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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem und ein Fahrzeug.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Ein Antriebssystem nach dem Stand der Technik umfasst eine Brennstoffzelle, einen Brennstoffzellen-Aufwärtswandler, eine Batterie und einen Batterie-Aufwärtswandler, wie beispielsweise in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2014-183705 (
JP 2014-183705 A ) offenbart. Das Antriebssystem treibt einen Antriebsmotor über eine vom Brennstoffzellen-Aufwärtswandler aufwärts gewandelte Leistung und eine vom Batterie-Aufwärtswandler aufwärts gewandelte Leistung an. Der Brennstoffzellen-Aufwärtswandler umfasst eine Rückstromsperrdiode, um zu verhindern, dass Strom zur Brennstoffzelle zurückfließt. Bei einem Kurzschlussfehler der Rückstromsperrdiode verhindert das in
JP 2014-183705 A offenbarte Antriebssystem zum Zeitpunkt des Fehlereintritts ein Zurückfließen von Strom zur Brennstoffzelle durch Abschalten eines mit der Rückstromsperrdiode in Reihe geschalteten Relais.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Wenn das Relais im offenbarten Antriebssystem von
JP 2014-183705 A klein bemessen ist, erfolgt die Abschaltung des Relais in einem stromdurchflossenen Zustand, und damit ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass ein Kontakt des Relais schmilzt. Es ist somit wünschenswert, eine Technologie bereitzustellen, die das Schmelzen eines Relaiskontaktes verhindert, wenn das Relais infolge eines Kurzschlussfehlers einer Rückstromsperrdiode in einem Antriebssystem abgeschaltet wird.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem. Das Antriebssystem umfasst eine Antriebsvorrichtung, die einen elektrischen Leistungsgenerator umfasst; eine Brennstoffzelle; eine Sekundärbatterie; einen zwischen der Brennstoffzelle und der Antriebsvorrichtung zwischengeschalteten Brennstoffzellen-Aufwärtswandler, wobei der Brennstoffzellen-Aufwärtswandler eine Diode umfasst, die ausgelegt ist, um ein Fließen von Strom zur Brennstoffzelle zu verhindern; ein Relais, das mit einer Verdrahtung zwischen dem Brennstoffzellen-Aufwärtswandler und der Antriebsvorrichtung verbunden ist; einen Sekundärbatterie-Aufwärtswandler, der zwischen der Sekundärbatterie und einem Teil der Verdrahtung zwischen der Antriebsvorrichtung und dem Relais zwischengeschaltet ist; einen Brennstoffzellenspannungssensor ausgelegt zum Messen einer Spannung der Brennstoffzelle; einen Sekundärbatteriespannungssensor ausgelegt zum Messen einer Spannung der Sekundärbatterie; und ein Steuergerät. Das Steuergerät ist ausgelegt zum Abschalten des Sekundärbatterie-Aufwärtswandlers bei Erkennung eines Kurschlussfehlers der Diode; Abschalten des Relais, wenn nach dem Ausschalten des Sekundärbatterie-Aufwärtswandlers die gemessene Spannung der Brennstoffzelle höher als die gemessene Spannung der Sekundärbatterie ist; und, wenn nach dem Ausschalten des Sekundärbatterie-Aufwärtswandlers die gemessene Spannung der Sekundärbatterie größer oder gleich der gemessenen Spannung der Brennstoffzelle ist, Ausführen eines Spannungsregelvorgangs, der die Spannung der Brennstoffzelle im Verhältnis zur Spannung der Sekundärbatterie erhöht, und Abschalten des Relais.
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Wenn, zum Zeitpunkt der Erkennung eines Kurzschlussfehlers der im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler enthaltenen Diode, die Spannung der Brennstoffzelle höher ist als die Spannung der Sekundärbatterie, ist im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Wahrscheinlichkeit relativ gering, dass ein Strom von der Sekundärbatterie-Aufwärtswandlerseite durch den Brennstoffzellen-Aufwärtswandler zur Brennstoffzelle zurückfließt. Da sich darüber hinaus die Spannung der Brennstoffzelle im Verhältnis zur Spannung der Sekundärbatterie erhöht, wenn die Spannung der Sekundärbatterie größer oder gleich der Spannung der Brennstoffzelle ist, kann die Wahrscheinlichkeit eines Rückstroms zur Brennstoffzelle vermindert werden. Das aspektgemäße Antriebssystem kann also das Schmelzen eines Relaiskontaktes verhindern, wenn das Relais aufgrund eines Kurzschlussfehlers der Diode abgeschaltet wird.
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Im Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Spannungsregelvorgang ein Regelvorgang sein, der die Spannung der Brennstoffzelle im Verhältnis zur Spannung der Sekundärbatterie erhöht, indem eine zur Brennstoffzelle geführte Menge an Reaktionsgas erhöht wird. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann den Spannungsregelvorgang zur Erhöhung der Spannung der Brennstoffzelle im Verhältnis zur Spannung der Sekundärbatterie problemlos ausführen. Damit lässt sich ein Schmelzen des Relais leicht verhindern.
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Im Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Steuergerät den elektrischen Leistungsgenerator vor dem Abschalten des Relais ausschalten, wenn die gemessene Spannung der Brennstoffzelle höher ist als die gemessene Spannung der Sekundärbatterie. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine lichtbogenfreie Entladung realisieren.
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Im Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Steuergerät den elektrischen Leistungsgenerator ausschalten und das Relais abschalten, wenn nach der Ausführung des Spannungsregelvorgangs die gemessene Spannung der Brennstoffzelle höher als die gemessene Spannung der Sekundärbatterie ist, und kann das Relais abschalten, ohne den elektrischen Leistungsgenerator auszuschalten, wenn ein Zustand, in dem die gemessene Spannung der Sekundärbatterie größer oder gleich der gemessenen Spannung der Brennstoffzelle ist, über einen vorab bestimmten Zeitraum nach Ausführung des Spannungsregelvorgangs fortbesteht. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert das Betreiben bzw. Ausschalten des elektrischen Leistungsgenerators anhand des zweiten Vergleichs der Spannung der Brennstoffzelle und der Spannung der Sekundärbatterie und kann damit ein Schmelzen des Relais sicher verhindern.
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Das Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine elektrische Vorrichtung umfassen, die zur Abnahme einer von der Sekundärbatterie bereitgestellten Leistung ausgelegt ist, und der Spannungsregelvorgang kann ein Regelvorgang sein, der den Leistungsverbrauch der elektrischen Vorrichtung erhöht. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann den Spannungsregelvorgang zur Erhöhung der Spannung der Brennstoffzelle im Verhältnis zur Spannung der Sekundärbatterie problemlos ausführen. Damit lässt sich ein Schmelzen des Relais leicht verhindern.
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Im Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Steuergerät den elektrischen Leistungsgenerator vor der Abschaltung des Relais ausschalten, wenn die gemessene Spannung der Brennstoffzelle höher ist als die gemessene Spannung der Sekundärbatterie. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine lichtbogenfreie Entladung realisieren.
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Im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Steuergerät, wenn nach der Ausführung des Spannungsregelvorgangs die gemessene Spannung der Brennstoffzelle höher als die gemessene Spannung der Sekundärbatterie ist, den elektrischen Leistungsgenerator ausschalten und das Relais abschalten, während die elektrische Vorrichtung in Betrieb bleibt.
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Im Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Steuergerät das Relais ohne Ausschaltung des elektrischen Leistungsgenerators bei fortgesetztem Betrieb der elektrischen Vorrichtung abschalten, wenn ein Zustand, in dem die gemessene Spannung der Sekundärbatterie größer als oder gleich der gemessenen Spannung der Brennstoffzelle ist, über einen vorab bestimmten Zeitraum nach Ausführung des Spannungsregelvorgangs fortbesteht. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert das Betreiben bzw. Ausschalten des elektrischen Leistungsgenerators und das Betreiben der elektrischen Vorrichtung anhand des zweiten Vergleichs zwischen der Spannung der Brennstoffzelle und der Spannung der Sekundärbatterie und kann damit ein Schmelzen des Relais sicher verhindern.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, welches das Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst. Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Schmelzen des Relaiskontaktes verhindern, wenn das Relais aufgrund eines Kurzschlussfehlers der im Antriebssystem enthaltenen Diode abgeschaltet wird.
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Die Aspekte der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen anderen Ausführungsformen abweichend vom System (Vorrichtung) und Fahrzeug realisiert werden. Beispielsweise lassen sich die Aspekte der vorliegenden Erfindung in Ausführungsformen realisieren, die ein vom Fahrzeug abweichendes Fortbewegungsmittel, wie ein Schiff oder ein Flugzeug mit darin eingebauten System, ein Steuer- und Regelverfahren für das Antriebssystem, ein das Steuer- und Regelverfahren ausführendes Computerprogramm, ein transientes Speichermedium mit darin gespeichertem Computerprogramm und dergleichen umfassen.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung unter Verweis auf die Begleitzeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei gilt:
- 1 ist eine beschreibende Darstellung zur Veranschaulichung eines elektrischen Systems eines Antriebssystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines von einer CPU einer Steuervorrichtung ausgeführten Fehlerroutine; und
- 3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Fehlerroutine in einer zweiten Ausführungsform.
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DETAILBESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Ausgestaltung des Antriebssystems
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1 ist eine beschreibende Darstellung zur Veranschaulichung eines elektrischen Systems eines Antriebssystems 100 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Antriebssystem 100 ist beispielsweise in einem Fahrzeug eingebaut. Das Antriebssystem 100 umfasst einen Brennstoffzellenstapel (FC-Stapel) 10, einen Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20, eine Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30, einen Wechselrichter (Inverter) 40, einen Luftverdichter MG1, einen Antriebsmotor MG2, eine Batterie 50, eine Batterie-Relaisschaltung 60, einen Batterie-Aufwärtswandler 70 und eine Steuervorrichtung 80.
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Der Brennstoffzellenstapel 10 ist ein Aggregat zur Erzeugung von Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoffgas und Oxidationsgas und wird durch das Stapeln mehrerer Einzelzellen gebildet. Jede Einzelzelle ist ein Energieerzeugungselement, das einzeln Energie erzeugen kann, und umfasst eine Membranelektrodenanordnung, die ein Energieerzeugungskörper ist, zu dessen Ausgestaltung Elektroden (eine Kathode und eine Anode) auf beiden Flächen einer Elektrolytmembran angeordnet werden, und einen Separator, der an beiden Außenseiten der Membranelektrodenanordnung angeordnet ist. Der Brennstoffzellenstapel 10 entspricht einer „Brennstoffzelle“ in einem in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Die Batterie 50 ist beispielsweise mit einer Lithiumionenzelle oder einer Nickel-Wasserstoff-Zelle ausgestaltet. Die Batterie 50 entspricht einer „Sekundärbatterie“ im in der „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Der Luftverdichter MG1 ist in einem Oxidationsgassystem angeordnet, das Oxidationsgas an den Brennstoffzellenstapel 10 bereitstellt. Als Oxidationsgas führt der Luftverdichter MG1 Luft zum Brennstoffzellenstapel 10. Der Luftverdichter MG1 umfasst einen Synchronmotor, der eine Dreiphasenwicklung umfasst. Der Synchronmotor ist ein elektrischer Leistungsgenerator, der in Umkehrung als Elektromotor und als Generator betrieben werden kann.
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Der Antriebsmotor MG2 ist ein Elektromotor, der eine dreiphasige Wechselstromleistung in eine Drehantriebsleistung umwandelt, und treibt Räder (nicht dargestellt) des Fahrzeugs an, in dem das Antriebssystem 100 eingebaut ist. Der Antriebsmotor MG2 ist ein elektrischer Leistungsgenerator, der in Umkehrung als Elektromotor und Generator betrieben werden kann.
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Der Wechselrichter 40 richtet eine von der Batterieseite 50 oder Brennstoffzellenstapelseite 10 zugeführte Gleichstromleistung in eine dreiphasige Wechselstromleistung um und führt die dreiphasige Wechselstromleistung zum Antriebsmotor MG2 und zum Synchronmotor des Luftverdichters MG1. Der Antriebsmotor MG2, der Luftverdichter MG1 und der Wechselrichter 40 entsprechen einer „Antriebsvorrichtung“ im in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Der Brennstoffzellenstapel 10 ist mit der primärseitigen Verdrahtung 20a des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 verbunden. Der Wechselrichter 40 ist über die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 mit der sekundärseitigen Verdrahtung 20b des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 verbunden. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich „Primärseite“ auf eine Seite, in die Leistung eingespeist wird, das heißt auf eine Eingangsseite. „Sekundärseite“ bezieht sich auf eine Seite, von der Leistung abgegeben wird, das heißt auf eine Ausgangsseite.
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Der Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 ist ein Aufwärtswandler, der die Leistung des Brennstoffzellenstapels 10 aufwärts wandelt und die aufwärts gewandelte Leistung zum Wechselrichter 40 führt. Der Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 umfasst eine Spule (als „Reaktor“ bezeichnet) La, ein Schaltelement Sa, eine Diode Da, eine Rückstromsperrdiode DX und einen Kondensator Ca. Insbesondere ist ein erstes Ende des Reaktors La mit einer positiven Elektrodenseite des Brennstoffzellenstapels 10 verbunden. Ein Anodenanschluss der Rückstromsperrdiode DX ist mit einem zweiten Ende des Reaktors LA verbunden. Das Schaltelement Sa ist zwischen einer negativen Elektrodenseite des Brennstoffzellenstapels 10 und einem Punkt 20c zwischen dem Reaktor La und der Rückstromsperrdiode DX zwischengeschaltet. Die Diode Da ist zum Schaltelement Sa parallel geschaltet. Der Kondensator Ca ist zwischen einer Kathodenanschlussseite der Rückstromsperrdiode DX und der negativen Elektrodenseite des Brennstoffzellenstapels 10 zwischengeschaltet. Die Rückstromsperrdiode DX verhindert einen Stromfluss (Rückstrom) von der sekundärseitigen Verdrahtungsseite 20b zur primärseitigen Verdrahtungsseite 20a des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20. Die Rückstromsperrdiode DX entspricht einer „Diode“ im in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ist zwischen der sekundärseitigen Verdrahtung 20b des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 und dem Wechselrichter 40 eingerichtet und schaltet die elektrische Verbindung und Trennung zwischen dem Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 und dem Wechselrichter 40. Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 verfügt über ein erstes Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRB, ein zweites Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRG, ein zum zweiten Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRG parallel geschaltetes Brennstoffzellen-Vorladerelais FCRP und einen zum Brennstoffzellen-Vorladerelais FCRP in Reihe geschalteten Begrenzungswiderstand R. Der Begrenzungswiderstand R reduziert das Schmelzen des zweiten Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRG. Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 entspricht einem „Relais“ im in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Die Batterie 50 ist über die Batterie-Relaisschaltung 60 mit der primärseitigen Verdrahtung 70a des Batterie-Aufwärtswandlers 70 verbunden. Der Wechselrichter 40 ist mit der sekundärseitigen Verdrahtung 70b des Batterie-Aufwärtswandlers 70 verbunden. Insbesondere ist die sekundärseitige Verdrahtung 70b mit einer Verdrahtung verbunden, welche die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 und den Wechselrichter 40 verbindet. Eine Schaltungsgruppe von der Batterie 50 zum Batterie-Aufwärtswandler 70 ist dementsprechend parallel geschaltet zu einer Schaltungsgruppe vom Brennstoffzellenstapel 10 zur Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30. Der Batterie-Aufwärtswandler 70 entspricht einem „Sekundärbatterie-Aufwärtswandler“ im in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Die Batterie-Relaisschaltung 60 ist zwischen der Batterie 50 und der primärseitigen Verdrahtung 70a des Batterie-Aufwärtswandlers 70 eingerichtet und schaltet die elektrische Verbindung und Trennung zwischen Batterie 50 und Batterie-Aufwärtswandler 70. Die Batterie-Relaisschaltung 60 verfügt über ein erstes Batterie-Hauptrelais SMRB, ein zweites Batterie-Hauptrelais SMRG, ein zum zweiten Batterie-Hauptrelais SMRG parallel geschaltetes Batterie-Vorladerelais SMRP und den zum Batterie-Vorladerelais SMRP in Reihe geschalteten Begrenzungswiderstand R. Der Begrenzungswiderstand R reduziert das Schmelzen des zweiten Batterie-Hauptrelais SMRG.
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Der Batterie-Aufwärtswandler 70 ist ein Aufwärtswandler, der die Leistung der Batterie 50 aufwärts wandelt und die aufwärts gewandelte Leistung zum Wechselrichter 40 führt. Der Batterie-Aufwärtswandler 70 umfasst Schaltelemente S1, S2, Dioden D1, D2, eine Spule (als „Reaktor“ bezeichnet) L1 und Kondensatoren C1, C2. Der Batterie-Aufwärtswandler 70 kann als ein bidirektionaler DC/DC-Wandler ausgestaltet sein, der die zur sekundärseitigen Verdrahtung 70b geführte Leistung abwärts wandeln und die abwärts gewandelte Leistung zur Batterie 50 führen kann. Die Kondensatoren C1, C2 sind auf der primärseitigen Verdrahtungsseite 70a und der sekundärseitigen Verdrahtungsseite 70b angeordnet.
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Ein Brennstoffzellen-Spannungssensor 12, der eine vom Brennstoffzellenstapel 10 abgegebene Spannung misst, ist an einem Ausgangsanschluss des Brennstoffzellenstapels 10 angeordnet. Der Brennstoffzellen-Spannungssensor 12 gibt an die Steuervorrichtung 80 ein Signal aus, das einen Spannungsmesswert Vf (nachfolgend als „Brennstoffzellenspannung“ bezeichnet) anzeigt. Die Steuervorrichtung 80 entspricht einem „Steuergerät“ im in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 ist ein Stromsensor 22 angeordnet. Der Stromsensor 22 ist insbesondere zwischen dem Reaktor La und dem Punkt 20c angeordnet und misst einen im Reaktor La fließenden Strom. Stromsensor 22 gibt an die Steuervorrichtung 80 ein Signal aus, das einen Strommesswert IL (nachfolgend als „Stromwert“ bezeichnet) anzeigt.
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Ein Batterie-Spannungssensor 52, der eine von der Batterie 50 abgegebene Spannung misst, ist an einem Ausgangsanschluss der Batterie 50 angeordnet. Der Batterie-Spannungssensor 52 gibt an die Steuervorrichtung 80 ein Signal aus, das einen Spannungsmesswert Vb (nachfolgend als „Batteriespannung“ bezeichnet) anzeigt.
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An der Verdrahtung 65, welche die Batterie-Relaisschaltung 60 und den Batterie-Aufwärtswandler 70 verbindet, sind verschiedene Lasten (Verbraucher) angeschlossen, die eine von der Batterie 50 abgegebene Leistung abnehmen. Die Lasten werden in Hochspannungs-Zusatzeinrichtungen 90 und Niederspannungs-Zusatzeinrichtungen 95 unterschieden. Die Lasten können eine beliebige Leistungsverbrauchsmenge nutzen (mit einer Obergrenze).
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Die Hochspannungs-Zusatzeinrichtung 90 ist eine Last, die eine relativ hohe Antriebsspannung verwendet. Die Hochspannungs-Zusatzeinrichtung 90 wird mit einer Leistung versorgt, die einer Spannung von etwa 300 V entspricht, die durch einen mit der Verdrahtung 65 verbundenen DC/DC-Aufwärtswandler 91 hochgestellt wird. Besondere Beispiele zur Veranschaulichung der Hochspannungs-Zusatzeinrichtung 90 sind eine Wasserstoffpumpe 90a, die Wasserstoff als Brenngas an den Brennstoffzellenstapel 10 führt, eine Kühlpumpe 90b, die im Brennstoffzellenstapel 10 ein Kühlmittel umwälzt, ein Wassererhitzer (nicht dargestellt), der Wasser im Brennstoffzellenstapel 10 erwärmt, um es vor dem Einfrieren zu bewahren, und dergleichen. Während es sich bei den Beispielen um im Antriebssystem 100 enthaltene Peripherieeinrichtungen handelt, mit denen die Ausführung der Energieerzeugung durch den Brennstoffzellenstapel 10 bewirkt wird, kann die Hochspannungs-Zusatzeinrichtung 90 auch eine nicht im Antriebssystem 100 enthaltene Einrichtung sein. Ein besonderes Beispiel zur Veranschaulichung der Hochspannungs-Zusatzeinrichtung 90 kann eine im Fahrzeug enthaltene Klimaanlage 90c sein.
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Die Niederspannungs-Zusatzeinrichtung 95 ist eine Last, die eine relativ niedrige Antriebsspannung verwendet. Die Niederspannungs-Zusatzeinrichtung 95 wird mit einer Leistung versorgt, die einer Spannung von etwa 12 V entspricht, die durch einen mit der Verdrahtung 65 verbundenen DC/DC-Abwärtswandler 96 tiefgestellt wird. Die Niederspannungs-Zusatzeinrichtung 95 lässt sich durch ein Durchflussmengenregelventil, das in einem Kanal für den Eintrag und Austrag des Brenngases, Oxidationsgases und Kühlmittels zum Brennstoffzellenstapel 10 angeordnet ist, eine Abgasabführung und dergleichen beispielhaft veranschaulichen.
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Die Steuervorrichtung 80 ist als eine Logikschaltung ausgestaltet, die hauptsächlich einen Mikrocomputer umfasst. Die Steuervorrichtung 80 umfasst insbesondere eine CPU, die einen vorherbestimmten Vorgang oder dergleichen entsprechend einem vorab eingestellten Steuerprogramm ausführt, einen ROM, der das Steuerprogramm, Steuerdaten und dergleichen für die Ausführung verschiedener Betriebsprozesse vorab speichert, einen RAM, in bzw. aus dem verschiedene Arten von Daten vorübergehend eingeschrieben und ausgelesen werden, und dergleichen.
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Die Steuervorrichtung 80 erfasst ein Ausgangssignal eines Startschalters (nicht dargestellt) des Fahrzeugs, ein Fahrpedalbetätigungssignal von einem Fahrpedalpositionssensor (nicht dargestellt) und dergleichen, um den Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20, die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30, den Wechselrichter 40, die Batterie-Relaisschaltung 60, den Batterie-Aufwärtswandler 70 und dergleichen anzusteuern. Die Steuervorrichtung 80 steuert insbesondere die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 10 und der Batterie 50 durch Ansteuerung des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20, der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30, der Batterie-Relaisschaltung 60 und des Batterie-Aufwärtswandlers 70. Die Steuervorrichtung 80 steuert das Ausgangsdrehmoment des Synchronmotors des Luftverdichters MG1 und das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors MG2 durch Ansteuerung des Wechselrichters 40.
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Die Steuervorrichtung 80 erkennt einen Kurzschlussfehler der im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 enthaltenen Rückstromsperrdiode DX. Wenn die Steuervorrichtung 80 einen Kurzschlussfehler erkennt, versetzt die Steuervorrichtung 80 die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 in einen abgeschalteten Zustand und führt dadurch einen Vorgang aus, in dem die Ausgangsleistung des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 vom Wechselrichter 40 getrennt wird. Der Vorgang (nachstehend als „Fehlerroutine“ bezeichnet) wird nachfolgend im Detail beschrieben.
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Das Antriebssystem 100 umfasst ferner ein Gassystem (ein Wasserstoffgassystem und ein Luftsystem) und ein Kältemittelsystem, die zum Brennstoffzellenstapel 10 gehören. In den Systemen enthaltene Bauteile werden von der Steuervorrichtung 80 angesteuert.
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Fehlerroutine
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2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der von der CPU der Steuervorrichtung 80 ausgeführten Fehlerroutine. Wenn das Steuersystem 100 in Betrieb ist, wird die Fehlerroutine pro vorherbestimmten Zeitraum wiederholt ausgeführt. Bei Initiierung der Routine erfasst die Steuervorrichtung 80 zuerst den Stromwert IL, der vom im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 enthaltenen Stromsensor 22 bereitgestellt wird (Schritt S 110).
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Als nächstes bestimmt die CPU ausgehend vom erfassten Stromwert IL, ob die im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 enthaltene Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler aufweist oder nicht (Schritt S120). Die Bestimmung durch die CPU in Schritt S120, ob die Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler aufweist, erfolgt insbesondere dadurch, dass bestimmt wird, ob der erfasste Stromwert IL einen negativen Wert aufweist. Bei Vorliegen eines Kurzschlussfehlers in der Rückstromsperrdiode DX kann Strom von der sekundärseitigen Verdrahtungsseite 20b zur primärseitigen Verdrahtungsseite 20a im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 fließen. Der vom Stromsensor 22 kommende Stromwert IL weist dann einen negativen Wert auf, wenn ein Strom von der sekundärseitigen Verdrahtungsseite 20b zur primärseitigen Verdrahtungsseite 20a fließt. Wenn der Stromwert IL negativ ist, wird dementsprechend festgestellt, dass die Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler aufweist.
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Die Bestimmung eines Kurzschlussfehlers muss nicht ausschließlich auf Grundlage des vom Stromsensor 22 kommenden Stromwertes IL ausgeführt werden, sondern kann auch durch andere Ausgestaltungen erfolgen. Beispielsweise kann auf einen Kurzschlussfehler der Rückstromsperrdiode DX geschlossen werden, wenn eine an der primärseitigen Verdrahtungsseite 20a des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 gemessene Spannung gleich einer an der sekundärseitigen Verdrahtungsseite 20b des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 gemessene Spannung ist.
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Wenn die CPU in Schritt S120 feststellt, dass die Rückstromsperrdiode DX keinen Kurzschlussfehler aufweist, geht die CPU auf „Zurück“ und beendet vorerst die Fehlerroutine.
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Wenn die CPU in Schritt S120 feststellt, dass die Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler aufweist, schaltet die CPU den Batterie-Aufwärtswandler 70 aus (Schritt S130). Weist die Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler auf, kann die vom Batterie-Aufwärtswandler 70 aufwärts gewandelte Leistung in den Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 fließen. Der Batterie-Aufwärtswandler 70 wird somit zuerst abgeschaltet. Der Batterie-Aufwärtswandler 70 unterbricht insbesondere das Auf- und Abwärtswandeln der Leistung.
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Nach Ausführung von Schritt S130 erfasst die CPU die vom Brennstoffzellenspannungssensor 12 kommende Brennstoffzellenspannung Vf und die vom Batteriespannungssensor 52 kommende Batteriespannung Vb und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist (Schritt S140).
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Wenn die CPU in Schritt S140 zu einem positiven Bestimmungsergebnis kommt, das heißt, wenn sie feststellt, dass die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist (der Batterie-Aufwärtswandler 70 wird in Schritt S130 gegebenenfalls ausgeschaltet), fließt kein von der sekundärseitigen Verdrahtung 70b des Batterie-Aufwärtswandlers 70 abgegebener Strom zur Seite des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20. Das heißt, die CPU schaltet eine elektrische Vorrichtung aus, die eine von der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 an den Wechselrichter 40 übertragene Leistung verbraucht, insbesondere den Luftverdichter MG1 und den Antriebsmotor MG2 (Schritt S150). Danach schaltet die CPU die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab (Schritt S160). Bei dieser Trennung der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 werden das zweite Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRG und das erste Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRB in dieser Reihenfolge oder in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet. Das Brennstoffzellen-Vorladerelais FCRP ist zum Zeitpunkt des typischen Betriebs im abgeschalteten Zustand. Bei Ausführung von Schritt S160 wird der abgeschaltete Zustand des Brennstoffzellen-Vorladerelais FCRP aufrechterhalten. Die Prozesse der Schritte S150, S160 können eine „lichtbogenfreie Entladung“ realisieren, die ein Relais ohne Strom abschaltet. Nach Ausführung von Schritt S160 geht die CPU auf „Zurück“ und beendet vorerst die Fehlerroutine.
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Wenn die CPU in Schritt S140 zu einem negativen Bestimmungsergebnis kommt, das heißt, wenn sie feststellt, dass die Batteriespannung Vb größer oder gleich der Brennstoffzellenspannung Vf ist, führt die CPU einen Prozess aus, um die zum Brennstoffzellenstapel 10 geführte Reaktionsgasmenge um eine im Voraus bestimmte Menge zu erhöhen (Schritt S170). Insbesondere werden die als Reaktionsgas zugeführten Mengen an Wasserstoffgas und Luft um einen im Voraus bestimmten Betrag (Menge pro Zeiteinheit) erhöht. Die Wasserstoffgasmenge wird beispielsweise um einen Betrag erhöht, der die Ausgangsspannung der Brennstoffzelle auf einer Leerlaufspannung (OCV) hält. Das heißt, ein Spannungsregelvorgang zur Erhöhung der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Verhältnis zur Spannung der Batterie 50 (Ausgangsspannung) wird dadurch ausgeführt, dass die zum Brennstoffzellenstapel 10 geführte Menge an Reaktionsgas um einen vorab bestimmten Mengenbetrag erhöht wird.
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Nach Ausführung von Schritt S170 führt die CPU den gleichen Vorgang wie Schritt S 140 aus. Das heißt, die CPU erfasst die vom Brennstoffzellenspannungssensor 12 kommende Brennstoffzellenspannung Vf und die vom Batteriespannungssensor 52 kommende Batteriespannung Vb und bestimmt, ob die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist (Schritt S180). Die CPU wechselt zum Prozess von Schritt S150, wenn durch den Prozess von Schritt S170 die erzeugte Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Verhältnis zur Spannung der Batterie 50 (Ausgangsspannung) erhöht wird und wenn durch Schritt S 180 festgestellt wird, dass die Brennstoffzellenspannung Vf die Batteriespannung Vb übersteigt. Dementsprechend werden der Luftverdichter MG1 und der Antriebsmotor MG2 angehalten (Schritt S150), und danach wird die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 abgeschaltet (Schritt S160).
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Wenn die CPU in Schritt S180 zu einem negativen Bestimmungsergebnis kommt, das heißt, wenn sie feststellt, dass die Batteriespannung Vb größer oder gleich der Brennstoffzellenspannung Vf ist, geht die CPU zum Prozessschritt S190 über und bestimmt, ob seit der Initiierung der Erhöhung der Reaktionsgasmenge in Schritt S170 eine im Vorfeld ermittelte Zeitdauer (vorherbestimmter Zeitraum) abgelaufen ist. Stellt die CPU dabei fest, dass der vorherbestimmte Zeitraum noch nicht abgelaufen ist, geht die CPU zum Prozess von Schritt S170 zurück und erhöht die Menge an Reaktionsgas. Kommt die CPU zum Ergebnis, dass der vorherbestimmte Zeitraum verstrichen ist, schaltet die CPU die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab (Schritt S195). Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 wird in einem Zustand abgeschaltet, in dem in der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ein Strom fließt, der einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen der Batteriespannung Vb und der Brennstoffzellenspannung Vf entspricht. Der vorherbestimmte Zeitraum wird im Vorfeld auf eine Länge (Dauer) eingestellt, die ausreichend ist, um die elektrische Potentialdifferenz zu minimieren. Nach Ausführung von Schritt S190 geht die CPU auf „Zurück“ und beendet vorerst die Fehlerroutine.
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Wirkungsweise und Auswirkung der Ausführungsform.
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Wie weiter oben im Detail beschrieben, führt das Antriebssystem 100 der ersten Ausfiihrungsform die Fehlerroutine aus, um einen Kurzschlussfehler der im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 enthaltenen Rückstromsperrdiode DX zu erkennen. Bei Erkennen eines Kurzschlussfehlers der Rückstromsperrdiode DX schaltet das Antriebssystem 100 den Luftverdichter MG1 und den Antriebsmotor MG2 aus und die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab, wenn die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist. Bei einer Batteriespannung Vb größer oder gleich der Brennstoffzellenspannung Vf erhöht das Antriebssystem 100 die erzeugte Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Verhältnis zur Spannung der Batterie 50 (Ausgangsspannung) durch Zuführen von Wasserstoffgas und Luft. Danach schaltet das Antriebssystem 100 die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab. Weist also die Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler auf, kann das Antriebssystem 100 einen von der Seite des Batterie-Aufwärtswandlers 70 durch den Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 zum Brennstoffzellenstapel 10 zurückfließenden Strom in ausreichendem Maße reduzieren. Dementsprechend kann das Antriebssystem 100 der ersten Ausführungsform verhindern, dass ein Kontakt eines Relais (des ersten Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRB und des zweiten Brennstoffzellen-Hauptrelais FCRG) schmilzt, wenn die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 aufgrund eines Kurzschlussfehlers einer Rückstromsperrdiode abgeschaltet wird.
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Das Antriebssystem 100 kann die klein bemessene Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 verwenden, da die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 auf der sekundärseitigen Verdrahtungsseite 20b des Brennstoffzellen-Aufwärtswandlers 20 angeordnet ist. Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 hat es dadurch mit einer aufwärts gewandelten, relativ hohen Spannung und damit einem relativ niedrigen Strom zu tun. Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 kann somit klein bemessen sein. Während in einer klein bemessenen Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 die Wahrscheinlichkeit besteht, dass ein Relaiskontakt durch einen relativ niedrigen Stromwert zum Schmelzen gebracht wird, kann das Antriebssystem 100 der ersten Ausführungsform ein Schmelzen der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 über die oben beschriebene Fehlerroutine sicher verhindern.
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Die Fehlerroutine des Antriebssystems 100 führt einen zweiten Vergleichsvorgang zwischen der Brennstoffzellenspannung Vf und der Batteriespannung Vb durch (Prozess Schritt S180). Wenn festgestellt wird, dass die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist, schaltet die Fehlerroutine den Luftverdichter MG1 und den Antriebsmotor MG2 aus und die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab. Damit lässt sich mit höherer Wahrscheinlichkeit als sonst eine lichtbogenfreie Entladung sicherstellen und ein Schmelzen der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 mit größerer Sicherheit verhindern. Wenn im zweiten Vergleich von Brennstoffzellenspannung Vf und Batteriespannung Vb die Brennstoffzellenspannung Vf den Wert der Batteriespannung Vb auch nach Ablauf des vorherbestimmten Zeitraums nicht übersteigt, wird die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 abgeschaltet, ohne dass der Luftverdichter MG1 und der Antriebsmotor MG2 ausgeschaltet werden. Da die elektrische Potentialdifferenz zwischen der Batteriespannung Vb und der Brennstoffzellenspannung Vf minimiert wird, wie oben beschrieben, kann ein Schmelzen der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ohne Ausschalten des Luftverdichters MG1 und des Antriebsmotors MG2 verhindert werden.
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Zweite Ausführungsform
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Ein Antriebssystem in einer zweiten Ausführungsform hat die gleiche Ausgestaltung wie das Antriebssystem 100 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass von der CPU der Steuervorrichtung 80 eine abweichende Fehlerroutine ausgeführt wird. In der folgenden Beschreibung sind gleiche Bestandteile mit identischen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung der Fehlerroutine in der zweiten Ausführungsform. Das Flussdiagramm zeigt einen gegenüber dem Flussdiagramm von 2 der ersten Ausführungsform abweichenden Aufbau, ausgenommen die Schritte S110 bis S160, S180, S190. Die identischen Prozessschritte S110 bis S160, S180, S190 werden nicht beschrieben.
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Wenn die CPU, wie in 3 dargestellt, in Schritt S140, in dem ein erster Vergleich zwischen der Brennstoffzellenspannung Vf und der Batteriespannung Vb erfolgt, zu einem negativen Bestimmungsergebnis kommt, das heißt, wenn sie feststellt, dass die Batteriespannung Vb größer oder gleich der Brennstoffzellenspannung Vf ist, führt die CPU einen Prozess zur Erhöhung des Leistungsverbrauchs einer batterieseitigen Zusatzeinrichtung aus (Schritt S270). Die batterieseitige Zusatzeinrichtung entspricht der Hochspannungs-Zusatzeinrichtung 90 und Niederspannungs-Zusatzeinrichtung 95, welche die von der Batterie 50 bereitgestellte Leistung empfangen. Eine Erhöhung des Leistungsverbrauchs der batterieseitigen Zusatzvorrichtung kann über den inneren Widerstand der Batterie 50 das elektrische Potential der Batterie senken. Das heißt, ein Spannungsregelvorgang zur Erhöhung der Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Verhältnis zur Spannung der Batterie 50 (Ausgangsspannung) wird dadurch ausgeführt, dass der Leistungsverbrauch der batterieseitigen Zusatzeinrichtung erhöht wird.
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Nach der Ausführung von Schritt S270 wechselt die CPU zum Verarbeitungsschritt S180 und führt einen zweiten Vergleichsvorgang zwischen der Brennstoffzellenspannung Vf und der Batteriespannung Vb durch. Wenn die Batteriespannung Vb durch den Prozess von Schritt S270 vermindert wird und wenn von Schritt S180 festgestellt wird, dass die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist, schaltet die CPU den Luftverdichter MG1 und den Antriebsmotor MG2 auf gleiche Weise wie beim Prozess von Schritt S150 aus (Schritt S282). Danach schaltet die CPU die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab (Schritt S284). Bei Ausführung der Abschaltung bleibt die batterieseitige Zusatzeinrichtung in Betrieb. Das heißt, in Schritt S284 wird die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 abgeschaltet, während die batterieseitige Zusatzeinrichtung weiter betrieben wird. Nach Ausführung des Prozesses von Schritt S284 geht die CPU auf „Zurück“ und beendet vorerst die Fehlerroutine.
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Wenn in Schritt S180 festgestellt wird, dass die Brennstoffzellenspannung Vf die Batteriespannung Vb nicht übersteigt, und wenn in Schritt S190 festgestellt wird, dass seit Initiierung der Erhöhung des Leistungsverbrauchs der batterieseitigen Zusatzvorrichtung in Schritt S170 eine vorab bestimmte Zeitdauer (vorherbestimmter Zeitraum) nicht abgelaufen ist, kehrt die CPU zum Prozess von Schritt S270 zurück und erhöht den Leistungsverbrauch der batterieseitigen Zusatzeinrichtung.
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Wenn in Schritt S190 der Ablauf des vorherbestimmten Zeitraums festgestellt wird, führt die CPU den gleichen Prozess wie Schritt S284 aus. Das heißt, die CPU schaltet die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab, während die batterieseitige Zusatzeinrichtung weiter läuft (Schritt S295). Die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 wird in einem Zustand abgeschaltet, in dem in der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ein Strom fließt, der einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen der Batteriespannung Vb und der Brennstoffzellenspannung Vf entspricht. Der vorherbestimmte Zeitraum wird im Vorfeld auf eine Länge (Dauer) eingestellt, die ausreichend ist, um die elektrische Potentialdifferenz zu minimieren. Da der Luftverdichter MG1 und der Antriebsmotor MG2 nicht angehalten werden, wird die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 abgeschaltet, während alle Verbraucher (Lasten) des Antriebssystems 100 weiter arbeiten. Nach Ausführung des Prozesses von Schritt S290 geht die CPU auf „Zurück“ und beendet vorerst die Fehlerroutine.
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Wenn der erste Vergleich von Brennstoffzellenspannung Vf und Batteriespannung Vb zu einem positiven Ergebnis (Ja) kommt und die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 in Schritt S160 abgeschaltet wird, kann der Betrieb der batterieseitigen Zusatzeinrichtung fortgesetzt oder unterbrochen werden.
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Das wie oben ausgestaltete Antriebssystem der zweiten Ausführungsform führt die Fehlerroutine zur Erkennung des Kurzschlussfehlers der im Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 enthaltenen Rückstromsperrdiode DX aus. Wenn ein Kurzschlussfehler der Rückstromsperrdiode DX erkannt wird, schaltet das Antriebssystem den Luftverdichter MG1 und den Antriebsmotor MG2 aus und schaltet die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab, wenn die Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb ist. Bei einer Batteriespannung Vb größer oder gleich der Brennstoffzellenspannung Vf erhöht das Antriebssystem die erzeugte Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Verhältnis zur Spannung der Batterie 50 (Ausgangsspannung) durch Erhöhen der Leistungsverbrauchs der batterieseitigen Zusatzeinrichtung. Danach schaltet das Antriebssystem die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab. Weist also die Rückstromsperrdiode DX einen Kurzschlussfehler auf, kann das Antriebssystem einen vom Batterie-Aufwärtswandler 70 durch den Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20 zum Brennstoffzellenstapel 10 zurückfließenden Strom in ausreichendem Maße reduzieren. Dementsprechend kann das Antriebssystem der zweiten Ausführungsform ein Schmelzen eines Relaiskontaktes verhindern, wenn die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 aufgrund eines Kurzschlussfehlers einer Rückstromsperrdiode abgeschaltet wird.
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Das Antriebssystem 100 führt einen zweiten Vergleich zwischen der Brennstoffzellenspannung Vf und der Batteriespannung Vb aus. Wenn eine Brennstoffzellenspannung Vf höher als die Batteriespannung Vb festgestellt wird, schaltet das Antriebssystem den Luftverdichter MG1 und den Antriebsmotor MG2 aus und die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ab, während die batterieseitige Zusatzeinrichtung weiter betrieben wird. Damit lässt sich mit einer höheren Wahrscheinlichkeit als bisher eine lichtbogenfreie Entladung realisieren und ein Schmelzen eines Relais mit größerer Sicherheit verhindern. Wenn im zweiten Vergleich von Brennstoffzellenspannung Vf und Batteriespannung Vb die Brennstoffzellenspannung Vf den Wert der Batteriespannung Vb auch nach Ablauf des vorherbestimmten Zeitraums nicht übersteigt, wird die Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 abgeschaltet, während alle Verbraucher weiterarbeiten. Da die elektrische Potentialdifferenz zwischen der Batteriespannung Vb und der Brennstoffzellenspannung Vf minimiert wird, kann ein Schmelzen der Brennstoffzellen-Relaisschaltung 30 ohne Lastenabschaltung verhindert werden.
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Abwandlungsbeispiele
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- • Abwandlungsbeispiel 1: Während der Antriebsmotor MG2 und der Luftverdichter MG1 in jeder Ausführungsform und in jedem Abwandlungsbeispiel dem elektrischen Generator entsprechen, kann der elektrische Generator auch entweder Antriebsmotor MG2 oder Luftverdichter MG1 sein.
- • Abwandlungsbeispiel 2: Die Steuervorrichtung 80 in der ersten Ausführungsform ist so ausgestaltet, dass sie sowohl die Bestandteile des elektrischen Systems (1) des Antriebssystems 100 als auch die Bestandteile des Gassystems und des Kältesystems des Antriebssystems 100 steuert. Als ein Abwandlungsbeispiel können die Steuervorrichtung 80 (erste Steuervorrichtung), welche die Bestandteile des elektrischen Systems (1) steuert, und eine zweite Steuervorrichtung, welche die Bestandteile des
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Gassystems und des Kältesystems steuert, einzeln bereitgestellt werden, und die Fehlerroutine kann durch Kommunikation zwischen der ersten Steuervorrichtung und der zweiten Steuervorrichtung ausgeführt werden. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung durch Verwendung von zwei oder mehr, beispielsweise zwei, drei oder vier Steuergeräten, je nach besonderem Zweck, zusätzlich zum elektrischen System, Gassystem und Kältesystem so ausgestaltet sein, dass für die Bestandteile des elektrischen Systems (1), die den Brennstoffzellen-Aufwärtswandler 20, den Wechselrichter 40, den Batterie-Aufwärtswandler 70 und so weiter umfassen, mehrere Steuergeräte getrennt verwendet werden. Des Weiteren kann ein an Stelle der Steuervorrichtung 80 vorgesehenes weiteres Steuergerät die Funktion der Steuervorrichtung 80 als Teil seiner Funktion mit beinhalten.
- • Abwandlungsbeispiel 3: In der ersten Ausführungsform wird als Spannungsregelvorgang Wasserstoffgas und Luft zum Brennstoffzellenstapel 10 geführt, um die Spannung einer Brennstoffzelle im Verhältnis zur Spannung einer Sekundärbatterie zu erhöhen und dadurch die erzeugte Spannung des Brennstoffzellenstapels 10 im Verhältnis zur Spannung der Batterie 50 (Ausgangsspannung) zu erhöhen. In der zweiten Ausführungsform erfolgt der Steuerregelvorgang durch Erhöhung des Leistungsverbrauchs der batterieseitigen Zusatzeinrichtung. Als Abwandlungsbeispiel können sowohl die Zufuhr von Wasserstoffgas und Luft als auch die Erhöhung des Leistungsverbrauchs der batterieseitigen Zusatzeinrichtung ausgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen und Abwandlungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann durch verschiedene Ausgestaltungen realisiert werden, soweit diese nicht vom Wesen der Erfindung abweichen. Beispielsweise können technische Merkmale der Ausführungsformen und der Abwandlungsbeispiele, die den technischen Merkmalen der in der „KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG“ offenbarten jeweiligen Form entsprechen, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um einige oder alle oben beschriebenen Probleme zu lösen oder um einige oder alle oben beschriebenen Wirkungen zu erzielen. Bestandteile in den Ausführungsformen und in den einzelnen Abwandlungsbeispielen, außer soweit in den Hauptansprüchen offenbart, sind zusätzliche Elemente und können zweckentsprechend weggelassen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014183705 [0002]
- JP 2014183705 A [0002, 0003]
