DE102014213980A1 - Startvorrichtung und -Verfahren eines Brennstoffzellenfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Eine Startvorrichtung eines Brennstoffzellenfahrzeugs umfasst: einen Brennstoffzellenstapel, der eine Antriebsspannung an einen Motor zuführt; eine Niederspannungsbatterie, die eine Startspannung an ein Luftgebläse zuführt; und einen Hochspannungs-DC-Wandler, der zumindest eine von der Antriebsspannung und der Startspannung verstärkt und die verstärkte Spannung wahlweise an den Motor und das Luftgebläse übertragt. Ein Verfahren zum Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs umfasst ein Übertragen der Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler und Verstärken der Startspannung beim Eintreten in einen Startmodus; Antreiben des Luftgebläses mit der verstärkten Startspannung; Erzeugen der Antriebsspannung gemäß einem Starten des Brennstoffzellenstapels; Blockieren der Startspannung zu dem Hochspannungs-DC-Wandler, wenn die Antriebsspannung gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist; und Zuführen der Antriebsspannung an den Motor.

Description

  • HINTERGRUND
  • (a) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Startvorrichtung und ein -Verfahren eines Brennstoffzellenfahrzeugs.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Brennstoffzelle stellt ein Leistungserzeugungssystem dar, das chemische Energie eines Brennstoffs direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Brennstoffzelle wird durch kontinuierliches Anordnen von Elementarzellen ausgebildet, von denen jede aus einem Paar mit einer Anode und einer Kathode mit einem dort dazwischen eingefügten Elektrolyten gebildet wird. Elektrizität wird durch eine chemische Reaktion eines ionisierten Materials durch Zuführen von Wasserstoff an die Anode der Elementarzelle und Sauerstoff an die Kathode der Elementarzelle erzeugt. Da die Brennstoffzelle keiner Verbrennungsreaktion von fossilen Brennstoffen ausgesetzt wird, stößt die Brennstoffzelle keine Schadstoffe aus und weist eine hohe Energieerzeugungseffizienz auf und ist dadurch als eine Energiequelle eines Fahrzeugs geeignet.
  • Eine Stromversorgungseinheit eines Fahrzeugs, bei der die Brennstoffzelle eine Anwendung findet, verwendet einen Brennstoffzellenstapel als eine primäre Energiequelle, und ein ladbarer und entladbarer Superkondensator oder eine Hochspannungsbatterie als eine sekundäre Energiequelle. Das Fahrzeug mit dem oben erwähnten Aufbau muss Luft zusammen mit Wasserstoff, der ein Reaktionsgas darstellt, an die Brennstoffzelle zum Zeitpunkt des Startens zuführen.
  • Jedoch, da eine Hochspannungs-Betriebskomponente, wie ein Luftgebläse nicht mit der Leistung der Brennstoffzelle betrieben werden kann, bevor die Brennstoffzelle einen normalen Betriebszustand erreicht, wird Sauerstoff enthaltende Luft an die Brennstoffzelle durch Betreiben des Luftgebläses unter Verwendung der Leistung der sekundären Energiequelle in einem Zustand zugeführt, wo Wasserstoff an die Brennstoffzelle zugeführt wird. Ferner, wenn eine Rückspeisungsenergie in einem Leistungsmodul, wie ein Motor oder ein Wechselrichter/Inverter, durch eine Verzögerung erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt, wird die sekundäre Energiequelle durch die Rückspeisungsenergie geladen.
  • Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und demzufolge können sie Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Im Allgemeinen sind eine Brennstoffzelle und eine Hochspannungsbatterie jedoch sehr teuer, so dass die Kosten des Brennstoffzellenfahrzeugs, das sowohl die Brennstoffzelle als auch die Hochspannungsbatterie verwendet, zwangsläufig erhöht werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Bestreben gemacht worden, um eine Startvorrichtung und ein -Verfahren bereitzustellen, die ein Fahrzeug nur mit einer Niederspannungsbatterie zum Betreiben eines Inneren des Fahrzeugs starten können, ohne dass eine Hochspannungsbatterie erforderlich ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Startvorrichtung eines Brennstoffzellenfahrzeugs bereit, die einen Motor durch Empfangen/Aufnehmen von Sauerstoff durch ein Luftgebläse in einem Zustand antreibt, wo Wasserstoff an einen Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, die Vorrichtung umfassend: den Brennstoffzellenstapel, der eingerichtet ist, um eine Antriebsspannung an den Motor zuzuführen; eine Niederspannungsbatterie, die eingerichtet ist, um eine Startspannung an das Luftgebläse zuzuführen; und einen Hochspannungs-DC-Wandler, der eingerichtet ist, um zumindest eine von der Antriebsspannung und der Startspannung zu verstärken/erhöhen und um die verstärkte/erhöhte Spannung an den Motor und das Luftgebläse zu übertragen.
  • Die Startvorrichtung kann ferner umfassen: einen ersten Schalter, der eingerichtet ist, um die Antriebsspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler zu übertragen; und einen zweiten Schalter, der eingerichtet ist, um die Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler zu übertragen. Weiterhin kann die Startvorrichtung eine Steuerung umfassen, die eingerichtet ist, um ein erstes Steuersignal zu erzeugen, das den ersten Schalter aktiviert (d. h., einschaltet), wenn die Antriebsspannung einen Wert aufweist, der gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist, und ein zweites Steuersignal erzeugen, das den zweiten Schalter aktiviert (d. h., einschaltet), wenn die Antriebsspannung einen Wert aufweist, der niedriger als der vorgegebene Spannungswert ist.
  • Fermer kann die Steuerung eine Verstärkungsrate des Hochspannungs-DC-Wandlers für die Startspannung steuern/regeln. Ferner kann die Niederspannungsbatterie einen Spannungspegel aufweisen, der gleich oder niedriger als 50 V ist.
  • Weiterhin kann die Startvorrichtung einen Wechselrichter/Inverter umfassen, der eingerichtet ist, um die verstärkte Antriebsspannung von dem Hochspannungs-DC-Wandler zu empfangen, um die empfangene verstärkte Antriebsspannung in eine AC-Spannung/Wechselspannung umzuwandeln und um die umgewandelte Spannung an den Motor zu übertragen. Weiterhin kann die Startvorrichtung einen Niederspannungs-Wandler umfassen, der eingerichtet ist, um eine durch ein regeneratives Bremsen des Motors erzeugte Rückspeisungsenergie durch den Wechselrichter zu empfangen und um die empfangene Rückspeisungsspannung in die Spannung mit einem Spannungspegel zum Antreiben/Betreiben einer elektrischen Last umzuwandeln. Insbesondere kann die Niederspannungsbatterie durch die Rückspeisungsspannung geladen werden.
  • Ferner stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellenfahrzeugs bereit, das umfasst einen Brennstoffzellenstapel, der eingerichtet ist, um Sauerstoff durch ein Luftgebläse in einem Zustand zu empfangen, wo Wasserstoff zugeführt wird, und um eine einen Motor antreibende Antriebsspannung zuzuführen, eine Niederspannungsbatterie, die eingerichtet ist, um eine Startspannung an das Luftgebläse zuzuführen, und einen Hochspannungs-DC-Wandler, der eingerichtet ist, um zumindest eine aus der Antriebsspannung und der Startspannung zu verstärken, das Verfahren umfassend: Übertragen der Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler und Verstärken der Startspannung beim Eintreten in einen Startmodus; Antreiben des Luftgebläses mit der verstärkten Startspannung; Erzeugen der Antriebsspannung gemäß einem Starten des Brennstoffzellenstapels; Blockieren einer Zuführung der Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler, wenn die Antriebsspannung einen Wert aufweist, der gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist; und Zuführen der Antriebsspannung an den Motor.
  • Insbesondere kann der Schritt zum Übertragen der Startspannung ein Blockieren einer Verbindung zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Hochspannungs-DC-Wandler umfassen. Weiterhin kann das Verfahren umfassen: Bestimmen, ob der Spannungspegel der verstärkten Startspannung größer als ein vorgegebener Pegel ist, wenn die Antriebsspannung den Wert aufweist, der niedriger als der vorgegebene Spannungswert ist; und Erhöhen einer Zuführungszeit zum Zuführen der Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler um eine vorgegebene Zeit, wenn der Spannungspegel der verstärkten Startspannung größer als der vorgegebene Pegel ist.
  • Weiterhin kann das Verfahren ein Erhöhen einer Verstärkungsrate des Hochspannungs-DC-Wandlers um eine vorgegebene Größe umfassen, wenn der Spannungspegel der verstärkten Startspannung niedriger als der vorgegebene Pegel ist.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Fahrzeug nur mit einer Niederspannungsbatterie zum Antreiben/Betreiben des Inneren des Fahrzeugs ohne die Verwendung einer Hochspannungsbatterie zu starten. Demzufolge ist es möglich, die Kosten des Brennstoffzellenfahrzeugs zu reduzieren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Startvorrichtung eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Startverfahren des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zur Veranschaulichung lediglich bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden. Wie der Fachmann auf dem Gebiet erkennen würde, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise geändert werden, ohne von der Lehre oder dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnungen und die Beschreibung als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente überall in der Beschreibung.
  • Überall in dieser Beschreibung und den Ansprüchen, die folgen, wenn es beschrieben wird, dass ein Element mit einem weiteren Element ”gekoppelt” ist, kann das Element mit dem anderen Element ”direkt gekoppelt” sein oder mit dem anderen Element durch ein drittes Element ”elektrisch gekoppelt” sein.
  • Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Startvorrichtung eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine Startvorrichtung 1 eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Brennstoffzellenstapel 10, eine Niederspannungsbatterie 20, erste und zweite Dioden D1 und D2, erste und zweite Schalter SW1 und SW2, einen Hochspannungs-DC-Wandler 30, ein Luftgebläse 40, eine Hilfsmaschinenkomponente 50, einen Wechselrichter 60, einen Motor 70, einen Niederspannungs-DC-Wandler 80, eine elektrische Last 90 und eine Steuerung 100.
  • Der Brennstoffzellenstapel 10 führt eine Antriebsspannung, die den Motor 70 antreibt, als eine Leistungsquelle des Brennstoffzellenfahrzeugs zu. Die Niederspannungsbatterie 20 führt eine Startspannung zum Starten des Brennstoffzellenfahrzeugs zu. Die Niederspannungsbatterie 20 kann eine Spannung zuführen, die gleich oder niedriger als etwa 50 V ist. Ferner kann die Niederspannungsbatterie 20 eine Rückspeisungsspannung von dem Niederspannungs-DC-Wandler 80 empfangen, um geladen zu werden. Die Niederspannungsbatterie 20 kann die geladene Rückspeisungsspannung an die elektrische Last 90 zuführen.
  • Die ersten und zweiten Dioden D1 und D2 verhindern, dass ein Rückstrom an den Brennstoffzellenstapel 10 und die Niederspannungsbatterie 20 fließt. Ein erster Schalter SW1 wird gemäß einem ersten Steuersignal SW1 eingeschaltet, um den Brennstoffzellenstapel 10 und den Hochspannungs-DC-Wandler 30 elektrisch zu verbinden. Ein zweiter Schalter SW2 wird gemäß einem zweiten Steuersignal SW2 eingeschaltet, um die Niederspannungsbatterie 20 und den Hochspannungs-DC-Wandler 30 elektrisch zu verbinden.
  • Der Hochspannungs-DC-Wandler 30 empfängt die Antriebsspannung und die Startspannung von zumindest einem/einer von dem Brennstoffzellenstapel 10 und der Niederspannungsbatterie 20 und wandelt die empfangene Spannung in eine DC-Spannung mit einer vorgegebenen Größe um und gibt die umgewandelte Spannung aus. Zum Beispiel verstärkt der Hochspannungs-DC-Wandler 30 die Startspannung der Niederspannungsbatterie 20 in einem vorgegebenen Verhältnis und gibt die verstärkte Startspannung in einem Startmodus aus. Zu diesem Zweck kann der Hochspannungs-DC-Wandler 30 einen Hochsetzsteller (nicht dargestellt) umfassen. Zum Beispiel kann der Hochsetzsteller die Startspannung von etwa 50 V auf etwa 100 bis 800 V verstärken/erhöhen.
  • Ferner kann der Hochspannungs-DC-Wandler 30 die Antriebsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 gemäß einer Drehzahl des Motors 70 in einem Fahrmodus absenken oder erhöhen. Zu diesem Zweck kann der Hochspannungs-DC-Wandler 30 einen Tief-Hochsetzsteller (nicht dargestellt) umfassen.
  • Der Hochspannungs-DC-Wandler 30 ist mit dem Luftgebläse 40, der Hilfsmaschinenkomponente 50 und dem Wechselrichter 60 elektrisch verbunden, um die Antriebsspannung und die Startspannung wahlweise zuzuführen.
  • Das Luftgebläse 40 empfängt die Startspannung von dem Hochspannungs-DC-Wandler 30 und wird durch die Startspannung angetrieben, um Sauerstoff enthaltende Luft an den Brennstoffzellenstapel 10 zuzuführen. Die Hilfsmaschinenkomponente (Brennstoffzellen-BOP) 50 umfasst Komponenten, die zum Starten des Brennstoffzellenstapels 10 erforderlich sind. Zum Beispiel kann die Hilfsmaschinenkomponente 50 eine Wasserpumpe, einen Kühlerlüfter und ein Wasserstoffrückführungsgebläse umfassen.
  • In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zur Vereinfachung der Beschreibung beschrieben, dass das Luftgebläse 40 von der Hilfsmaschinenkomponente 50 unterschieden wird, aber das Luftgebläse 40 kann in der Hilfsmaschinenkomponente 50 umfasst sein. Die Hilfsmaschinenkomponente 50 kann ebenfalls durch die Startspannung zum Starten des Brennstoffzellenstapels 10 angetrieben werden.
  • Der Wechselrichter 60 empfängt die Antriebsspannung von dem Hochspannungs-DC-Wandler 30, um eine für den Motor 70 erforderliche Spannung zu liefern. Zu diesem Zweck wandelt der Wechselrichter 60 die Antriebsspannung in eine 3-Phasen-AC-Spannung mit einer vorgegebenen Größe um und führt die umgewandelte Spannung an den Motor 70 zu.
  • Der Motor 70 empfängt die Antriebsspannung von dem Wechselrichter 60 zum Antreiben des Brennstoffzellenfahrzeugs. Der Motor 70 führt die durch ein regeneratives Bremsen neu erzeugte Rückspeisungsspannung an die Niederspannungsbatterie 20 und die elektrische Last 90 zu.
  • Der Niederspannungs-DC-Wandler 80 empfängt die von dem Motor 70 erzeugte Rückspeisungsspannung durch den Wechselrichter 60 und wandelt die empfangene Rückspeisungsspannung in eine DC-Spannung mit einer vorgegebenen Größe um. Der Niederspannungs-DC-Wandler 80 kann die Rückspeisungsspannung verstärken/erhöhen, um eine Spannung aufzuweisen, die zum Betreiben der elektrischen Last 90 erforderlich ist. Der Niederspannungs-DC-Wandler 80 überträgt die Rückspeisungsspannung an die Niederspannungsbatterie 20 und die elektrische Last 90.
  • Die elektrische Last 90 umfasst Komponenten, wie eine motorbetriebene Servolenkungs-(motor driven power steering – MDPS) Vorrichtung, einen Kühlerlüfter und einen Schweinwerfer (nicht dargestellt), die zum Antreiben/Betreiben eines Fahrzeugs erforderlich sind. Die elektrische Last 90 wird durch Empfangen der Spannung mit der vorgegebenen Größe von der Niederspannungsbatterie 20 oder dem Niederspannungs-DC-Wandler 80 abgetrieben/betrieben.
  • Die Steuerung 100 erzeugt erste und zweite Steuersignale CONT1 und cONT2, die ein Ein/Aus eines jeden der ersten und zweiten Schalter SW1 und SW2 gemäß einer Größe der von dem Brennstoffzellenstapel 10 abgegebenen Antriebsspannung steuern. Wenn die Größe der Antriebsspannung gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist, aktiviert die Steuerung 100 das erste Steuersignal CONT1 und gibt dieses aus, und wenn die Größe der Antriebsspannung gleich oder niedriger als der vorgegebene Spannungswert ist, aktiviert die Steuerung 100 das zweite Steuersignal CONT2 und gibt dieses aus. Insbesondere kann der vorgegebene Spannungswert ein minimaler Spannungswert zum Antreiben des Motors 70 sein.
  • Ferner kann die Steuerung 100 eine Verstärkungsrate/Erhöhungsrate für die Startspannung des Hochspannungs-DC-Wandlers 30 steuern/regeln. Zum Beispiel, wenn die an den Brennstoffzellenstapel 10 zugeführte Sauerstoffmenge gleich oder niedriger als eine Referenzmenge ist, kann die Steuerung 100 eine Verstärkungsrate der Startspannung erhöhen.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Startverfahren des Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird zunächst ein Startschlüssel/Zündschlüssel in das Fahrzeug eingeführt, um in einen Startmodus einzutreten (Schritt S1). In diesem Fall hält die Steuerung 100 den ersten Schalter SW1 in einem Aus-Zustand und schaltet den zweiten Schalter SW2 auf einen Ein-Zustand. Dann wird die Startspannung von der Niederspannungsbatterie 20 an den Hochspannungs-DC-Wandler 30 übertragen.
  • Als nächstes verstärkt/erhöht der Hochspannungs-DC-Wandler 30 die Startspannung auf eine vorgegebene Größe und überträgt die verstärkte/erhöhte Startspannung an das Luftgebläse 40 (Schritt S2). Zum Beispiel kann der Hochspannungs-DC-Wandler 30 die Startspannung von 12 V auf eine Spannung von 100 V verstärken/erhöhen.
  • Dann wird das Luftgebläse 40 durch die Startspannung angetrieben und führt Sauerstoff enthaltende Luft an den Brennstoffzellenstapel 10 zu (Schritt S3). In diesem Fall kann die Hilfsmaschinenkomponente 50 ebenfalls angetrieben/betrieben werden, so dass ein Betrieb, der zum Zuführen von Wasserstoff an den Brennstoffzellenstapel 10 und ein weiteres Starten erforderlich ist, durchgeführt wird.
  • Dann wird der Brennstoffzellenstapel 10 gestartet, so dass eine Größe der Antriebsspannung erhöht wird (Schritt S4). Als nächstes bestimmt die Steuerung 100, ob die von dem Brennstoffzellenstapel 10 erzeugte Antriebsspannung gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist (Schritt S5).
  • Als ein Ergebnis der Bestimmung, wenn die Antriebsspannung gleich oder größer als der vorgegebene Spannungswert ist, schaltet die Steuerung 100 den ersten Schalter SW1 in einen eingeschalteten Zustand und den zweiten Schalter SW2 in einen ausgeschalteten Zustand. Dann wird die Antriebsspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler 30 übertragen.
  • Der Hochspannungs-DC-Wandler 30 erhöht oder senkt die Antriebsspannung auf eine vorgegebene Größe und überträgt die erhöhte oder abgesenkte Antriebsspannung an den Wechselrichter 60. Die Antriebsspannung wird in die Antriebsspannung mit einer Größe, die zum Antreiben des Motors 70 erforderlich ist, durch den Wechselrichter 60 umgewandelt, um an den Motor 70 übertragen zu werden. Der Motor 70 treibt das Fahrzeug mit der Antriebsspannung an (Schritt S6).
  • In der Zwischenzeit, als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S5, wenn die Antriebsspannung niedriger als der vorgegebene Spannungswert ist, bestimmt die Steuerung 100, ob ein Spannungspegel der Startspannung, die durch den Hochspannungs-DC-Wandler 30 verstärkt/erhöht wird, unzureichend ist (Schritt S7). Zu diesem Zweck kann die Steuerung 100 bestimmen, ob ein Spannungspegel der verstärkten/erhöhten Startspannung größer als ein vorgegebener Spannungspegel ist.
  • Als ein Ergebnis der Bestimmung, wenn der Spannungspegel der verstärkten/erhöhten Startspannung niedriger als der vorgegebene Spannungspegel ist, erhöht die Steuerung 100 eine Verstärkungsrate des Hochspannungs-DC-Wandlers 30 und erhöht den Verstärkungspegel der Startspannung (Schritt S8). Dann wird die Startspannung weiter verstärkt/erhöht, bis sie mehr als der Pegel in Schritt S2 beträgt, um an das Luftgebläse 40 übertragen zu werden.
  • In der Zwischenzeit, wenn der Spannungspegel der verstärkten/erhöhten Startspannung nicht niedriger als der vorgegebene Spannungspegel ist, aber nicht ausreichend Sauerstoff an den Brennstoffzellenstapel 10 in Schritt S7 zugeführt wird, hält die Steuerung 100 den eingeschalteten Zustand des zweiten Schalters SW2 für eine vorgegebene Zeit bei (Schritt S9). Dann kann ausreichend Sauerstoff an den Brennstoffzellenstapel 10 zugeführt werden.
  • Das heißt, gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Leistungsquelle des Motors 70 nur durch den Brennstoffzellenstapel 10 realisiert werden und der Brennstoffzellenstapel 10 kann unter Verwendung der Niederspannungsbatterie 20 mit 50 V oder weniger, die die elektrische Last 90 antreibt/betreibt, anstelle einer Hochspannungsbatterie mit 100 v oder mehr gestartet werden, wodurch die Kosten des Brennstoffzellenfahrzeugs verringert werden.
  • Während diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische Ausführungsbeispiele erachtet werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der beigefügten Ansprüche umfasst sind.

Claims (12)

  1. Startvorrichtung eines Brennstoffzellenfahrzeugs, die einen Motor durch Empfangen von Sauerstoff durch ein Luftgebläse in einem Zustand antreibt, wo Wasserstoff an einen Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, die Startvorrichtung aufweisend: den Brennstoffzellenstapel, der eingerichtet ist, um eine Antriebsspannung an den Motor zuzuführen; eine Niederspannungsbatterie, die eingerichtet ist, um eine Startspannung an das Luftgebläse zuzuführen; und einen Hochspannungs-DC-Wandler, der eingerichtet ist, um zumindest eine von der Antriebsspannung und der Startspannung zu verstärken und um die verstärkte Spannung wahlweise an den Motor und das Luftgebläse zu übertragen.
  2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen ersten Schalter, der eingerichtet ist, um die Antriebsspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler zu übertragen; und einen zweiten Schalter, der eingerichtet ist, um die Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler zu übertragen.
  3. Startvorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Steuerung, die eingerichtet ist, um ein erstes Steuersignal zu erzeugen, das den ersten Schalter aktiviert, wenn die Antriebsspannung einen Wert aufweist, der gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist, und ein zweites Steuersignal zu erzeugen, das den zweiten Schalter aktiviert, wenn die Antriebsspannung einen Wert aufweist, der niedriger als der vorgegebene Spannungswert ist.
  4. Startvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: die Steuerung eine Verstärkungsrate des Hochspannungs-DC-Wandlers für die Startspannung steuert/regelt.
  5. Startvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Niederspannungsbatterie einen Spannungspegel aufweist, der gleich oder niedriger als 50 V ist.
  6. Startvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Wechselrichter, der eingerichtet ist, um die verstärkte Antriebsspannung von dem Hochspannungs-DC-Wandler zu empfangen, die empfangene verstärkte Antriebsspannung in eine AC-Spannung/Wechselspannung umzuwandeln und die umgewandelte Spannung an den Motor zu übertragen.
  7. Startvorrichtung nach Anspruch 6, ferner aufweisend: einen Niederspannungs-Wandler, der eingerichtet ist, um eine durch ein regeneratives Bremsen des Motors erzeugte Rückspeisungsenergie durch den Wechselrichter zu empfangen und die empfangene Rückspeisungsspannung in die Spannung mit einem Spannungspegel zum Antreiben/Betreiben einer elektrischen Last umzuwandeln.
  8. Startvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die Niederspannungsbatterie durch die Rückspeisungsspannung geladen wird.
  9. Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellenfahrzeugs, das aufweist einen Brennstoffzellenstapel, der eingerichtet ist, um Sauerstoff durch ein Luftgebläse in einem Zustand zu empfangen, wo Wasserstoff zugeführt wird, und eine einen Motor antreibende Antriebsspannung zuzuführen, eine Niederspannungsbatterie, die eingerichtet ist, um eine Startspannung an das Luftgebläse zuzuführen, und einen Hochspannungs-DC-Wandler, der eingerichtet ist, um zumindest eine von der Antriebsspannung und der Startspannung zu verstärken, das Verfahren aufweisend: Übertragen der Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler und Verstärken der Startspannung beim Eintreten in einen Startmodus; Antreiben des Luftgebläses mit der verstärkten Startspannung; Erzeugen der Antriebsspannung gemäß einem Starten des Brennstoffzellenstapels; Blockieren einer Zuführung der Startspannung zu dem Hochspannungs-DC-Wandler, wenn die Antriebsspannung einen Wert aufweist, der gleich oder größer als ein vorgegebener Spannungswert ist; und Zuführen der Antriebsspannung an den Motor.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei: der Schritt zum Übertragen der Startspannung ein Blockieren einer Verbindung zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Hochspannungs-DC-Wandler umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, ferner aufweisend: Bestimmen, ob der Spannungspegel der verstärkten Startspannung größer als ein vorgegebener Pegel ist, wenn die Antriebsspannung den Wert aufweist, der niedriger als der vorgegebene Spannungswert ist; und Erhöhen einer Zuführungszeit zum Zuführen der Startspannung an den Hochspannungs-DC-Wandler um eine vorgegebene Zeit, wenn der Spannungspegel der verstärkten Startspannung größer als der vorgegebene Pegel ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend: Erhöhen einer Verstärkungsrate des Hochspannungs-DC-Wandlers um eine vorgegebene Größe, wenn der Spannungspegel der verstärkten Startspannung niedriger als der vorgegebene Pegel ist.
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