DE102015119266B9

DE102015119266B9 - Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellenfahrzeug und Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems

Info

Publication number: DE102015119266B9
Application number: DE102015119266.7A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kakeno; Mitsuhiro Nada; Kenji Umayahara; Yusuke Nishida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: US9776526B2; DE102015119266A1; DE102015119266B4; CA2911062A1; CN105633437A; US20160137097A1; US20170305296A1; US9873351B2; CN105633437B; CA2911062C

Abstract

Brennstoffzellensystem (100) zum Einbau in ein Fahrzeug (10), wobei das Brennstoffzellensystem (100) aufweist: eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt; eine Sekundärbatterie (140), die Leistung zum Elektromotor (136) liefert; einen SOC-Detektor (142), der eine Temperatur, eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom der Sekundärbatterie (140) erfasst und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie (140) auf Basis dieser Werte erfasst; einen Beschleunigerpositionsdetektor (190), der einen Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) erfasst; und eine Steuereinrichtung (180), die Leistung steuert, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden soll, wobei die Steuereinrichtung (180) aufweist: einen Erzeugungsleistungsforderungsrechner, der eine geforderte Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet; ...

Description

VERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität, die auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-231646 , eingereicht am 14. November 2014, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-106092 ( JP 2016-103460 A ), eingereicht am 26. Mai 2015, basiert.
HINTERGRUND
GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem zum Einbau in ein Fahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern des Brennstoffzellensystems.
VERWANDTE TECHNIK
In einem herkömmlichen Brennstoffzellensystem zum Einbau in ein Fahrzeug wird eine geforderte Erzeugungsleistung der Brennstoffzelle (eine Sollleistung) unter Berücksichtigung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. des Weges berechnet, über den ein Beschleuniger bzw. Gasgeber niedergedrückt wird, und die Sauerstoffmenge und die Wasserstoffmenge, die zur Brennstoffzelle geliefert werden sollen, werden auf solche Weise gesteuert bzw. geregelt, dass die von der Brennstoffzelle erzeugte Leistung der Sollleistung gleich wird ( JP 2011-015580 A ). Dieses Brennstoffzellensystem reduziert die Sollleistung der Brennstoffzelle unter Berücksichtigung der Reduzierung einer Verbrauchsleistung eines Elektromotors, die beispielsweise während der Verlangsamung eines Fahrzeugs bewirkt wird.
Falls die Verbrauchsleistung des Elektromotors, beispielsweise durch eine schnelle Reduzierung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. des Weges, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, schnell reduziert wird, kommt es zu einer vorübergehenden Verzögerung, bis eine von der Brennstoffzelle erzeugte Leistung unter Berücksichtigung der schnellen Reduzierung der Verbrauchsleistung reduziert wird. Ein Leistungsüberschuss, der während der Verzögerung erzeugt wird, wird zu einer Sekundärbatterie geliefert, was ein Problem bewirkt, das in einer Überladung der Sekundärbatterie besteht.
Aus der US 8 018 196 B2 ist ein Brennstoffzellensystem zum Einbau in ein Fahrzeug bekannt, wobei das Brennstoffzellensystem aufweist: eine Brennstoffzelle die Leistung zu einem Elektromotor liefert, der das Fahrzeug antreibt, eine Sekundärbatterie, einen SOC-Detektor, einen Beschleunigerpositionssensor eines Gaspedals und eine Steuervorrichtung, die Leistung steuert, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden soll, sowie einen Erzeugungsleistungsforderungsrechner und einen Leistungsforderungsobergrenzenrechner.
KURZFASSUNG
Die Erfindung soll das genannte Problem zu lösen. Die Erfindung kann in den folgenden Aspekten verwirklicht werden.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem zum Einbau in ein Fahrzeug angegeben. Dieses Brennstoffzellensystem weist auf: eine Brennstoffzelle, die Leistung zu einem Elektromotor liefert, der das Fahrzeug antreibt; eine Sekundärbatterie, die Leistung zum Elektromotor liefert; einen SOC-Detektor, der eine Temperatur und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie erfasst; einen Beschleuniger- bzw. Gasgeberpositionsdetektor, der einen Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. einen Weg erfasst, über den ein Beschleuniger bzw. Gasgeber des Fahrzeugs niedergedrückt wird; und eine Steuereinrichtung, die eine von der Brennstoffzelle zu erzeugende Leistung steuert bzw. regelt. Die Steuereinrichtung weist auf: einen Erzeugungsleistungsforderungsrechner, der auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. des Weges, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie eine als Sollwert an die Brennstoffzelle auszugebende geforderte Erzeugungsleistung berechnet; und einen Leistungsforderungsobergrenzenrechner, der auf Basis des Weges, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie ein höchste geforderte Leistung berechnet, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden kann. Die höchste geforderte Leistung beinhaltet eine zulässige Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie berechnet wird. Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt zu entscheiden bzw. zu bestimmen, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors erfüllt ist, die zulässige Ladeleistung auf null einzustellen und die höchste geforderte Leistung zu berechnen, falls sie entscheidet, dass die Bedingung erfüllt ist, die höchste geforderte Leistung unter Verwendung der zulässigen Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie berechnet wird, zu berechnen, falls sie entscheidet, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, und zu bewirken, dass die Brennstoffzelle Leistung unter Berücksichtigung der berechneten höchsten geforderten Leistung erzeugt, falls die berechnete geforderte Erzeugungsleistung die berechnete höchste geforderte Leistung übertrifft. Wenn eine rasche Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors bevorsteht, wird gemäß dieser Gestaltung die zulässige Ladeleistung der Sekundärbatterie null, wodurch die höchste geforderte Leistung der Brennstoffzelle (die Sollleistung) gesenkt wird. Somit kann die Leistung, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden soll, umgehend reduziert werden. Dadurch kann das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie während einer schnellen Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors reduziert werden.
(2) In dem Brennstoffzellensystem des oben genannten Aspekts kann die vorgegebene Bedingung erfüllt sein, wenn eine Minderungsrate des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. eine Geschwindigkeit, mit welcher der Weg kürzer wird, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, so groß wird wie oder größer wird als ein erster Schwellenwert. Durch diese Gestaltung kann ein Zustand, in dem eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors stattfindet, auf einfache Weise erfasst werden.
(3) In dem Brennstoffzellensystem des oben genannten Aspekts ist die vorgegebene Bedingung erfüllt, wenn eine Gangstellung des Fahrzeugs von einer Fahrstellung in eine Neutralstellung geändert wird und die Leistung, die von der Brennstoffzelle erzeugt wird, so groß wird wie oder größer wird als ein zweiter Schwellenwert. Durch diese Gestaltung kann ein Zustand, in dem eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors stattfindet, auf einfache Weise erfasst werden.
(4) Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem zum Einbau in ein Fahrzeug angegeben. Dieses Brennstoffzellensystem weist auf eine Brennstoffzelle, die Leistung zu einem Elektromotor liefert, der das Fahrzeug antreibt; eine Sekundärbatterie, die Leistung zum Elektromotor liefert; einen SOC-Detektor, der eine Temperatur und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie erfasst; einen Beschleuniger- bzw. Gasgeberpositionsdetektor, der einen Weg erfasst, über den ein Gasgeber des Fahrzeugs niedergedrückt wird; und eine Steuereinrichtung, die eine als Sollwert an die Brennstoffzelle auszugebende geforderte Erzeugungsleistung auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. des Weges, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie berechnet. Die geforderte Erzeugungsleistung beinhaltet eine Ladeleistung, die unter Berücksichtigung der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie berechnet wird. Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt zu entscheiden bzw. zu bestimmen, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors erfüllt ist, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie berechnete Ladeleistung auf null einzustellen und eine geforderte Erzeugungsleistung zu berechnen, falls sie entscheidet, dass die Bedingung erfüllt ist, und eine geforderte Erzeugungsleistung unter Verwendung der auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie berechneten Ladeleistung zu berechnen, falls sie entscheidet, dass die Bedingung nicht erfüllt ist. Wenn eine rasche Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors bevorsteht, wird gemäß dieser Gestaltung die Ladeleistung, die in der geforderten Erzeugungsleistung (in der Sollleistung) enthalten ist, null, wodurch die geforderte Erzeugungsleistung der Brennstoffzelle reduziert wird. Somit kann die Leistung, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden soll, umgehend reduziert werden. Dadurch kann das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie während einer schnellen Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors reduziert werden.
(5) Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem zum Einbau in ein Fahrzeug angegeben. Dieses Brennstoffzellensystem weist auf: eine Brennstoffzelle, die Leistung zu einem Elektromotor liefert, der das Fahrzeug antreibt; eine Sekundärbatterie, die Leistung zum Elektromotor liefert; einen SOC-Detektor, der eine Temperatur und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie erfasst; einen Beschleuniger- bzw. Gasgeberpositionsdetektor, der einen Weg erfasst, über den ein Beschleuniger bzw. Gasgeber des Fahrzeugs niedergedrückt wird; und eine Steuereinrichtung, die eine von der Brennstoffzelle zu erzeugende Leistung steuert bzw. regelt. Die Steuereinrichtung weist auf: einen Erzeugungsleistungsforderungsrechner, der auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers bzw. des Weges, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie eine als Sollwert an die Brennstoffzelle auszugebende geforderte Erzeugungsleistung berechnet; und einen Leistungsforderungsobergrenzenrechner, der auf Basis des Weges, über den der Gasgeber niedergedrückt wird, und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie ein höchste geforderte Leistung berechnet, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden kann. Die höchste geforderte Leistung beinhaltet eine zulässige Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie und eines Korrekturfaktors berechnet wird. Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt zu entscheiden bzw. zu bestimmen, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors erfüllt ist, die zulässige Ladeleistung dadurch zu reduzieren, dass sie den Korrekturfaktor kleiner macht als den Korrekturfaktor eines Falles, wo die Bedingung nicht erfüllt ist, und die höchste geforderte Leistung zu berechnen, falls sie entscheidet, dass die Bedingung erfüllt ist, die zulässige Ladeleistung dadurch zu erhöhen, dass sie den Korrekturfaktor größer macht als den Korrekturfaktor eines Falles, wo die Bedingung erfüllt ist, und die höchste geforderte Leistung zu berechnen, falls sie entscheidet, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, und zu bewirken, dass die Brennstoffzelle Leistung unter Berücksichtigung der berechneten höchsten geforderten Leistung erzeugt, falls die berechnete geforderte Erzeugungsleistung die berechnete höchste geforderte Leistung übertrifft. Gemäß dieser Gestaltung wird die zulässige Ladeleistung der Sekundärbatterie reduziert, wodurch die höchste geforderte Leistung (die Sollleistung) gesenkt wird, falls eine rasche Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors bevorsteht. Somit kann die Leistung, die von der Brennstoffzelle erzeugt werden soll, umgehend reduziert werden. Dadurch kann das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie während einer schnellen Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors reduziert werden.
(6) Im Brennstoffzellensystem des genannten Aspekts kann die vorgegebene Bedingung erfüllt sein, wenn eine Bremskraft des Fahrzeugs, die durch Anlegen einer Bremse erzeugt wird, größer wird als eine Antriebskraft des Fahrzeugs, die durch den Elektromotor erzeugt wird. Durch diese Gestaltung kann ein Zustand, in dem eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors stattfindet, auf einfache Weise erfasst werden.
(7) Wenn im Brennstoffzellensystem des genannten Aspekts der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert und gleichzeitig entschieden wird, dass die Bedingung erfüllt ist, kann die Steuereinrichtung den Korrekturfaktor größer machen als den Korrekturfaktor eines Falles, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers größer ist als der vorgegebene Wert. Bei dieser Gestaltung kann auch in einem Fall, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers kurz ist, durch Reduzieren der von der Brennstoffzelle geforderten Erzeugungsleistung eine Erhöhung des Potentials der Brennstoffzelle niedrig gehalten werden.

Die Erfindung kann in verschiedenen Aspekten verwirklicht werden. Zum Beispiel kann die Erfindung in Aspekten wie einem Fahrzeug, in dem eine Brennstoffzelle eingebaut ist, einem Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems zum Einbau in ein Fahrzeug, einer Steuereinrichtung, die das Steuerverfahren ausführt, einem Computerprogramm, welches das Steuerverfahren ausführt, und einem Aufzeichnungsmedium, welches das Computerprogramm speichert, ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die Skizze eines Brennstoffzellenfahrzeugs, in dem ein Brennstoffzellensystem einer ersten Ausführungsform eingebaut ist;
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus einer Steuereinrichtung;
3 ist ein Ablaufschema zur Erläuterung einer Korrekturfaktoreinstellungssteuerung;
4 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Beziehung eines Korrekturfaktors α zur Temperatur und zum Ladungszustand einer Sekundärbatterie zeigt;
5 ist ein Zeitschema, das den Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs eines Vergleichsbeispiels 1 zeigt;
7 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs eines Vergleichsbeispiels 2 zeigt;
8 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs einer zweiten Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Ablaufschema, das eine Korrekturfaktoreinstellungssteuerung einer dritten Ausführungsform zeigt;
10 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Korrekturfaktor α der dritten Ausführungsform zeigt;
11 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs der dritten Ausführungsform zeigt;
12 ist ein Ablaufschema, das eine Korrekturfaktoreinstellungssteuerung einer vierten Ausführungsform zeigt;
13 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs der vierten Ausführungsform zeigt; und
14 ist ein Ablaufschema, das eine Korrekturfaktoreinstellungssteuerung einer fünften Ausführungsform zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
A. Erste Ausführungsform
1 skizziert ein Brennstoffzellenfahrzeug 10, in dem ein Brennstoffzellensystem 100 einer ersten Ausführungsform eingebaut ist; Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 weist auf: eine Brennstoffzelle 110, einen FC-Hochsetzwandler 120, eine Leistungssteuereinheit (PCU) 130, einen Antriebsmotor 136, einen Luftkompressor (ACP) 138, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 139, eine Sekundärbatterie 140, einen SOC-Detektor 142, eine FC-Hilfsmaschine 150, eine Steuereinrichtung 180, einen Beschleuniger- bzw. Gasgeberpositionsdetektor 190 und Räder WL. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10 fährt, während der Antriebsmotor 136 mit Leistung angetrieben wird, die von der Brennstoffzelle 110 und der Sekundärbatterie 140 geliefert wird. Das Brennstoffzellensystem 100 besteht aus diesen funktionalen Abschnitten des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 außer dem Antriebsmotor 136 und den Rädern WL.
Die Brennstoffzelle 110 ist eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die als Reaktion auf den Empfang von Wasserstoff und Luft, die als Reaktionsgas zugeführt werden, Leistung erzeugt. Nicht nur die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, sondern auch andere Arten von Brennstoffzellen sind als Brennstoffzelle 110 verwendbar. Die Brennstoffzelle 110 ist über den Hochsetzwandler 120 mit einer Hochspannungs-Gleichstromleitung DCH verbunden. Die Brennstoffzelle 110 ist über die Hochspannungs-Gleichstromleitung DCH mit einem Motortreiber 132 und einem ACP-Treiber 137 in der PCU 130 verbunden. Der FC-Hochsetzsteller 120 verstärkt eine Ausgangsspannung VFC der Brennstoffzelle 110 auf eine hohe Spannung VH, die vom Motortreiber 132 und vom ACP-Treiber 137 verwendet werden kann.
Der Motorantrieb bzw. Motortreiber 132 besteht aus einer Dreiphasen-Wechselrichterschaltung und ist mit dem Antriebsmotor 136 verbunden. Der Motortreiber 132 wandelt Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 110, die über den FC-Hochsetzsteller 120 zum Motortreiber 132 geliefert wird, und Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 140, die über einen Gleichspannungswandler 134 zum Motortreiber 132 geliefert wird, in Dreiphasen-Wechselstromleistung um und liefert die resultierende Dreiphasen-Wechselstromleistung zum Antriebsmotor 136. Der Antriebsmotor 136 besteht aus einem Synchronmotor mit einer Dreiphasenspule. Während des Bremsens des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 dient der Fahrmotor 136 auch als Leistungserzeuger, der durch Regenerierung der kinetischen Energie der Brennstoffzelle 10 regenerative Leistung erzeugt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 139 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit S_VHCL [km/h] des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 und übermittelt die erfasste Geschwindigkeit an die Steuereinrichtung 180.
Der Gleichspannungswandler 134 passt den Spannungspegel der Hochspannungs-Gleichstromleitung DCH als Reaktion auf ein Ansteuerungssignals von der Steuereinrichtung 180 an und schaltet den Zustand der Sekundärbatterie 140 zwischen Laden und Entladen um. Wenn der Antriebsmotor 136 regenerative Leistung erzeugt, wird die regenerative Leistung vom Motortreiber 132 in Gleichstromleistung umgewandelt und über den Gleichspannungswandler 134 zur Sekundärbatterie 140 geliefert.
Der ACP-Antrieb bzw. ACP-Treiber 137 besteht aus einer Dreiphasen-Wechselrichterschaltung und ist mit dem ACP 138 verbunden. Der ACP-Treiber 137 wandelt Ausgangsleistung der Brennstoffzelle 110, die über den FC-Hochsetzsteller 120 zum ACP-Treiber 137 geliefert wird, und Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 140, die über den Gleichspannungswandler 134 zum ACP-Treiber 137 geliefert wird, in Dreiphasen-Wechselstromleistung um und liefert die resultierende Dreiphasen-Wechselstromleistung zum ACP 138. Der ACP 138 besteht aus einem Synchronmotor mit einer Dreiphasenspule. Der ACP 138 treibt den Elektromotor als Reaktion auf Leistung an, die zum ACP 138 geliefert wird, wodurch Sauerstoff (Luft) zur Verwendung bei der Leistungserzeugung zur Brennstoffzelle 110 geliefert wird.
Die Sekundärbatterie 140 ist ein Leistungsspeicher, der elektrische Energie speichert und wiederholt aufgeladen und entladen werden kann. Zum Beispiel kann die Sekundärbatterie 140 aus einer Lithiumionenzelle gebildet werden. Die Sekundärbatterie 140 kann eine Zelle eines anderen Typs sein, beispielsweise eine Akkuzelle, eine Nickel-Cadmium-Zelle oder Nickel-Wasserstoff. Die Sekundärbatterie 140 ist über eine Niederspannungs-Gleichstromleitung DCL mit dem Gleichspannungswandler 144 in der PCU 130 verbunden. Die Sekundärbatterie 140 ist über den Gleichspannungswandler 134 ferner mit der Hochspannungs-Gleichstromleitung DCH verbunden.
Der SOC-Detektor 142 erfasst den Ladungszustand (SOC) [%] der Sekundärbatterie 140 und übermittelt den erfassten SOC zur Steuereinrichtung 180. Der in dieser Beschreibung genannte „Ladungszustand (SOC)” bedeutet das Verhältnis einer verbliebenen Ladungsmenge zu einer Stromladekapazität der Sekundärbatterie 140. Der SOC-Detektor 142 erfasst eine Temperatur Tba, eine Ausgangsspannung V und einen Ausgangsstrom I der Sekundärbatterie 140 und erfasst einen Ladungszustand (SOC) auf Basis dieser Werte. Der SOC-Detektor 142 dieser Ausführungsform übermittelt außerdem die Temperatur Tba der Sekundärbatterie 140 an die Steuereinrichtung 180.
Die FC-Hilfsmaschine 150 ist mit der Niederspannungs-Gleichstromleitung DCL verbunden und wird mit Leistung angetrieben, die von der Brennstoffzelle 110 und der Sekundärbatterie 140 geliefert wird Die FC-Hilfsmaschine 150 ist eine Hilfsmaschine für die Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 110 und beinhaltet eine Kraftstoffpumpe, durch die das reaktive Gas zur Brennstoffzelle 110 geliefert wird, und eine Kühlmittelpumpe, durch die ein Kühlmittel zur Brennstoffzelle 110 geliefert wird. Der Beschleuniger- bzw. Gasgeberpositionsdetektor 190 erfasst den Weg, über den ein Gasgeber von einem Fahrer niedergedrückt wird (den Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC)[%], und übermittelt den erfassten Weg an die Steuereinrichtung 180.
Die Steuereinrichtung 180 wird von einem Mikrocomputer gebildet, der eine zentrale Verarbeitungseinheit und einen Hauptspeicher aufweist. Wenn die Steuereinrichtung 180 eine Betätigung seitens eines Fahrers erfasst, beispielsweise eine Betätigung des Gasgebers, steuert die Steuereinrichtung 180 die Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 110 oder das Laden und Entladen der Sekundärbatterie 140 als Reaktion auf das Wesen der Betätigung. Die Steuereinrichtung 180 erzeugt unter Berücksichtigung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC ein Ansteuerungssignal und sendet das resultierende Ansteuerungssignal an den Motortreiber 132 sowie den Gleichspannungswandler 134. Der Motortreiber 132 bewirkt, beispielsweise durch Anpassen der Impulsbreite einer Wechselspannung unter Berücksichtigung des Ansteuerungssignals von der Steuereinrichtung 180, dass sich der Antriebsmotor 136 auf solche Weise dreht, dass der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC berücksichtigt wird. Die Steuereinrichtung 180 weist ein Kennfeld für eine sekundärbatterieunterstützte Steuerung auf, das für eine Leistung erstellt ist, die erforderlich ist, um den Antriebsmotor 136 unter Berücksichtigung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC zu drehen. Das Kennfeld für eine sekundärbatterieunterstützte Steuerung definiert eine Beziehung zwischen einem Leistungsanteil, der von der Sekundärbatterie 140 zu kommen hat (einem Anteil der Unterstützung durch die Sekundärbatterie) und der Temperatur und dem Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140. Die Steuereinrichtung 180 bestimmt Anteil der Unterstützung durch die Sekundärbatterie anhand dieses Kennfelds.
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus der Steuereinrichtung 180. Die Steuereinrichtung 180 weist vier elektrische Steuereinheiten (ECUs) auf: eine PM-ECU 181, eine FC-ECU 182, eine FDC-ECU 183 und eine MG-ECU 184. Die PM-ECU 181 ruft den Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 ab und gibt an die anderen ECUs verschiedene Anfragen oder Befehle aus, die nötig sind, um den Antriebsmotor 136 mit der Drehzahl anzutreiben, die den Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC berücksichtigt. Die FC-ECU 182 steuert die Brennstoffzelle 110 und die FC-Hilfsmaschine 150. Als Reaktion auf den Empfang eines weiter unten beschriebenen Anfragesignals SREQ von der PM-ECU 181 gibt die FC-ECU 182 ein Antwortsignal SRES unter Berücksichtigung der Leistungserzeugungskapazität oder -kennlinie der Brennstoffzelle 110 an die PM-ECU 181 aus. Die FDC-ECU 183 steuert den FC-Hochsetzwandler 120. Als Reaktion auf den Empfang eines weiter unten beschriebenen Leistungsbefehls PCOM von der PM-ECU 181 bewirkt die FDC-ECU 183, dass die Brennstoffzelle 110 unter Berücksichtigung des Leistungsbefehls PCOM Leistung zum Antriebsmotor 136 und zum ACP 138 liefert. Die MG-ECU 184 steuert den Motortreiber 132, den ACP-Treiber 137 und den Gleichspannungswandler 134. Als Reaktion auf den Empfang eines weiter unten beschriebenen Drehmomentbefehls TCOM von der PM-ECU 181 erzeugt die MG-ECU 184 ein Drehmoment unter Berücksichtigung des Drehmomentbefehls TCOM am Antriebsmotor 136 und am ACP 138. Beispiele für die Betriebsabläufe der vier ECUs werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Wenn ein Fahrer ein Gaspedal niederdrückt, empfängt die PM-ECU 181 den vom Beschleuniger- bzw. Gasgeberpositionsdetektor 190 erfassten Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC. Als Reaktion auf den Empfang des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC berechnet die PM-ECU 181 ein gefordertes Beschleunigungsdrehmoment T_ACC [N·m], das die Höhe eines Drehmoments angibt, das den Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC berücksichtigt und das für den Antriebsmotor 136 gefordert wird. Das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC wird beispielsweise unter Verwendung eines arithmetischen Ausdrucks berechnet, der eine Beziehung zwischen D_ACC und T_ACC zeigt. Ferner berechnet die PM-ECU 181 ein für ein gutes Fahrverhalten erforderliches bzw. Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD [N·m] unter Verwendung des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC. Falls eine Änderung ΔT_ACC [N·m/s] des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC gleich oder größer ist als ein Schwellenwert (ein Geschwindigkeitsbegrenzer) ΔTth1, wird das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD berechnet, um die Änderung ΔT_ACC durch Ausführen einer geschwindigkeitsbezogenen Verarbeitung (Abstimmung) der Änderung ΔT_ACC zu reduzieren. Das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD wird so eingestellt, dass eine scharfe Beschleunigung oder Verlangsamung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 und eine daraus resultierende Reduzierung des Komforts, die durch die Steuerung der Beschleunigung oder Verlangsamung unter Berücksichtigung des geforderten Beschleunigungsdrehmoment T_ACC bewirkt wird, zu bewältigen. Die PM-ECU 181 gibt den Drehmomentbefehl TCOM, der das berechnete Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD beinhaltet, an die MG-ECU 184 aus. Als Reaktion auf den Empfang des Drehmomentbefehls TCOM, der das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD beinhaltet, steuert die MG-ECU 184 den Antriebsmotor 136 so, dass dieser ein Ausgangsdrehmoment unter Berücksichtigung des Fahrbarkeitsdrehmoments T_MOD erzeugt. Ein Drehmoment, das tatsächlich am Antriebsmotor 136 erzeugt wird, wird auch als Ausführungsdrehmoment T_ACT bezeichnet. Leistung, die vom Antriebsmotor 136 als Folge der Erzeugung des Ausführungsdrehmoments erzeugt wird, wird auch als T/M-Verbrauchsleistung P_CONS bezeichnet.
Die PM-ECU 181 berechnet unter Verwendung des berechneten Fahrbarkeitsdrehmoments T_MOD eine geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL [W]. Die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL ist eine Leistung, die erforderlich ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug 10 in einen Betriebszustand zu bringen, der das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD berücksichtigt. Die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL entspricht der geforderten Erzeugungsleistung (der Sollleistung P_COM) der Brennstoffzelle 110. Die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL wird aus der folgenden Formel (1) berechnet: P_VHCL = max{P_T/M + P_AUX + P_chg, P_OC} (1) wobei P_T/M die geforderte Antriebsleistung [W] des Antriebsmotors 136 ist, P_AUX die geforderte Antriebsleistung [W] der FC-Hilfsmaschine 150 oder des ACP 138 ist und P_chg Leistung [W] ist, die in die Sekundärbatterie 140 zu laden ist. Ferner ist P_OC Leistung [W], die erforderlich ist, um beispielsweise während eines intermittierenden Fahrens eine Hochpotentialvermeidungsspannung zu erzeugen. Zum Beispiel kann P_T/M unter Verwendung einer Motorkennlinie berechnet werden, die eine Beziehung der Drehzahl und eines geforderten Drehmoments des Antriebsmotors 136 zu P_T/M zeigt. Ferner kann P_AUX beispielsweise auf Basis eines tatsächlich gemessenen Werts einer Leistung berechnet werden, die aktuell von der FC-Hilfsmaschine 150 oder dem ACP 138 verbraucht wird. Alternativ dazu kann P_AUX berechnet werden unter Verwendung einer Verbrauchsleistung der FC-Hilfsmaschine 150 als Konstante und einer Verbrauchsleistung des ACP 138, die anhand einer Motorkennlinie berechnet wird, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl und einem geforderten Drehmoment des ACP 138 und der Verbrauchsleistung zeigt. Zum Beispiel kann P_chg unter Verwendung eines Kennfelds berechnet werden, das eine Beziehung zwischen einem Soll-SOC (beispielsweise 60%), einem aktuellen SOC der Sekundärbatterie 140 und P_chg zeigt. Zur Berechnung der P_OC kann die Leistung-Stromstärke-Kennlinie (P-I-Kennlinie) oder die Strom-Spannung-Kennlinie (I-V-Kennlinie) der Brennstoffzelle 110 verwendet werden. Alternativ dazu kann P_OC ein fester Wert sein. Die „geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL” entspricht der „geforderten Erzeugungsleistung einer Brennstoffzelle” und „P_chg” entspricht der „Ladeleistung.”
Die PM-ECU 181 berechnet ferner eine höchste geforderte Leistung P_MAX [W] der Brennstoffzelle 110 unter Verwendung des berechneten Fahrbarkeitsdrehmoments T_MOD und des Zustands der Sekundärbatterie 140. Die höchste geforderte Leistung P_MAX ist ein Höchstwert (Wächterwert) für die geforderte Erzeugungsleistung der Brennstoffzelle 110, genauer ein Höchstwert für die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL. Die höchste geforderte Leistung P_MAX wird aus der folgenden Formel (2) berechnet: P_MAX = P_T/M + P_AUX + α·P_win (2) worin Pw_in ein Höchstwert der Ladeleistung [W] ist, die unter Berücksichtigung der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie 140 eingestellt wird. Ferner ist α ein Korrekturfaktor, und P_win kann unter Verwendung der SOC-Ladungs- und Entladungskennlinie und der Erwärmungs- und Abkühlungskennlinie der Sekundärbatterie 140 berechnet werden. Die SOC-Ladungs- und Entladungskennlinie ist in einem Kennfeld gezeigt, wo der Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140 mit einem zulässigen Eingabehöchstwert W_in für Eingangs-(Lade-)Leistung P_in und einem zulässigen Ausgabehöchstwert W_out für Ausgangs-(Entlade-)Leistung P_out assoziiert ist. Die Erwärmungs- und Abkühlungskennlinie ist in einem Kennfeld gezeigt, wo die Temperatur Tba der Sekundärbatterie 140 mit dem zulässigen Eingabehöchstwert W_in für die Eingangsleistung und dem zulässigen Ausgabehöchstwert W_out für die Ausgangsleistung assoziiert ist. Die PM-ECU 181 kann als P_win jeweils den kleineren der folgenden zulässigen Eingabehöchstwerte W_in verwenden: den zulässigen Eingabehöchstwert W_in, der unter Verwendung des vom SOC-Detektor 142 abgerufenen Ladungszustands (SOC) und der SOC-Ladungs- und Entladungskennlinie vorgeschrieben wird, oder den zulässigen Eingabehöchstwert W_in, der unter Verwendung der vom SOC-Detektor 142 abgerufenen Temperatur Tba und der Erwärmungs- und Abkühlungskennlinie vorgeschrieben wird. Der Korrekturfaktor α wird durch eine weiter unten beschriebene Korrekturfaktoreinstellungssteuerung berechnet. Nachstehend wird ein Produkt von α und P_win (α·P_win) auch als „zulässige Ladeleistung” der Sekundärbatterie 140 bezeichnet. Die „PM-ECU 181” dieser Ausführungsform entspricht einem „Erzeugungsleistungsforderungsrechner” und einem „Leistungsforderungsobergrenzenrechner.”
Die PM-ECU 181 vergleicht die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (die Sollleistung P_COM) und die höchste geforderte Leistung P_MAX, die auf den jeweiligen Wegen berechnet worden sind, und entscheidet, ob die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht überschreitet. Wenn die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht überschreitet, gibt die PM-ECU 181 das Forderungssignal SREQ, das die berechnete geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL beinhaltet, an die FC-ECU 182 aus. Wenn die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX überschreitet, stellt die PM-ECU 181 den Wert für die höchste geforderte Leistung P_MAX als geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL ein. Dann gibt die PM-ECU 181 das Forderungssignal SREQ, das die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL mit dem Wert P_MAX beinhaltet, an die FC-ECU 182 aus.
Als Reaktion auf den Empfang des Forderungssignals SREQ, das die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL beinhaltet, entscheidet die FC-ECU 182, ob die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die zulässige Leistung P_ALW [W] der Brennstoffzelle 110 überschreitet. Die zulässige Leistung P_ALW ist ein aktueller Höchstwert der Leistung, die von der Brennstoffzelle 110 erzeugt werden kann, und kann auf Basis verschiedener Parameter berechnet werden, die einen aktuellen Zustand der Brennstoffzelle 110 zeigen. Die Parameter, die einen aktuellen Zustand der Brennstoffzelle 110 zeigen, beinhalten beispielsweise die Temperatur der Brennstoffzelle 110, die Menge der Außenluft, die vom ACP 138 angesaugt wird, eine noch vorhandene Wasserstoffmenge in einem Wasserstofftank, in dem Wasserstoff zur Lieferung an die Brennstoffzelle 110 gespeichert ist, und einen Anodendruck und einen Kathodendruck der Brennstoffzelle 110. Die FC-ECU 182 kann die zulässige Leistung P_ALW unter Verwendung eines Kennfelds berechnen, in dem diese Parameter und die zulässige Leistung P_ALW assoziiert sind. Falls die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die zulässige Leistung P_ALW nicht überschreitet, gibt die FC-ECU 182 an die PM-ECU 181 das Antwortsignal SRES aus, das einen Stromwert I [A] und einen Spannungswert V [V] beinhaltet, für die die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL berücksichtigt worden ist. Der Stromwert I und der Spannungswert V, für die die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL berücksichtigt wird, können unter Verwendung der P-I-Kennlinie und der I-V-Kennlinie der Brennstoffzelle berechnet werden. Falls die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die zulässige Leistung P_ALW überschreitet, gibt die FC-ECU 182 an die PM-ECU 181 das Antwortsignal SRES aus, das den Stromwert I [A] und den Spannungswert V [V] beinhaltet, für die die zulässige Leistung P_ALW berücksichtigt worden ist.
Als Reaktion auf den Empfang des Antwortsignals SRES, das den Stromwert I und den Spannungswert V beinhaltet, für die die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL oder die zulässigen Leistung P_ALW berücksichtigt worden ist, gibt die PM-ECU 181 den empfangenen Stromwert I und den empfangenen Spannungswert V als Leistungsbefehl PCOM an die FDC-ECU 183 aus. Der Leistungsbefehl PCOM kann zusätzlich zum Stromwert I und zum Spannungswert V, für die die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL oder die zulässige Leistung P_ALW berücksichtigt worden ist, die höchste geforderte Leistung P_MAX beinhalten. Genauer kann der Leistungsbefehl PCOM auch hinsichtlich seines Höchstwerts einen Wächter erhalten. Als Reaktion auf den Empfang des Leistungsbefehls PCOM steuert die FDC-ECU 183 den FC-Hochsetzwandler 120 auf solche Weise, dass die Brennstoffzelle 110 als Reaktion auf den Leistungsbefehl PCOM den Stromwert I und den Spannungswert V ausgibt. Leistung, die von der Brennstoffzelle 110 tatsächlich ausgegeben wird, wird auch als FC-Erzeugungsleistung P_FC bezeichnet. Wenn der Leistungsbefehl PCOM die höchste geforderte Leistung P_MAX beinhaltet, kann die FDC-ECU 183 den Stromwert I und den Spannungswert V gegebenenfalls auf solche Weise korrigieren, dass der Stromwert I und der Spannungswert V die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht überschreiten. Dann kann die FDC-ECU 183 den FC-Hochsetzwandler 120 auf solche Weise steuern, dass die Brennstoffzelle den korrigierten Stromwert I und den korrigierten Spannungswert V ausgibt.
Andererseits berechnet die PM-ECU 181 eine geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ [W] unter Verwendung des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC. Die geforderte ACP-Antriebsleistung P^RQ ist eine Leistung, die erforderlich ist, um den ACP 138 als Reaktion auf das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC in einen Antriebszustand zu versetzen. Zum Beispiel kann die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ unter Verwendung eines arithmetischen Ausdrucks berechnet werden, der eine Beziehung zwischen T_ACC und P_RQ zeigt. Die PM-ECU 181 gibt das Forderungssignal SREQ, das die berechnete geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ beinhaltet, an die FC-ECU 182 aus.
Als Reaktion auf den Empfang des Forderungssignals SREQ, das die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ beinhaltet, berechnet die FC-ECU 182 die Drehzahl (die geforderte Drehzahl) R_RQ [UpM] des ACP 138 unter Berücksichtigung der geforderten ACP-Antriebsleistung P_RQ. Die geforderte Drehzahl R_RQ kann beispielsweise anhand des folgenden Verfahrens berechnet werden. Zuerst wird der Stromwert I der Brennstoffzelle 110, der verwendet werden muss, um die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ zu erzeugen, unter Verwendung des Werts für die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ und der P-I-Kennlinie und der I-V-Kennlinie der Brennstoffzelle 110 berechnet. Dann wird die Sauerstoffmenge, die verwendet werden muss, um die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ zu erzeugen, berechnet, und zwar unter Verwendung der Ladungsmenge, die den aktuellen Stromwert I berücksichtigt, und einer Formel für eine elektrochemische Reaktion, die während der Leistungserzeugung stattfindet. Unter Verwendung der berechneten Sauerstoffmenge und der Zusammensetzung der Luft wird dann die Luftmenge berechnet, die verwendet werden muss, um die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ zu erzeugen. Die geforderte Drehzahl R_RQ des ACP 138 wird unter Verwendung der berechneten Luftmenge berechnet. Die FC-ECU 182 gibt das Antwortsignal SRES, das die so berechnete geforderte Drehzahl R_RQ beinhaltet, an die PM-ECU 181 aus.
Als Reaktion auf den Empfang des Antwortsignals SRES, das die geforderte Drehzahl R_RQ beinhaltet, berechnet die PM-ECU 181 ein gefordertes ACP-Drehmoment T_ACP [N·m] unter Verwendung der geforderten Drehzahl R_RQ. Die PM-ECU 181 gibt den Drehmomentbefehl TCOM, der das berechnete geforderte ACP-Drehmoment T_ACP beinhaltet, an die MG-ECU 184 aus. Als Reaktion auf den Empfang des Drehmomentbefehls TCOM, der das geforderte ACP-Drehmoment T_ACP beinhaltet, steuert die MG-ECU 184 den ACP 138 so, dass dieser ein Ausgangsdrehmoment unter Berücksichtigung des geforderten ACP-Drehmoments T_ACP erzeugt.
Wie oben beschrieben, ist die PM-ECU 181 dieser Ausführungsform dafür ausgelegt, die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (die Sollleistung P_COM) unter Verwendung des Fahrbarkeitsdrehmoments T_MOD zu berechnen und die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ unter Verwendung des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC zu berechnen. Wenn die berechnete geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL, genauer, wenn die geforderte Erzeugungsleistung der Brennstoffzelle 110 schnell reduziert wird, kann gemäß dieser Gestaltung die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ mit einer Geschwindigkeit reduziert werden, die höher ist als eine Geschwindigkeit, mit der die geforderte Erzeugungsleistung (die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL) reduziert wird. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit dafür, dass es zu einer Austrocknung der Brennstoffzelle 110 oder einer Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchswerte aufgrund einer übermäßigen Leistungserzeugung während einer schnellen Reduzierung der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL kommt, verringert werden. Genauer setzt der ACP 138, wenn seine Reaktion trägheitsbedingt verzögert ist und die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL schnell reduziert wird, die Sauerstofflieferung zur Brennstoffzelle 110 fort, auch nachdem die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ null geworden ist, bis der ACP 138 anhält. Diese zu hohe Sauerstoffzufuhr bewirkt eine Austrocknung der Brennstoffzelle 110 oder eine übermäßige Leistungserzeugung. Was dies betrifft, so kann durch Reduzieren der geforderten ACP-Antriebsleistung P_RQ mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die Geschwindigkeit, mit der die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL reduziert wird, die Sauerstoffmenge, die vom ACP 138 mit Verzögerung hinsichtlich der geforderten ACP-Antriebsleistung P_RQ geliefert wird, der Luftmenge angenähert werden, die für die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL zur Zeit der Lieferung erforderlich ist. Dadurch wird die Lieferung von überflüssigem Sauerstoff, nachdem die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL null geworden ist, niedrig gehalten, so dass das Auftreten eines Austrocknung der Brennstoffzelle 110 oder das Auftreten einer übermäßigen Leistungserzeugung unterdrückt werden kann.
Die PM-ECU 181 dieser Ausführungsform ist außerdem dafür ausgelegt, die Obergrenze der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL (der Sollleistung P_COM) unter Verwendung der höchsten geforderten Leistung P_MAX zu regulieren. Durch diese Gestaltung kann die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL auf eine Weise reduziert werden, die abhängig ist von der von der Temperatur oder dem Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140 bewirkten Reduzierung des zulässigen Eingabehöchstwerts W_in. Dadurch wird die FC-Erzeugungsleistung P_FC verkleinert, wodurch das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie 140 reduziert wird. Genauer wird, wie aus einem Vergleich zwischen der höchsten geforderten Leistung P_MAX und der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL hervorgeht, die höchste geforderte Leistung P_MAX durch Ersetzen der Ladeleistung P_chg für die Sekundärbatterie 140 durch die zulässige Ladeleistung α·P_win bestimmt. Die zulässige Ladeleistung α·P_win ist das Produkt des zulässigen Eingabehöchstwerts W_in, der unter Verwendung der Temperatur und des Ladungszustands (SOC) der Sekundärbatterie 140 bestimmt wird, und des Korrekturfaktors. Somit bewirkt eine Reduzierung des zulässigen Eingabehöchstwerts W_in eine entsprechende Reduzierung der zulässigen Ladeleistung α·P_win. Infolgedessen kann, wenn beispielsweise der zulässige Eingabehöchstwert W_in reduziert wird, weil der Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140 hoch ist oder die Temperatur der Sekundärbatterie 140 hoch ist, die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL unter Verwendung der höchsten geforderten Leistung P_MAX reduziert werden. Die PM-ECU 181 dieser Ausführungsform berechnet den Korrekturfaktor α in der höchsten geforderten Leistung P_MAX durch die folgende Steuerung (Korrekturfaktoreinstellungssteuerung).
3 ist ein Ablaufschema zur Erläuterung der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung. Zuerst entscheidet die PM-ECU 181, ob eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS, die die Leistung zeigt, die vom Antriebsmotor 136 verbraucht wird, bevorsteht (Schritt S110). Ob eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht, wird dadurch entschieden, dass entschieden wird, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der TM-Verbrauchsleistung P_CONS erfüllt ist. Die hierin genannte vorgegebene Bedingung ist erfüllt, wenn eine Geschwindigkeit, mit der der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC reduziert wird, genauer, wenn eine Verkleinerung |ΔD_ACC| pro Zeiteinheit (0 > ΔD_ACC [%/s]) gleich oder größer ist als ein Schwellenwert ΔDth (|ΔD_ACC| ≥ ΔDth), oder wenn eine vorgegebene Zeitspanne noch nicht abgelaufen ist, seit |ΔD_ACC| gleich oder größer als der Schwellenwert ΔDth geworden ist. Die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS wird in einem bestimmten Zeitraum nach einer vollständigen Abschaltung des Gasgebers weiterhin rasch reduziert. Somit beinhaltet in dieser Ausführungsform die „Bedingung für eine schnelle Reduzierung der TM-Verbrauchsleistung P_CONS”, dass „der vorgegebene Zeitraum, nachdem |ΔD_ACC| gleich oder größer als der Schwellenwert ΔDth geworden ist, noch nicht abgelaufen ist.” Die hierin genannte „vorgegebene Bedingung” kann jede Bedingung sein, unter der die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS als schnell kleiner werdend betrachtet wird. Zum Beispiel kann eine Bedingung, die als diese vorgegebene Bedingung eingestellt wird, erfüllt sein, wenn eine Verkleinerung |ΔD_MOD| des Fahrbarkeitsdrehmoments T_MOD pro Zeiteinheit gleich oder größer als der Schwellenwert ΔTth1 wird. Alternativ dazu kann eine Bedingung, die als diese vorgegebene Bedingung eingestellt ist, erfüllt sein, wenn eine Verkleinerung |ΔT_ACC| des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC pro Zeiteinheit gleich oder größer als ein Schwellenwert ΔTth2 wird oder wenn ein vorgegebener Zeitraum, nachdem |ΔT_ACC| gleich oder größer als der Schwellenwert ΔDth2 geworden ist, noch nicht abgelaufen ist. Der Schwellenwert ΔDth” dieser Ausführungsform entspricht einem „ersten Schwellenwert.
Falls keine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht, da die Verkleinerung |ΔD_ACC| des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC pro Zeiteinheit kleiner ist als der Schwellenwert ΔDth (|ΔD_ACC| < ΔDth) (Schritt S110: Nein), berechnet die PM-ECU 181 den Korrekturfaktor α auf Basis der Temperatur Tba und des Ladungszustands (SOC) der Sekundärbatterie 140. Ferner berechnet die PM-ECU 181 die höchste geforderte Leistung P_MAX und die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (Schritt S120).
4 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Beziehung des Korrekturfaktors α zur Temperatur Tba und zum Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140 zeigt. 4 zeigt eine Beziehung zwischen dem Ladungszustand (SOC) und dem Korrekturfaktor α, die jeweils bei verschiedenen Temperaturen (wie T₁, T₂ und T₃) [°C] der Sekundärbatterie 140 bestimmt wird. Das Kennfeld von 4 kann durch eine Berechnung unter Verwendung der SOC-Ladungs- und Entladungskennlinie und der Erwärmungs- und Abkühlungskennlinie der Sekundärbatterie 140 gebildet werden. Es wird erneut auf 3 Bezug genommen, wo die PM-ECU 181 den Korrekturfaktor α unter Verwendung des Kennfelds von 4 berechnet. Dann berechnet die PM-ECU 181 die höchste geforderte Leistung P_MAX unter Verwendung des berechneten Korrekturfaktors α und der oben genannten Formel (2). Ferner berechnet die PM-ECU 181 die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (die Sollleistung P_COM) unter Verwendung der oben genannten Formel (1).
Falls eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht, da die Verkleinerung |ΔD_ACC| des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC pro Zeiteinheit gleich oder größer ist als der Schwellenwert ΔDth (|ΔD_ACC| ≥ ΔDth) (Schritt S110: Ja) stellt die PM-ECU 181 den Korrekturfaktor α auf null ein. Nachdem der Korrekturfaktor α auf null eingestellt worden ist, berechnet die PM-ECU 181 die höchste geforderte Leistung P_MAX unter Verwendung der Formel (2). Ferner berechnet die PM-ECU 181 die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (die Sollleistung P_COM) unter Verwendung der Formel (1) (Schritt S130).
Nach der Berechnung der höchsten geforderten Leistung P_MAX und der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL entscheidet die PM-ECU, ob die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht überschreitet (Schritt S140). Wenn die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht überschreitet, gibt die PM-ECU 181 das Forderungssignal SREQ, das die berechnete geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL beinhaltet, an die FC-ECU 182 aus (Schritt S160). Gleichzeitig kann die PM-ECU 181 den Leistungsbefehl PCOM, der die höchste geforderte Leistung P_MAX und die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL beinhaltet, an die FDC-ECU 183 ausgeben.
Wenn die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX dagegen überschreitet, stellt die PM-ECU 181 den Wert für die höchste geforderte Leistung P_MAX als geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL ein (Schritt S150). Gleichzeitig kann die PM-ECU 181 den Wert der höchsten geforderten Leistung P_MAX auf den Leistungsbefehl PCOM einstellen. Dann gibt die PM-ECU 181 das Forderungssignal SREQ, das die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL mit dem Wert P_MAX beinhaltet, an die FC-ECU 182 aus (Schritt S160). Gleichzeitig kann die PM-ECU 181 den Leistungsbefehl PCOM, der die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL mit dem Wert P_MAX beinhaltet, an die FDC-ECU 183 ausgeben.
5 ist ein Zeitschema, das den Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 10 dieser Ausführungsform zeigt. 5 zeigt jeweils im Zeitverlauf eine Änderung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC, des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC, des Fahrbarkeitsdrehmoments T_MOD, des Ausführungsdrehmoments T_ACT, des Korrekturfaktors α, der höchsten geforderten Leistung P_MAX, der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL (der Sollleistung P_COM), der FC-Erzeugungsleistung P_FC und der geforderten ACP-Antriebsleistung P_RQ. 5 zeigt ferner einen Abschnitt der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL, der ohne die höchste geforderte Leistung P_MAX bestimmt wird. Dieses Beispiel basiert auf der Annahme, dass ein Fahrer zu einem Zeitpunkt T1 damit beginnt, den Gasgeber loszulassen, und dass der Gasgeber zu einem Zeitpunkt T2 vollständig losgelassen ist. Dieses Beispiel basiert ferner auf der Annahme, dass in einem Zeitraum von T1 bis T2 die Verkleinerung |ΔD_ACC| des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder größer wird als der Schwellenwert ΔDth (|ΔD_ACC| ≥ ΔDth) und dass ein Zeitraum von T2 bis T4 in dem vorgegebenen Zeitraum, nachdem |ΔD_ACC| gleich oder größer als der vorgegebene Schwellenwert ΔDth geworden ist, (nach dem Zeitpunkt T2) liegt.
Das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC berücksichtigt den Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC. Somit beginnt die Reduzierung des geforderten Beschleunigungsdrehmoments T_ACC zum Zeitpunkt T1 und wird null zum Zeitpunkt T2. Das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD wird einer Geschwindigkeitsverarbeitung in Bezug auf das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC unterworfen, so dass es sanfter reduziert wird als das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC. Ebenso wird das Ausführungsdrehmoment T_ACT, welches das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD berücksichtigt, in einem Zeitraum von T1 bis T2 sanft reduziert. Der Korrekturfaktor α wird im Zeitraum von T1 bis T4 null, weil dieser Zeitraum von T1 bis T4 einem Zeitraum entspricht, in dem die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS schnell reduziert wird.
Der Wert der höchsten geforderten Leistung P_MAX wird zum Zeitpunkt T1 stark reduziert, da der Korrelationsfaktor α zum Zeitpunkt T1 null wird, wodurch α·P_win, der in der höchsten geforderten Leistung P_MAX enthalten ist, null wird. Der Wert der höchsten geforderten Leistung P_MAX wird in einem Zeitraum von T1 bis T3 stark reduziert, weil in diesem Zeitraum das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD reduziert wird, wodurch der Wert für P_T/M + P_AUX, der in der höchsten geforderten Leistung P_MAX enthalten ist, reduziert wird. Zum Zeitpunkt T3 wird die höchste geforderte Leistung P_MAX eine Win-Schutzeinstellungsleistung P_PRO mit einem Wert, der als kleinster Wert (Wächterwert) dient. Die Win-Schutzeinstellungsleistung P_PRO wird als der Wert der kleinsten geforderten Leistung, die zur Sekundärbatterie 140 geliefert werden sollte, vorgegeben, um die Sekundärbatterie 140 zu schützen. Der Wert der höchsten geforderten Leistung P_MAX wird zum Zeitpunkt T4 stark vergrößert, weil T4 ein Zeitpunkt ist, zu dem der Korrekturfaktor α einen anderen Wert als null einnimmt, wodurch bewirkt wird, dass der Wert für α·P_win, der in der höchsten geforderten Leistung P_MAX enthalten ist, einen von null verschiedenen Wert annimmt.
Die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (die Sollleistung P_COM) berücksichtigt das Fahrbarkeitsdrehmoment T_MOD, während die höchste geforderte Leistung P_MAX der Höchstwert (Wächterwert) der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL ist. Der Wert der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL wird zum Zeitpunkt T1 stark verkleinert, weil die höchste geforderte Leistung P_MAX zum Zeitpunkt T1 stark verkleinert wird. Der Wert der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL wird im Zeitraum von T1 bis T4 durch die höchste geforderte Leistung P_MAX beschränkt. Die FC-Erzeugungsleistung P_FC berücksichtigt die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL. Wenn die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL durch die höchste geforderte Leistung P_MAX beschränkt wird, wird somit die FC-Erzeugungsleistung P_FC dementsprechend beschränkt. Die geforderte AC-Antriebsleistung P_RQ berücksichtigt das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC, so dass sie im Zeitraum von T1 bis T2 reduziert wird.
6 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs des Vergleichsbeispiels 1 zeigt. 6 zeigt jeweils im Zeitverlauf eine Änderung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC, der FC-Erzeugungsleistung P_FC, der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS, der Eingangs-(Lade-)Leistung P_in der Sekundärbatterie 140 und des zulässigen Eingabehöchstwerts W_in. Das Brennstoffzellenfahrzeug des Vergleichsbeispiels 1 ist dem Brennstoffzellenfahrzeug 10 dieser Ausführungsform gleich, außer dass keine höchste geforderte Leistung P_MAX berechnet wird. Wenn in diesem Fall die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS, beispielsweise durch Abschalten des Gasgebers, reduziert wird, wird der Wert für P_T/M + P_AUX, der in der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL enthalten ist, reduziert, um dementsprechend die FC-Erzeugungsleistung P_FC zu reduzieren. Wenn die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS schnell reduziert wird, ist jedoch die Berücksichtigung dieser schnellen Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS in der FC-Erzeugungsleistung P_FC vorübergehend verzögert. Ein Leistungsüberschuss, der während der Verzögerung erzeugt wird, wird zur Sekundärbatterie geliefert, was möglicherweise eine Überladung der Sekundärbatterie bewirkt. Es kann auch leicht passieren, dass die Eingangs-(Lade-)Leistung P_in, die zur Sekundärbatterie 140 geliefert werden soll, den zulässigen Eingabehöchstwert W_in überschreitet. Im Gegensatz dazu wird in dieser Ausführungsform, wenn eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht, der in der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL enthaltene Wert für P_T/M + P_AUX reduziert und die zulässige Leistung α·P_win wird null. Somit kann die FC-Erzeugungsleistung P_FC umgehend reduziert werden. Dadurch wird die Erzeugung von überschüssiger Leistung niedrig gehalten, wodurch die Überladung der Sekundärbatterie 140 unwahrscheinlich wird. Dadurch kann es auch unwahrscheinlich werden, dass die Ladeleistung P_in, die zur Sekundärbatterie 140 geliefert werden soll, den zulässigen Eingabehöchstwert W_in überschreitet.
7 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs des Vergleichsbeispiels 2 zeigt. 7 zeigt jeweils im Zeitverlauf eine Änderung des Ladungszustands (SOC) einer Sekundärbatterie, der FC-Erzeugungsleistung P_FC, der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL, der Spannung einer Leistung, die von einer Brennstoffzelle erzeugt wird, und der Verbrauchsleistung einer FC-Hilfsmaschine. Die Brennstoffzelle des Vergleichsbeispiels 2 ist der Brennstoffzelle 10 dieser Ausführungsform gleich, außer dass keine höchste geforderte Leistung P_MAX berechnet wird und dass die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL als P_T/M + P_AUX + P_chg berechnet wird. Wenn die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL als P_T/M + P_AUX + P_chg berechnet wird, kann Leistung, die zur Erzeugung der Hochpotentialvermeidungsspannung erzeugt wird, die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL während eines intermittierenden Betriebs überschreiten. Dies bewirkt, dass die FC-Erzeugungsleistung P_FC die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL überschreitet. Als Folge davon, dass die FC-Erzeugungsleistung P_FC die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL überschreitet, wird ein Überschuss an erzeugter Leistung zur Sekundärbatterie geliefert, was möglicherweise eine Überladung der Sekundärbatterie bewirkt. Im Gegensatz dazu ist die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL dieser Ausführungsform dafür ausgelegt, von den folgenden Werten den jeweils größeren anzunehmen: einen Wert, der berechnet wird als P_T/M + P_AUX + P_chg, oder den Wert P_OC. Dadurch kann es unwahrscheinlich werden, dass die FC-Erzeugungsleistung P_FC die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL überschreitet.
Wenn die geforderte Leistung der FC-Hilfsmaschine im Vergleichsbeispiel 2 als Konstante eingestellt wird, kann Leistung, die tatsächlich von der FC-Hilfsmaschine verbraucht wird, kleiner werden als die geforderte Leistung. In diesem Fall kann ein Überschuss an erzeugter Leistung zur Sekundärbatterie geliefert werden, wodurch möglicherweise eine Überladung der Sekundärbatterie bewirkt wird. Im Gegensatz dazu wird in dieser Ausführungsform auch dann, wenn die geforderte Leistung der FC-Hilfsmaschine als Konstante eingestellt wird, die zulässige Ladeleistung α·P_win, die in der höchsten geforderten Leistung P_MAX enthalten ist, unter Berücksichtigung des Anstieg des Ladungszustands (SOC) der Sekundärbatterie reduziert. Dadurch wird die FC-Erzeugungsleistung P_FC niedrig gehalten, wodurch das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie unwahrscheinlich wird.
Wenn im Brennstoffzellenfahrzeug 10 der oben genannten Ausführungsform eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht, wird die zulässige Ladeleistung α·P_win der Sekundärbatterie 140 null, wodurch die höchste geforderte Leistung P_MAX reduziert wird. Somit kann die FC-Erzeugungsleistung P_FC umgehend reduziert werden. Dies kann die Überladung der Sekundärbatterie 140, die während einer schnellen Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS droht, reduzieren. Ferner beinhaltet die höchste geforderte Leistung P_MAX dieser Ausführungsform die zulässige Ladeleistung α·P_win, die das Produkt des zulässigen Eingabehöchstwerts W_in, der unter Verwendung der Temperatur und des Ladungszustands (SOC) der Sekundärbatterie 140 bestimmt wird, und des Korrekturfaktors ist. Wenn der zulässige Eingabehöchstwert W_in durch die Temperatur oder den Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140 reduziert wird, kann somit die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL dementsprechend reduziert werden. Dadurch wird die FC-Erzeugungsleistung P_FC niedrig gehalten, so dass das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie 140 reduziert werden kann.
B. Zweite Ausführungsform
8 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs 10A einer zweiten Ausführungsform zeigt. 8 zeigt jeweils im Zeitverlauf eine Änderung einer Gangstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10A, des Korrekturfaktors α, der höchsten geforderten Leistung P_MAX, der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL, der FC-Erzeugungsleistung P_FC und der geforderten ACP-Antriebsleistung P_RQ. Das Brennstoffzellenfahrzeug 10A der zweiten Ausführungsform ist dem Brennstoffzellenfahrzeug 10 der ersten Ausführungsform gleich, außer dass das Detail der „vorgegebenen Bedingung”, das in Schritt S110 der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung (3) verwendet wird, anders ist. Die „vorgegebene Bedingung” P_FC, die für das Brennstoffzellenfahrzeug 10A der zweiten Ausführungsform eingestellt wird, ist erfüllt, wenn die Gangstellung von D (Fahren) in N (Neutral) geändert wird und die FC-Erzeugungsleistung P_FC gleich oder größer wird als die Win-Schutzeinstellungsleistung P_PRO oder wenn seit der Hervorbringung dieser Zustände eine vorgegebene Zeitspanne noch nicht vergangen ist. Wie in der ersten Ausführungsform ist die Win-Schutzeinstellungsleistung P_PRO der Wert der minimalen geforderten Leistung, die zur Sekundärbatterie 140 geliefert werden sollte, um die Sekundärbatterie 140 zu schützen. Die „Win-Schutzeinstellungsleistung P_PRO” dieser Ausführungsform entspricht einem „zweiten Schwellenwert”.
Falls die Gangstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10A von D (Fahren) in N (Neutral) geändert wird, wird die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS schnell geändert. Auch in diesem Fall wird die zulässige Ladeleistung α·P_win der Sekundärbatterie 140 null, wodurch die höchste geforderte Leistung P_MAX reduziert wird. Somit kann die FC-Erzeugungsleistung P_FC umgehend reduziert werden. Dies kann die Überladung der Sekundärbatterie 140, die während einer schnellen Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS droht, reduzieren.
C. Dritte Ausführungsform
9 ist ein Ablaufschema zur Erläuterung einer Korrekturfaktoreinstellungssteuerung einer dritten Ausführungsform. Im Vergleich zur Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der ersten Ausführungsform (3) beinhaltet die Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der dritten Ausführungsform Schritte S110, S115, S125 und S135, die sich von denen der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der dritten Ausführungsform ist in anderer Hinsicht (Schritte S120, S140, S150 und S160) der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der ersten Ausführungsform gleich. Die „vorgegebene Bedingung” in Schritt S110 der dritten Ausführungsform ist erfüllt, wenn die Bremskraft Fb eines Brennstoffzellenfahrzeugs 10B, die durch Anlegen einer Bremse erzeugt wird, größer wird als die durch den Antriebsmotor 136 erzeugte Antriebskraft Fd von Reifen des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B (Fb > Fd). Die Bremskraft Fb des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B kann unter Verwendung des Weges, über den eine Bremse von einem Fahrer niedergedrückt wird (des Bremsenverstellwegs D_BR) [%], berechnet werden. Der Bremsenverstellweg D_BR kann beispielsweise durch Bereitstellen eines Bremsenpositionsdetektors im Brennstoffzellenfahrzeug 10B erfasst werden. Der Bremsenpositionsdetektor kann den erfassten Bremsenverstellweg D_BR an die Steuereinrichtung 180 übermitteln. Die Antriebskraft Fd des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B kann beispielsweise unter Verwendung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC und der Drehzahl des Antriebsmotors 136 berechnet werden. Die Bremskraft Fb kann größer werden als die Antriebskraft Fd (Fb > Fd), falls der Fahrer beispielsweise die Bremse während der Beschleunigung des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B niederdrückt. In diesem Fall wird im Brennstoffzellenfahrzeug 10B die Drehzahl des Antriebsmotors 136 schnell reduziert, während die Brennstoffzelle 110 Leistung erzeugt, wodurch die Verbrauchsleistung des Antriebsmotors 136 (die T/M-Verbrauchsleistung P_CONS) schnell reduziert wird.
Falls entschieden wird, dass die Bremskraft Fb größer ist als die Antriebskraft Fd (Fb > Fd), setzt die PM-ECU 181 ein Blockierungsvoraussage-Flag (Schritt S125). Falls entschieden wird, dass die Bremskraft Fb gleich oder größer ist als die Antriebskraft Fd (Fb ≤ Fd), setzt die PM-ECU 181 das Blockierungsvoraussage-Flag ab (Schritt S115). Das Blockierungsvoraussage-Flag zeigt, ob der Antriebsmotor 136 wahrscheinlich blockiert werden wird. Es wird davon ausgegangen, dass eine Blockierung des Antriebsmotors 136 wahrscheinlich ist, wenn die Bremskraft Fb größer ist als die Antriebskraft Fd. In diesem Fall wird daher das Voraussage-Flag aufgestellt. In Schritt S135 berechnet die PM-ECU 181 den Korrekturfaktor α auf Basis des Blockierungsvoraussage-Flags und der Temperatur Tba und des Ladungszustands (SOC) der Sekundärbatterie 140. Ferner berechnet die PM-ECU 181 die höchste geforderte Leistung P_MAX und die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL.
10 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Beziehung des Korrekturfaktors α der dritten Ausführungsform zur Temperatur Tba und zum Ladungszustand (SOC) der Sekundärbatterie 140 zeigt. 10 zeigt eine Beziehung zwischen dem Ladungszustand (SOC) und dem Korrekturfaktor α, die jeweils bei verschiedenen Temperaturen (wie T₁, T₂ und T₃) [°C] der Sekundärbatterie 140 bestimmt wird. Diese Beziehung ist jeweils für einen Fall gezeigt, in dem das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt ist und in dem das Blockierungsvoraussage-Flag abgesetzt ist. Wie in 10 dargestellt ist, wird bei der gleichen Temperatur und beim gleichen Ladungszustand der Sekundärbatterie 140 in einem Fall, wo das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt ist, der Wert des Korrekturfaktors α als kleiner bestimmt als in dem Fall, wo das Blockierungsvoraussage-Flag abgesetzt ist. Genauer ist der Korrekturfaktor α so gestaltet, dass er vergleichsweise reduziert ist, wenn das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt ist. Bei der gleichen Temperatur und beim gleichen Ladungszustand der Sekundärbatterie 140 wird in dem Fall, wo das Sperrungsvoraussage-Flag abgesetzt ist, der Wert des Korrekturfaktors α als größer bestimmt als in dem Fall, wo das Sperrungsvoraussage-Flag gesetzt ist. Genauer ist der Korrekturfaktor α so gestaltet, dass er vergleichsweise vergrößert ist, wenn das Blockierungsvoraussage-Flag abgesetzt ist. Es ist bevorzugt, dass der Korrekturfaktor α des Falles, wo das Blockierungsvoraussage-Flag abgesetzt ist, einen Wert annimmt, der dem des Korrekturfaktors α der ersten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, gleich ist.
11 ist ein Zeitschema, das den Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B der dritten Ausführungsform zeigt. 11 zeigt jeweils im Zeitverlauf eine Änderung der Antriebskraft Fd und der Bremskraft Fb des Brennstoffzellenfahrzeugs 10B, des Blockierungsvoraussage-Flags, des Korrekturfaktors α, der höchsten geforderten Leistung P_MAX, der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL, der FC-Erzeugungsleistung P_FC und der vom ACP geforderten Antriebsleistung P_RQ. Dieses Beispiel basiert auf der Annahme, dass ein Fahrer einen Gasgeber loslässt und zu einem Zeitpunkt T1 beginnt, die Bremse niederzudrücken. Dieses Beispiel basiert ferner auf der Annahme, dass die Bremskraft Fb die Antriebskraft Fd zu einem Zeitpunkt T2 überschreitet und dass das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt T3 anhält. Zum Zeitpunkt T2 wird das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt, der Korrekturfaktor α wird reduziert und die höchste geforderte Leistung P_MAX wird reduziert. Der Grund dafür ist, dass die höchste geforderte Leistung P_MAX α·P_win beinhaltet (siehe die oben genannte Formel (2)). Auf diese Weise kann die Reduzierung der FC-Erzeugungsleistung P_FC gestartet werden, bevor der Elektromotor tatsächlich gesperrt wird, so dass eine Überladung der Sekundärbatterie 140 unwahrscheinlich werden kann.
Auch im oben genannten Brennstoffzellenfahrzeug 10B dieser Ausführungsform wird die höchste geforderte Leistung P_MAX reduziert, wenn eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht. Somit kann die FC-Erzeugungsleistung P_FC umgehend reduziert werden. Dies kann die Überladung der Sekundärbatterie 140, die während einer schnellen Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS droht, reduzieren. Herkömmlicherweise wird durch das Niederdrücken einer Bremse während der Beschleunigung eines Brennstoffzellenfahrzeugs die Drehzahl des Antriebsmotors 136 schnell reduziert, was möglicherweise eine Überladung der Sekundärbatterie 140 mit einem Überschuss an erzeugter Leistung bewirkt. Der Grund dafür ist, dass während der schnellen Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS eine Reduzierung der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL (der Sollleistung P_COM) mit Verzögerung stattfindet, beispielsweise wegen einer verzögerten Kommunikation. Wenn in dieser Ausführungsform die Bremskraft Fb die Antriebskraft Fd überschreitet, wird die höchste geforderte Leistung P_MAX auf einen Wert reduziert, der kleiner ist als in einem Fall, wo die Bremskraft Fb die Antriebskraft Fd nicht überschreitet. Somit kann die FC-Erzeugungsleistung P_FC umgehend reduziert werden. Dies kann die Überladung der Sekundärbatterie 140, die während einer schnellen Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS droht, reduzieren.
D. Vierte Ausführungsform
12 ist ein Ablaufschema zur Erläuterung einer Korrekturfaktoreinstellungssteuerung einer vierten Ausführungsform. Die Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der dritten Ausführungsform (9) darin, dass sie einen zusätzlichen Schritt S127 beinhaltet. In Schritt S127 entscheidet die PM-ECU 181, ob der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC größer ist als ein Schwellenwert Th_ACC. Der hierin genannte Schwellenwert Th_ACC wird beispielsweise auf 10 [%] eingestellt. Der Schwellenwert Th_ACC kann ein von 10 [%] verschiedener Zahlenwert sein. Falls der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder größer ist als der Schwellenwert Th_ACC (Schritt S127: Nein), stellt die PM-ECU 181 unabhängig davon, ob das Blockierungsvoraussage-Flag zu dieser Zeit gesetzt ist, den Korrekturfaktor α auf einen Wert für den Fall, dass das Blockierungsvoraussage-Flag abgesetzt ist (10). Genauer reduziert die PM-ECU 181 den Korrekturfaktor α nicht auf Basis einer Blockierungsvoraussage, wenn der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC. Wenn der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC, besteht das Risiko, dass die höchste geforderte Leistung P_MAX unter eine Leistung sinkt, die erzeugt werden muss, um die Hochpotentialvermeidungsspannung zu erzeugen. In diesem Fall kann daher die Hochpotentialvermeidungsspannung dadurch erzeugt werden, dass der Korrekturfaktor α auch dann nicht reduziert wird, wenn das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt ist. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Wert des Korrekturfaktors α kleiner sein als ein Wert für den Fall, dass das Blockierungsvoraussage-Flag abgesetzt ist, wie in 10 dargestellt, und größer sein als ein Wert für den Fall, wo das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt ist, wie in 10 dargestellt, wenn der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC. Dadurch kann das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie 140 unwahrscheinlich werden und gleichzeitig kann ein hohes Potential vermieden werden.
13 ist ein Zeitschema, das den Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs 10B der vierten Ausführungsform zeigt. 13 zeigt jeweils im Zeitverlauf eine Änderung des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC, der Antriebskraft Fd, der Bremskraft Fb, des Blockierungsvoraussage-Flags, des Korrekturfaktors α und der höchsten geforderten Leistung P_MAX. Dieses Beispiel basiert auf der Annahme, dass der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC, ein Fahrer einen Gasgeber loslässt und zu einem Zeitpunkt T1 damit beginnt, eine Bremse niederzudrücken, und dass die Bremskraft Fb die Antriebskraft Fd zu einem Zeitpunkt T2 übertrifft. Zum Zeitpunkt T2 wird das Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt, während der Korrekturfaktor α nicht reduziert wird. Somit wird der Wert der höchsten geforderten Leistung P_MAX nicht reduziert. Dadurch kann es unwahrscheinlich werden, dass die höchste geforderte Leistung P_MAX unter die Leistung sinkt, die erzeugt werden muss, um die Hochpotentialvermeidungsspannung zu erzeugen.
E. Fünfte Ausführungsform
14 ist ein Ablaufschema zur Erläuterung einer Korrekturfaktoreinstellungssteuerung einer fünften Ausführungsform. Im Vergleich zur Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der vierten Ausführungsform (12) kommt in der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung der fünften Ausführungsform Schritt S127 im Ablauf vor dem Schritt S125. In dieser Gestaltung wird auch dann, wenn die „vorgegebene Bedingung” erfüllt ist (Schritt S110: Ja) das Blockierungsvoraussage-Flag nicht gesetzt, wenn der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC (Schritt S127: Nein). Dadurch, dass der Korrekturfaktor α nicht reduziert wird, wenn der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC bei oder unter dem Schwellenwert Th_ACC liegt, kann auch in diesem Fall die Hochpotentialvermeidungsspannung erzeugt werden.
F. Modifikationen
Diese Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb eines Bereichs, der nicht vom Gedanken der Erfindung abweicht, in verschiedenen Aspekten implementiert werden. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 180 in der oben genannten Ausführungsform einige oder alle von den oben genannten Funktionen und einige oder alle der oben genannten Prozesse unter Verwendung von Software erreichen. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung 180 einige oder alle von diesen Funktionen und einige oder alle von diesen Prozessen unter Verwendung von Hardware erreichen. Als diese Hardware eignen sich verschiedene Arten von Schaltungen, einschließlich einer integrierten Schaltung, einer diskreten Schaltung und eines Schaltungsmoduls, das diese Schaltungen in Kombination verwendet. Die folgenden Modifikationen sind ebenfalls möglich.
F-1. Erste Modifikation
In den oben genannten Ausführungsformen ist die geforderte ACP-Antriebsleistung P^RQ eine Leistung, die erforderlich ist, um den ACP 138 in einen Antriebszustand zu versetzen, der das geforderte Beschleunigungsdrehmoment T_ACC berücksichtigt. Alternativ dazu kann die geforderte ACP-Antriebsleistung P_RQ Leistung beinhalten, die nicht dafür gedacht ist, den ACP 138 anzutreiben, beispielsweise eine Antriebskraft für ein Ventil.
F-2. Zweite Modifikation
In den oben genannten Ausführungsformen vergleicht die PM-ECU 181 die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL (die Sollleistung P_COM) mit der höchsten geforderten Leistung P_MAX und entscheidet, ob die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht überschreitet. Alternativ dazu ist es möglich, dass die PM-ECU 181 die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL und die höchste geforderte Leistung P_MAX nicht vergleicht, sondern die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL und die höchste geforderte Leistung P_MAX als Leistungsbefehl PCOM an die FDC-ECU 183 ausgibt. Dann kann die FDC-ECU 183 die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL und die höchste geforderte Leistung P_MAX vergleichen. Als weitere Alternative können sowohl die PM-ECU 181 als auch die FDC-ECU 183 die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL und die höchste geforderte Leistung P_MAX vergleichen.
F-3. Dritte Modifikation
In der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung (3) der ersten und der zweiten Ausführungsform wird der Korrekturfaktor α auf null eingestellt, wenn in Schritt S110 entschieden wird, dass die „vorgegebene Bedingung” erfüllt ist (Schritt S130). Alternativ dazu kann der Korrekturfaktor α in einem Fall, wo die „vorgegebene Bedingung” nicht erfüllt ist, wie in der dritten Ausführungsform auf einen Wert reduziert werden, der kleiner ist als der Korrekturfaktor α, aber nicht auf null eingestellt werden. Auch in diesem Fall kann die höchste geforderte Leistung P_MAX reduziert werden, wenn die „vorgegebene Bedingung” erfüllt ist, wodurch das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie 140 reduziert wird. Indessen kann der Korrekturfaktor α in der dritten Ausführungsform auf null eingestellt werden, wenn entschieden wird, dass die „vorgegebene Bedingung” erfüllt ist.
F-4. Vierte Modifikation
Wenn in der Korrekturfaktoreinstellungssteuerung (12) der vierten Ausführungsform der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC (Schritt S127: Nein), wird der Korrekturfaktor α nicht auf Basis einer Blockierungsvoraussage reduziert. Alternativ dazu kann der Korrekturfaktor α auf Basis der Blockierungsvoraussage reduziert werden, obwohl der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC gleich oder kleiner ist als der Schwellenwert Th_ACC. Vorzugsweise nimmt der Korrekturfaktor α in diesem Fall einen Wert an, der größer ist als der Korrekturfaktor α für den Fall, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers D_ACC größer ist als der Schwellenwert Th_ACC (wenn das „Blockierungsvoraussage-Flag gesetzt ist” in 10). Dadurch kann das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie 140 unwahrscheinlich werden und gleichzeitig kann ein hohes Potential vermieden werden.
F-5. Fünfte Modifikation
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinrichtung 180 entscheiden, ob eine vorgegebene Bedingung für eine schnelle Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung P_CONS erfüllt ist. Wenn die Steuereinrichtung 180 entscheidet, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, kann sie die Ladeleistung P_chg, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie 140 berechnet wird, auf null einstellen und die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL als P_T/M + P_AUX + P_chg berechnen. Wenn die Steuereinrichtung 180 entscheidet, dass die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt ist, kann sie die die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL unter Verwendung der Ladeleistung P_chg, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie 140 berechnet wird, als P_T/M + P_AUX + P_chg berechnen. Auch in diesem Fall wird die Ladeleistung P_chg, die in der geforderten Fahrzeugleistung P_VHCL enthalten ist, auf null eingestellt, um die geforderte Fahrzeugleistung P_VHCL zu reduzieren, wenn eine rasche Reduzierung der T/M-Verbrauchsleistung bevorsteht. Dadurch kann das Auftreten einer Überladung der Sekundärbatterie 140 unwahrscheinlich werden.

Claims

Brennstoffzellensystem (100) zum Einbau in ein Fahrzeug (10), wobei das Brennstoffzellensystem (100) aufweist: eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt; eine Sekundärbatterie (140), die Leistung zum Elektromotor (136) liefert; einen SOC-Detektor (142), der eine Temperatur, eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom der Sekundärbatterie (140) erfasst und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie (140) auf Basis dieser Werte erfasst; einen Beschleunigerpositionsdetektor (190), der einen Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) erfasst; und eine Steuereinrichtung (180), die Leistung steuert, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden soll, wobei die Steuereinrichtung (180) aufweist: einen Erzeugungsleistungsforderungsrechner, der eine geforderte Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet; und einen Leistungsforderungsobergrenzenrechner, der eine höchste geforderte Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden kann, auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass die höchste geforderte Leistung eine zulässige Ladeleistung beinhaltet, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird, die Steuereinrichtung (180) entscheidet, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors (136) erfüllt ist, wobei die Steuereinrichtung (180), falls sie entscheidet, dass die Bedingung erfüllt ist, die zulässige Ladeleistung auf null einstellt und die höchste geforderte Leistung berechnet, wobei die Steuereinrichtung (180), falls sie entscheidet, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, die höchste geforderte Leistung unter Verwendung der zulässigen Ladeleistung berechnet, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird, und wobei die Steuereinrichtung (180), falls die berechnete geforderte Erzeugungsleistung die berechnete höchste geforderte Leistung überschreitet, bewirkt, dass die Brennstoffzelle (110) Leistung unter Berücksichtigung der berechneten höchsten geforderten Leistung erzeugt.
Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Minderungsrate des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers, gleich oder größer als ein erster Schwellenwert wird.
Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Gangstellung des Fahrzeugs (10) von einer Fahrstellung in eine Neutralstellung geändert wird und die Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt wird, gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert wird.
Brennstoffzellensystem (100) zum Einbau in ein Fahrzeug (10), wobei das Brennstoffzellensystem (100) aufweist: eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt; eine Sekundärbatterie (140), die Leistung zum Elektromotor (136) liefert; einen SOC-Detektor (142), der eine Temperatur, eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom der Sekundärbatterie (140) erfasst und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie (140) auf Basis dieser Werte erfasst; einen Beschleunigerpositionsdetektor (190), der einen Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) erfasst; und eine Steuereinrichtung (180), die eine geforderte Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet, wobei die geforderte Erzeugungsleistung eine Ladeleistung beinhaltet, die unter Berücksichtigung der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (180) entscheidet, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors (136) erfüllt ist, die Steuereinrichtung (180), falls sie entscheidet, dass die Bedingung erfüllt ist, die Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird, auf null einstellt und die geforderte Erzeugungsleistung berechnet, und die Steuereinrichtung (180), falls sie entscheidet, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, die geforderte Erzeugungsleistung unter Verwendung der Ladeleistung berechnet, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird.
Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 4, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Geschwindigkeit, mit welcher der Gasgeber niedergedrückt wird, gleich oder größer als ein erster Schwellenwert wird.
Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 4, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Gangstellung des Fahrzeugs (10) von einer Fahrstellung in eine Neutralstellung geändert wird und die Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt wird, gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert wird.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) zum Einbau in ein Fahrzeug, wobei das Brennstoffzellensystem (100) eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt, und eine Sekundärbatterie (140) aufweist, die Leistung zum Elektromotor (136) liefert, wobei das Verfahren beinhaltet: Erfassen eines Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) und einer Temperatur und eines Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) und Berechnen einer geforderten Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140); Berechnen einer höchsten geforderten Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden kann, auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140), wobei die höchste geforderte Leistung eine zulässige Ladeleistung beinhaltet, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter aufweist: Entscheiden, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors (136) erfüllt ist; Einstellen der zulässigen Ladeleistung auf null und Berechnen der höchsten geforderten Leistung, falls entschieden wird, dass die Bedingung erfüllt ist; Berechnen der höchsten geforderten Leistung unter Verwendung der zulässigen Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird, falls entschieden wird, dass die Bedingung nicht erfüllt ist; und Bewirken, dass die Brennstoffzelle (110) Leistung unter Berücksichtigung der höchsten geforderten Leistung erzeugt, wenn die berechnete geforderte Erzeugungsleistung die berechnete höchste geforderte Leistung überschreitet.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 7, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Minderungsrate des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers, gleich oder größer als ein erster Schwellenwert wird.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 7, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Gangstellung des Fahrzeugs (10) von einer Fahrstellung in eine Neutralstellung geändert wird und die Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt wird, gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert wird.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) zum Einbau in ein Fahrzeug (10), wobei das Brennstoffzellensystem (100) eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt, und eine Sekundärbatterie (140) aufweist, die Leistung zum Elektromotor (136) liefert, wobei das Verfahren beinhaltet: Erfassen eines Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) und einer Temperatur und eines Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) und Berechnen einer geforderten Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140), wobei die geforderte Erzeugungsleistung Ladeleistung beinhaltet, die unter Berücksichtigung der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter aufweist: Entscheiden, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors (136) erfüllt ist; Einstellen der Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet wird, auf null und Berechnen der geforderten Erzeugungsleistung, wenn entschieden wird, dass die Bedingung erfüllt ist; und Berechnen der geforderten Erzeugungsleistung unter Verwendung der Ladeleistung, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet werden, falls entschieden wird, dass die Bedingung nicht erfüllt ist.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 10, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Minderungsrate des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers, gleich oder größer als ein erster Schwellenwert wird.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 10, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Gangstellung des Fahrzeugs (10) von einer Fahrstellung in eine Neutralstellung geändert wird und die Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt wird, gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert wird.
Brennstoffzellensystem (100) zum Einbau in ein Fahrzeug, wobei das Brennstoffzellensystem (100) aufweist: eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt; eine Sekundärbatterie (140), die Leistung zum Elektromotor (136) liefert; einen SOC-Detektor (142), der eine Temperatur und einen Ladungszustand der Sekundärbatterie (140) erfasst; einen Beschleunigerpositionsdetektor (190), der einen Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) erfasst; und eine Steuereinrichtung (180), die Leistung steuert, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden soll, wobei die Steuereinrichtung (180) aufweist: einen Erzeugungsleistungsforderungsrechner, der eine geforderte Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet; und einen Leistungsforderungsobergrenzenrechner, der eine höchste geforderte Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden kann, auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass die höchste geforderte Leistung eine zulässige Ladeleistung beinhaltet, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) und eines Korrekturfaktors berechnet wird, die Steuereinrichtung (180) entscheidet, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors (136) erfüllt ist, die Steuereinrichtung (180), falls sie entscheidet, dass die Bedingung erfüllt ist, die zulässige Ladeleistung dadurch reduziert, dass sie den Korrekturfaktor kleiner macht als den Korrekturfaktor für einen Fall, wo die Bedingung nicht erfüllt ist, und die höchste geforderte Leistung berechnet, die Steuereinrichtung (180), falls sie entscheidet, dass die Bedingung nicht erfüllt ist, die zulässige Ladeleistung dadurch vergrößert, dass sie den Korrekturfaktor größer macht als den Korrekturfaktor für einen Fall, wo die Bedingung erfüllt ist, und die höchste geforderte Leistung berechnet, und wobei die Steuereinrichtung (180), falls die berechnete geforderte Erzeugungsleistung die berechnete höchste geforderte Leistung überschreitet, bewirkt, dass die Brennstoffzelle (110) Leistung unter Berücksichtigung der berechneten höchsten geforderten Leistung erzeugt.
Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 13, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Bremskraft des Fahrzeugs (10), die durch Anlegen einer Bremse erzeugt wird, größer wird als eine Antriebskraft des Fahrzeugs (10), die durch den Elektromotor (136) erzeugt wird.
Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung (180) in einem Fall, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert und gleichzeitig entschieden wird, dass die Bedingung erfüllt ist, den Korrekturfaktor größer macht als den Korrekturfaktor für einen Fall, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers größer ist als der vorgegebene Wert.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) zum Einbau in ein Fahrzeug (10), wobei das Brennstoffzellensystem (100) eine Brennstoffzelle (110), die Leistung zu einem Elektromotor (136) liefert, der das Fahrzeug (10) antreibt, und eine Sekundärbatterie (140) aufweist, die Leistung zum Elektromotor (136) liefert, wobei das Verfahren beinhaltet: Erfassen eines Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers des Fahrzeugs (10) und einer Temperatur und eines Ladungszustands der Sekundärbatterie und Berechnen einer geforderten Erzeugungsleistung zur Ausgabe als Befehl an die Brennstoffzelle (110) auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140); Berechnen einer höchsten geforderten Leistung, die von der Brennstoffzelle (110) erzeugt werden kann, auf Basis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigers und der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140), dadurch gekennzeichnet, dass die höchste geforderte Leistung eine zulässige Ladeleistung beinhaltet, die auf Basis der Temperatur und des Ladungszustands der Sekundärbatterie (140) und eines Korrekturfaktors berechnet wird; wobei das Verfahren weiter aufweist: Entscheiden, ob eine vorgegebene Bedingung als Bedingung für eine schnelle Reduzierung der Verbrauchsleistung des Elektromotors (136) erfüllt ist; Reduzieren der zulässigen Ladeleistung durch Verkleinern des Korrekturfaktors gegenüber dem Korrekturfaktor für einen Fall, wo die Bedingung nicht erfüllt ist, und Berechnen der höchsten geforderten Leistung, wenn entschieden wird, dass die Bedingung erfüllt ist; Vergrößern der zulässigen Ladeleistung durch Vergrößern des Korrekturfaktors gegenüber dem Korrekturfaktor in einem Fall, wo die Bedingung erfüllt ist, und Berechnen der höchsten geforderten Leistung, wenn entschieden wird, dass die Bedingung nicht erfüllt ist; und Bewirken, dass die Brennstoffzelle (110) Leistung unter Berücksichtigung der höchsten geforderten Leistung erzeugt, wenn die berechnete geforderte Erzeugungsleistung die berechnete höchste geforderte Leistung überschreitet.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 16, wobei die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Bremskraft des Fahrzeugs (10), die durch Anlegen einer Bremse erzeugt wird, größer wird als eine Antriebskraft des Fahrzeugs (10), die durch den Elektromotor (136) erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 17, wobei in einem Fall, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert und gleichzeitig entschieden wird, dass die Bedingung erfüllt ist, der Korrekturfaktor größer gemacht wird als der Korrekturfaktor für einen Fall, wo der Betrag des Niederdrückens des Beschleunigers größer ist als der vorgegebene Wert.
Fahrzeug (10), aufweisend: das Brennstoffzellensystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 13 bis 15; und einen Elektromotor (136), der das Fahrzeug (10) mit Leistung antreibt, die vom Brennstoffzellensystem (100) geliefert wird.