DE102013114364B4

DE102013114364B4 - Brennstoffzellenelektrofahrzeug und steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102013114364B4
Application number: DE102013114364.4A
Authority: DE
Inventors: Hyun-seok Park; Sung-Mog Yu; Jin-ho Cho
Original assignee: Hyundai Kefico Corp
Current assignee: Hyundai Kefico Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: KR101481238B1; DE102013114364A1; US9145087B2; KR20140080316A; US20140176325A1

Abstract

Elektrofahrzeug umfassend:ein Brennstoffzellensystem (200), welches elektrische Energie an das Elektrofahrzeug zuführt;eine Steuerung (110), welche den Zustand des Brennstoffzellensystems (200) entsprechend zu Brennstoffzelleninformationen bestimmt, welche von dem Brennstoffzellensystem (200) eingegeben werden;eine Geräuschquellenerzeugungseinheit (170), welche eine Geräuschquelle entsprechend zu dem Zustand des Brennstoffzellensystems (200) basierend auf einer gesamten harmonischen Verzerrung oder auf einer Impedanz des Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems (200) erzeugt; undeine Geräuschausgabeeinheit (160), welche ein vorherbestimmtes Geräusch als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs entsprechend zur Geräuschquelle der Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) ausgibt,wobei die gesamte harmonische Verzerrung oder die Impedanz in eine Vielzahl an Abschnitten innerhalb eines normalen Bereichs unterteilt werden,wobei die Steuerung (110) einen Abschnittswert der gesamten harmonischen Verzerrung oder der Impedanz in die Geräuschquellenerzeugungseinheit (160) eingibt,wobei die Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) eine unterschiedliche Geräuschquelle entsprechend dem Abschnittswert der gesamten harmonischen Verzerrung oder der Impedanz setzt.

Description

HINTERGRUND
Die hier offenbarte vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Steuerungsverfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 6.
An Elektrofahrzeugen wird aktiv geforscht, da sie eine Alternative mit der höchsten Wahrscheinlichkeit darstellen das Automobilumweltverschmutzungsproblem und ein Energieproblem zu lösen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofahrzeug und ein Steuerungsverfahren, und insbesondere auf ein Elektrofahrzeug, welches Fußgänger nahe des Elektrofahrzeugs während des Fahrens erkennen kann, um zu erlauben, dass die Fußgänger das Annähern des Elektrofahrzeugs über eine Licht abstrahlende Vorrichtung mit einem vorherbestimmten Ausgabegeräusch leichter erkennen, und dessen Steuerungsverfahren.
Ein Elektrofahrzeug (EV) ist ein Fahrzeug, welches eine Leistung durch Antrieb eines Wechselstrom- oder Gleichstrom-Motors unter Verwendung von Batterieleistung erlangt, und wird im allgemeinen in Nur-Batterie-Elektrofahrzeuge und Hybrid-Elektrofahrzeuge klassifiziert. Das Nur-Batterie-Elektrofahrzeug treibt ein Motor über Batterieleistung an, lädt die Batterie auf, wenn die Leistung vollständig erschöpft ist, und das Hybrid-Elektrofahrzeug treibt ein Verbrennungsmotor an, um Elektrizität zu erzeugen und um eine Batterie mit der erzeugten Elektrizität aufzuladen, und treibt ein Elektromotor über die erzeugte Elektrizität an, um ihm ein Fahren zu ermöglichen.
Ebenfalls können die Hybrid-Elektrofahrzeuge in einen Reihen-Typ und einen Parallel-Typ klassifiziert werden. Das Reihen-Typ-Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet ein Konzept in dem mechanische Energie, die von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird, über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt wird, diese elektrische Energie wird an eine Batterie oder einen Motor zugeführt, folglich wird das Fahrzeug immer nur durch den Motor angetrieben und der Verbrennungsmotor und der Generator werden an ein existierendes Elektrofahrzeug hinzugefügt, sodass die Reichweite vergrößert wird, wohingegen das Parallel-Typ-Hybrid-Elektrofahrzeug nur durch die Batterieleistung, nur durch den Verbrennungsmotor (Benzin oder Diesel), oder durch gleichzeitiges Verwenden des Verbrennungsmotors oder des Motors je nach Fahrbedingungen angetrieben werden kann.
Da solch ein Elektrofahrzeug oder Hybrid-Elektrofahrzeug durch Verwendung eines Motors angetrieben wird, unterscheidet es sich von einem üblichen Fahrzeug.
Da ein übliches Fahrzeug mit Brennstoff versorgt wird und da der Verbrennungsmotor angetrieben wird, wird ein Verbrennungsmotorantriebsgeräusch beim Betrieb erzeugt, wohingegen ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Elektrofahrzeug keine Verbrennungsmotorantriebsgeräusche hat, kann ein Fahrer, der solch ein Fahrzeug fährt, ein negatives Gefühl mit diesem Umstand verbinden.
Ebenso kann es sein, dass die unterschiedlichen Antriebsgeräusche solcher Elektrofahrzeuge verursachen, dass Fußgänger solche Fahrzeuge nicht erkennen oder bei der Annäherung solcher Fahrzeuge unbekümmert sind, was in einem Unfall resultieren kann.
Die US 2007 / 0 147 626 A1 beschreibt ein System und ein zugehöriges Verfahren zum Erzeugen eines hörbaren Indikators für eine Last oder Widerstandskraft, die auf einen Motor oder eine andere Leistungsquelle ausgeübt wird.
Die US 2012 / 0 077 106 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer virtuellen Geräuschquelle zur Überwachung eines Betriebszustands eines Brennstoffzellenstapels in einem Fahrzeug.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung löst als eine Aufgabe, ein Elektrofahrzeug, das den Zustand einer Brennstoffzelle, d. h. eine Hauptantriebsleistung für dessen Antrieb, erkennt, um ein Geräusch ähnlich einem Verbrennungsmotorantriebsgeräusch gemäß dem Zustand der Brennstoffzelle auszugeben, und dessen Steuerungsverfahren bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Elektrofahrzeug ein Brennstoffzellensystem, welches elektrische Energie an das Elektrofahrzeug zuführt; eine Steuerung, die den Zustand des Brennstoffzellensystems entsprechend zu Brennstoffzelleninformationen bestimmt, die von dem Brennstoffzellensystem eingegeben werden; eine Geräuschquellenerzeugungseinheit, die eine Geräuschquelle entsprechend einem Zustand des Brennstoffzellensystems erzeugt; und eine Geräuschausgabeeinheit, die ein vorherbestimmtes Geräusch als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs entsprechend zu der Geräuschquelle der Geräuschquellenerzeugungseinheit ausgibt, wobei die Geräuschquellenerzeugungseinheit verschiedene Geräuschquellen erzeugt, während der Zustand des Brennstoffzellensystems variiert.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfasst ein Steuerungsverfahrens eines Elektrofahrzeugs: Ermöglichen des Fahrens des Elektrofahrzeugs, wenn eine Antriebsleistung von einem Brennstoffzellensystem zu einem Motor des Elektrofahrzeugs gespeist wird; Eingeben von Brennstoffzelleninformationen von dem Brennstoffzellensystem; Bestimmen, ob das Brennstoffzellensystem entsprechend zu den Brennstoffzelleninformationen in einem normalen Zustand ist oder nicht; und wenn das Brennstoffzellensystem in einem normalen Zustand ist, setzen einer Geräuschquelle entsprechend zu den Brennstoffzelleninformationen, um ein Geräusch entsprechend zu der gesetzten Geräuschquelle als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs auszugeben.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen können mehr im Detail aus der folgenden Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen Folgendes dargestellt ist:

1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Aufbau eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 sind Graphen, die Analysebeispiele der Spannung gegenüber der Frequenz eines Brennstoffzellenstapels eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
3 ist ein Graph, der eine Eigenschaftskurve eines Brennstoffzellenstapels eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerungsverfahren eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Ausgabe eines Geräuschs abhängig vom Zustand des Brennstoffzellenstapels eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachfolgend werden spezifische Ausführungsbeispiele im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Aufbau eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Bezug nehmend auf 1 enthält ein Elektrofahrzeug ein Brennstoffzellensystem 200, einen Motor 195, eine Motorsteuerungseinheit 190, eine Geräuschquellenerzeugungseinheit 170, eine Geräuschausgabeeinheit 160, eine Dateneinheit 120, eine Erfassungseinheit 130, eine Anzeigeeinheit 140, eine Eingabeeinheit 150 und eine Steuerung 110, welche den ganzen Antrieb und Operationen des Elektrofahrzeugs steuert.
Das Brennstoffzellensystem 200 umfasst eine Brennstoffzuführeinheit (nicht dargestellt), eine Befeuchtungseinheit (nicht dargestellt), eine Oxidationsmittelzuführeinheit (nicht dargestellt), eine Zuführratensteuerungseinheit (nicht dargestellt), einen Brennstoffzellenstapel (nicht dargestellt), eine Last (nicht dargestellt), und eine Brennstoffzellenerfassungseinheit (nicht dargestellt).
Das Brennstoffzellensystem 200 kann eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) verwenden, die Brennstoff umwandelt, um Wasserstoff zu erzeugen und den Wasserstoff elektrochemisch mit Sauerstoff reagieren, um elektrische Energie zu erzeugen.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und das Brennstoffzellensystem 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Wasserstoff enthaltende Flüssigkeit oder einen Gasbrennstoff, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, LPG, LNG, Benzin, Butangas oder dgl. verwenden.
Diesbezüglich kann der erfinderische Brennstoffzellenstapel in einer Direkt-Oxidationsbrennstoffzelle aufgebaut sein, welche elektrische Energie über eine direkte Reaktion zwischen flüssigem oder gasförmigen Brennstoff und Sauerstoff in einer Einheitszelle erzeugt.
Der Brennstoffzellenstapel enthält eine Vielzahl an Einheitszellen, die eine Oxidations-/Reduktions-Reaktion zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel einleiten. Eine der Vielzahl an Einheitszellen umfasst eine Membranelektrodeneinheit (MEA), die Sauerstoff in dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel oxidiert/reduziert, und einen Separator (z. B. Bipolarplatte) zum Einspeisen des Brennstoffs und des Oxidationsmittel an die MEA. Die Einheitszelle hat einen Aufbau, in dem die Separatoren jeweils auf beiden Seiten der im Zentrum angeordneten MEA angeordnet sind.
Der Brennstoff, der in dem Brennstoffzellensystem 200 verwendet wird, umfasst üblicherweise kohlenwasserstoffbasierte Brennstoffe in flüssigem oder gasförmigem Zustand, wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Erdgas, LPG oder dgl. Das Brennstoffzellensystem 200 kann Sauerstoff-Gas, welches in separaten Aufbewahrungsmitteln aufbewahrt wird, als das Oxidationsmittel verwenden, welches mit dem Wasserstoff reagiert.
Die Last in dem Brennstoffzellensystem 200 ist elektrisch mit einem positiven (+) Anschluss und einem negativen (-) Anschluss verbunden und eingebaut, und wird durch Leistungszufuhr vom Brennstoffzellenstapel betrieben. Das heißt, der Motor des Elektrofahrzeugs, ein Umwandler, der Gleichstrom-Elektrizität in Wechselstrom-Elektrizität umwandelt, und dgl. wirken als Last für das Brennstoffzellensystem. Die nachfolgende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass die Last der Motor ist, der eine Antriebskraft an das Elektrofahrzeug zuführt.
Ebenfalls kann im Falle eines Hybridfahrzeugs sowohl ein Verbrennungsmotor als auch ein Motor und eine Batterie vorgesehen sein, sodass ein Fahrer das Fahrzeug über eine ausgewählte Leistungsquelle fahren kann und die Leistungsquelle gemäß eines Antriebszustands automatisch zum Verbrennungsmotor geändert wird, wenn beispielsweise die Batterie leer ist.
Der Motor 195 wird durch Leistung, welche von der Leistungsquelle, wie beispielsweise der Brennstoffzelle, eingespeist wird, angetrieben und erlaubt dem Elektrofahrzeug das Fahren.
Die Motorsteuerungseinheit 190 erzeugt ein Steuersignal zum Antreiben zumindest eines Motors 195, der mit ihr verbunden ist. Die Motorsteuerungseinheit 190 umfasst einen Umwandler (nicht dargestellt) und kann das Antreiben des Motors 195 durch Steuern des Umwandlers steuern.
Die Erfassungseinheit 130 erfasst das Antreiben des Elektrofahrzeugs oder ein Signal, welches während eines vorherbestimmten Betriebs erzeugt wird und gibt Selbiges in die Steuerung 110 ein. Die Erfassungseinheit 130 umfasst eine Vielzahl an Sensoren, die innerhalb und außerhalb des Elektrofahrzeugs angebracht sind, um verschiedene Erfassungssignale einzugeben. Die Typen der Sensoren können sich voneinander unterscheiden, je nach angebrachtem Ort des Sensors.
Die Eingabeeinheit 150 umfasst eine Vielzahl an Schaltknöpfen und Berührungseingabemitteln, die gemäß einer Fahrerbedienung Signale eingeben.
Die Eingabeeinheit 150 umfasst auch eine Vielzahl an Schaltern oder Knöpfen für Blinker-Signallampen, Heckleuchten, Frontleuchten, Scheibenwischer und dgl. entsprechend dem Fahren des Elektrofahrzeugs und umfasst Betätigungsmittel zum Steuern eines Lenkrads, eines Gaspedals, einer Bremse und dgl.
Die Anzeigeeinheit 140 zeigt einen Antriebszustand und Informationen des Elektrofahrzeugs an.
Insbesondere kann die Anzeigeeinheit 140 eine Veränderung der Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs und Zustandsinformationen der Leistungsquelle anzeigen.
Die Geräuschausgabeeinheit 160 gibt eine Musik, Geräuscheffekte und Warngeräusche aus.
Die Geräuschausgabeeinheit 160 umfasst zumindest einen Lautsprecher. Die Geräuschausgabeeinheit 160 kann außerhalb sowie innerhalb des Elektrofahrzeugs installiert sein.
Die Anzeigeeinheit 140 und die Geräuschausgabeeinheit 160, die Ausgabemittel sind, geben während des Fahrens des Elektrofahrzeugs zumindest eines aus Warngeräusch, Warnlicht und Warnmitteilung bei abnormalen Vorkommnissen sowie Zustandsinformationen des Elektrofahrzeugs aus, sodass der Fahrer solche Umstände erkennen kann.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 erzeugt eine Geräuschquelle gemäß einem Steuerbefehl der Steuerung 110, wandelt die erzeugte Geräuschquelle um, und legt die umgewandelte Geräuschquelle an die Geräuschausgabeeinheit 160 an, sodass ein Geräusch entsprechend der umgewandelten Geräuschquelle als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs über die Geräuschausgabeeinheit 160 ausgegeben wird.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 kann zulassen, dass ein Geräusch ähnlich einem Verbrennungsmotorantriebsgeräusch ausgegeben wird oder ein Geräusch mit einer bestimmten Melodie über die Geräuschausgabeeinheit 160 gemäß der Geräuschquelle ausgegeben wird.
Die Dateneinheit 120 speichert Steuerungsdaten zum Antreiben des Elektrofahrzeugs, setzt Daten gemäß der Verwendung durch einen Fahrer oder eine Antriebsaufzeichnung.
Die Dateneinheit 120 speichert auch die Geräuschquellendaten, die über die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 erzeugt und umgewandelt werden. Die Dateneinheit 120 kann ein Geräuschquellenbeispiel speichern, das in der Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 verwendet wird, oder Geräuschquellendaten, die separat aufgezeichnet und gespeichert werden.
Die Steuerung 110 steuert das Elektrofahrzeug, sodass festgesetzte Operationen entsprechend zu Eingaben von der Eingabeeinheit 150 und der Erfassungseinheit 130 ausgeführt werden, erzeugt einen vorbestimmten Befehl und legt den erzeugten Befehl an den Motor an, um dem Elektrofahrzeug das Fahren zu erlauben, und erlaubt, dass der Antriebszustand des Elektrofahrzeugs über die Anzeigeeinheit 140 und die Geräuschausgabeeinheit 160 ausgegeben werden.
Die Steuerung 110 ermöglicht, dass der Motor durch eine Antriebsleistung angetrieben wird, die von dem Brennstoffzellensystem 200 eingespeist wird, und steuert die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 so, dass ein vorherbestimmtes Geräusch an die Geräuschausgabeeinheit 160 entsprechend zu dem Zustand des Brennstoffzellensystems 200 ausgegeben wird.
Zu diesem Zeitpunkt erlaubt die Steuerung 110, dass ein Geräusch entsprechend zu der Brennstoffzelleninformation ausgegeben wird, die von der Brennstoffzellenerfassungseinheit innerhalb des Brennstoffzellensystems 200 eingegeben wird.
Die Brennstoffzellenerfassungseinheit analysiert die Spannung gegenüber der Frequenz des Brennstoffzellenstapels, um zu bestimmen, ob die Brennstoffzelle sich in einem Normalbetrieb befindet oder nicht.
Die Brennstoffzellenerfassungseinheit bestimmt, ob die Brennstoffzelle sich in einem Normalzustand oder einem Abnormalzustand befindet und gibt die bestimmten Informationen in die Steuerung 110 ein. Die bestimmten Brennstoffzelleninformationen umfassen zumindest eine Abnormalitäts- oder Normalitäts-Information des Brennstoffzellenstapels, Spannungs- und Stromwertinformationen des Brennstoffzellenstapels, Frequenzkomponenteninformationen zur Spannung und zum Strom, verwendbare Zeitinformationen des Brennstoffzellenstapels und eine Erzeugungsquantität der Brennstoffzelle.
Die Steuerung 110 berechnet ein Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung aus den Brennstoffzelleninformationen, die von der Brennstoffzellenerfassungseinheit eingegeben werden, um die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 zu steuern, sodass unterschiedliche Geräusche gemäß dem berechneten Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung ausgegeben werden, und erlaubt, dass die Leistungsquelle in eine andere eingebaute Leistungsquelle umgewandelt wird oder dass ein vorherbestimmtes Warngeräusch ausgegeben wird, wenn die Brennstoffzelle sich in einem abnormalen Zustand befindet.
2 sind Graphen, die Analysebeispiele der Spannung gegenüber der Frequenz des Brennstoffzellenstapels eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Das Brennstoffzellensystem 200 kann die Spannung des Brennstoffzellenstapels messen und die Frequenzkomponente der gemessenen Spannung analysieren, um zu bestätigen, ob sich der Brennstoffzellenstapel in einem abnormalen oder normalen Zustand befindet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abnormalität oder Normalität des Brennstoffzellenstapels durch das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung der Spannung des Brennstoffzellenstapels, die gemessen wird, wenn ein Wechselstrom an den Brennstoffzellenstapel angelegt wird, bestimmt.
Wenn das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung größer als ein Referenzwert ist, kann bestimmt werden, dass sich die Brennstoffzelle in einem Normalzustand befindet.
Wenn sich die Brennstoffzelle in einem Normalzustand befindet, wie in 2A dargestellt, und in einem abnormalen Zustand befindet, wie in 2B dargestellt, unterscheiden sich die Frequenzeigenschaften voneinander, wobei in dem abnormalen Zustand, der in 2B dargestellt ist, eine harmonische Wellenkomponente erfasst wird.
3 ist ein Graph, der eine Eigenschaftskurve eines Brennstoffzellenstapels eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 3 dargestellt, verringert sich, während der Strom ansteigt, die Zellenspannung mit einer vorherbestimmten Kurvenform und die Kennlinie im Normalzustand unterscheidet sich von der im abnormalen Zustand. Das heißt, die Zellenspannung in dem abnormalen Zustand bei gleichem Strom unterscheidet sich von der im Normalzustand und die Stromwerte können sich voneinander unterscheiden, sodass sie die gleiche Zellenspannung ausgeben.
Wenn das Brennstoffzellensystem 200 abnormal ist, steuert die Steuerung 110 die Anzeigeeinheit 140, um eine Warnmitteilung, ein Warnlicht oder dgl. auszugeben, entsprechend zu den Brennstoffzelleninformationen und verändert das Ausgabegeräusch, um dem Fahrer zu erlauben, die Abnormalität des Elektrofahrzeugs zu erkennen.
Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Steuerung 110 die Abnormalität oder Normalität der Brennstoffzelle unter Verwendung des Verhältnisses der gesamten harmonischen Verzerrung und führt die Steueroperationen aus, die erlauben, dass ein vorherbestimmtes Geräusch ausgegeben wird, unter Verwendung der Eigenschaften zwischen Spannung und Strom des Brennstoffzellenstapels, und dass unterschiedliche Geräusche gemäß einem Wert des Verhältnisses der gesamten harmonischen Verzerrung ausgegeben werden.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 erzeugt eine Geräuschquelle gemäß einem Steuerbefehl der Steuerung 110 und verändert die Geräuschquelle während das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung des Brennstoffzellenstapels variiert, sodass unterschiedliche Geräusche ausgegeben werden.
Beispielsweise klassifiziert die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 die Werte des Verhältnisses der gesamten harmonischen Verzerrung in eine Vielzahl an Stufen und während sich der Wert vergrößert verändert sich die Geräuschquelle oder erhöht oder verringert sich die Anzahl an Geräuschquellenbeispielen zur Erzeugung der Geräuschquelle, sodass das Geräusch in Stufen unterschiedlich ausgegeben wird.
Die Steuerung 110 berechnet den Impedanzwert des Brennstoffzellenstapels basierend auf Brennstoffzelleninformationen, um die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 zu steuern, sodass unterschiedliche Geräusche entsprechend den Impedanzabschnitten ausgegeben werden.
Wenn zu diesem Zeitpunkt der Strom und die Spannung des Brennstoffzellenstapels spezifiziert sind und von der Brennstoffzellenerfassungseinheit eingegeben werden, kann die Steuerung 110 die Impedanz berechnen, indem sie einen Strombetrag einer Frequenz eines Frequenzspektrums durch einen Spannungsbetrag der entsprechenden Frequenz mittels einer Frequenzumwandlung teilt.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 kann unterschiedliche Geräuschquellen erzeugen, indem sie bzgl. jedes der Impedanzabschnitte unterschiedliche Geräuschquellen setzt oder die Anzahl an Geräuschquellenbeispielen, welche die Geräuschquellen erzeugen, erhöht oder verringert.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerungsverfahren eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 4, wenn ein Startschlüssel eingegeben wird (S310), wird ein Motorantriebssignal in die Motorsteuerungseinheit 190 eingegeben (S320). Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerung 110 eine Steuerung aus, sodass eine Antriebsleistung mit einer vorherbestimmten Spannung von dem Brennstoffzellensystem 200 zu der Motorsteuerungseinheit 190 gespeist wird und folglich der Motor angetrieben wird, was es ermöglicht, das Elektrofahrzeug anzutreiben (S330).
Die Brennstoffzellenerfassungseinheit des Brennstoffzellensystems 200 misst den Zustand der Brennstoffzelle und gibt die Brennstoffzelleninformationen in die Steuerung 110 ein (S340).
Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Steuerung 110, gemäß den Brennstoffzelleninformationen, ob sich das Brennstoffzellensystem 200 in einem Normalzustand befindet oder nicht, und wenn sich das Brennstoffzellensystem 200 in einem Normalzustand befindet, steuert sie die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170, sodass eine Geräuschquelle gemäß dem Zustand der Brennstoffzelle erzeugt wird (S370).
Indessen, wenn sich das Brennstoffzellensystem in einem abnormalen Zustand befindet, erlaubt die Steuerung 110, dass eine vorherbestimmte Warnung ausgegeben wird (S360). Oder die Steuerung 110 erlaubt, dass ein Geräusch, das ein anderes Geräusch ist, wie jenes, das als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs ausgegeben wird, als Warnung ausgegeben wird. Die Warnung kann über die Anzeigeeinheit 140 sowie in Form von einem Geräusch ausgegeben werden.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 erzeugt eine Geräuschquelle entsprechend zu dem Zustand des Brennstoffzellenstapels entsprechend dem Steuerbefehl der Steuerung 110.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 setzt die Geräuschquelle in Stufen entsprechend zu Eingangsdaten von der Steuerung 110, d. h. der Wert jedes Abschnitts, in die das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung der Brennstoffzelle unterteilt ist, oder den Impedanzwert des Brennstoffzellenstapels, der durch die Steuerung 110 berechnet wird, oder erhöht oder verringert die Anzahl an Geräuschquellenbeispielen, die beim Erzeugen der Geräuschquellen in Stufen erzeugt werden, um unterschiedliche Geräuschquellen zu erzeugen.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 wandelt die Geräuschquelle, die entsprechend zum Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung oder dem Impedanzwert des Brennstoffzellenstapels erzeugt wurde und legt die umgewandelte Geräuschquelle an die Geräuschausgangseinheit 160 an, und die Geräuschausgangseinheit 160 gibt ein vorherbestimmtes Geräusch entsprechend zur umgewandelten Geräuschquelle als ein Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs aus (S380).
Da der Zustand sich der Brennstoffzelle im weiteren Verlauf während des Antriebs des Elektrofahrzeugs verändert, erzeugt oder setzt die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 unterschiedliche Geräuschquellen während der Zustand der Brennstoffzelle variiert und erlaubt folglich, dass unterschiedliche Geräusche ausgegeben werden.
Wenn sich das Brennstoffzellensystem 200 in einem abnormalen Zustand befindet, kann die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 auch eine Geräuschquelle setzen, die sich von der Geräuschquelle unterscheidet, welche während des Antriebs gemäß einem Warnsignal erzeugenden Befehl durch die Steuerung 110 ausgegeben wird, und erlauben, dass die erzeugte unterschiedliche Geräuschquelle durch die Geräuschausgabeeinheit 160 ausgegeben wird. Folglich gibt die Geräuschausgangseinheit 160 unterschiedliche Antriebsgeräusche gemäß einer Abnormalität oder Normalität der Brennstoffzelle aus.
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Ausgeben von Geräuschen abhängig von einem Zustand eines Brennstoffzellenstapels eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 5 misst oder erfasst die Brennstoffzellenerfassungseinheit Daten in dem Brennstoffzellensystem und gibt die erfassten Brennstoffzelleninformationen in die Steuerung 110 ein (S410).
Die Steuerung 110 bestimmt zuerst die Abnormalität oder Normalität des Brennstoffzellensystems basierend auf Brennstoffzelleninformationen, die von der Brennstoffzellenerfassungseinheit eingegeben werden und wenn sie bestimmt, dass das Brennstoffzellensystem sich in einem abnormalen Zustand befindet, erlaubt sie, dass eine Warnung, wie vorstehend beschrieben, ausgegeben wird.
Die Steuerung berechnet auch jeweils das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung und Impedanzwerte der Brennstoffzelle (S420, S430).
Gemäß den Umständen, kann der Wert des Verhältnisses der gesamten harmonischen Verzerrung intern innerhalb des Brennstoffzellensystems berechnet werden und in diesem Fall wird der berechnete Wert des Verhältnisses der gesamten harmonischen Verzerrung, der in den Brennstoffzelleninformationen enthalten ist, in die Steuerung 110 eingegeben. In dem Fall, in dem der Wert des Verhältnisses der gesamten harmonischen Verzerrung nicht in den Brennstoffzelleninformationen enthalten ist, berechnet die Steuerung 110 selbige.
Die Steuerung 110 gibt einen Abschnittswert zum Ausgeben einer Geräuschquelle in die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 ein unter Berücksichtigung irgendeiner oder beider aus Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung und der Impedanz.
Da das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung und die Impedanz mit dem Antrieb des Fahrzeugs im Normalzustand des Brennstoffzellensystems 200 variieren, wird das Verhältnis der gesamten harmonischen Verzerrung und die Impedanz, die in einem normalen Bereich variieren, in eine Vielzahl an Abschnitten gemäß ihren Werten unterteilt und es wird ein Abschnittswert für jeden der unterteilten Abschnitte an die Geräuschquellenerzeugungseinheit angelegt.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 setzt eine Geräuschquelle entsprechend dem Zustand der Brennstoffzelle gemäß einem Steuerbefehl der Steuerung 110.
Wenn der Abschnittswert, der von der Steuerung 110 eingegeben wird, einem ersten Abschnitt (S440) entspricht, setzt die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 eine erste Geräuschquelle unter der Vielzahl an Geräuschquellen (S450).
Wenn der Abschnittswert, der von der Steuerung 110 eingegeben wird, einem zweiten Abschnitt (S460) entspricht, setzt die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 ebenfalls eine zweite Geräuschquelle unter der Vielzahl an Geräuschquellen (S470).
Wenn der Abschnittswert, der von der Steuerung 110 eingegeben wird, einem dritten Abschnitt (S480) entspricht, setzt die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 eine dritte Geräuschquelle unter der Vielzahl an Geräuschquellen (S490).
Indessen, wenn der Abschnittswert, der von der Steuerung 110 eingegeben wird, nicht in dem ersten bis dritten Abschnitt enthalten ist, kann die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 eine vierte Geräuschquelle (S500) setzen.
Die Geräuschquellenerzeugungseinheit 170 kann die gesetzte Geräuschquelle umwandeln, um die umgewandelte Geräuschquelle an die Geräuschausgabeeinheit 160 anzulegen, und somit kann die Geräuschausgabeeinheit 160 unterschiedliche Geräusche ausgeben während das Fahrzeug fährt.
Insbesondere da der Fahrzustand des Fahrzeugs variiert, wird das Geräusch ebenfalls in Stufen verändert und ausgegeben, und deshalb kann der Fahrer eine Zustandsveränderung des Fahrzeugs über das Ausgabegeräusch bestätigen.
Folglich wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Fahrzustand eines Elektrofahrzeugs gemäß dem Zustand der Brennstoffzelle bestimmt, um zu erlauben, dass ein Geräusch, welches als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs ausgegeben wird, verändert wird, und der Fahrer kann den Unterschied beim Antrieb bewusst werden und den Zustand des Fahrzeugs über das Ausgabegeräusch bestätigen.
Gemäß dem erfinderischen Elektrofahrzeug und dessen Steuerungsverfahren, kann der Zustand einer Brennstoffzelle, die eine Hauptantriebsleistung zum Antreiben des Elektrofahrzeugs darstellt, erfasst werden, um zu bestimmen, ob sich das Brennstoffzellensystem in einem Normalzustand befindet oder nicht und unterschiedliche Geräuschquellen gemäß den Zuständen des Brennstoffzellensystem ausgeben, so dass das Geräusch, welches als Antriebsgeräusch ausgegeben wird, während das Elektrofahrzeug angetrieben wird, variieren kann, um einen Fahrer zu erlauben, den Zustand des Elektrofahrzeugs und eine Veränderung beim Zustand der Brennstoffzelle zu erkennen. Auch das Bewusstsein bzgl. des Unterschieds beim Antrieb des Motors kann über das Geräusch, welches als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs ausgegeben wird, verringert werden, um die Zufriedenheit des Fahrers zu verbessern und um Fußgängern zu erlauben, das Annähern des Elektrofahrzeugs leichter zu erkennen.

Claims

Elektrofahrzeug umfassend: ein Brennstoffzellensystem (200), welches elektrische Energie an das Elektrofahrzeug zuführt; eine Steuerung (110), welche den Zustand des Brennstoffzellensystems (200) entsprechend zu Brennstoffzelleninformationen bestimmt, welche von dem Brennstoffzellensystem (200) eingegeben werden; eine Geräuschquellenerzeugungseinheit (170), welche eine Geräuschquelle entsprechend zu dem Zustand des Brennstoffzellensystems (200) basierend auf einer gesamten harmonischen Verzerrung oder auf einer Impedanz des Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems (200) erzeugt; und eine Geräuschausgabeeinheit (160), welche ein vorherbestimmtes Geräusch als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs entsprechend zur Geräuschquelle der Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) ausgibt, wobei die gesamte harmonische Verzerrung oder die Impedanz in eine Vielzahl an Abschnitten innerhalb eines normalen Bereichs unterteilt werden, wobei die Steuerung (110) einen Abschnittswert der gesamten harmonischen Verzerrung oder der Impedanz in die Geräuschquellenerzeugungseinheit (160) eingibt, wobei die Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) eine unterschiedliche Geräuschquelle entsprechend dem Abschnittswert der gesamten harmonischen Verzerrung oder der Impedanz setzt.
Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellensystem (200) des Weiteren eine Brennstoffzellenerfassungseinheit (130) aufweist, die den Zustand eines Brennstoffzellenstapels erfasst und die Brennstoffzelleninformationen in die Steuerung (110) eingibt, die Brennstoffzelleninformationen umfassen zumindest eines aus Erzeugungsquantität der Brennstoffzelle, Abnormalitäts- oder Normalitäts-Informationen des Brennstoffzellenstapels, Spannungs- und Stromwertinformationen des Brennstoffzellenstapels, Frequenzkomponenteninformationen zur Spannung und zum Strom und verwendbare Zeitinformationen des Brennstoffzellenstapels.
Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei wenn der Abschnittswert abnormal ist, die Steuerung (110) eine Steuerung ausführt, so dass eine Warnung über eine bereitgestellte Anzeigeeinheit (140) erzeugt und ausgegeben wird, und ein Warngeräusch über die Geräuschausgabeeinheit (160) ausgegeben wird.
Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei die Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) eine Geräuschquelle, die sich von einer Geräuschquelle unterscheidet, welche während dem Fahren des Elektrofahrzeugs ausgegeben wird, entsprechend zur Warnung der Steuerung (110) setzt, und ein Warngeräusch gemäß der unterschiedlichen Geräuschquelle ausgibt.
Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) die Geräuschquelle, durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl an Geräuschquellenbeispielen entsprechend zu dem Abschnittswert erzeugt.
Steuerungsverfahren eines Elektrofahrzeugs umfassend: Ermöglichen des Fahrens des Elektrofahrzeugs, wenn eine Antriebsleistung von einem Brennstoffzellensystem (200) zu einem Motor des Elektrofahrzeugs gespeist wird; Eingeben von Brennstoffzelleninformationen von dem Brennstoffzellensystem (200); Bestimmen, ob das Brennstoffzellensystem (200) entsprechend zu den Brennstoffzelleninformationen in einem Normalzustand ist oder nicht; und wenn das Brennstoffzellensystem (200) in einem Normalzustand ist, setzen einer Geräuschquelle entsprechend zu den Brennstoffzelleninformationen basierend auf einer gesamten harmonischen Verzerrung oder auf einer Impedanz des Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems (200), um ein Geräusch entsprechend zu der gesetzten Geräuschquelle als Antriebsgeräusch des Elektrofahrzeugs auszugeben, wobei die gesamte harmonische Verzerrung oder die Impedanz in eine Vielzahl an Abschnitten innerhalb eines normalen Bereichs unterteilt werden, wobei die Geräuschquelle entsprechend dem Abschnittswert der gesamten harmonischen Verzerrung oder der Impedanz unterschiedlich gesetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, das wenn sich das Brennstoffzellensystem (200) nicht in einem Normalzustand befindet, ferner das Erzeugen einer Warnung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, ferner umfassend ein Verändern der Geräuschquelle zu einer anderen Geräuschquelle entsprechend zu der Warnung, um ein anderes Geräusch auszugeben als das Geräusch während des Fahrens des Elektrofahrzeugs.
Verfahren gemäß Anspruch 7, ferner umfassend ein Ausgeben einer Warnmitteilung über eine Anzeigeeinheit (140) entsprechend zu der Warnung.
Verfahren gemäß Anspruch 6, ferner umfassend, wenn der Zustand des Brennstoffzellensystems (200) variiert, Setzen einer anderen Geräuschquelle basierend auf Brennstoffzelleninformationen, die kontinuierlich während des Fahrens des Elektrofahrzeugs eingegeben werden, um ein Geräusch auszugeben, welches in Stufen variiert.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Geräuschquellenerzeugungseinheit (170) eine andere Geräuschquelle erzeugt, indem sie die Anzahl an Geräuschquellenbeispielen entsprechend zu dem Abschnittswert erhöht oder verringert.