改变预定值或更大时,相应地调整用于控制空气栗的转矩命令值。因此,能提高空气栗的响应。
[0005](2)在根据上述方面的车辆中,电子控制单元可以被配置为当在第二处理中,空气栗的实际转速达到比转速命令值低预定的第一转速的转速时,执行第一处理而不执行第二处理,以及当在第三处理中,空气栗的实际转速达到比转速命令值高预定的第二转速的转速时,执行第一处理而不执行第三处理。通过该配置,当转速增加时,能防止空气栗的转速过冲(变得高于)转速命令值,或当转速减小时,能防止空气栗的转速下冲(变得低于)转速命令值。
[0006](3)在根据上述方面的车辆中,电子控制单元可以被配置为,在第三处理中,当加速器位置减小时,并且在获得用于空气栗的转速命令值之前,由加速器位置的减小量计算转速命令值的估算值,使用估算值计算空气栗的转矩的前馈值,以及设定低于前馈值的值作为转矩命令值。通过该配置,当加速器位置减小时,在不获得用于空气栗的转速命令值的情况下,能计算转矩命令值。因此,能提高空气栗的转速的响应。
[0007](4)在根据上述方面的车辆中,电子控制单元可以被配置为在第三处理中,将空气栗的转矩从空气栗的转矩的前馈值减小预定值,基于加速器位置的减小量计算前馈值。通过该配置,当加速器位置减小时,能提高空气栗的转速的响应。
[0008](5)在根据上述方面的车辆中,电子控制单元可以被配置为根据空气栗的实际转速,设定转矩命令值的下限值。当减小空气栗的转速时,转矩命令值变为负。通过上述配置,能防止空气栗反转。
[0009](6)在根据上述方面的车辆中,电子控制单元可以被配置为,当加速器位置减小,并且燃料电池被要求且由加速器位置计算的要求电力大于燃料电池的输出电力时,将转矩命令值设定为O。通过该配置,能防止燃料电池的输出的过度限制。
[0010](7)在根据上述方面的车辆中,电子控制单元可以被配置为,当加速器位置减小,并且燃料电池被要求且由加速器位置计算的要求电力大于燃料电池的输出电力时,执行第一处理而不执行第三处理。通过该配置,当燃料电池被要求的要求电力大于燃料电池的输出电力时,能执行第一处理中的反馈控制。
[0011](8)在根据上述方面的车辆中,可以提供转速命令值的上限阈值,上限阈值小于空气栗的容许转速,并且电子控制单元可以被配置为,当在第一处理期间,空气栗的转速超出上限阈值时,基于空气栗的实际转速和上限阈值之间的差计算转矩系数,将在第一处理中计算的转矩命令值用作基本转矩命令值,将基本转矩命令值乘以转矩系数来计算新的转矩命令值,并且基于新的转矩命令值和转速命令值控制空气栗的转速,转矩系数等于或小于I,并且当差变大时,转矩系数变小。通过该配置,当空气栗的转速超出上限阈值时,转矩命令值变小。因此,能防止空气栗的转速和用于空气栗的转矩命令值的调速不匀。
[0012]能够以各种方面实现本发明。除包括燃料电池系统的车辆外,本发明能实现为例如燃料电池系统、控制燃料电池系统的方法等等。
【附图说明】
[0013]在下文中,将参考附图,描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性,其中,相同的数字表示相同的元件,以及其中:
[0014]图1是示出包括燃料电池的燃料电池车辆的说明图;
[0015]图2是示出燃料电池和氧化剂气体供给和排放系统的说明图;
[0016]图3是本发明的实施例中的空气压缩机的控制流程图;
[0017]图4是示出当加速器位置增加预定值或更多时,燃料电池的输出、二次电池的输出、空气压缩机的转速和空气压缩机的转矩的图;
[0018]图5是示出当加速器位置增加时的改进例子的说明图;
[0019]图6是示出当加速器位置减小预定值或更多时,空气压缩机的转矩命令值、空气压缩机的转速和空气流量的图;
[0020]图7是示出第三实施例中的控制流程图的说明图;以及
[0021]图8是示出在第三实施例中,空气压缩机的转速和空气压缩机的转矩系数和转矩命令值的图。
【具体实施方式】
[0022]图1是示出包括燃料电池的燃料电池车辆10(在下文中,称为“车辆10”)的说明图。车辆1包括燃料电池100、控制单元200 (也称为电子控制单元(E⑶))、加速器踏板120 (在下文中,称为“加速器120”)、加速器位置传感器122、二次电池130、电力传送控制器140、驱动电动机150、驱动轴160、动力传动齿轮170和车轮180。
[0023]燃料电池100是燃料气体和氧气相互电化学反应来发电的发电装置。加速器位置传感器122检测由驾驶员下压的加速器踏板120的下压量(操作量)(称为“加速器位置”)。控制单元200从由加速器位置传感器122检测的加速器位置,计算电源装置(包括燃料电池100和二次电池130)要求的电量。控制单元200将燃料电池100用作车辆的主动力源,而当由燃料电池100产生的电力低时,例如,紧接在燃料电池100起动后,将二次电池130用作操作车辆10的动力源。作为二次电池130,可以采用镍氢电池或锂离子电池。例如,能通过使用从燃料电池100输出的电力直接充电,或当车辆1减速时通过使用驱动电动机150将车辆10的动能转换成电能,并且通过再生电力充电二次电池130,执行二次电池130的充电。电力传送控制器140当从控制单元200接收指令时,控制从燃料电池100供给到驱动电动机150的电力量以及从二次电池130供给到驱动电动机150的电力量。此外,电力传送控制器140当车辆1减速时从控制单元200接收指令时,将由驱动电动机150再生的电力供给到二次电池130。驱动电动机150充当操作车辆10的电动机。此外,驱动电动机150充当通过当车辆10减速时,将车辆10的动能转换成电能,再生电力的发电机。驱动轴160是将由驱动电动机150产生的驱动力传输到动力传动齿轮170的旋转轴。动力传动齿轮170将该驱动力传递(分配)到左右轮180。
[0024]图2是示出燃料电池与氧化剂气体供给和排放系统300的说明图。燃料电池系统除氧化剂气体供给和排放系统300外,还包括燃料气体供给和排放系统以及冷却系统。然而,在本说明书中,将仅描述氧化剂气体供给和排放系统300,而将省略燃料气体供给和排放系统以及冷却系统的描述。
[0025]氧化剂气体供给和排放系统300包括氧化剂气体供给管310、氧化排气排放管320、旁通管330、分流阀340、压力调节阀
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