DE102017102918A1 - Leistungszufuhrverfahren und Leistungszufuhrsystem - Google Patents

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Hiromu Saito
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Abstract

Ein Leistungszufuhrverfahren, das in einem System durchgeführt wird, welches eine Brennstoffzelle (14), eine Sekundärbatterie (12), einen Motor (18) und ein Hilfsaggregat (15) für die Brennstoffzelle beinhaltet, beinhaltet Steuern eines intermittierenden Betriebs, durch den zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle intermittierend umgeschaltet wird, um elektrischen Leistungslasten, welche den Motor und das Hilfsaggregat beinhalten, Leistung zuzuführen, Bestimmen, ob in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt oder nicht, Anweisen des Motors, Leistung unter der Bedingung zu regenerieren, dass bei der Bestimmung, ob die Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass die Abnormität in der Sekundärbatterie auftritt, und Zuführen von Leistung, die durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird, zu dem Hilfsaggregat.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Leistungszufuhrverfahren und ein Leistungszufuhrsystem.
  • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Ein Leistungszufuhrsystem, das unter Verwendung einer Brennstoffzelle aufgebaut ist, hat Beachtung gefunden. Die Brennstoffzelle beinhaltet eine Anode, der wasserstoffhaltiges Brenngas zugeführt wird, und eine Kathode, der Luft zugeführt wird, und erzeugt Elektrizität infolge einer elektrochemischen Reaktion des Brenngases und Oxidationsgases. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-036101 ( JP 2011-036101 A ) offenbart ein Leistungszufuhrsystem, in dem eine Brennstoffzelle verwendet wird.
  • Das Elektrofahrzeug, in dem das Leistungszufuhrsystem montiert ist, ist imstande, erforderlichenfalls zwischen Leistungszufuhr aus der Brennstoffzelle und einer Sekundärbatterie umzuschalten. Beispielsweise ist es möglich, in Abhängigkeit von Ausgabeerfordernissen eines Traktionsmotors und Hilfsaggregaten der Brennstoffzelle sowie einer Ladungsmenge in der Sekundärbatterie zwischen Leistungszufuhr aus der Brennstoffzelle und aus der Sekundärbatterie und Leistungszufuhr ausschließlich aus der Sekundärbatterie umzuschalten. Während Leistung ausschließlich aus der Sekundärbatterie zugeführt wird, stoppt die Brennstoffzelle die Erzeugung von Elektrizität. Mithin arbeitet die Brennstoffzelle intermittierend. Diese Art von Leistungszufuhr wird somit als ein intermittierender Betrieb bezeichnet.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es gibt Fälle, in denen bei der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt und die Sekundärbatterie somit nicht imstande ist, Leistung zuzuführen. In einem solchen Fall ist es notwendig, einen Traktionsmotor unter Verwendung von Leistung aus der Brennstoffzelle anzutreiben. Jedoch ist es erforderlich, Hilfsaggregaten, welche notwendig sind, um die Brennstoffzelle von einem nicht-leistungserzeugenden Zustand in einen leistungserzeugenden Zustand umzustellen, Leistung zuzuführen. Da indes eine Abnormität in der Sekundärbatterie auftritt, ist es nicht möglich, von der Sekundärbatterie eine Leistungszufuhr zum Antreiben der Hilfsaggregate zu erhalten. Infolgedessen kann es sein, dass das Elektrofahrzeug nicht imstande ist, seine Fahrt fortzusetzen.
  • Die Erfindung sieht eine Technologie vor, die einer Brennstoffzelle die Wiederaufnahme der Leistungserzeugung selbst dann ermöglicht, wenn in einer Sekundärbatterie während eines intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt.
  • Ein Leistungszufuhrverfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird in einem System durchgeführt, das eine Brennstoffzelle, eine Sekundärbatterie, einen Motor und ein Hilfsaggregat für die Brennstoffzelle beinhaltet. Das Leistungszufuhrverfahren beinhaltet Steuern eines intermittierenden Betriebs, durch den zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle intermittierend umgeschaltet wird, um elektrischen Leistungslasten, welche den Motor und das Hilfsaggregat beinhalten, Leistung zuzuführen, Bestimmen, ob in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt oder nicht, Anweisen des Motors, Leistung unter der Bedingung zu regenerieren, dass bei der Bestimmung, ob eine Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass die Abnormität in der Sekundärbatterie auftritt, und Zuführen von Leistung, die durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird, zu dem Hilfsaggregat.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann das Leistungszufuhrverfahren ferner das Berechnen von Leistung beinhalten, die durch die Regenerierung erzeugt werden kann, welche durch den Motor durchgeführt wird, wenn bei der Bestimmung, ob eine Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass die Abnormität in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs auftritt, und die Regenerierung kann durchgeführt werden, wenn die erzeugbare Leistung größer oder gleich einem gegebenen Wert ist.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann das Leistungszufuhrverfahren das Messen einer Bewegungsgeschwindigkeit eines bewegten Körpers, an dem das System montiert ist, beinhalten, und die erzeugbare Leistung kann basierend auf der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit berechnet werden.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann die Anweisung zur Durchführung der Regenerierung erteilt werden, wenn Leistung, welche durch Abziehen mindestens einer Verlustleistung von der generierbaren Leistung erhalten wird, größer oder gleich einer Leistung ist, die es dem Hilfsaggregat erlaubt, die Brennstoffzelle zur Aufnahme des Betriebs zu veranlassen, wobei die Verlustleistung erforderlich ist, um die erzeugbare Leistung zu gewinnen.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann Leistung, die durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird, in einem Kondensator gespeichert werden.
  • Ein Leistungszufuhrsystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist mit einer Brennstoffzelle, einer Sekundärbatterie, einem Motor, einem Hilfsaggregat für die Brennstoffzelle und einem Controller versehen. Der Controller ist ausgestaltet, um einen intermittierenden Betrieb zu steuern, durch den zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle intermittierend umgeschaltet wird, um elektrischen Leistungslasten, welche den Motor und das Hilfsaggregat beinhalten, Leistung zuzuführen, und der Controller ist ausgestaltet, um zu bestimmen, ob in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt oder nicht, den Motor anzuweisen, Leistung unter der Bedingung zu regenerieren, dass bestimmt wird, dass die Abnormität auftritt, und dem Hilfsaggregat Leistung zuzuführen, die durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann der Controller ausgestaltet sein, um Leistung zu berechnen, die durch die Regenerierung erzeugt werden kann, welche von dem Motor durchgeführt wird, wenn bei der Bestimmung, ob eine Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs die Abnormität auftritt, und kann auch ausgestaltet sein, um den Motor zu veranlassen, die Regenerierung durchzuführen, wenn die erzeugbare Leistung größer oder gleich einem gegebenen Wert ist.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann das Leistungszufuhrsystem ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor beinhalten, der eine Bewegungsgeschwindigkeit eines bewegten Körpers misst, an dem das Leistungszufuhrsystem montiert ist. Der Controller kann ausgestaltet sein, um die Leistung zu berechnen, die basierend auf der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit erzeugt werden kann.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann der Controller ausgestaltet sein, um die Regenerierung durchzuführen, wenn Leistung, welche durch Abziehen mindestens einer Verlustleistung von der erzeugbaren Leistung erhalten wird, größer oder gleich einer Leistung ist, die es dem Hilfsaggregat ermöglicht, die Brennstoffzelle zur Aufnahme des Betriebs zu veranlassen, wobei die Verlustleistung erforderlich ist, um die erzeugbare Leistung zu gewinnen.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann das Leistungszufuhrsystem ferner einen Kondensator beinhalten, der Leistung speichert, welche durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird.
  • Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt sieht die Erfindung eine Technologie vor, die es der Brennstoffzelle ermöglicht, die Leistungserzeugung selbst dann wiederaufzunehmen, wenn in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Merkmale, Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und wobei:
  • 1 eine Ansicht ist, die eine schematische Struktur eines Leistungszufuhrsystems gemäß einer Ausführungsform zeigt; und
  • 2 ein Flussdiagramm ist, das einen durch das Leistungszufuhrsystem gemäß der Ausführungsform durchgeführten Verarbeitungsablauf zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Jedoch ist der Umfang der Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt.
  • [Struktur eines Leistungszufuhrsystems]
  • Bezugnehmend auf 1 wird ein Beispiel für eine schematische Struktur eines Leistungszufuhrsystems gemäß der Ausführungsform der Erfindung erläutert. Das Leistungszufuhrsystem 1 ist mit einem Controller 11, einer Sekundärbatterie 12, einem DC/DC-Wandler 13, einer Brennstoffzelle 14, Hilfsaggregaten 15, einem DC/DC-Wandler 16, einem Inverter 17, einem Motor 18, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19, einem Kondensator 20, einer Batterie 21, einem DC/DC-Wandler 22 und einer Niederspannungslast 23 versehen. Das Leistungszufuhrsystem 1 kann an einem Fahrzeug (einem bewegten Körper), wie etwa einem Brennstoffzellenfahrzeug (FCV), einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug, montiert sein. 1 zeigt nur eine in dem Leistungszufuhrsystem 1 beinhaltete Hauptstruktur, und das Leistungszufuhrsystem 1 kann auch andere in einem allgemeinen Leistungszufuhrsystem vorgesehene Strukturen beinhalten.
  • Die Sekundärbatterie 12 ist ein Elektrizitätsspeicherteil, das imstande ist, Elektrizität zu laden und zu entladen. Beispielsweise besteht die Sekundärbatterie 12 aus einer Lithium-Ionen-Batterie, einer Nickel-Metallhydrid-Batterie oder einem Kondensator. Die Sekundärbatterie 12 ist in einen Entladepfad der Brennstoffzelle 14 eingesetzt und mit der Brennstoffzelle 14 parallel zu dem Inverter 17 verbunden. Auch ist die Sekundärbatterie 12 mit den Hilfsaggregaten 15 verbunden.
  • Der DC/DC-Wandler 13 ist ein DC- bzw. Gleichspannungswandler, der zwischen der Sekundärbatterie 12 und dem Inverter 17 vorgesehen ist. Der DC/DC-Wandler 13 ist beispielsweise ein Vollbrückenwandler, der vier Leistungstransistoren und eine dedizierte Ansteuerschaltung (beide nicht gezeigt) beinhaltet. Der DC/DC-Wandler 13 stuft eine Gleichspannung von aus der Sekundärbatterie 12 zugeführter Leistung herauf oder herab und gibt sie an die Seite der Brennstoffzelle 14 oder an die Seite des Inverters 17 ab. Auch stuft der DC/DC-Wandler 13 eine Gleichspannung von aus der Brennstoffzelle 14 zugeführter Leistung herauf oder herab und gibt sie an die Sekundärbatterie 12 ab. Dies bedeutet, dass der DC/DC-Wandler 13 es der Sekundärbatterie 12 ermöglicht, aufgeladen und entladen zu werden.
  • Die Brennstoffzelle 14 ist so aufgebaut, dass sie einen Zellenstapel vom Festpolymerelektrolyttyp beinhaltet, welcher hergestellt wird, indem eine Mehrzahl von Zellen (Einzelzellen, von denen jede eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten (Leistungserzeugungskörper) aufweist) in Reihe laminiert werden. Während die Brennstoffzelle 14 bei normaler Leistungserzeugung arbeitet, läuft eine durch Formel (1) ausgedrückte Oxidationsreaktion in der Anode ab, und eine durch Formel (2) ausgedrückte Reduktion läuft in der Kathode ab. Die Brennstoffzelle 14 als Ganzes erzeugt Leistung infolge einer durch Formel (3) ausgedrückten elektrochemischen Reaktion. H2 → 2H+ + 2e– Formel (1) (1/2)O2 + 2H+ + 2e– → H2O Formel (2) H2 + (1/2)O2 → H2O Formel (3)
  • Die Hilfsaggregate 15 sind verschiedene Arten von Apparaturen, die für einen Betrieb der Brennstoffzelle 14 verwendet werden. Die Hilfsaggregate 15 beinhalten beispielsweise einen Kompressor und eine Pumpe zum Zuführen von Brenngas und Oxidanzgas zu der Brennstoffzelle 14. Die Hilfsaggregate 15 verwenden Leistung, die aus der Sekundärbatterie 12 oder der Brennstoffzelle 14 zugeführt wird, als ihre Antriebsleistung. Die Leistungszufuhr aus der Brennstoffzelle 14 zu den Hilfsaggregaten 15 erfolgt durch den DC/DC-Wandler 13 und den DC/DC-Wandler 16.
  • Der DC/DC-Wandler 16 ist ein Gleichspannungswandler, der zwischen der Brennstoffzelle 14 und dem Inverter 17 vorgesehen ist. Der DC/DC-Wandler 16 besteht aus einem Vollbrückenwandler oder dergleichen. Der DC/DC-Wandler 16 stuft die DC-Spannung von aus der Brennstoffzelle 14 zugeführter Leistung herauf oder herab und gibt sie an den Inverter 17 ab.
  • Der Inverter 17 ist beispielsweise ein PWM (pulsbreitenmodulierter) Inverter, der eine Mehrzahl von Schaltelementen beinhaltet. Der Inverter 17 wandelt Gleichstromleistung, die aus der Brennstoffzelle 14 oder der Sekundärbatterie 12 zugeführt wird, in Dreiphasen-Wechselstromleistung in Übereinstimmung mit einer Steuerbefehleingabe des Controllers 11 um und führt die umgewandelte Leistung dem Motor 18 zu.
  • Der Motor 18 ist ein Traktionsmotor zum Antreiben von Antriebsrädern und so fort des bewegten Körpers, an dem das Leistungszufuhrsystem 1 montiert ist. Als seine Antriebskraft verwendet der Motor 18 Leistung, die durch den Inverter 17 aus der Brennstoffzelle 14 oder der Sekundärbatterie 12 zugeführt wird. Die Anzahl von Umdrehungen des Motors 18 wird durch den Inverter 17 gesteuert. Der Motor 18 ist dazu imstande, Leistung in Übereinstimmung mit der Drehzahl zu regenerieren. Mit der regenerierten Leistung ist es möglich, die Sekundärbatterie 12 und den Kondensator 20 aufzuladen.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 ist ein Sensor, der eine Bewegungsgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) des bewegten Körpers, an dem das Leistungszufuhrsystem 1 montiert ist, erfasst und die erfasste Geschwindigkeit an den Controller 11 ausgibt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 erfasst die Bewegungsgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Anzahl von Umdrehungen des Motors 18, der Anzahl von Umdrehungen der Räder des bewegten Körpers und so fort.
  • Der Kondensator 20 ist ein Elektrizitätsspeicherteil, in dem regenerierte Leistung des Motors 18 gespeichert wird (ein Verbindungskabel zwischen dem Kondensator 20 und dem Motor 18 ist nicht gezeigt). Der Kondensator 20 glättet auch Strom, der aus dem DC/DC-Wandler 13 und dem DC/DC-Wandler 16 ausgegeben wird, und gibt den Strom an den Inverter 17 ab. Die übrigen Funktionen des Kondensators 20 werden später beschrieben. Der Kondensator 20 kann aus beliebigen Elektrizitätsspeichermitteln aufgebaut sein.
  • Die Batterie 21 ist ein Elektrizitätsspeicherteil, das imstande ist, aufgeladen und entladen zu werden. Beispielsweise ist die Batterie 21 eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder ein Kondensator. Die Batterie 21 wird als eine Leistungsquelle für elektrische Apparatur relativ niedriger Spannung (beispielsweise 12 V), wie etwa die Niederspannungslast 23 und den Controller 11, verwendet.
  • Der DC/DC-Wandler 22 ist ein Gleichspannungswandler, der zwischen die Sekundärbatterie 12 und die Hilfsaggregate 15 geschaltet ist. Der DC/DC-Wandler 22 ist ein Vollbrückenwandler oder dergleichen. Der DC/DC-Wandler 22 stuft eine Gleichspannung von Leistung, die aus der Sekundärbatterie 12 zugeführt wird, herunter und gibt sie an die Batterie 21 ab. Somit wird die Batterie 21 geladen.
  • Die Niederspannungslast 23 ist ein Hilfsaggregat, wie etwa eine fahrzeuginterne Lichtanlage und eine Klimaanlage, welches von Antriebsleistung bei einer relativ niedrigen Spannung (zum Beispiel 12 V) betrieben wird.
  • Der Controller 11 beinhaltet einen mit einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit), einem ROM (Nur-Lese-Speicher) und einem RAM (Direktzugriffsspeicher) versehenen Rechner. Der Controller 11 steuert die Verarbeitung und einen Betrieb jedes Bestandteils des Leistungssteuerungssystems 1 basierend auf Signalen, die von anderen Strukturen, Programmen, welche in einem Speicherteil wie etwa dem RAM gespeichert sind, und so fort eingegeben werden. Leistung zum Betreiben des Controllers 11 wird von der Batterie 21 zugeführt (ein Verbindungskabel zwischen dem Controller 11 und der Batterie 21 ist aus Gründen der Vereinfachung nicht gezeigt).
  • Zum Beispiel steuert der Controller 11 einen intermittierenden Betrieb, bei dem ein Umschalten zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 14 intermittierend erfolgt, um elektrischen Leistungslasten, welche den Motor 18 und die Hilfsaggregate 15 beinhalten, Leistung zuzuführen. Der intermittierende Betrieb wird in Übereinstimmung mit elektrischer Leistung, welche von den elektrischen Leistungslasten benötigt wird, einem Leistungsakkumulationsverhältnis der Sekundärbatterie 12 und so fort gesteuert. Beispielsweise berechnet der Controller 11 zunächst Leistung, die von den elektrischen Leistungslasten, welche den Motor 18 und die Hilfsaggregate 15 beinhalten, benötigt wird, und spezifiziert ein Leistungsakkumulationsverhältnis der Sekundärbatterie 12. Als Nächstes bestimmt der Controller 11, ob die berechnete erforderliche Leistung durch eine Leistungszufuhr aus der Sekundärbatterie 12 gedeckt ist, und führt eine Steuerung durch, so dass eine Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 14 gestoppt wird, wenn sie gedeckt ist, und die Sekundärbatterie 12 dem Motor 18, den Hilfsaggregaten 15 und so fort Leistung zuführt. Wenn die Leistungszufuhr aus der Sekundärbatterie 12 die erforderliche Leistung nicht abdeckt, dann führt der Controller 11 eine Steuerung durch, so dass die Brennstoffzelle 14 Leistung erzeugt und die Brennstoffzelle 14 und die Sekundärbatterie 12 Leistung zuführen. Ein System auf einem Chip (SOC) kann als eine Struktur verwendet werden, welche bestimmt, ob die berechnete erforderliche Leistung durch die aus der Sekundärbatterie 12 zugeführte Leistung gedeckt ist oder nicht.
  • Hier kann während des intermittierenden Betriebs, wenn eine Abnormität in der Sekundärbatterie 12 auftritt, die Verbindung zwischen der Sekundärbatterie 12 und den Hilfsaggregaten 15 getrennt werden oder die Sekundärbatterie 12 kann nicht zum Zuführen von Leistung imstande sein. In einem solchen Fall ist es selbst dann, wenn versucht wird, eine Steuerung durchzuführen, um die Brennstoffzelle 14 aus einem nicht-leistungserzeugenden Zustand (Nichtbetriebszustand) in einen leistungserzeugenden Zustand umzustellen, nicht möglich, den Hilfsaggregaten 15 Leistung aus der Sekundärbatterie 12 zuzuführen, um die Brennstoffzelle 14 zur Wiederaufnahme ihres Betriebs zu veranlassen. Infolgedessen ist es nicht möglich, die Hilfsaggregate 15 anzutreiben, und die Brennstoffzelle 14 kann auch nicht betrieben werden. Sofern die Brennstoffzelle 14 nicht betrieben wird, kann auch der Motor 18 nicht angetrieben werden und eine Weiterfahrt des bewegten Körpers, an dem das Leistungszufuhrsystem 1 montiert ist, wird unmöglich.
  • Um diese Situation zu vermeiden, bestimmt der Controller 11 in dieser Ausführungsform zunächst, ob in der Sekundärbatterie 12 während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt oder nicht. Unter der Bedingung, dass bestimmt wird, dass eine Abnormität auftritt, ist der Controller 11 imstande, eine Steuerung derart durchzuführen, dass der Motor 18 angewiesen wird, Leistung zu regenerieren. In Übereinstimmung mit der Anweisung regeneriert der Motor 18 Leistung. Der Controller 11 führt eine Steuerung derart durch, dass der Kondensator 20 mit regenerierter Leistung, die von dem Motor 18 erhalten wird, aufgeladen wird. Mithin werden die Hilfsaggregate 15 durch Leistung aktiviert, welche von dem Kondensator 20 (ein Verbindungskabel zwischen dem Kondensator 20 und den Hilfsaggregaten 15 ist nicht gezeigt) abgegeben wird, und es ist möglich, durch Antreiben der Hilfsaggregate 15 mit dem Antreiben der Brennstoffzelle 14 zu beginnen.
  • Eine Abnormität der Sekundärbatterie 12 wird in Übereinstimmung mit einem durch den Controller 11 von der Sekundärbatterie 12 oder dem DC/DC-Wandler 13 empfangenen Steuersignal oder dadurch erfasst, dass das Steuersignal nicht empfangen wird.
  • Wie bislang ausgeführt, beginnt gemäß dieser Ausführungsform der Motor 18 unter der Bedingung mit der Regenerierung von Leistung, dass in der Sekundärbatterie 12 während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt. Dies bedeutet, dass der Motor 18 selbst in einem Zustand, in dem keine Leistungsregenerierung erfolgen soll (zum Beispiel dann, wenn ein Fahrzeug bergab führt), damit beginnt, Leistung zu regenerieren, wenn in der Sekundärbatterie 12 während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt. Mithin wird gemäß dieser Ausführungsform selbst dann, wenn in der Sekundärbatterie 12 während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt, regenerierte Leistung, welche von dem Motor 18 erhalten wird, als Antriebsleistung für die Hilfsaggregate 15 zugeführt, wodurch es ermöglicht wird, einen Betrieb der Brennstoffzelle 14 wiederaufzunehmen.
  • Je nach der Anzahl von Umdrehungen des Motors 18 oder der Bewegungsgeschwindigkeit des bewegten Körpers, an dem das Leistungszufuhrsystem 1 montiert ist, gibt es Fälle, in denen aus der Regenerierung nicht genügend Leistung zum Aufnehmen eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 erzeugt wird. Wenn selbst nach der Durchführung einer Regenerierung wie oben ausgeführt nicht genügend Leistung zur Aufnahme eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 erzeugt wird, während der bewegte Körper fährt, dann wird eine Trägheitsfahrtstrecke kurz. Mithin wird eine Strecke, welche der bewegte Körpers zurücklegen kann, um einen sicheren Ort zu erreichen, kurz. In Anbetracht dieser Punkte ist der Controller 11 imstande, eine Steuerung derart durchzuführen, dass die Regenerierung dann durchgeführt wird, wenn es möglich ist, genügend Leistung zum Aufnehmen eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 aus der später beschriebenen Regenerierung zu erzeugen.
  • Zunächst, wenn in der Sekundärbatterie 12 während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt, berechnet der Controller 11 Leistung, welche durch die von dem Motor 18 durchgeführte Regenerierung erzeugt werden kann. Leistung, welche durch die Regenerierung erzeugt werden kann, wird beispielsweise basierend auf der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 erfassten Bewegungsgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) berechnet. In diesem Fall speichert der Controller 11 eine Formel, um Leistung, die durch die Regenerierung erzeugt werden kann, basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit zu berechnen, oder ein Kennfeld, das eine Relation zwischen Bewegungsgeschwindigkeit und erzeugbarer Leistung darstellt, und der Controller 11 ist imstande, die Formel oder das Kennfeld zum Berechnen von erzeugbarer Leistung zu verwenden.
  • Der Controller 11 führt eine Steuerung derart durch, dass der Motor 18 Leistung regeneriert, wenn erzeugbare Leistung größer oder gleich einem gegebenen Wert ist. Der gegebene Wert ist auf einen Wert eingestellt, der größer ist als eine Leistung, die von den Hilfsaggregaten 15 benötigt wird, um einen Betrieb der Brennstoffzelle 14 aufzunehmen. Beispielsweise ist es möglich, den gegebenen Wert auf einen Wert einzustellen, der größer ist als eine Leistung, welche durch Addieren von Verlustleistung zu der Leistung, welche zur Aufnahme eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 notwendig ist, erhalten wird. Die Verlustleistung ist Leistung, welche erforderlich ist, um die zur Aufnahme eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 notwendige Leistung zu gewinnen. Dies bedeutet, dass der Controller 11 imstande ist, eine Steuerung derart durchzuführen, dass der Motor 18 Leistung regeneriert, wenn Leistung, welche durch Abziehen von mindestens einer Verlustleistung von durch Regenerierung erzeugbarer Leistung erhalten wird, größer oder gleich einer Leistung ist, welche es den Hilfsaggregaten 15 erlaubt, den Betrieb der Brennstoffzelle 14 zu starten. Die Verlustleistung ist Leistung, welche erforderlich ist, um die durch Regenerierung erzeugbare Leistung zu gewinnen.
  • Wie zuvor ausgeführt, ist der Controller 11 gemäß dieser Ausführungsform imstande, eine Steuerung durchzuführen, um die Regenerierung erfolgen zu lassen, wenn die Regenerierung genügend Leistung erzeugt, um einen Betrieb der Brennstoffzelle 14 aufzunehmen. Infolgedessen ist durch Durchführen einer Regenerierung von Leistung selbst dann möglich zu verhindern, dass eine Trägheitsfahrtstrecke kurz wird, wenn nicht genügend Leistung zur Aufnahme eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 erzeugt wird.
  • [Steuerungsablauf einer Leistungszufuhr]
  • Bezugnehmend auf 2 wird ein Verarbeitungsablauf einer durch das Leistungszufuhrsystem 1 durchgeführten Leistungszufuhr erläutert. Diese Verarbeitung wird durch den Controller 11 gesteuert. Die Details der Verarbeitung werden weggelassen, da sie bereits erläutert wurden.
  • Zunächst startet der Controller 11 in Schritt S11 einen intermittierenden Betrieb, in dem zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 14 intermittierend umgeschaltet wird, um den elektrischen Leistungslasten, welche den Motor 18 und die Hilfsaggregate 15 beinhalten, Leistung zuzuführen.
  • In Schritt S12 bestimmt der Controller 11, ob in der Sekundärbatterie 12 eine Abnormität auftritt oder nicht. Beispielsweise wird eine Abnormität in der Sekundärbatterie 12 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal, welches durch den Controller 11 von der Sekundärbatterie 12 oder dem DC/DC-Wandler 13 empfangen wird, oder dadurch erfasst, dass das Steuersignal nicht empfangen wird. Wenn bestimmt wird, dass eine Abnormität auftritt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S13 fort.
  • In Schritt S13 berechnet der Controller 11 eine Leistung, die durch eine von dem Motor 18 durchgeführte Regenerierung erzeugbar ist, und bestimmt, ob die erzeugbare Leistung größer oder gleich einem gegebenen Wert ist. Beispielsweise wird die durch die Regenerierung erzeugbare Leistung basierend auf einer durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 erfassten Bewegungsgeschwindigkeit berechnet. Wenn bestimmt wird, dass die erzeugbare Leistung größer oder gleich dem gegebenen Wert ist (Ja in Schritt S13), dann fährt die Verarbeitung mit Schritt S14 fort. Andernfalls (Nein in S13) endet die in 2 gezeigte Verarbeitung.
  • In Schritt S14 führt der Controller 11 eine Steuerung derart durch, dass eine Anweisung für den Motor 18 zum Erzeugen von Leistung ausgegeben wird. Danach fährt die Verarbeitung mit Schritt S15 fort. Wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass erzeugbare Leistung geringer ist als der gegebene Wert, dann erfolgt die Regenerierung nicht. In Schritt S15 wird den Hilfsaggregaten 15 regenerierte Leistung zugeführt, und die Hilfsaggregate 15 veranlassen den Betrieb der Brennstoffzelle 14.
  • Wie oben ausgeführt, wird gemäß dieser Ausführungsform selbst dann, wenn in der Sekundärbatterie 12 während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt, regenerierte Leistung, die von dem Motor 18 erhalten wird, als Antriebsleistung für die Hilfsaggregate 15 zugeführt, und die Leistungsversorgung wird zur Aufnahme eines Betriebs der Brennstoffzelle 14 fortgesetzt.
  • Ferner ist der Controller 11 gemäß dieser Ausführungsform imstande, eine Steuerung derart durchzuführen, dass eine Regenerierung erfolgt, wenn aus der Regenerierung genügend Leistung erzeugt werden kann, um einen Betrieb der Brennstoffzelle 14 aufzunehmen. Infolgedessen kann durch Regenerieren von Leistung selbst dann, wenn nicht genügend Leistung erzeugt wird, um einen Betrieb der Brennstoffzelle 14 aufzunehmen, verhindert werden, dass eine Trägheitsfahrtstrecke kurz wird.
  • Die Ausführungsform der Erfindung wurde insoweit unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Es ist offensichtlich, dass ein Fachmann innerhalb der im Umfang der Ansprüche beschriebenen Gattung zu verschiedenen Änderungen und Modifikationen gelangen wird, und jene Änderungen und Modifikationen fallen unter den Schutzbereich der Erfindung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-036101 [0002]
    • JP 2011-036101 A [0002]

Claims (10)

  1. Leistungszufuhrverfahren, das in einem System durchgeführt wird, welches eine Brennstoffzelle (14), eine Sekundärbatterie (12), einen Motor (18) und ein Hilfsaggregat (15) für die Brennstoffzelle beinhaltet, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines intermittierenden Betriebs, durch den zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle intermittierend umgeschaltet wird, um elektrischen Leistungslasten, welche den Motor und das Hilfsaggregat beinhalten, Leistung zuzuführen; Bestimmen, ob in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt oder nicht; Anweisen des Motors, Leistung unter der Bedingung zu regenerieren, dass bei der Bestimmung, ob eine Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass die Abnormität in der Sekundärbatterie auftritt; und Zuführen von Leistung, welche durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird, zu dem Hilfsaggregat.
  2. Leistungszufuhrverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Berechnen von Leistung, die durch die Regenerierung erzeugbar ist, welche von dem Motor durchgeführt wird, wenn bei der Bestimmung, ob eine Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass die Abnormität in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs auftritt, wobei die Regenerierung durchgeführt wird, wenn die erzeugbare Leistung größer oder gleich einem gegebenen Wert ist.
  3. Leistungszufuhrverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Messen einer Bewegungsgeschwindigkeit eines bewegten Körpers, an dem das System montiert ist, wobei die erzeugbare Leistung basierend auf der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit berechnet wird.
  4. Leistungszufuhrverfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Anweisung zum Durchführen der Regenerierung erteilt wird, wenn Leistung, die durch Abziehen mindestens einer Verlustleistung von der erzeugbaren Leistung erhalten wird, größer oder gleich einer Leistung ist, die es dem Hilfsaggregat erlaubt, die Brennstoffzelle zur Aufnahme des Betriebs zu veranlassen, wobei die Verlustleistung erforderlich ist, um die erzeugbare Leistung zu gewinnen.
  5. Leistungszufuhrverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Leistung, die durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird, in einem Kondensator gespeichert wird.
  6. Leistungszufuhrsystem, umfassend: eine Brennstoffzelle (14); eine Sekundärbatterie (12); einen Motor (18); ein Hilfsaggregat (15) für die Brennstoffzelle; und einen Controller (11), wobei der Controller ausgestaltet ist, um einen intermittierenden Betrieb zu steuern, durch den zwischen Ausführung und Beendigung von Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle intermittierend umgeschaltet wird, um elektrischen Leistungslasten, welche den Motor und das Hilfsaggregat beinhalten, Leistung zuzuführen, der Controller ausgestaltet ist, um zu bestimmen, ob in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs eine Abnormität auftritt oder nicht, den Motor anzuweisen, Leistung unter der Bedingung zu regenerieren, dass bestimmt wird, dass die Abnormität auftritt, und dem Hilfsaggregat Leistung zuzuführen, die durch Durchführen der Regenerierung erhalten wird.
  7. Leistungszufuhrsystem nach Anspruch 6, wobei der Controller ausgestaltet ist, um Leistung zu berechnen, die durch die Regenerierung erzeugt werden kann, welche von dem Motor durchgeführt wird, wenn bei der Bestimmung, ob eine Abnormität auftritt oder nicht, bestimmt wird, dass die Abnormität in der Sekundärbatterie während des intermittierenden Betriebs auftritt, und auch ausgestaltet ist, um den Motor zu veranlassen, die Regenerierung durchzuführen, wenn die erzeugbare Leistung größer oder gleich einem gegebenen Wert ist.
  8. Leistungszufuhrsystem nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der eine Bewegungsgeschwindigkeit eines bewegten Körpers misst, an dem das Leistungszufuhrsystem montiert ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die erzeugbare Leistung basierend auf der gemessenen Bewegungsgeschwindigkeit zu berechnen.
  9. Leistungszufuhrsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die Regenerierung durchzuführen, wenn Leistung, die durch Abziehen mindestens einer Verlustleistung von der erzeugbaren Leistung erhalten wird, größer oder gleich einer Leistung ist, die es dem Hilfsaggregat erlaubt, die Brennstoffzelle zur Aufnahme des Betriebs zu veranlassen, wobei die Verlustleistung erforderlich ist, um die erzeugbare Leistung zu gewinnen.
  10. Leistungszufuhrsystem nach Anspruch 6 bis 9, ferner umfassend einen Kondensator (20), der durch Durchführen der Regenerierung erhaltene Leistung speichert.
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