包括燃料电池系统的车辆的制作方法_2

文档序号:9835374阅读:来源:国知局
350、空气压缩机360和转速传感器370。氧化剂气体供给管310是将氧化剂气体供给到燃料电池100的管道,而氧化排气排放管320是从燃料电池100排出氧化排气的管道。旁通管330使氧化剂气体供给管310和氧化排气排放管320相互连接。在氧化剂气体供给管310和旁通管330之间的连接部处,设置分流阀340。分流阀340将氧化剂气体分成供给到燃料电池100的氧化剂气体和供给到旁通管330的氧化剂气体。压力调节阀350调节燃料电池100中的氧化剂气体的压力。在实施例中,空气用作氧化剂气体。空气压缩机360压缩空气并且经氧化剂气体供给管310,将其供给到燃料电池100,用作氧化剂气体。可以使用另一类型的空气栗,代替空气压缩机360。转速传感器370获得空气压缩机360的转速(空气压缩机360的回转(旋转)次数)。
[0026]图3是本实施例中的空气压缩机360的控制流程图。在步骤S100,控制单元200从加速器踏板120的下压量检测加速器位置Acl。在步骤S110,控制单元200使用加速器位置Acl,计算燃料电池100要求的要求电力Pwl。注意,当计算要求电力Pwl时,控制单元200可以考虑由车辆10的辅机或空调单元消耗的电力。在步骤S120,控制单元200计算将供给到燃料电池100的空气流量Afl以便使燃料电池100输出要求电力Pwl。在步骤S130,控制单元200计算以流量Af I供给空气所要求的空气压缩机360的转速命令值(转数命令值)Tr I。在步骤SI 40,控制单元200从转速传感器370获得空气压缩机360的实际转速(实际转数)。在步骤S150,控制单元200使用空气压缩机360的转速命令值Trl和空气压缩机360的实际转速Arl,计算空气压缩机360的转矩命令值Ttl。当空气压缩机360的转速将增加时,转矩命令值Tt I变为正值,而当空气压缩机360的转速将减小时,转矩命令值Ttl变为负值或O。
[0027]在步骤S160,控制单元200确定加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的至少一个是否已经升高(增加)预定第一值或更大。在该实施例中,假定当下压加速器踏板120时,加速器位置Acl增加。相反,假定将释放下压的加速器踏板120时,加速器位置Acl减小。用在该确定中的第一值可以设定为变化量或变化率。此外,根据在加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的值增加之前的值中的至少一个,可以将第一值设定在不同值。控制单元200可以包括用于设定第一值的映射。
[0028]当在步骤S160中确定加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的至少一个已经增加预定第一值或更多时,控制单元200进行到步骤S170并且增加在步骤S150中计算的转矩命令值Ttl。在此,控制单元200可以根据加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的值的至少一个,使转矩命令值Ttl增加不同值,或根据加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的变化量的至少一个,使转矩命令值Ttl增加不同值。在增加转矩命令值Ttl后,控制单元200进行到步骤S200。
[0029]当在步骤S160中确定加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl均没有增加预定第一值或更大时,在步骤S180,控制单元200确定加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的至少一个是否已经下降(减小)预定第二值或更大。与增加加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl中的一个的情形类似,用在该确定中的第二值可以设定为变化量或变化率。此外,根据加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的值在减小之前的值的至少一个,将第二值设定在不同值。控制单元200可以包括用于设定第二值的映射。
[0030]当在步骤S180中确定加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的至少一个已经减小预定第二值或更多时,控制单元200进行到步骤S190并且使在步骤S150中计算的转矩命令值Ttl减小。当所计算的转矩命令值Ttl为负值时,控制单元200将转矩命令值Ttl改变成另一负值来减小转矩命令值Ttl。其中,根据加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的值的至少一个,控制单元200可以使转矩命令值Ttl减小不同值,或根据加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的变化量至少一个,使转矩命令值Ttl减小不同值。在减小转矩命令值Ttl后,控制单元200进行到步骤S200。
[0031 ] 在步骤S200,控制单元200基于由此获得的转矩命令值Ttl和转速命令值Trl,控制空气压缩机360的转速。在实施例中,由步骤S160、S170、S180和S190的处理,产生下述优点。例如,当加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的至少一个增加预定第一值或更大时,在步骤S170,控制单元200使在步骤S150中计算的转矩命令值Ttl增加。因此,能更迅速地增加空气压缩机360的转速。由此,与当不增加转矩命令值Ttl的情形(没有步骤S160和S170的处理的情形)相比,空气压缩机的转速能迅速地达到转速命令值Trl。另一方面,当加速器位置Acl、要求电力Pwl和转速命令值Trl的至少一个减小预定第二值或更大时,在步骤S190,控制单元200减小转矩命令值Ttl,由此,能更迅速地减小空气压缩机360的转速。因此,与不减小转矩命令值Ttl的情形相比,空气压缩机的转速能迅速地达到转速命令值Trl。即,能提高空气压缩机360的响应。
[0032]图4是示出当加速器位置增加预定值或更大时,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。图4比较当加速器位置Acl增加预定值或更大时,在步骤S170中增加转矩命令值Ttl的情形(为方便起见,将增加的转矩命令值表示为“Tt2”)与即使当加速器位置增加预定值或更大时也使在步骤S150中计算的转矩命令值T11也保持相同的情形。
[0033]首先,将描述即使当加速器位置增加预定值或更大时,在步骤S150中计算的转矩命令值Ttl在S170中保持相同或不变的情形。当获得加速器位置Acl时,计算燃料电池100要求的要求电力Pwl。紧接在增加加速器位置Acl后,空气压缩机360的转速低,并且不提供生成要求电力Pwl被要求的空气。因此,燃料电池100的输出电力Pw3低于要求电力Pwl,并且从二次电池130输出弥补(补偿)要求电力Pwl的不足的电力,作为二次电池的输出电力BP3。
[0034]根据要求电力Pwl,增加用作空气压缩机360的转速的目标值的转速命令值Trl。然而,使转速命令值Trl设定为不超出在空气压缩机360中容许的转速的上限(也称为“容许转速” )ο当所计算的转速命令值Trl超出容许转速时,将实际转速命令值Trl实际上限定到容许转速。由转速命令值Trl和空气压缩机360的实际转速Arl,计算空气压缩机360的转矩命令值Ttl。当转速命令值Trl和实际转速Arl之间的差变得更大时,转矩命令值Ttl变得更大。当根据转矩命令值Ttl,给定空气压缩机360的转矩时,空气压缩机360的实际转速Ar I朝转速命令值Trl改变(变得更接近)。
[0035]接着,将描述在步骤S170中,转矩命令值Ttl增加并且转变成转矩命令值Tt2的情形。在该实施例中,为方便起见,当转矩命令值转变成Tt2时的空气压缩机360的实际转速将称为“转速Ar2”。由于增加的转矩命令值Tt2大于所计算的转矩命令值Ttl,与不改变地使用所计算的转矩命令值Ttl的情形相比,空气压缩机360的实际转速Ar2朝转速命令值Trl更迅速改变(变得更接近)。因此,由于供给到燃料电池100的空气量更迅速地增加,与在不改变地使用所计算的转矩命令值Ttl的情形中的输出电力Pw3相比,燃料电池100的输出电力Pw2更迅速地朝要求电力Pwl改变(变得更接近)ο此外,二次电池130的输出电力BP2小于在不改变地使用所计算的转矩命令值Tt I的情形中的二次电池的输出电力BP3。因此,能减轻二次电池130的负担。
[0036]如上所述,在第一实施例中,当加速器位置Acl增加预定值或更大时,空气压缩机360的旋转响应提高。因此,燃料电池100的输出电力能更迅速地朝要求电力改变,并且能减轻二次电池130的负担。
[0037]上述实例描述了加速器位置Acl增加预定值或更大的情形。其中,在该实施例中,由加速器位置Acl计算要求电力Pwl,由要求电力Pwl计算空气的流量Afl,以及由空气的流量Afl计算空气压缩机3
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