CN103318042A - 燃料电池车辆的外部供电控制装置 - Google Patents

燃料电池车辆的外部供电控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103318042A
CN103318042A CN2013100829994A CN201310082999A CN103318042A CN 103318042 A CN103318042 A CN 103318042A CN 2013100829994 A CN2013100829994 A CN 2013100829994A CN 201310082999 A CN201310082999 A CN 201310082999A CN 103318042 A CN103318042 A CN 103318042A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
fuel cell
power supply
fuel
cell vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100829994A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103318042B (zh
Inventor
白坂卓也
茅野守男
五十岚大士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN103318042A publication Critical patent/CN103318042A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103318042B publication Critical patent/CN103318042B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/006—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to power outlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B60L50/62—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles charged by low-power generators primarily intended to support the batteries, e.g. range extenders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Abstract

本发明提供一种燃料电池车辆的外部供电控制装置。控制装置(34)的ECU(61)在由各接触器(51、53、54)以及供电口(11a)等构成的供电电路进行向逆变器装置(12)的供电时，使得与行驶时相比，燃料电池堆(21)的发电量相对于逆变器装置(12)的请求功率的变化迟钝。ECU(61)在供电电路对逆变器装置(12)进行供电时，在蓄电池(22)的剩余容量(SOC)为规定剩余容量以上的情况下，停止燃料电池堆(21)的发电，在供电电路对逆变器装置(12)的供电功率为规定功率以上的情况下，禁止燃料电池堆(21)的发电的停止。

Description

燃料电池车辆的外部供电控制装置
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆的外部供电控制装置。
背景技术
在现有技术中，例如已知一种电动汽车(例如参照日本特开2003-23706号公报)，具备能对外部负载供电的燃料电池以及二次电池，在外部负载的负载增大时，使提供给燃料电池的反应气体增量，并且在直到伴随该反应气体的增量而燃料电池的输出增大为止的期间中，使二次电池的输出增大，以弥补燃料电池的响应滞后。
但是，根据上述现有技术所涉及的电动汽车，由于提供给燃料电池的反应气体的流量伴随着外部负载的变动而变更，因此，例如提供空气作为反应气体的气泵的转速频繁变动，伴随着该变动有可能会使噪声增大。
发明内容
本发明所涉及的形态鉴于上述问题而提出，目的在于提供一种燃料电池车辆的外部供电控制装置，其能够抑制噪声的产生，并防止车辆运行时所产生的声音给驾驶者带来不舒适感。
本发明所涉及的形态为了解决上述课题并达成相关的目的，采用以下的手段。
(1)本发明所涉及的一个形态的燃料电池车辆的外部供电控制装置具备：燃料电池堆；向所述燃料电池堆提供空气的气泵；驱动所述气泵的驱动电动机；蓄电装置；通过所述燃料电池堆以及所述蓄电装置的功率来进行驱动的行驶用电动机；能将所述燃料电池堆以及所述蓄电装置的功率提供给车辆外部的设备的供电电路；和控制单元，其中，所述控制单元具备发电变化限制单元，该发电变化限制单元在所述供电电路对所述设备进行供电时，使得与行驶时相比，所述燃料电池堆的发电量相对于所述设备的请求功率的变化迟钝。
(2)在上述(1)的形态中，所述控制单元可以进行在所述供电电路向所述设备进行供电时，在所述蓄电装置的剩余容量为规定剩余容量以上的情况下，停止所述燃料电池堆的发电的怠速停止处理；和在所述供电电路向所述设备提供的供电功率为规定功率以上的情况下，继续所述发电的怠速继续处理。
根据上述(1)的形态，在通过搭载于燃料电池车辆的由接触器或供电口等构成的供电电路向外部的设备进行供电的情况下，能防止气泵的转速按照设备的请求功率而频繁变动。
由此，气泵的转速变得例如跟随基于驾驶者的加速器踏板操作等的燃料电池车辆的请求驱动力而变动，能防止燃料电池车辆运行时根据气泵的转速而产生的声音给驾驶者带来不舒适感。
根据上述(2)的形态，能通过怠速停止处理来降低燃料消耗。除此之外，即使蓄电装置的剩余容量为规定剩余容量以上，也能在向外部的设备的供电功率为规定功率以上的情况下通过禁止怠速停止单元进行的发电的停止(怠速继续处理)，来防止频繁反复气泵的停止和驱动。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的供电系统的构成图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的供电系统的由逆变器电压传感器检测出的逆变器电压(检测值)VI与在ECU取得的VINV信号的电压的对应关系的曲线图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的供电系统的控制单元的动作的流程图。
图4是表示与系统耗电的一阶滞后值和蓄电池的剩余容量SOC相应的燃料电池堆的目标发电量(发电功率)的规定对应关系的图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的供电系统的控制单元的动作的流程图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的供电系统的气泵的转速的变化的一例的图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的供电系统的气泵的转速的变化的一例的图。
图8是表示本发明的实施方式所涉及的供电系统的气泵的转速的变化的一例的图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的一个实施方式所涉及的燃料电池车辆的外部供电控制装置。
本实施方式的燃料电池车辆的外部供电控制装置例如如图1所示，搭载在构成供电系统10的燃料电池车辆11上，该供电系统10构成为例如具备燃料电池车辆11、与该燃料电池车辆11分开另外设置的逆变器装置(设备)12，对外部的交流设备等的外部负载13提供电力。
并且，本实施方式的燃料电池车辆的外部供电控制装置例如设为搭载在燃料电池车辆11上的控制装置(控制单元)34。
燃料电池车辆11例如在车辆后部的后备箱内等具备与燃料电池车辆11的电源连接的供电口(供电电路)11a，能在后备箱内等搭载逆变器装置12。
逆变器装置12例如具备能拆装地嵌合在设于燃料电池车辆11的供电口11a的供电连接器12a。
并且，供电连接器12a如后述那样，具备能与设于供电口11a的多个端子电连接的多个连接器插针。
燃料电池车辆11与逆变器装置12通过逆变器装置12的供电连接器12a嵌合在燃料电池车辆11的供电口11a，并且伴随该嵌合而供电连接器12a的多个连接器插针与供电口11a的多个端子连接，从而电连接。
另外，逆变器装置12例如具备能与外部负载13电连接的功率输出部12b，能将从供电连接器12a输入的燃料电池车辆11的直流电变换成交流电，并将该变换后的交流电从功率输出部12b提供给外部负载13。
燃料电池车辆11例如构成为具备：燃料电池堆21、蓄电池(蓄电装置)22、电压调整器(VCU)23、行驶用电动机24、电源驱动单元(PDU)25、气泵26、气泵用逆变器(APINV)27、降压器(DV)28、12V蓄电池29、蓄电池预充电部30以及蓄电池接触器部31、外部供电预充电部32以及外部供电接触器部33、控制装置34。
燃料电池堆21例如层叠多组的燃料电池单元而构成，其中燃料电池单元用一对的隔板夹持电解质电极构造体而成，该电解质电极构造体用由阳极触媒以及气体扩散层构成的燃料极(阳极)和由阴极触媒以及气体扩散层构成的氧极(阴极)夹持由阳离子交换膜等构成的固体高分子电解质膜而成。并且，燃料电池单元的层叠体被一对的端板从层叠方向的两侧夹在其间。
能从气泵26向燃料电池堆21的阴极提供包含氧的氧化剂气体(反应气体)即空气，能从高压的氢罐(图示略)等向阳极提供包含氢的燃料气体(反应气体)。
而且，在提供反应气体时，在阳极的阳极触媒上由于触媒反应而被离子化的氢，通过被适度加湿的固体高分子电解质膜向阴极移动，伴随该移动而产生的电子被取出到外部电路，产生直流电。此时，在阴极上，氢离子、电子以及氧进行反应而生成水。
蓄电池22例如是高压系的锂离子型等的二次电池，通过电压调整器23与燃料电池堆21连接。
电压调整器23例如具备DC-DC转换器等，对于燃料电池堆21与蓄电池22之间的电的授受进行电压调整。
另外，电压调整器23例如在蓄电池22侧具备平滑电容器23a。
行驶用电动机24例如是U相、V相、W相的三相DC无刷电动机，能根据电源驱动单元25的控制来进行动力运行以及发电运行。
例如，行驶用电动机24通过在各相的线圈流动交流的相电流从而进行动力运行，通过变速器(T/M)24a来驱动驱动轮W。另外，在燃料电池车辆11的减速时等，通过从驱动轮侧传递驱动力来进行发电运行(再生运行)，输出发电功率(再生功率)。
电源驱动单元25例如构成为具备基于脉宽调制(PWM)的逆变器，该逆变器具备使用多个晶体管等的开关元件来桥连接而成的桥电路以及平滑电容器等。
该逆变器例如在行驶用电动机24的动力运行时，根据从控制装置34输出的PWM信号，对各相切换成对的开关元件的接通(on)/断开(off)。由此，从蓄电池22通过电压调整器23而提供的直流电或从燃料电池堆21提供的直流电被变换为三相交流电，通过依次对向行驶用电动机24的各相的线圈的通电进行环流来使交流的各相电流通电。
另一方面，例如在行驶用电动机24的发电运行时，逆变器基于行驶用电动机24的转子的旋转角，按照取得了同步的栅极信号来使各开关元件接通(on)/断开(off)，将从行驶用电动机24输出的交流的发电功率变换为直流电。
气泵26例如是具备由从气泵用逆变器27输出的交流电旋转驱动的泵驱动用电动机(图示略)的电动压缩机，从外部取入空气进行压缩，并将压缩后的空气作为反应气体提供给燃料电池堆21的阴极。
气泵用逆变器27例如是基于脉宽调制(PWM)的PWM逆变器等，基于从控制装置34输出的控制信号，通过从蓄电池22通过电压调整器23而提供的直流电或从燃料电池堆21提供的直流电来旋转驱动气泵26的泵驱动用电动机，控制泵驱动用电动机的转速。
降压器28例如具备DC-DC转换器等，将蓄电池22的高压的端子间电压、或从燃料电池堆21通过电压调整器23而施加的高压的电压降压到低压的规定低压(12V)，并通过降压后的规定电压的电来对12V蓄电池29进行充电。
12V蓄电池29例如输出用于驱动由控制装置34以及各种辅助设备类构成的电气负载的低压的规定电压的电。
蓄电池预充电部30以及蓄电池接触器部31例如设置在蓄电池22与电压调整器23以及降压器28之间。
蓄电池预充电部30例如由串联连接的预充电接触器41以及预充电电阻42构成。
蓄电池接触器部31例如由在燃料电池车辆11的正极侧的高压线(HV+)与蓄电池22的正极端子连接的正极侧蓄电池接触器43、和在负极侧的高压线(HV-)与蓄电池22的负极端子连接的负极侧蓄电池接触器44构成。
并且，蓄电池预充电部30连接在正极侧蓄电池接触器43的两端(即与正极侧蓄电池接触器43并联)。
外部供电预充电部32以及外部供电接触器部33例如设置在蓄电池预充电部30以及蓄电池接触器部31与供电口11a之间。
外部供电预充电部32例如由串联连接的预充电接触器(供电电路)51以及预充电电阻52构成。
外部供电接触器部33例如由在燃料电池车辆11的正极侧的高压线(HV+)与正极侧蓄电池接触器43连接的正极侧外部供电接触器(供电电路)53、和在负极侧的高压线(HV-)与负极侧蓄电池接触器44连接的负极侧外部供电接触器(供电电路)54构成。
并且，外部供电预充电部32连接在正极侧外部供电接触器53的两侧(即与正极侧外部供电接触器53并联连接)。
并且，各接触器41、43、44、51、53、54例如能基于从控制装置34输出的控制信号来切换导通以及切断。
控制装置34例如具备由CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等的电子电路构成的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)61。
ECU61(发电变化限制单元)例如通过控制电源驱动单元25的电力变换动作来控制行驶用电动机24的动力运行以及发电运行。
例如，ECU61基于从各种传感器或开关等输出的信号来算出行驶用电动机24的目标转矩，使实际从行驶用电动机24输出的转矩与目标转矩一致，来执行针对在行驶用电动机24通电的电流的反馈控制等。
ECU61例如通过控制气泵用逆变器27的电力变换动作、设于反应气体的流路上的各种阀的开闭、和电压调整器23的电压调整动作等，来控制对燃料电池堆21的反应气体的提供以及燃料电池堆21的发电量。
ECU61例如基于从各种传感器或开关等输出的信号，并进一步基于从逆变器控制装置82输出的信号等，进行包括蓄电池22在内的高压电气系统的监视以及保护等的控制。
例如，ECU61基于点火开关71以及电源开关72等的各指令信号、和速度传感器73、加速器踏板开度传感器74以及制动器踏板开关(图示略)等的各检测信号，来控制燃料电池车辆11的运行状态。
另外，点火开关71响应于驾驶者的操作来输出指示燃料电池车辆11的起动以及停止的指令信号(IGSW)。
另外，电源开关72响应于驾驶者的操作来输出指示燃料电池堆21的起动(例如气泵26的起动等)的指令信号(PSW)。
另外，速度传感器73检测燃料电池车辆11的速度。
另外，加速器踏板开度传感器74检测与驾驶者的加速器踏板的踩踏量相应的加速器踏板的行程量(加速器开度)。
另外，制动器踏板开关检测驾驶者有无操作制动器踏板。
另外，例如，ECU61基于检测蓄电池22的端子间电压(蓄电池电压)VB的蓄电池电压传感器75、检测电流IB的蓄电池电流传感器76以及检测温度TB的蓄电池温度传感器77的各检测信号，来算出剩余容量SOC(State Of Charge)等的各种的状态量。
然后，通过基于算出的各种状态量来控制蓄电池预充电部30以及蓄电池接触器部31的导通以及切断，由此控制蓄电池22的充电以及放电。
另外，在ECU61连接有各种传感器和开关等，还连接由显示燃料电池车辆11的各种状态的计量仪器类构成的仪表78。
进而，ECU61如后述那样，控制向与燃料电池车辆11连接的逆变器装置12的供电以及逆变器装置12的电力变换动作，并检测逆变器装置12有无异常。
例如，ECU61通过控制外部供电预充电部32以及外部供电接触器部33的导通以及切断，来控制向逆变器装置12的供电。
逆变器装置12构成为例如具备至少1个以上的逆变器81、和逆变器控制装置82。
逆变器81例如具备使用多个晶体管等的开关元件来桥连接而成的桥电路以及平滑电容器等，基于从逆变器控制装置82输出的开关指令信号来切换各开关元件的接通(on)/断开(off)。由此，将通过与设于燃料电池车辆11的供电口11a嵌合的供电连接器12a而从燃料电池车辆11的电源(例如燃料电池堆21、蓄电池22等)提供的直流电变换为交流电，能将变换后的交流电提供给外部负载13。
另外，逆变器81例如通过平滑电容器81a与外部供电接触器部33连接。
逆变器控制装置82例如通过从燃料电池车辆11的ECU61提供的控制用电力而工作，按照从ECU61输出的各种的指令信号来控制逆变器81的电力变换动作以及供电连接器12a的电磁锁83的动作，从而控制向外部负载13的供电。
另外，逆变器控制装置82例如基于检测逆变器81的输入电压(逆变器电压VI)的逆变器电压传感器84的检测信号，输出与逆变器装置12的状态相关的信息的信号(例如后述的逆变器电压的VINV信号等)。
逆变器控制装置82例如具备：与供电连接器12a所具备的各连接器插针P1～P10连接的各端子、与提供用于驱动供电连接器12a的电磁锁83的功率的电磁锁83的输入端子P11连接的端子、和与设于供电连接器12a的微动开关等的断线检测电路(图示略)的输出端子P12连接的端子。
并且，燃料电池车辆11的供电口11a具备与供电连接器12a的各连接器插针P1～P10连接的各端子，控制装置34的ECU61具备通过适当的信号线而与供电口11a的各端子连接的各端子。
另外，供电连接器12a的连接器插针P2例如用于提供从控制装置34的ECU61向逆变器控制装置82输出的逆变器输出许可信号、即指示从逆变器装置12向外部负载13的功率的输出许可的信号。
另外，供电连接器12a的连接器插针P4例如用于提供表示在控制装置34的ECU61以及逆变器控制装置82中接地的电位的LG信号、即指示从燃料电池车辆11向逆变器装置12的供电的许可以及禁止的信号。
另外，供电连接器12a的连接器插针P5例如与燃料电池车辆11的电源(例如燃料电池堆21、蓄电池22等)的负极侧的高压线(HV-)连接，用于从燃料电池车辆11向逆变器装置12的负极侧的高压的供电。
另外，供电连接器12a的连接器插针P6例如与燃料电池车辆11的电源(例如燃料电池堆21、蓄电池22等)的正极侧的高压线(HV+)连接，用于从燃料电池车辆11向逆变器装置12的正极侧的高压的供电。
另外，供电连接器12a的连接器插针P7例如用于提供从逆变器控制装置82向控制装置34的ECU61输出的STOP/CONNECT信号(下面仅称作“CONNECT信号”)，即表示有无供电口11a和供电连接器12a的嵌合的嵌合信号。
另外，供电连接器12a的连接器插针P8例如用于提供从控制装置34的ECU61向逆变器控制装置82输出的VCC信号、即与ECU61向逆变器控制装置82提供的控制用电压相应的规定的控制用电压(5V)的信号。
另外，供电连接器12a的连接器插针P9例如用于提供从逆变器控制装置82向控制装置34的ECU61输出的VINV信号、即与由逆变器电压传感器84检测出的逆变器电压(检测值)VI相应的电压的信号。
另外，供电连接器12a的连接器插针P10例如用于提供从控制装置34的ECU61向逆变器控制装置82输出的IPG信号、即与从ECU61向逆变器控制装置82提供的控制用电压相应的规定的控制用电压(12V)的信号。
另外，通过与由于供电口11a和供电连接器12a的嵌合而成为连接状态的连接器插针P8连接的VCC信号电压线LH，VCC信号从ECU61向逆变器控制装置82施加规定的控制用电压。
VCC信号的规定的控制用电压(5V)例如在燃料电池车辆11的控制装置34中，将基于为了驱动该控制装置34而从12V蓄电池29提供的电力的规定电压(12V)分压为与逆变器控制装置82所具备的A/D转换器(图示略)的基准电压相当的电压而得到。
另外，通过与由于供电口11a和供电连接器12a的嵌合而成为连接状态的连接器插针P9连接的VINV信号电压线LL，VINV信号从逆变器控制装置82向ECU61施加与从燃料电池车辆11向逆变器装置12的供电状态相应的电压。
另外，VINV信号电压线LL例如在燃料电池车辆11的控制装置34中通过规定的上拉电阻(pull-up resistor)RL与VCC信号电压线LH连接。
并且，例如如图2所示，VINV信号的电压在燃料电池车辆11的控制装置34中，按照从燃料电池车辆11向逆变器装置12的供电状态、例如逆变器电压(检测值)VI，对VCC信号的规定的控制用电压(5V)进行分压而得到。
例如，在供电口11a与供电连接器12a为正常嵌合的状态下，在逆变器电压(检测值)VI在零到规定的最大电压Va的正常电压范围内的情况下，在ECU61取得的VINV信号的电压在0.5(V)～4.5(V)的电压范围内。
另外，例如如下述表1所示那样，在供电口11a与供电连接器12a之间正极侧以及负极侧的彼此的高压线(HV+、HV-)未连接的情况下(非嵌合)，或者在逆变器装置12中的VINV信号电压线LL或逆变器电压传感器84等发生了断线的情况下，在ECU61取得的VINV信号的电压变得与VCC信号的规定的控制用电压(5V)相等。
另外，例如，在供电口11a与供电连接器12a之间正极侧以及负极侧的彼此的高压线(HV+、HV-)短路的情况下，或者在逆变器装置12中的逆变器电压传感器84等发生了短路的情况下，在ECU61中取得的VINV信号的电压成为零。
表1
Figure BDA00002922892400101
另外，通过与由于供电口11a与供电连接器12a的嵌合而成为连接状态的连接器插针P7连接的CONNECT信号线LA，CONNECT信号从逆变器控制装置82向ECU61施加与CONNECT信号线LA的连接状态相应的电压。
另外，CONNECT信号线LA例如在燃料电池车辆11的控制装置34中通过规定的上拉电阻RA与VCC信号电压线LH连接。
并且，CONNECT信号的电压例如如上述表1所示那样，在燃料电池车辆11的控制装置34中，按照CONNECT信号线LA的连接状态对VCC信号的规定的控制用电压(5V)进行分压而得到。
例如，在供电口11a与供电连接器12a正常嵌合的情况下，在ECU61取得的CONNECT信号的电压在1(V)～4(V)的电压范围内。
另外，例如，在供电口11a与供电连接器12a间正极侧以及负极侧的彼此的CONNECT信号线LA未连接的情况下(非嵌合)，或者在逆变器装置12中发生了CONNECT信号线LA的断线的情况下，在ECU61取得的CONNECT信号的电压变得与VCC信号的规定的控制用电压(5V)相等。
另外，例如在CONNECT信号线LA发生了短路的情况下，在ECU61取得的CONNECT信号的电压成为零。
即，例如如上述表1所示那样，在VINV信号以及CONNECT信号中发生了短路的情况下(short)，在ECU61取得的VINV信号以及CONNECT信号的各电压成为零。
本实施方式的供电系统10具备上述构成，接下来，说明该供电系统10的动作，特别是控制装置34的动作。
控制装置34的ECU61例如在由各接触器51、53、54以及供电口11a等构成的供电电路对逆变器装置12进行供电时，与行驶时相比，使燃料电池堆21的发电量相对于逆变器装置12的请求功率的变化迟钝。
另外，ECU61例如在供电电路对逆变器装置12进行供电时，在蓄电池22的剩余容量SOC为规定的剩余容量以上的情况下，停止燃料电池堆21的发电，在供电电路对逆变器装置12提供的供电功率为规定功率以上的情况下，禁止燃料电池堆21的发电的停止。
首先，例如在图3所示的步骤S01中，判定是否是从燃料电池车辆11向逆变器装置12的供电(外部供电)的执行中。
在该判定结果为“否”的情况下，前进到步骤S02，在该步骤S02中，执行通常控制，前进到结束。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，前进到步骤S03。
然后，在步骤S03中，对燃料电池车辆11的各种辅助设备类的消耗功率与提供给逆变器装置12的供电功率(外部供电功率)的相加值(系统消耗功率)进行例如一阶滞后处理等的平滑处理，算出一阶滞后值。
然后，在步骤S04中，参照例如如图4所示那样的预先存储的规定对应关系等来算出与系统消耗功率的一阶滞后值和蓄电池22的剩余容量SOC相应的燃料电池堆21的目标发电量(发电功率)。然后，按照实际的燃料电池堆21的发电量与目标发电量相等的方式进行控制，前进到结束。
另外，例如在图4中，不对规定的目标SOC执行充电以及放电，伴随着剩余容量SOC低于目标SOC，燃料电池堆21的目标发电量向增大倾向变化，蓄电池22成为充电状态。另一方面，伴随着剩余容量SOC增大到大于目标SOC，燃料电池堆21的目标发电量向降低倾向变化，蓄电池22成为放电状态。
进而，伴随着系统消耗功率的一阶滞后值的增大(或降低)，燃料电池堆21的目标发电量向增大倾向(或降低倾向)变化。
另外，例如在图5所示的步骤S11中，判定蓄电池22的剩余容量SOC是否为规定剩余容量以上。
在该判定结果为“否”的情况下，前进到步骤S12，在该步骤S12中，继续燃料电池堆21的发电，前进到结束。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，前进到步骤S13。
然后，在步骤S13中，判定燃料电池车辆11的各种辅助设备类的消耗功率和向逆变器装置12的供电功率(外部供电功率)的相加值(系统消耗功率)是否为规定功率以下。
在该判定结果为“否”的情况下，前进到上述的步骤S12。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，前进到步骤S14，在该步骤S14中，许可停止燃料电池堆21的运行(许可怠速(idle)停止)，前进到结束。
例如如图6所示，在燃料电池车辆11的行驶停止状态下进行向逆变器装置12的供电的外部供电时，对系统消耗功率进行一阶滞后处理等的平滑处理，通过容许蓄电池22的剩余容量SOC的变动，来将燃料电池堆21的发电功率维持恒定。由此，能将气泵26的转速维持恒定。
另一方面，例如如图7所示，在燃料电池车辆11的行驶时，将蓄电池22的剩余容量SOC维持恒定，与系统消耗功率联动地使燃料电池堆21的发电功率变动，与燃料电池车辆11的速度变动相应地使气泵26的转速变动。
另外，例如如图8所示，若蓄电池22的剩余容量SOC为规定剩余容量(例如目标SOC)以上、系统消耗功率为规定功率以下，则如时刻t1到时刻t2的期间所示那样，燃料电池堆21的发电停止，从蓄电池22输出的功率(蓄电池功率)增大。
如上述那样，根据本实施方式的燃料电池车辆的外部供电控制装置，在搭载于燃料电池车辆11的由各接触器51、53、54或供电口11a等构成的供电电路对逆变器装置12进行供电的情况下，能抑制气泵26的转速按照逆变器装置12的请求功率而频繁地变动。
由此，气泵26的转速变得例如跟随基于驾驶者的加速器踏板操作等的燃料电池车辆11的请求驱动力而变动，能防止燃料电池车辆11运行时根据气泵26的转速而产生的声音给驾驶者带来不舒适感。
并且，在燃料电池车辆11的行驶时，通过抑制蓄电池22的剩余容量SOC的变动，能降低伴随蓄电池22的充放电的损失。
进而，通过怠速停止处理，能降低燃料电池堆21的燃料消耗。此外，即使蓄电池22的剩余容量SOC为规定剩余容量以上，也能在向逆变器装置12的供电功率为规定功率以上的情况下通过禁止基于怠速停止处理的发电的停止(怠速继续处理)来防止频繁地反复气泵26的停止和驱动。

Claims (2)

1.一种燃料电池车辆的外部供电控制装置，其特征在于，具备：
燃料电池堆；
向所述燃料电池堆提供空气的气泵；
驱动所述气泵的驱动电动机；
蓄电装置；
通过所述燃料电池堆以及所述蓄电装置的功率来进行驱动的行驶用电动机；
能将所述燃料电池堆以及所述蓄电装置的功率提供给车辆外部的设备的供电电路；和
控制单元，
所述控制单元具备发电变化限制单元，该发电变化限制单元在所述供电电路对所述设备进行供电时，使得与行驶时相比，所述燃料电池堆的发电量相对于所述设备的请求功率的变化迟钝。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的外部供电控制装置，其特征在于，
所述控制单元进行：
在所述供电电路向所述设备进行供电时，在所述蓄电装置的剩余容量为规定剩余容量以上的情况下，停止所述燃料电池堆的发电的怠速停止处理；和
在所述供电电路向所述设备提供的供电功率为规定功率以上的情况下，继续所述发电的怠速继续处理。
CN201310082999.4A 2012-03-19 2013-03-15 燃料电池车辆的外部供电控制装置 Active CN103318042B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012062831A JP5572655B2 (ja) 2012-03-19 2012-03-19 燃料電池車両の外部給電制御装置
JP2012-062831 2012-03-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103318042A true CN103318042A (zh) 2013-09-25
CN103318042B CN103318042B (zh) 2015-10-28

Family

ID=49044216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310082999.4A Active CN103318042B (zh) 2012-03-19 2013-03-15 燃料电池车辆的外部供电控制装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8868275B2 (zh)
JP (1) JP5572655B2 (zh)
CN (1) CN103318042B (zh)
DE (1) DE102013204631A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105552400A (zh) * 2014-10-27 2016-05-04 丰田自动车株式会社 燃料电池搭载车辆的外部供电系统及其控制方法
CN105705366A (zh) * 2013-11-06 2016-06-22 丰田自动车株式会社 车辆、用于车辆的控制器和用于车辆的控制方法
CN107444138A (zh) * 2017-06-26 2017-12-08 浙江中车电车有限公司 一种双向供电电路
CN107465223A (zh) * 2017-06-26 2017-12-12 浙江中车电车有限公司 一种带有燃料电池的双向供电控制方法
CN110834553A (zh) * 2018-08-17 2020-02-25 现代自动车株式会社 燃料电池车辆的外部供电系统和供电方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5610086B2 (ja) * 2011-10-25 2014-10-22 住友電装株式会社 車両用充電装置
KR101459900B1 (ko) * 2013-05-07 2014-11-10 현대자동차주식회사 연료전지차량의 스타트 스탑 제어방법
KR101550976B1 (ko) * 2013-10-11 2015-09-08 현대자동차주식회사 연료 전지 차량의 공기 공급 제어 방법
KR102437708B1 (ko) * 2017-05-11 2022-08-30 현대자동차주식회사 연료전지차량의 발전시스템 및 발전방법
JP2021057127A (ja) 2019-09-27 2021-04-08 本田技研工業株式会社 燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、およびプログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023706A (ja) * 2001-07-05 2003-01-24 Toshiba Eng Co Ltd 電気自動車
CN1440892A (zh) * 2002-02-26 2003-09-10 丰田自动车株式会社 用于车辆的供电控制系统及其控制方法
US20040013920A1 (en) * 2002-07-17 2004-01-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Idle control system for fuel cell vehicle
CN1998103A (zh) * 2003-12-25 2007-07-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法
US20110003223A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling fuel cell vehicle and fuel cell system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266918A (ja) * 2000-03-24 2001-09-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の制御装置
JP4811626B2 (ja) * 2003-08-25 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 車両用の燃料電池システム及び電気自動車
JP4113525B2 (ja) * 2004-10-22 2008-07-09 トヨタ自動車株式会社 交流電源装置
JP4893916B2 (ja) * 2005-11-09 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5101583B2 (ja) * 2009-09-16 2012-12-19 本田技研工業株式会社 燃料電池車両

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023706A (ja) * 2001-07-05 2003-01-24 Toshiba Eng Co Ltd 電気自動車
CN1440892A (zh) * 2002-02-26 2003-09-10 丰田自动车株式会社 用于车辆的供电控制系统及其控制方法
US20040013920A1 (en) * 2002-07-17 2004-01-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Idle control system for fuel cell vehicle
CN1998103A (zh) * 2003-12-25 2007-07-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法
US20110003223A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling fuel cell vehicle and fuel cell system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105705366A (zh) * 2013-11-06 2016-06-22 丰田自动车株式会社 车辆、用于车辆的控制器和用于车辆的控制方法
CN105552400A (zh) * 2014-10-27 2016-05-04 丰田自动车株式会社 燃料电池搭载车辆的外部供电系统及其控制方法
CN105552400B (zh) * 2014-10-27 2018-02-13 丰田自动车株式会社 燃料电池搭载车辆的外部供电系统及其控制方法
US9889763B2 (en) 2014-10-27 2018-02-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha External power supply of fuel cell mounted vehicle and control method therefor
CN107444138A (zh) * 2017-06-26 2017-12-08 浙江中车电车有限公司 一种双向供电电路
CN107465223A (zh) * 2017-06-26 2017-12-12 浙江中车电车有限公司 一种带有燃料电池的双向供电控制方法
CN110834553A (zh) * 2018-08-17 2020-02-25 现代自动车株式会社 燃料电池车辆的外部供电系统和供电方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013198284A (ja) 2013-09-30
US20130245871A1 (en) 2013-09-19
CN103318042B (zh) 2015-10-28
JP5572655B2 (ja) 2014-08-13
DE102013204631A1 (de) 2013-09-19
US8868275B2 (en) 2014-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103318042B (zh) 燃料电池车辆的外部供电控制装置
JP4206630B2 (ja) 燃料電池を有する直流電源
US6255008B1 (en) Fuel cell system capable of reducing electric power loss
JP4218202B2 (ja) 燃料電池を有する直流電源
CN102785584B (zh) 燃料电池车辆
US9096142B2 (en) Vehicle including secondary battery and control method for vehicle including secondary battery
US7661494B2 (en) Power supply system of fuel cell vehicle
CN103192729B (zh) 电动车辆
CN102602300B (zh) 电动车辆用电源装置
JP4847043B2 (ja) 燃料電池車両の制御方法
CN109080465A (zh) 车辆的电源装置
CN102648108B (zh) 电源装置的启动方法
CN105552400A (zh) 燃料电池搭载车辆的外部供电系统及其控制方法
CN105706284B (zh) 双电源负载驱动燃料电池系统
CN101485026A (zh) 燃料电池系统
CN102804574A (zh) 转换器的输出二极管短路检测装置
JP2004222376A (ja) 電源システム
CN103430438A (zh) 燃料电池系统
JP7259751B2 (ja) 電力供給システム
CN103318049B (zh) 电动车辆的控制装置
CN107097647A (zh) 供电方法和供电系统
CN109088448A (zh) 车辆的电源装置
CN101836320A (zh) 燃料电池的输出控制装置
CN112582711A (zh) 燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法及存储介质
WO2008114758A1 (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant