专利名称：电压控制系统和包含电压控制系统的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及电压控制系统和包含该电压控制系统的车辆。
技术背景近来，已经提出了电气汽车，其将燃料电池系统或其类似物用作车辆 的驱动动力源。在电气汽车中，车辆的驱动通过由供自电源的电力驱动的 电动机以及通过由这些电动机的旋转力转动的车辆驱动轮实现。由于这种电气汽车的行驶稳定性在当其行驶的同时发生车辆驱动轮的自由转动(空转)时劣化，相应地，近来，如例如日本特开No. JP-A-2001-204107所公动力来增强车辆行驶稳定性的技术。顺便提一下，在这样的电气汽车中，通常提供蓄电装置，该装置供给 辅助电力，且其能够蓄电或放电，以便在一方面存储由于车辆的减速产生 的再生电力或剩余电力，另一方面对供自电源的任何电力短缺进行补充。 另外，有时使用电压控制系统，该系统被构建为如果发生供自电源的电力 的短缺，通过用从蓄电装置放出的电力对此电力进行补充，将系统电压维 持在大致恒定值(例如预定值Vo，如图3D所示)。采用以这种方式将系统电压维持在大致恒定值的系统，当所需电力的 量(即相关联的驱动电机的电力消耗)由于驱动轮中的一个开始自由转动 而急剧增加时，如图3D所示，系统电压暂时急剧下降。由于这一点，布 置为通过进行蓄电装置的》文电向系统供给电力来抑制系统电压的急剧降4氐 (如图3D的斜线所示的区域所示)。然而，当处于布置为通过进行蓄电装置的电力供给来抑制系统电压的 急剧降低的状态中时，处于自由旋转状态的驱动轮重新接触地面并由此迅速进入不旋转状态，由于此驱动轮的旋转速度急剧下降且所需电力量因此急剧下降，相应地，发生这样的事件状态其中，系统电压急剧上升，如 图3D所示。当系统电压以这种方式急剧改变时，有时可发生多种类型的 问题，例如系统内部装置劣化等等。发明内容本发明以这样的电压控制系统为其目的该系统被构建为如果存在供 自电源的电力的不足，通过补充自蓄电装置放出的电力，将系统电压维持 在近似恒定的水平，以便解决由于系统电压的急剧改变导致的多种问题。为了达到此目的，根据其一个实施形态，根据本发明的电压控制系统 包含电源；蓄电装置，其蓄电和放电；电压控制装置，其通过当供自电 源的电力不足时从蓄电装置放电或通过当供自电源的电力过剩时将电力充 到蓄电装置将系统电压维持在预定值；电力传送控制装置，其在包含在使 用系统电压的系统中的一个电力消耗装置所需电力的增加或减小量大于预 定量时控制电力向蓄电装置以及从蓄电装置的传送，以便降低系统电压的 变化率。通过使用上述结构，如果一个电力消耗装置所需电力的量减小，通过 控制向蓄电装置的电力传送，实施从电源到蓄电装置的电力供给，故可以 降低系统电压的变化率。相应地，可以解决由于系统电压的急剧增加导致 的多种问题。在这种电压控制系统中，当已经认识到所需电力已降低时，布置电力 传送控制装置以控制到蓄电装置以及来自蓄电装置的电力传送从而降低系 统电压变化率也将会是可接受的。如果在包含多个驱动轮的汽车中使用这种电压控制系统，将之布置为 包含多个电动机、每个电动机驱动多个驱动轮中的一个且所述一个电力消 耗装置是多个电动机中的一个也将会是可接受的。在这种电压控制系统中，将控制装置布置为所述一个电力消耗装置 所需电力的降低率越大，越是增加从电源供到蓄电装置的电力的量。另外，根据其一个实施形态，根据本发明的电压控制系统包含电源； 蓄电装置，其蓄电和放电；电压控制装置，其在供自电源的电力不足时通 过从蓄电装置放电来将系统电压保持在预定值；电力供给控制装置，其在 已认识到包含在使用系统电压的系统中的一个电力消耗装置所需电力的量 已降低时实施从电源和/或蓄电装置到包含在该系统中的另一电力消耗装 置的电力供给，以便降低系统电压增加率。通过采用上述结构，当所述一个电力消耗装置所需电力的量降低时， 可以通过实施从电源和/或蓄电装置到所述另一电力消耗装置的电力供给 来降低系统电压增加率。相应地，可以解决系统电压急剧增加所产生的多 种问题。在这种电压控制系统中，将控制装置布置为所述一个电力消耗装置所 需电力的降低率越大，越是增加从电源和/或蓄电装置向所述另 一 电力消耗 装置供给的电力的量也是可以接受的。另外，在这种电压控制系统中，将一个电力消耗装置布置为包含电动 机、将控制装置布置为基于此电动机电力消耗的增加或减小来认识到所需 电力的增加或减小也是可接受的。另外，也可以包含由这种电动机驱动的 驱动轮，并将控制装置布置为基于此驱动轮是否处于自由旋转状态来认识 到所需电力的增加或减小。另外，也可以将燃料电池系统用作电源。另外，根据本发明的车辆是包含这样的电压控制系统的车辆。本发明 可应用的车辆可以指船、机器人、飞机等等。另外，根据其又一实施形态，根据本发明的电压控制系统包含电源； 蓄电装置，其蓄电和放电；电压控制装置，其在供自电源的电力不足时通 过从蓄电装置放电来将系统电压维持在预定值；变化率减小装置，在包含 在使用系统电压的系统中的某个电力消耗装置所需的电力减小时，其减小 从电源供到所述某个电力消耗装置的电力的变化率。通过采用上述结构可以抑制系统电压的急剧改变，因为当包含在该系 统中的所述某个电力消耗装置所需电力的量降低时，可以减小从电源供到 该电力消耗装置的电力的变化率。相应地，可以解决系统电压急剧增加所导致的多种问题。根据本发明，采用被如此构建的电压控制系统可解决系统电压急剧增大导致的多种问题如果存在供自电源的电力的不足，通过补充供自蓄电 装置的电力，将系统电压保持在预定值的水平。
参照附图，由下面对优选实施例的介绍，将会明了本发明的上述以及 其他目的、特征和优点，在附图中，相同的号码用于代表相同的元件。在 附图中图1为才艮据本发明一实施例的车辆(电气汽车)的结构系统图； 图2为一流程图，其用于阐释由根据本发明一实施例的电压控制系统 执行的电压控制方法；以及图3为一组时序图，其用于阐释由根据本发明一实施例的电压控制系 统执行的这种电压控制方法；这里，图3A示出了牵引电动机所消耗的电 力；图3B示出了系统所需的电力；图3C示出了当采用才艮据本发明一实施 例的系统时的系统电压；图3D示出了当采用传统系统时的系统电压。
具体实施方式
下面将阐释装有根据本发明 一 实施例的电压控制系统的车辆。在该实 施例中，作为根据本发明的车辆的实例，将阐释将燃料电池系统用作电源 的电气汽车(燃料电池车)。首先，将参照图1阐释根据本实施例的电气汽车的结构。如图l所示， 根据本实施例的电气汽车为四轮驱动车辆，其包含电力系统4、控制系统5 、 燃料电池系统。电力系统4包含二次电池40、转换器41、辅助设备变换器(用于辅助 设备的变换器)42、辅助设备电动机(用于辅助设备的电动机)43、辅助 设备、牵引变换器44fR、 44fL、 44rR与44rL (下面统称为"牵引变换器 44")、牵引电动机45fR、 45fL、 45rR与45rL (下面统称为"牵引电动机45")以及车轮46fR、 46fL、 46rR与46rL (下面统称为"车轮46")。 二次电池40为本发明的蓄电装置的一个实施例，并作为用于上述燃料 电池系统的辅助电源。二次电池40被制造为镍-氢型多层电池模块等等， 并且除了以预定电压(例如200V)提供电力供给(放电)以外，还蓄积多 余的电力。换句话说，当系统(该系统需要电力)需要的电力超过能由燃 料电池系统产生的最大电力量时，二次电池40补充此电力短缺量。另外， 当电气汽车正在减速且牵引电动机45正在供给再生电力时，或当燃料电池 系统正在产生的电力量大于所需电力故而正在产生多余电力时，二次电池 40被此再生电力或多余电力充电。将在下文介绍的电池计算器51被连接 到此二次电池40的输出端子。转换器41为电压转换装置，其将输入到其一次侧(其输入侧)的电力 转换为不同于一次侧电压值的电压值，并输出此电力，例如，其可以为将 其一次侧的燃料电池IO的输出电压(例如500V)降低为其二次侧的较低 电压(例如大约200V)的装置。转换器41具有这样的电路结构其作为 例如三相桥式转换器运行。作为这样的三相桥式转换器电路结构，可以使 用类似于将输入的DC电压临时转换为AC的变换器的电路部分与对此AC 进行整流以将之转换回为不同的DC电压的另一部分的组合。其被布置为 能够通过图中未示出的电流与电压传感器测量转换器41的输入与输出电 流以及输入与输出电压。辅助i殳备变换器42才艮据来自控制单元50的驱动信号输出三相AC电 力，故辅助设备电动机43以与其对应设置的转矩被驱动。例如，辅助设备 变换器42可具有PWM变换器型的电路结构，其包括例如IGBT (绝缘栅 型双极晶体管)等开关元件，并将供自电力系统4的二次侧的DC转换为 任何希望的幅值的三相AC电力，以便将之供到辅助设备电动机43。辅助 设备电动机43为所谓的AC同步电动机，其将作为三相AC供自辅助i殳备 变换器42的电能转换为与之对应的旋转力(转矩)，将之传送到辅助设备。 "辅助设备，，是由辅助设备电动机43驱动的多种类型的辅助设备的统称。 辅助设备的实例可以为下面介绍的氢泵13、压缩机22、冷却风扇32等等。应当明了，在本实施例中，不为辅助设备变换器42或辅助i殳备电动机 43提供任何系统电压检测电路；相反，基于辅助设备电动机43的实际电 动机速度与其目标旋转速度之间的差别，辅助设备变换器42控制驱动辅助 设备电动机43的电流的脉冲宽度。相应地，如果系统电压应当急剧增大， 可能由于辅助设备变换器42中的控制延迟而发生流到辅助设备电动机43 的过大电流，故而存在辅助设备故障。牵引变换器44与牵引电动机45为与电气汽车(其为四轮驱动车)的 各个车轮对应设置的装置，它们包括用于右侧的前车轮46fR的变换器 44fR与电动机45fR;用于左侧的前车轮46fL的变换器44fL与电动机45fL; 用于右侧的后车轮46rR的变换器44rR与电动机45rR;用于左侧的后车 轮46rL的变换器44rL与电动机45rL。每个牵引变换器44按照来自控制 单元50的驱动信号输出独立的三相AC，每个牵引电动机45因此以与之 对应地独立i殳置的转矩#1驱动。每个牵引变换器44可具有PWM变换器型的电路结构，该电路结构包 含例如上面介绍的IGBT等的开关元件，且其被布置为在加速过程中将供 自电力系统4的二次侧的DC电力转换为任何希望的幅值的三相AC电力， 并将之供给其相应的牵引电动机45。另外，它们净皮布置为在减速过程中能 够将供自它们相应的牵引电动机45的再生三相AC电力转换为与之对应的 DC，并将之供到二次电池40。每个牵引电动机45为所谓AC同步电动机，并在加速过程中将作为三 相AC从它们相应的牵引变换器44供到它们的电能转换为与之对应的旋转 力(转矩)，由此使得它们相应的车轮46旋转，并由此推进电气汽车。另 夕卜，它们被布置为在减速过程中将它们相应的车轮46的旋转力转换为电能 以产生再生电力，由此在车轮46上施加再生制动力。这些牵引电动机45 和车轮46各自为本发明的电动机和驱动轮的实施例。另外，牵引电动机 45为权利要求中的"某个电力消耗装置，，以及所述"一个电力消耗装置" 的实例。下面将阐释控制系统5。控制系统5包含控制单元50、电池计算器(BC )51等等。控制单元50为包含CPU、存储器、接口电路等等(附图中均未 示出)的计算机系统，借助顺序执行存储在存储器中的多种类型的程序的 CPU，控制单元50进行对包含在此电气汽车中的多种类型的电子装置的一 体化总体控制。具体而言，如果供自燃料电池系统的电力对电力消耗装置所需电力来 说不足，控制单元50通过从二次电池40放电来对之进行补充，由此将系 统电压维持在预定值。例如，预定值是参照蓄电装置或电源的电压/电流特 性或参照电力消耗装置所需电力决定的。预定值可参照电力消耗装置的滞 后特性决定。这样的系统电压被施加到电力消耗装置。另外，如果控制单 元50已认识到减小由包含在此系统中的牵引电动机45——其各自为权利 要求中"某个电力消耗装置，，的实例(或所述"一个电力消耗装置")的 实例一一需要的电力，则其控制到二次电池的电力传送，由此实现从燃料 电池系统到二次电池的电力供给，并降低从燃料电池系统到牵引电动机45 的电力供给的变化率(增加率)，由此减小系统电压增加率。换句话说， 控制单元50作为本发明的电压控制装置的一个实施例运行。应当明了，本 实施例的控制单元50被构建为牵引电动机45所需电力的减小率越大， 越是增大从燃料电池系统供到二次电池40的电力的量。另外，基于车轮46是否处于自由旋转(空转)状态，本实施例的控制 单元50认识到增大还是减小所需电力。例如，如果已经检测到处于自由旋 转状态的车轮46已接触地面并移入非自由旋转状态，则其认识到牵引电动 机45的旋转速度减小，故所需电力减小。应当明了，也可以实际上不直接 检测车轮46处于自由旋转状态，而是代之以基于牵引电动机45的电力消 耗的增大或减小来认识到所需电力的增大或减小。来自用于测量电气汽车的行驶状态以及操作状态的多种传感器等等 (附图中未示出)的检测信号被输入到控制单元50。例如，通过被驾驶者 踩下而致动的加速器踏板的操作状态由加速器位置传感器进行检测，并作 为加速器位置信号Sa被输入到控制单元50。另外，电气汽车的各车轮46 的旋转速度被设置到该车轮46的车轮速度传感器检测，并作为车轮速度信号Sr被输入到控制单元50。可将速度传感器或检测对应电动机的驱动电 流的电流传感器用作这种车轮速度传感器。电池计算器51控制二次电池40的充电状态(SOC)，以便将之维持 在适当的范围内。例如， 一方面，当在加速或类似的过程中高电力消耗装 置被操作时，电池计算器51从二次电池40放电，以便供给燃料电池系统 不足的电力量；而在减速过程中，其将通过再生制动产生的再生电力充入 二次电池40。电池计算器51对于组成二次电池40的各个电池单*险测周 围大气温度、电压、温度、电流等等，对二次电池的充电量和放电量进行 积分，由此产生作为SOC值表示充电状态的检测信号Ssoc (其为表示充 电状态的相对值)，并将此检测信号Ssoc输出到控制单元50。下面将阐释燃料电池系统(其为电源)。燃料电池系统为向电力系统4供给电力的系统，并包含燃料气体供给系统l、氧化剂气体供给系统2、 冷却系统3，它们都集中在燃料电池10周围。燃料电池IO具有由多个叠合的层制成的层叠结构，每个层为包含分隔 器与夹在每对分隔器间的膜电极组件(MEA)的一个电池单体，分隔器具 有用于作为燃料气体的氢气、作为氧化剂的空气以及冷却水的流动管道。 这些膜电极组件具有这样的结构其中，高分子电解质层被夹在阳极电极 与阴极电极之间。在阳极电极中，用于阳极的触媒层设置在多孔支撑层上， 类似地，在阴极电极中，用于阴极的触媒层设置在多孔支撑层上。氢气从 燃料气体供给系统1供到阳极电极侧，而空气从氧化剂气体供给系统2供 到阴极电极侧。通过在此燃料电池IO中串联连接的各个电池单体，在阳极 电极A与阴极电极C(它们构成输出端子)之间产生预定的高电压(例如 大约500V),且此高压电压被供给为电力系统4的转换器41的一次测输 入。燃料气体供给系统1为用于将氢气供入燃料电池10的系统，并包含氢 池ll、截止阀SV1、调节器RG、燃料电池入口截止阀SV2、燃料电池IO 另一側的燃料电池出口截止阀SV3、气液分隔器12 (以及截止阀SV4)、 氢泵13、净化截止阀SV5、止逆阀RV。尽管从燃料电池10排出的氢气的某一部分被净化到净化截止阀SV5并4皮排到外部，布置为将其剩余物经由 止逆阀RV返回到燃料气体流动管道。氢池11被构成为高压氢池。截止阀SV1是控制氢气是否被供到燃料 气体流动管道的主阀。调节器RG1是调节循环通道中的氢气的压力的调节 阀。截止阀SV3是当停止向燃料电池10供给氢气时使用的截止阀。截止 阀SV4是用于控制来自燃料电池10的氢废气排放的阀。气液分隔器12为 消除氢废气中的在正常操作中由于燃料电池10中的电化学反应所产生的 水以及其他杂质并经由截止阀SV4将^L射到外部的装置。氢池13强制 使氢气围绕其循环通道循环。净化截止阀SV5在净化过程中打开，但在正 常操作状态中以及当认识到发生分布管道中的气体泄漏时保持关闭。从净 化截止阀SV5净化的氢废气在图中未示出的排气系统(其包含稀释器)中 进行处理。止逆阀RV防止氢气在其循环通道中反向流动。氧化剂气体供给系统2为向燃料电池10供给空气(其为氧化剂气体) 的系统，且其包含空气清洁器21、压缩机22、湿润器23等等。空气清洁 器21为对,皮取入燃料电池系统的空气进行清洁的装置。压缩机22根据控 制单元50的控制对被由此取入的空气进行压缩，且其能够改变所供给的空 气的量及其压力。湿润器23通过与通气孔进行水成分交换来增大此压缩空 气的湿度。从燃料电池10排放并由湿润器23除湿的通气孔气体在附图中 未示出的稀释器中被来自净化截止阀SV5的氢废气稀释，接着被排放。冷却系统3包舍軟热器31、风扇32、冷却剂泵33，由此，冷却剂液 体被供入燃料电池IO并在其内部循环。具体而言，冷却剂液体进入燃料电 池10并经由歧管(manifold)(未示出)供入各个电池单体，并流到它们 的分隔器的冷却剂液体流动管道，由此被布置为带走随着电力的产生而产 生的热。应当明了，根据本实施例的电压控制系统包含电力系统4，其包含 二次电池40 (其在权利要求中被视为"蓄电装置，，)和牵引电动机45(其 在权利要求中被视为"某个电力消耗装置"和所述"一个电力消耗装置")； 控制系统5，其包含控制单元50 (其在权利要求中被视为"控制装置")；燃料电池系统(其在权利要求中被视为"电源")。下面将使用图2所示的流程图与图3A到3C所示的时序图阐释由根据 本发明此实施例的电压控制系统所实施的电压控制方法。应当明了，個i殳 在实施此方法之前，系统电压正被保持在预定值Vo。另外，最初，假设按 照来自燃料电池系统的电力供给的电压正在被用作系统电压，且并非正在 执行来自二次电池40的放电。首先，电气汽车的控制单元50随着基于由车轮速度传感器检测到的车 轮速度信号Sr计算车轮车速(即基于车轮旋转速度计算得到的车体速度) (换句话说，即右前轮车速VfR、左前轮车速VfL、右后轮车速VrR、左 前轮车速VrL)，也计算它们的每单位时间增加量(即加速)(在加速计 算过程步骤S1中)。且其认识到对于车轮46的这些加速A中的任意一 个是否大于或等于预定值AO (在空转决定过程步骤S2中)。如果在步骤S2的空转决定过程中，控制单元50认识到对于所有的车 轮46来说加速A小于预定值A。(步骤S2中的否)，则控制流返回到步骤 Sl中的加速计算过程。另一方面，如果在步骤S2的空转决定过程中，控骤S2中的是)，则其被看作是意味着正在发生此车轮46fR的空转，且控 制流进行到下一个过程(在减速计算过程步骤S3中)。在减速计算过程 S3中，计算空转的车轮的减速。由于如果发生了车轮46fR的空转，车轮46ffl的旋转速度相应地急剧 增大，如图3A所示，由对应的牵引电动机45fR消耗的电力的量急剧增大， 并且，如图3B所示，系统所需电力的量(所需电力)也增大。另外，如 图3C所示，系统电压暂时急剧减小，因为由于空转的发生导致牵引电动 机45fR所消耗电力量急剧增加(即所需电力急剧增加)。为了补偿系统电 压的这种类型的急剧减小，控制单元50将二次电池40的电力供到系统(这 对应于图3C中的斜线所示的区域)。接着，如果在步骤S2的空转决定过程中，控制单元5(H人识到例如右 側前车轮46fR发生了空转，则随着基于对应的车轮速度传感器检测到的车轮速度传感器信号Sr计算已发生空转的车轮46fR的车轮车速(右前轮车 速VfR)，还计算其每单位时间的减小率B (即减速)(在减速计算过程 步骤S3中)。控制单元50做出发生空转的车轮46fR的减速B是否大约 或等于预定值Bo的决定(在地面接触决定步骤S4中)。如果在步骤S4的地面接触决定过程中，控制单元50 i/^识到对于先前 已在空转的车轮46fR,减速B小于预定值B。(步骤S4中的否)，则接下 来控制流返回到步骤S3的减速计算过程。另一方面，如果在步骤S4的地 面接触决定过程中，控制单元50认识到先前处于空转的车轮46fR的减速 B大于或等于预定值B。(步骤S4中的是)，则其被看作是意味着车轮46fR 的空转正在发生的状态已经由于其现已接触地面而停止，且控制流进行到 下一个过程(在电压控制过程步骤S5中)。由于车轮46fR的旋转速度在车轮46fR接触地面时急剧减小且其空转 状态相应地消失，如图3A所示，对应的牵引电动机45fR所消耗的电力量 急剧减小，由此，如图3B所示，系统所需电力的量(系统所需电力)也 被减小。另一方面，由于牵引电动机45fR消耗电力的量由于其空转状态的 终止而相应地急剧减小(系统所需电力急剧减小)，如图3C所示，系统 电压暂时急剧增大。这是因为控制单元50进行控制，以便供给来自二次电 池40的电力，从而补充系统电压的这种急剧增大。系统电压的这种类型的 急剧增大是不希望的，因为其可能带来多种问题，例如辅助设备的故障等 等。因此，如果控制单元50在步骤S4的地面接触决定过程中检测到右侧 前车轮46fR的空转状态已经停止，随着停止来自二次电池40的电力供给 (放电)，其还实施从燃料电池系统向二次电池40的电力供给。通过实施 步骤S5的电压控制过程，可以防止系统电压从车轮46fR接触地面的时间 点开始急剧增大。应当明了，在此实施例中，在认识到车轮46fR的空转状态已停止的时 间点上，控制单元50推定系统电压增加率(图3C中的断续线所示的急剧 趋势)，并根据推定得到的增加率判断应当从燃料电池系统供到二次电池40的电力的量。此后，控制单元50平緩地将系统电压抬高到原始预定值 V0,并接着停止控制操作。采用如上所述的本实施例的电气汽车的电压控制系统，当 一个电力消 耗装置(例如牵引电动机45fR)所需电力的量减小时(例如，当由于其车 轮46fR的空转状态停止而由牵引电动机45fR消耗的电力量减小时)，可 以通过实施从燃料电池系统到二次电池40的电力供给来减小系统电压增 大率。因此，可以抑制可能由于系统电压急剧增加引起的辅助设备(氩泵 13、压缩才几22、冷却风扇32等)劣化。应当明了 ，尽管在根据上面阐释的实施例的电气汽车的电压控制系统 中，牵引电动机45fR被引为用于执行电压控制的权利要求中"某个电力消 耗装置，，的一个例子，除二次电池40之外，也可以对作为权利要求的"某 个电力消耗装置"的其它例子的多种其它类型的电力消耗装置进行类似的 电压控制(例如，其他的牵引电动机，例如加热器或类似物的发热装置， 例如行驶灯或类似物的发光装置，例如音频装置或类似物的发声装置)。另外，尽管在上面介绍的多个实施例中，通过举例示出了通过控制向 和来自二次电池40的电力传送来减小系统电压增加率，当i人识到一个电力 消耗装置(即牵引电动机45之一)所需电力的量减小时，也可以通过某些 其它手段减小系统电压增加率。例如，如果已经认识到一个电力消耗装置所需电力的量已减小，控制 装置50可以通过实施从燃料电池系统和/或二次电池40到图中未示出的某 些其它电力消耗装置(其可以为除二次电池40以外的任何其它电力消耗装 置，例如发热器或类似物等发热装置)的供电来减小系统电压增加率。在 这种情况下，所述一个电力消耗装置所需电力的量的减小率越大，越是增 大从燃料电池系统和/或二次电池40供到所述其它电力消耗装置的电力量 也是可接受的。另夕卜，尽管在上面介绍的多个实施例中，牵引电动机45被引为用于进 行电压控制的权力要求中的所述"某个电力消耗装置，，的实例，也可以考 虑将二次电池40 (可在权利要求中被视为"蓄电装置")作为权利要求中的所述"某个电力消耗装置"的实例。换句话说，如果二次电池40所需电 力的量减小，控制单元50可实施从燃料电池系统到某些其它电力消耗装置 (例如加热器或类似物等的发热装置)的电力供给，以便减小从燃料电池 系统供到二次电池40的电力的改变率(增加率)。通过这样，可以减小系 统电压的变化率(增加率)。另外，尽管在上面介绍的实施例中，通过举例的方式示为将燃料电池 系统用作电源，其不4皮视为对本发明的限制；例如，还可以将二次电池(例 如镍氢电池或锂离子电池等)或电容器用作电源。另外，尽管在上面介绍 的实施例中，通过举例的方式示出了将二次电池用作蓄电装置，布置为将 电容器用作蓄电装置也是可接受的。另外，尽管在上面介绍的实施例中通过举例的方式示出了当包含在系 统中的一个电力消耗装置(牵引电动机45之一 )所需电力的量减小时通过 实施从电源(燃料电池系统)到蓄电装置(二次电池)的电力供给来减小 系统电压增加率，也可以在一个电力消耗装置所需电力的量增大时通过实 施从蓄电装置的电力供给来减小系统电压变化率(减低率)。通过这样， 可以解决系统电压的急剧减小所导致的多种问题。另外，尽管在上面介绍的实施例中以举例的方式示出了本发明到具有 作为电源的燃料电池系统的电气汽车(燃料电池车辆)的应用，也可以将 本发明应用到具有作为其电源的、不同于燃料电池系统的某些系统的电气 汽车。另外，尽管在上面介绍的实施例中以举例的方式示出了将本发明应用 到其前后左右车轮各自由其自己单独的牵引电动机驱动的四轮驱动车，不 言而喻，也可以将本发明应用到两轮驱动车、三轮驱动车或具有多于四个 驱动轮的大尺寸车辆等等。另外，尽管在上面介绍的实施例中存在至少两种状态，即在一个状态 下，系统电压的变化率受到控制以减小(被限制)，在另一种状态下，系 统电压的变化率受到控制不被降低，当包含在使用系统电压的系统中的一 个电力消耗装置所需电力的增加或减小量大于预定量时，控制单元50可控制从二次电池40 (蓄电装置)以及到二次电池40的电力传送，以便降低 系统电压的变化率。例如，预定量参照电力消耗装置的容量被确定。另夕卜， 增加或减小"量"不必意味着增加或减小"率"。另外，尽管在上面介绍的实施例中，以举例的形式示出了将本发明应 用到电气汽车，这不是限制性的；本发明也可应用于包含4皮构成为将系统 电压维持在预定值水平的系统的某些其它类型的移动体(例如船，机器人， 飞机或类似物)。尽管参照其实施例介绍了本发明，将会明了，本发明不限于这些实施例或构造。相反，本发明旨在覆盖多种修改和等价布置。另外，尽管以多 种组合和配置示出了多种实施例元件，其是示例性的，包含更多、更少或 仅一个元件的其它组合和配置也属于本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种电压控制系统，其包含电源；蓄电装置，其蓄电和放电；以及电压控制装置，其在供自所述电源的电力不足时通过从所述蓄电装置放电或在供自所述电源的电力过剩时通过向所述蓄电装置充电来将系统电压保持在预定值，所述系统的特征在于还包含电力传送控制装置，其在包含在使用系统电压的系统中的一个电力消耗装置所需电力的增加或减小量大于预定量时控制到所述蓄电装置以及来自所述蓄电装置的电力传送，以便减小系统电压的变化率。
2. 根据权利要求l的电压控制系统，其中，所述电力传送控制装置在 认识到所需电力已减小时控制到所述蓄电装置以及来自所述蓄电装置的电 力传送，以便减小系统电压的变化率。
3. 根据权利要求2的电压控制系统，其用在具有多个驱动轮的汽车中，其中所述系统包含多个电动机，每个电动机驱动所述多个驱动轮中的一个；且所述一个电力消耗装置为所述多个电动机中的一个。
4. 根据权利要求l的电压控制系统，其中，所述一个电力消耗装置所 需电力的减小率越大，所述控制装置越增加从所述电源供到所述蓄电装置 的电力的量。
5. —种电压控制系统，其包含 电源；蓄电装置，其蓄电和i文电；以及电压控制装置，其在供自所述电源的电力不足时通过从所述蓄电装置 放电来将系统电压保持在预定值，所述系统的特征在于还包含电力供给控制装置，其在认识到包含在使用系统电压的系统中的一个电力消耗装置所需电力的量已减小时，实施从所述电源和/或所述蓄电装置向包含在所述系统中的另一电力消耗装置的电力供给，以便减小系统电压 的增力口率。
6. 根据权利要求5的电压控制系统，其中，所述一个电力消耗装置所 需电力的减小率越大，所述控制装置越增大其从所述电源和/或所述蓄电装 置供到所述另 一 电力消耗装置的电力的量。
7. 根据权利要求3-6中的任意一项的电压控制系统，其中，所述一个 电力消耗装置包含电动机，且所述控制装置基于所述电动机的电力消耗的 增大或减小认识到所需电力增大或减小。
8. 根据权利要求7的电压控制系统，其中，所述控制装置基于所述驱 动轮是否处于自由旋转状态认识到所需电力是否已增大。
9. 根据权利要求2-8中任意一项的电压控制系统，其中，所述电源为 燃料电池系统。
10. —种车辆，其包含根据权利要求2-9中任意一项的电压控制系统。
11. 一种电压控制系统，其包含 电源；蓄电装置，其蓄电和放电；以及电压控制装置，其在供自所述电源的电力不足时通过从所述蓄电装置 放电将系统电压保持在预定值，所述系统的特征在于还包含变化率减小装置，其在包含在使用系统电压的系统中的某电力消耗装 置所需电力减小时减小从所述电源供到所述某电力消耗装置的电力的变化率。
12. —种电压控制系统，其包含 电源；蓄电装置，其蓄电和放电；电压控制装置，其在供自所述电源的电力不足时通过从所述蓄电装置 放电将系统电压保持在预定值；以及电力传送控制装置，其在包含在使用系统电压的系统中的一个电力消耗装置所需电力的增加或减小量大于预定量时控制到所述蓄电装置以及来 自所述蓄电装置的电力传送，以便减小系统电压的变化率。
13. —种电压控制系统，其包含 电源；蓄电装置，其蓄电和放电；电压控制装置，其在供自所述电源的电力不足时通过从所述蓄电装置 放电将系统电压保持在预定值；以及电力供给控制装置，其在认识到包含在使用系统电压的系统中的一个 电力消耗装置所需电力的量已减小时实施从所述电源和/或所述蓄电装置 到包含在该系统中的另一电力消耗装置的电力供给，以便减小系统电压的 增加率。
14. 一种电压控制系统，其包含 电源；蓄电装置，其蓄电和放电；电压控制装置，其在供自所述电源的电力不足时通过从所述蓄电装置 放电来将系统电压保持在预定值；以及变化率减小装置，其在包含在使用系统电压的系统中的某电力消耗装 置所需电力减小时减小从所述电源供到所述某电力消耗装置的电力的变化率。
全文摘要
电压控制系统包含电源；能够蓄电和放电的蓄电装置；控制装置，其被构成为当供自电源的电力不足时通过从蓄电装置放电对其进行补充，从而将系统电压保持在预定值；控制装置，当其已经认识到包含在系统中的一个电力消耗装置所需电力的量已下降时，通过实现从电源向蓄电装置的电力供给来降低系统电压增加率。
文档编号B60L11/18GK101238005SQ200680028754
公开日2008年8月6日 申请日期2006年8月2日 优先权日2005年8月4日
发明者水野秀昭 申请人:丰田自动车株式会社