DE102019104666A1

DE102019104666A1 - Fahrzeug, das mit einem Leistungsgenerator ausgerüstet ist, und Verfahren zur Steuerung der Leistungserzeugung des Leistungsgenerators an dem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019104666A1
Application number: DE102019104666.1A
Authority: DE
Inventors: Takao Watanabe; Junichi Matsuo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP7043908B2; JP2019161922A; US11279239B2; CN110271432A; US20190283613A1; CN110271432B

Abstract

Eine Leistungserzeugungsgröße eines Leistungsgenerators, der an einem Fahrzeug angeordnet ist, wird in geeigneter Weise gesteuert, indem dem Leistungsgenerator eine erforderliche Leistungserzeugungsgröße zur Steuerung des Leistungsgenerators angewiesen wird, ein Antriebsmotor angetrieben wird, der konfiguriert ist, ein Antriebsrad des Fahrzeugs unter Verwendung zumindest eines Teils der elektrischen Leistung anzutreiben, die durch den Leistungsgenerator entsprechend der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße erzeugt wird, zumindest ein Teil der Überschussleistung, die in der elektrischen Leistung, die durch den Leistungsgenerator erzeugt wird, verbleibt, in eine Speichervorrichtung gespeichert wird, ein Schlupf des Antriebsrads erfasst wird, und eine Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße ausgeführt wird, um eine erforderliche Leistungserzeugungsgröße weiter zu reduzieren, die eine Reduktionsgröße der elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors aufgrund des Schlupfs des Antriebsrads reflektiert, wenn das erfasste Ausmaß des Schlupfs größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der japanischen Anmeldung JP2018-47451 , die am 15. März 2018 eingereicht worden ist, wobei deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme einbezogen ist.
HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung einer Leistungserzeugung eines Leistungsgenerators, der an einem Fahrzeug angebracht ist.
Stand der Technik
Ein Fahrzeug, das mit einem Leistungsgenerator ausgerüstet ist, wie ein Brennstoffzellenfahrzeug und ein Reihenhybridfahrzeug, ist allgemein bekannt. Diese Art des Fahrzeugs weist den Leistungsgenerator, eine ladbare und entladbare Batterie und eine Last wie einen Antriebsmotor zum Fahren auf. Der Leistungsgenerator wie die Brennstoffzelle wird auf der Grundlage elektrischer Leistung betrieben, die zum Fahren des Fahrzeugs erforderlich ist, und erzeugte elektrische Leistung wird der Last wie dem Antriebsmotor zugeführt. Wenn die erzeugte Leistungsgröße des Leistungsgenerators die elektrische Leistungsgröße überschreitet, die durch die Last wie den Antriebsmotor verbraucht wird, wird überschüssige Leistung zum Laden der Batterie verwendet.
Wenn nun ein Schlupf in dem Fahrzeug auftritt, verringert sich die Last, die an den Antriebsmotor angelegt wird. Somit wird die elektrische Leistungsgröße, die dem Antriebsmotor zuzuführen ist, reduziert, wie es in der JP 2009 - 044 817 A offenbart ist. Als Ergebnis wird ein Raddurchdrehen unterdrückt und wird ein verschwenderischer Verbrauch elektrischer Leistung ebenfalls unterdrückt.
Da jedoch Änderungen in dem Leistungsverbrauch aufgrund des Auftretens des Schlupfs und Änderungen in der erzeugten Leistungsgröße des Leistungsgenerators wie der Brennstoffzelle nicht stets synchronisiert sind, wird, selbst wenn die in der JP 2009 - 044 817 A offenbarte Steuerung durchgeführt wird, ein Leistungsgleichgewicht für das gesamte Fahrzeug zeitweilig verloren. Wenn die elektrische Leistungsgröße, die dem Antriebsmotor zugeführt wird, reduziert wird, verbleibt überschüssige Leistung. Dabei kann, wenn der SOC (Ladezustand) der Batterie annähernd voll ist, die überschüssige Leistung nicht zum Laden der Batterie angenommen werden. Weiterhin weist, selbst wenn der SOC der Batterie nicht annähernd voll ist, die Batterie eine Nennladungsgröße pro Zeiteinheit auf, was es unmöglich machen kann, die vollständige überschüssige Leistung zum Laden der Batterie anzunehmen. Das letztere Problem tendiert dazu, insbesondere dann aufzutreten, wenn die Batterietemperatur niedrig ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung kann als Ausgestaltungen oder Anwendungsbeispiele umgesetzt werden, die nachstehend beschrieben sind.

(1) Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug weist einen Leistungsgenerator, der zur Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung von Kraftstoff konfiguriert ist, eine Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, dem Leistungsgenerator eine erforderliche Leistungserzeugungsgröße anzuweisen, um den Leistungsgenerator zu steuern, einen Antriebsmotor, der zumindest durch einen Teil der elektrischen Leistung angetrieben wird, die durch den Leistungsgenerator erzeugt wird, und konfiguriert ist, ein Antriebsrad des Fahrzeugs anzutreiben, eine Speichervorrichtung, die konfiguriert ist, überschüssige Leistung, die in der durch den Leistungsgenerator erzeugten elektrischen Leistung verbleibt, zu speichern, und eine Schlupferfassungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, ein Ausmaß eines Schlupfs des Antriebsrads zu erfassen. Die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung führt eine Reduktionsverarbeitung einer Leistungserzeugungsgröße zum weiteren Reduzieren einer erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus, die eine Reduktionsgröße der elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors aufgrund des Schlupfs des Antriebsrads reflektiert, wenn das erfasste Ausmaß des Schlupfs größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Daher ist es bei dem vorstehend beschriebenen Fahrzeug, da die erforderliche Leistungserzeugungsgröße, die die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors aufgrund des Schlupfs des Antriebsrads reflektiert, weiter reduziert wird, möglich, die Erzeugung eines Problems zu unterdrücken, dass eine tatsächliche Leistungserzeugungsgröße aufgrund einer Verzögerung im Ansprechen, die in der Leistungserzeugungsgröße des Leistungsgenerators in Reaktion auf die erforderliche Leistungserzeugungsgröße auftritt, zu hoch wird, wenn das erfasste Ausmaß des Schlupfs größer als der vorbestimmte Schwellwert wird. Die Verarbeitung wird als die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße bezeichnet.
(2) In einem derartigen Fahrzeug kann, als die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße, die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung, die zum Antrieb des Antriebsmotors erforderlich ist, entsprechend dem erfassten Ausmaß des Schlupfs berechnen, und eine elektrische Leistungsgröße, die die berechnete Reduktionsgröße überschreitet, von der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße subtrahieren. Dies kann sicherer die Erzeugung des Problems unterdrücken, dass die erzeugte Leistungsgröße zu hoch wird.
(3) In diesem Fahrzeug kann die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung eine Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus dem Leistungsgenerator auf der Grundlage der Reduktionsgröße der elektrischen Leistung, die zum Antrieb des Antriebsmotors erforderlich ist, unter Verwendung einer Gesamtübertragungsfunktion berechnen, die durch eine Übertragungsfunktion für ein Erscheinen als tatsächliches Drehmoment des Antriebsmotors auf die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung für den Antriebsmotor und einer Übertragungsfunktion für ein Erscheinen als eine Ist-Leistungserzeugungsgröße des Leistungsgenerators auf die Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße von dem Leistungsgenerator bestimmt ist. In dieser Hinsicht ist es, da die Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße von dem Leistungsgenerator durch die Gesamtübertragungsfunktion berechnet wird, möglich, die erforderliche Leistungserzeugungsgröße zu berechnen, die mit der Verzögerung in der Steuerung in dem Leistungsgenerator fertig wird. Als Ergebnis kann die Leistungserzeugungsgröße näher an eine Größe gebracht werden, die weder zu groß noch zu klein ist.
(4) Diese Art des Fahrzeugs kann eine Ladekapazitätserfassungseinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, eine Ladekapazität zu erhalten, die in der Speichervorrichtung verfügbar ist, und die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung kann die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße ausführen, wenn die Ladekapazität kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße auszuführen, wenn die Ladekapazität der Speicherkapazität groß ist, was die Verarbeitung vereinfacht. Jedoch kann selbstverständlich die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße ungeachtet der Ladekapazität der Speichervorrichtung ausgeführt werden. Alternativ dazu kann der Schwellwert, der zur Bestimmung verwendet wird, ob die überschüssige Leistung größer als die Ladekapazität ist, unter Berücksichtigung der zeitlichen Verschlechterung oder dergleichen der Speichervorrichtung definiert werden.
(5) In einem derartigen Fahrzeug kann die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgrößen für zumindest eine der nachfolgenden Zeitdauern ausführen: [1] für eine Zeitdauer, während der die Schlupferfassungseinrichtung den Schlupf des Fahrzeugs erfasst, [2] für eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem die Schlupferfassungseinrichtung den Schlupf des Rads erfasst hat, und [3] für eine Zeitdauer, wenn vorhergesagt wird, dass die Schlupferfassungseinrichtung den Schlupf des Rades erfassen werden wird. Dies liegt daran, dass eine zeitweilige Verringerung der für den Antriebsmotor erforderlichen elektrischen Leistungserzeugungsgröße aufgrund des Schlupfs für diese Zeitdauern erwartet wird. Die Vorhersage des Auftretens des Schlupfs kann durch Änderungen eines Schlupfverhältnisses im Verlaufe der Zeit oder durch Messen eines Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche durch ein spezielles Erfassungsrad oder dergleichen gemacht werden.
(6) In einem derartigen Fahrzeug kann die Schlupferfassungseinrichtung eine Fahrzeugkörpergeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, die Fahrzeugkörpergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen, und eine Drehgeschwindigkeitserfassungseinrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, die Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads zu erfassen, wobei das Ausmaß des Schlupfs anhand einer Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads, die konsistent mit der erfassten Fahrzeugkörpergeschwindigkeit ist, und der erfassten Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads erhalten werden kann. Mit dieser Konfiguration wird das Auftreten des Schlupfs in dem Fahrzeug genauer erfasst werden. Das Auftreten des Schlupfs kann auf der Grundlage des Schlupfverhältnisses oder der Differenz zwischen den Umdrehungszahlen des Antriebsrads und des angetriebenen Rads bestimmt werden.
(7) Der Leistungsgenerator kann eine Brennstoffzelle und/oder ein Generator, der durch Kraftstoffverbrennung angetrieben wird, sein. Für den Leistungsgenerator wird eine Konfiguration, die eine elektrochemische Reaktion wie bei einer Brennstoffzelle verwendet, oder eine Konfiguration, die unter Verwendung einer Verbrennungsenergie angetrieben wird, wie ein Generator, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, angenommen. Dies liegt daran, da dies die überschüssige Leistung reduzieren kann, die aufgrund der Verzögerung in dem Ansprechen zu erzeugen ist, wenn das Ansprechen auf die erforderliche Leistungserzeugungsgröße, die dem Leistungsgenerator gegeben wird, länger als eine vorbestimmte Zeit verzögert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann sie als ein Verfahren zur Steuerung der Leistungserzeugungsgröße des Leistungsgenerators verwirklicht werden, der an dem Fahrzeug angeordnet ist. Alternativ kann sie als ein Verfahren zur Herstellung des Fahrzeugs, das mit dem Leistungsgenerator ausgerüstet ist, oder ein Verfahren zur Erzeugung der elektrischen Leistung durch den Leistungsgenerator an dem Fahrzeug verwirklicht werden.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsbeispielen,
2 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine einer Leistungserzeugungsgrößensteuerung in dem Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
3 zeigt ein Beispiel für Graphen, die jeweils einen Leistungsübergang von jedem Teil bei Auftreten eines Schlupfs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen,
4 ein Beispiel für Graphen, die jeweils einen Leistungsübergang von jedem Teil bei Auftreten eines Schlupfs gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulichen,
5 ein Flussdiagramm, das einen größeren Teil einer Verarbeitungsroutine einer Leistungserzeugungsgrößensteuerung in dem Fahrzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und
6 zeigt ein Flussdiagramm, das einen größeren Teil einer Verarbeitungsroutine einer Leistungserzeugungsgrößensteuerung in dem Fahrzeug gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Hardware-Konfiguration von Ausführungsbeispielen:
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das eine Hardware-Konfiguration eines Brennstoffzellenfahrzeugs (das nachstehend einfach als „Fahrzeug“ bezeichnet ist) 10 veranschaulicht, die für jedes nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel gemeinsam ist. Das Fahrzeug 10 ist mit einer Brennstoffzelle 20 als einen Leistungsgenerator ausgerüstet, und zumindest ein Teil von elektrischer Leistung, die durch die Brennstoffzelle 20 erzeugt wird, wird zum Antrieb eines Antriebsmotors 40 zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet. Das Fahrzeug 10 ist mit einem angetriebenen Rad 51 und einem Antriebsrad 53 versehen, und eine Antriebskraft des Antriebsmotors 40 wird auf das Antriebsrad 53 über einen nicht gezeigten Leistungsübertragungsmechanismus übertragen, um zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet zu werden.
Die Brennstoffzelle 20 weist einen Brennstoffzellenstab 12 auf, in dem eine größere Anzahl von Zellen zur Leistungserzeugung gestapelt sind. Der Brennstoffzellenstapel 12 ist mit einer Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 versehen, die beispielsweise einen Gaszufuhr- und -ausstoßmechanismus zur Zufuhr und zum Ausstoß von Wasserstoffgas als Brennstoffgas und Luft als Oxidiergas sowie einen Kühlmechanismus zum Kühlen oder Aufwärmen des Brennstoffzellenstapels 12 aufweist. Die Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 wird durch eine ECU 50 als eine Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung gesteuert. Da eine derartige Konfiguration der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 allgemein bekannt ist, entfällt eine ausführliche Beschreibung.
Die ECU 50 weist die Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 derart an, dass die Brennstoffzelle 20 elektrische Leistung einer erforderlichen Leistungserzeugungsgröße erzeugt, und führt eine Steuerung zum Entnahme der elektrischen Leistung durch, die durch die Brennstoffzelle 20 erzeugt wird. Eine Leistungsleitung der Brennstoffzelle 20 ist mit einem Brennstoffzellenwandler (der ebenfalls als FDC bezeichnet ist) 31 verbunden, und angehobene (boosted) elektrische Leistung wird zu einem Wechselrichter (der ebenfalls als INV bezeichnet ist) 32 ausgegeben, der konfiguriert ist, den Antriebsmotor 40 anzutreiben. Der Wechselrichter 32 wird durch die ECU 50 gesteuert, um die Intensität eines Drei-Phasen-Wechselstroms des Antriebsmotors 40 zu steuern. Der Antriebsmotor 40 empfängt die elektrische Leistung aus dem Wechselrichter 32 und führt die Antriebskraft, die zur Beschleunigung des Fahrzeugs 10 notwendig ist, dem Antriebsrad 53 zu.
Eine Leistungsleitung, die den Brennstoffzellenwandler 31 und den Wechselrichter 32 verbindet, ist ebenfalls mit einem Batteriewandler (der ebenfalls als BDC bezeichnet ist) verbunden. Ein Batteriewandler 33 ist als ein bidirektionaler Gleichspannungswandler konfiguriert und behandelt die elektrische Leistung zu und von einer Batterie 35, die mit dem Batteriewandler 33 als eine Speichervorrichtung verbunden ist, und der Brennstoffzelle 20. Genauer verwendet, wenn es einen Überschuss in der elektrischen Leistung, die durch den Brennstoffzellenstapel 12 nach Verwendung der erzeugten elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors 40 oder einer nicht gezeigten Hilfsmaschinerie (wie ein Verdichter in der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14) gibt, der Batteriewandler 33 den Überschuss zum Laden der Batterie 35. Falls es eine zeitweilige Fehlmenge an elektrischen Leistung gibt, die zum Antrieb des Antriebsmotors 40 erforderlich ist, stellt der Batteriewandler 33 die Fehlmenge durch Entladen der Batterie 35 bereit.
Zur Steuerung der elektrischen Leistung, wie sie vorstehend beschrieben ist, ist die ECU 50 mit der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14, dem Brennstoffzellenwandler 31, dem Wechselrichter 32, dem Batteriewandler 33 usw. verbunden und steuert einen Betriebszustand jeder Vorrichtung. Die ECU 50 empfängt Eingangssignale, die von verschiedenen Sensoren ausgegeben werden, um die vorstehend beschriebene Steuerung durchzuführen. Für die später beschriebene Leistungserzeugungsgrößensteuerung zeigt 1 lediglich einen zweiten Drehgeschwindigkeitssensor 43, der konfiguriert ist, eine Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads 53 zu erfassen und einen ersten Drehgeschwindigkeitssensor 41, der konfiguriert ist, die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Rads 51 zu erfassen, das aufgrund des Fahrens des Fahrzeugs 10 gedreht wird, obwohl verschiedene andere Sensoren mit der ECU 50 verbunden sind. Die Drehgeschwindigkeit bedeutet die Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min).
Die ECU 50 steuert die Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 usw. auf der Grundlage der Signale aus diesen Sensoren. Genauer führt die ECU 50 die Steuerung durch, die nachstehend beschrieben ist.

[1] Steuerung der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14, um die Brennstoffzelle 20 in einen Zustand zu versetzen, der auf die Anforderung nach der elektrischen Leistung durch das gesamte Fahrzeug 10 anspricht,
[2] Steuerung des Brennstoffzellenwandlers 31, um die erforderliche elektrische Leistungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 zu erhalten,
[3] Steuerung des Wechselrichters 32, um zu bewirken, dass der Antriebsmotor 40 Drehmoment zur Beschleunigung oder Verlangsamung des Fahrzeugs 10 ausgibt,
[4] Steuerung des Batteriewandlers 33, um den Überschuss oder die Fehlmenge Mangel der elektrischen Leistung zu und von der Batterie 35 zu bearbeiten, und
[5] Steuerung des Betriebs der nicht gezeigten Hilfsmaschinerie.

Leistungserzeugungssteuerungsgröße gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel:
Die durch die ECU 50 durchgeführte Steuerung der Leistungserzeugungsgröße ist anhand der vorstehend beschriebenen Hardware-Konfiguration beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, steuert die ECU 50 eine Zufuhr-Bedarfs-Beziehung in dem gesamten Fahrzeug 10 zwischen der Leistungserzeugung durch die Brennstoffzelle 20 und einem Lade- und Entladezustand der Batterie 50, um ein Gleichgewicht beizubehalten. Als ein Teil der vorstehend beschriebenen Steuerung wird nachstehend die Leistungserzeugungsgrößensteuerung bei Auftreten des Schlupfs in dem Fahrzeug 10 beschrieben.
Zunächst ist eine Beschreibung des Schlupfs des Fahrzeugs 10 nachstehend gegeben. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, empfängt das Antriebsrad 53 die Antriebskraft aus dem Antriebsmotor 40, um zu drehen, was das Fahrzeug beschleunigt. Demgegenüber empfängt des angetriebene Rad 51 nicht die Antriebskraft aus dem Antriebsmotor 40, sondern dreht sich aufgrund des Fahrens des Fahrzeugs 10. Somit entspricht die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Rads 51 der Fahrzeugkörpergeschwindigkeit (der Fahrzeuggeschwindigkeit). Das Antriebsrad 53 dreht sich mit einer höheren Umdrehungszahl als diejenige des angetriebenen Rads 51, wenn beschleunigt wird. Durch Steuerung einer Differenz zwischen den Umdrehungszahlen des Antriebsrads 53 und des angetriebenen Rads 51 derart, dass sie in einem geeigneten Bereich ist, greift das Antriebsrad 53 auf einer Straßenoberfläche und wird das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors 40 ohne Verschwendung übertragen, so dass das Fahrzeug 10 beschleunigt wird. Wenn die Umdrehungszahl des Antriebsrads 53 übermäßig höher als die des angetriebenen Rads 51 wird, dreht das Antriebsrad 53 durch. Es gilt dasselbe beim Bremsen. Das heißt, dass, wenn die Differenz zwischen den Umdrehungszahlen des Rads entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ist-Umdrehungszahl des Rads in einem gewissen Bereich ist, das Rad, das zum Bremsen verwendet wird, auf der Straßenoberfläche greift und eine geeignete Bremskraft an das Fahrzeug 10 angelegt wird. Wenn demgegenüber die Drehgeschwindigkeit des Rades übermäßig niedrig in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit wird, ist das Rad in einem schleifenden Zustand (Schlupfzustand). Allgemein gesagt ist der Schlupf des Fahrzeugs 10 ein Zustand, in dem die Drehgeschwindigkeit des Rads von der Fahrzeuggeschwindigkeit sowohl beim Beschleunigen als auch beim Verlangsamen abweicht. Wenn das Fahrzeug 10 durch die Leistung des Antriebsmotors 40 beschleunigt, ist der Schlupf der Zustand, dass die Umdrehungszahl des Antriebsrads 53 übermäßig höher als diejenige des angetriebenen Rads 51 ist. Wenn das Fahrzeug 10 durch Regeneration des Antriebsmotors 40 verlangsamt, ist der Schlupf der Zustand, dass die Umdrehungszahl des Antriebsrads 53, die die Bremskraft zur Regeneration demonstriert, übermäßig niedriger als diejenige des angetriebenen Rads 51 ist, das nicht bremst.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsroutine einer Leistungserzeugungsgrößensteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die in 2 veranschaulichte Verarbeitung wird wiederholt zu vorbestimmten Intervallen durch die ECU 50 ausgeführt, während das Fahrzeug 10 fährt. Die Verarbeitung von Schritt S130 und der darauffolgenden Schritte in dem Flussdiagramm ist die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird die Steuerung der Leistungserzeugungsgröße sowohl beim Verlangsamen als auch beim Beschleunigen durchgeführt. Jedoch ist zur Erleichterung des Verständnisses die Beschreibung nachstehend unter der Annahme gegeben, dass das Antriebsrad 53 durch die Antriebskraft des Antriebmotors 40 gedreht wird.
Wenn einmal die in 2 gezeigte Verarbeitungsroutine gestartet wird, liest die ECU 50 die Signale aus den verschiedenen Sensoren, um zunächst einen Antriebszustand des Fahrzeugs einzugeben. Der Antriebszustand des Fahrzeugs weist die Umdrehungszahl des angetriebenen Rads 51, die durch den ersten Drehgeschwindigkeitssensor 51 erfasst wird, d.h., die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Umdrehungszahl des Antriebsrads 53, die durch den zweiten Drehgeschwindigkeitssensor 43 erfasst wird, usw. auf.
Danach berechnet die ECU 50 die Leistungserzeugungsgröße, die von der Brennstoffzelle 20 erfordert wird, unter Berücksichtigung des Antriebszustands des Fahrzeugs (Schritt S 110), der in den vorhergehenden Schritt gelesen worden ist. Die berechnete Leistungserzeugungsgröße wird auf eine normalerweise erforderliche Leistungserzeugungsgröße Pfc bezogen, die die elektrische Leistungsgröße bedeutet, die von der Brennstoffzelle 20 zu einer normalen Zeit ohne irgendwelchen Schlupf erfordert wird.
Dann berechnet die ECU 50 ein Schlupfverhältnis β (Schritt S120). Das Schlupfverhältnis β ist ein Anteil (Prozentsatz) der Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit (in diesem Fall der Drehgeschwindigkeit Nv des angetriebenen Rads 51) und der Drehgeschwindigkeit Nt des Antriebsrads 53 gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dies wird durch die nachstehende Gleichung (1) repräsentiert: $β = 100 \times | Nt-Nv | /Nv$
Ein absoluter Wert der Differenz zwischen beiden Drehgeschwindigkeiten wird verwendet, da allgemein das Schlupfverhältnis selbst im Falle der Verlangsamung als ein positiver Wert erhalten wird. Die Verarbeitung zur Berechnung des Schlupfverhältnisses β durch die ECU 50 ist eine Konfiguration als die Schlupferfassungseinrichtung.
Dann bestimmt die ECU 50, ob das erhaltene Schlupfverhältnis β größer als ein vorbestimmter Schwellwert β0 ist (Schritt S130). Wie es vorstehend beschrieben worden ist, muss zur geeigneten Beschleunigung oder Verlangsamung des Fahrzeugs 10 das Schlupfverhältnis in einem geeigneten Bereich (beispielsweise 50 bis 30% sein). Dementsprechend ist der Schwellwert β0 auf einen Wert aus diesem Bereich vordefiniert. Die Schwellwerte β0 bei Beschleunigung und bei Verlangsamung können auf unterschiedliche Werte eingestellt werden. Zusätzlich kann die Bestimmung in Schritt S130 unter Verwendung der Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten des Antriebsrads 53 und des angetriebenen Rads 51 anstelle des Schlupfverhältnisses gemacht werden. Alternativ dazu ist es möglich, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Bodengeschwindigkeitssensor unter Verwendung eines Prinzips wie des Doppler-Effekts erfasst wird, anstelle der Verwendung der Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Rads 51 als die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verwenden.
Wenn das Schlupfverhältnis β höher als der Schwellwert β0 ist, wird eine Verarbeitung zur Berechnung einer Reduktionsgröße des Drehmoments des Antriebsrads 40 ausgeführt (Schritt 140). Die Reduktionsgröße ΔTmg wird als eine Größe berechnet, um die das Drehmoment des Antriebsmotors 40 zu reduzieren ist, so dass das Drehmoment des Antriebsmotors 40 auf das Drehmoment abfällt, das äquivalent zu demjenigen des Antriebsrads 53 ist, das sich aufgrund des Durchdrehens des Antriebsrads 53 verringert hat, wenn das Schlupfverhältnis β den Schwellwert β0 überschritten hat. Es sei bemerkt, dass eine Größe, die in der nachstehenden Beschreibung als die Reduktionsgröße Δ sowohl im Drehmoment als auch in der elektrischen Leistung angesehen wird, eine Größe mit einem negativen Zeichen ist.
Darauffolgend wird eine Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung zum Antrieb des Motors, die der berechneten Reduktionsgröße ΔTmg des Motordrehmoments entspricht, berechnet (Schritt S150). Diese Berechnung ist eine Verarbeitung zum Umwandeln der Reduktionsgröße ΔTmg des Drehmoments in die Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung zum Antrieb des Motors unter Verwendung eines Wirkungsgrads ωmg des Antriebsmotors 40. Dies ist durch die nachstehende Gleichung (2) repräsentiert: $Δ Pmg = Δ Tmg \times ω mg$
Die berechnete Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung ist eine elektrische Leistungsgröße, die tatsächlich aufgrund des Durchdrehens des Antriebsrads reduziert wird, und sie entspricht einer Reduktionsgröße, die eine Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße von der Brennstoffzelle 20 entsprechend dem Schlupf reflektiert.
Nachstehend ist eine Verarbeitung zur Berechnung einer Reduktionsgröße ΔPfc einer erforderlichen Leistungserzeugungsgröße auf der Grundlage dieser Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung ausgeführt (Schritt S160). Diese Verarbeitung wird in der nachfolgenden Weise gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Zunächst wird eine Grundreduktionsgröße ΔPBfc entsprechend der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung auf der Grundlage des Schlupfs des Antriebsrads 53 berechnet. Diese wird einfach durch die nachfolgende Gleichung (3) berechnet: $Δ PBfc = Δ Pmg$
Danach wird eine Überschussreduktionsgröße ΔPSfc aufgrund des Auftretens des Schlupfs berechnet. Die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc erhöht die als die Grundreduktionsgröße ΔPBfc berechnete Reduktionsgröße weiter und wird durch die nachfolgende Gleichung (4) unter Verwendung eines Überschussverhältnisses γ (0<γ<1) berechnet: $Δ PSfc = y \times Δ PBfc$
Schließlich wird die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße durch die nachfolgende Gleichung (5) berechnet: $Δ Pfc = Δ PBfc + Δ PSfc$
Die wie vorstehend beschriebene erhaltene Gleichung wird unter Verwendung des Überschussverhältnisses γ in die nachfolgende Gleichung (6) umgeordnet: $Δ Pfc = (1 + y) \times Δ PBfc$
Es ist zu verstehen, dass γ als das Überschussverhältnis eingestellt ist. Das heißt, dass die Berechnung in Schritt S160 der Berechnung für die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße entspricht, um die die erforderliche Leistungserzeugungsgröße von der Brennstoffzelle 20 weiter als um die Reduktionsgröße ΔPBfc der erforderlichen Leistungsgröße reduziert wird, die mit der Reduktionsgröße ΔPmg in der elektrischen Leistung konsistent ist, die dem Antriebsmotor 40 zuzuführen ist, die durch den Schlupf des Antriebsrads 53 anfällt.
Nachdem die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße durch den Schritt S160 erhalten worden ist, wird eine Verarbeitung zur Berechnung einer verarbeiteten erforderlichen Leistungserzeugungsgröße PPfc ausgeführt (Schritt S170), bei der die verarbeitete erforderliche Leistungserzeugungsgröße PPfc ein Ergebnis der Reduktionsverarbeitung der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 unter Verwendung der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße ist. Dies wird durch die nachstehende Gleichung (7) repräsentiert: $PPfc = Pfc + Δ Pfc$
In der vorstehend beschriebenen Gleichung ist Pfc die normalerweise erforderliche Leistungserzeugungsgröße, die durch den Schritt S110 erhalten wird, und sie entspricht der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße ohne irgendeine Änderung aufgrund einer Schlupfgröße.
Nachdem die verarbeitete erforderliche Leistungserzeugungsgröße PPfc erhalten worden ist, werden Steuerungssignale auf der Grundlage der verarbeiteten erforderlichen Leistungserzeugungsgröße PPfc zu der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14, dem Brennstoffzellenwandler 31, dem Batteriewandler 33 usw. ausgegeben (Schritt S180). Demgegenüber werden gleichermaßen, wenn in Schritt S130 bestimmt wird, dass das Schlupfverhältnis β gleich wie oder kleiner als der Schwellwert β0 ist, Steuerungssignale auf der Grundlage der vorhergehend berechneten normalerweise erforderlichen Leistungserzeugungsgröße Pfc zu der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 usw. ausgegeben (Schritt S190). Nach der Verarbeitung von Schritt S180 oder von Schritt S190 tritt die Verarbeitung zu „NÄCHSTES“ aus und wird für den Moment die Routine beendet.
Änderungen der elektrischen Leistungsgröße aufgrund der vorstehend beschriebenen Verarbeitungsroutine der Leistungserzeugungsgrößensteuerung sind unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. 3 zeigt einen Satz von Graphen, die veranschaulichen, wie die elektrische Leistungsgröße gemäß diesem Ausführungsbeispiel gesteuert wird. Wie es in dem obersten Graphen gezeigt ist, verringert sich, wenn der Griff (grip) des Antriebsrads 53 auf der Straßenoberfläche sich aufgrund einer Straßenoberflächenbedingung bei Beschleunigung verringert und das Schlupfverhältnis β den Schwellwert β0 überschreitet, das Drehmoment des Antriebsmotors 40, so dass die Leistungsausgabe durch den Antriebsmotor 40, d.h. die elektrische Leistungsgröße, die dem Antriebsmotor 40 zuzuführen ist, sich verringert. Dies ist als eine Verringerung der Motorleistung in 3 gezeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, wird eine Zielleistung MPt, die zu dem Antriebsmotor 40 auszugeben ist, um die Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor, die vorstehend beschrieben worden ist, reduziert. Zu dieser Zeit wird, da es eine Verzögerung in der Steuerung gibt, die elektrische Leistung, die tatsächlich zu dem Antriebsmotor 40 ausgegeben wird, in Vergleich mit der Zielleistung MPt mit einer Verzögerung reduziert, wie es mit einer durchgezogenen Linie MPr gezeigt ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird entsprechend der Reduktionsgröße der Motorleistung, d.h. der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor, die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße berechnet, indem die vorstehend beschriebene Überschussreduktionsgröße ΔPSfc addiert wird, und die erforderliche Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 um die Reduktionsgröße ΔPfc reduziert wird. Das heißt, dass die elektrische Leistungsgröße nicht nur um die Grundreduktionsgröße ΔPBfc, die auf dem Drehmoment des Antriebsmotors 40 basiert, sondern ebenfalls um ein Ergebnis der folgenden Gleichung reduziert wird: $Δ Pfc = Δ PBfc + Δ PSfc$
Auf der Grundlage davon wird die erforderliche Leistungserzeugungsgröße, die zu der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 ausgegeben wird, die verarbeitete erforderliche Leistungserzeugungsgröße PPfc. Dies ist mit einer durchgezogenen Linie FPt in dem Graphen der FC-Leistung in 3 gezeigt. Als Ergebnis verschiebt sich eine tatsächliche Leistungserzeugungsgröße, die tatsächlich durch die Brennstoffzelle 20 erzeugt wird, wie es mit einer durchgezogenen Linie FPr in 3 gezeigt ist. Da die tatsächliche Leistungserzeugungsgröße FPr gut einer elektrischen Leistungserzeugungsgröße nachfolgt, die nicht länger zu dem Antriebsmotor 40 aufgrund des Auftretens des Schlupfs ausgegeben werden muss, wird nicht viel Überschussleistung im Hinblick auf das gesamte Fahrzeug 10 erzeugt. Dementsprechend bleibt, selbst wenn die Überschussleistung aufgrund der Verzögerung in der Steuerung erzeugt und durch die Batterie 35 zum Laden angenommen wird, die Ladeleistung BCP, die zum Laden der Batterie 35 verwendet wird, in einem kleinen Ausmaß, so dass sie eine Ladekapazität Win nicht überschreitet, die in der Batterie 35 verfügbar ist, wie es durch den untersten Graphen in 3 gezeigt ist.
Die Steuerung der elektrischen Leistungsgröße, die vorstehend beschrieben worden ist, wird ermöglicht, da, wenn die Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor durch den Schlupf des Antriebsrads 53 erzeugt wird, die verarbeitete erforderliche Leistungserzeugungsgröße PPfc derart berechnet wird, dass die Reduktionsgröße ΔPmg in der Berechnung für die erforderliche Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 erhöht wird und dann ausgegeben wird.
Zum Vergleich ist in 4 ein Fall ohne die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc gezeigt. In einem in 4 gezeigten Beispiel der Steuerung wird gleichermaßen zu demjenigen gemäß 3 ein Befehlswert der Brennstoffzellenleistung um die Reduktionsgröße der Motorleistung reduziert, wenn das Schlupfverhältnis β den Schwellwert β0 überschreitet. Jedoch wird die verarbeitete erforderliche Leistungserzeugungsgröße lediglich durch Subtrahieren der Grundreduktionsgröße ΔPBfc erhalten, ohne dass die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc erhalten wird. Somit wird die Zielleistung FDt der Brennstoffzelle 20 lediglich entsprechend der Reduktionsgröße der Motorleistung reduziert, wie es in 4 gezeigt ist. Als Ergebnis wird, da es eine Verzögerung in der Steuerung der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 gibt, die Reduktion der tatsächlichen Leistungserzeugungsgröße FDr der Brennstoffzelle 20 verzögert und wird eine Überschussleistung BCD erzeugt. Die Überschussleistung BCD kann die Ladekapazität Win überschreiten, die in der Batterie 35 verfügbar ist. Praktisch gesagt, kann, wenn die Überschussleistung die in der Batterie 35 verfügbare Ladekapazität Win überschreitet, diese nicht zum Laden der Batterie 35 verwendet werden. Somit wird eine nicht gezeigte Hilfsmaschinerie wie ein Verdichter zur Bereitstellung von Luft, die in der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 angeordnet ist, mit hohen Drehgeschwindigkeiten betrieben, um die Überschussleistung zu verbrauchen, die nicht zum Laden der Batterie verwendet werden kann. In diesem Fall ist es, da überschüssige Luft, die durch den Betrieb des Verdichters bei hohen Drehgeschwindigkeiten erzeugt wird, nicht dem Brennstoffzellenstapel 12 zuzuführen ist, notwendig, eine Verarbeitung auszuführen, dass ein in der Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 angeordnetes Ventil zum Ausstoßen von Luft geöffnet wird, ohne dass bewirkt wird, dass diese durch den Brennstoffzellenstapel 12 gelangt. Folglich wird die Effizienz des gesamten Fahrzeugs verschlechtert. Der sogenannte Kraftstoffwirkungsgrad wird verschlechtert. Wie es in 3 gezeigt ist, wird in dem Fahrzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Erzeugung einer derartigen Überschussleistung unterdrückt, da in der vorstehend beschriebenen Verarbeitung (2) die erforderliche Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 ebenfalls um die berechnete Überschussreduktionsgröße ΔPSfc reduziert wird, was einen verschwenderischen Verbrauch der elektrischen Leistung verhindert. Dementsprechend wird die Verschlechterung der Effizienz (Kraftstoffwirkungsgrad) des gesamten Fahrzeugs 10 unterdrückt.
Leistungserzeugungssteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel:
Nachstehend ist die Leistungserzeugungssteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Fahrzeug 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die in 1 gezeigte Hardware-Konfiguration auf, und ein Teil der Verarbeitungsroutine der Leistungserzeugungsgrößensteuerung unterscheidet sich von derjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Berechnung der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße entsprechend dem Schritt S160 in 2 durch die nachfolgende Gleichung (8) durchgeführt: $Δ Pfc = Δ Pmg \times (τ fcs + 1) / (τ mgs + 1)$
In der vorstehend beschriebenen Gleichung ist τfc eine Übertragungsfunktion für ein Erscheinen als die tatsächliche Leistungserzeugungsgröße der Brennstoffzelle 20 auf die Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 als der Leistungsgenerator. Gleichermaßen ist τmg eine Übertragungsfunktion für ein Erscheinen als das tatsächliche Drehmoment des Antriebsmotors 40 auf die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung für den Antriebsmotor 40. „s“ ist ein Parameter der Laplace-Transformation. Dementsprechend wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 direkt anhand der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung berechnet, die zum Antrieb des Antriebsmotors 40 erforderlich ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt dieselbe Wirkung wie diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich kann die Berechnung vereinfacht werden, da die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße unter Verwendung einer Gesamtübertragungsfunktion (τfc·s+1)/(τmg·s+1) erhalten wird, die durch die Übertragungsfunktion τfc für das Erscheinen als die tatsächliche Leistungserzeugungsgröße der Brennstoffzelle 20 auf die Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 und der Übertragungsfunktion τmg für das Erscheinen als das tatsächliche Drehmoment des Antriebsmotors 40 auf die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung für den Antriebsmotor 40 bestimmt wird. Weiterhin kann, wenn einmal die Übertragungsfunktionen korrekt bestimmt worden sind, die Reduktionsgröße, die mit der Verzögerung im Ansprechen fertig wird, leicht erhalten werden.
Leistungserzeugungssteuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel:
Nachstehend ist die Leistungserzeugungssteuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Fahrzeug 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist die in 1 gezeigte Hardware-Konfiguration auf, und ein Teil der Verarbeitungsroutine der Leistungserzeugungsgrößensteuerung unterscheidet sich von derjenigen gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße, die in Schritt S160 in 2 berechnet wird, durch die in 5 gezeigte Verarbeitung berechnet. Die andere Verarbeitung außer Schritt S160 ist dieselbe wie diejenigen gemäß den ersten und zweiten Ausfü h ru ngsbeispielen.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird nach Erhalten der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor (Schritt S150) die Verarbeitung zum Erhalten der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße (Schritt S160) wie nachstehend beschrieben durchgeführt. Erstens wird die Grundreduktionsgröße ΔPBfc berechnet (Schritt S161). Die Grundreduktionsgröße ΔPBfc wird in derselben Weise diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die vorstehend beschriebene Gleichung (3) unter Verwendung der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor erhalten.
Zweitens wird bestimmt, ob der absolute Wert der Ladekapazität Win, die eine verfügbare Größe in der Batterie 35 angibt, kleiner als ein Schwellwert α ist (Schritt S162). Dass der absolute Wert der Ladekapazität Win kleiner als der Schwellwert α ist, bedeutet, dass eine verfügbare Größe in der Batterie 35 so klein ist, dass die Batterie die überschüssige Leistung, die durch das Auftreten des Schlupfs erzeugt wird, nicht aufnehmen kann. Die Ladekapazität Win kann durch die ECU 50, die den SOC der Batterie 35 verwaltet, gelernt werden. Diese Konfiguration entspricht der Ladekapazitätserfassungseinrichtung. Dementsprechend wird, wenn der absolute Wert der Ladekapazität Win, der die verfügbare Größe in der Batterie 35 angibt, kleiner als der Schwellwert α ist, die Verarbeitung zur Berechnung der Überschussreduktionsgröße ΔPSfc ausgeführt (Schritt S163), wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc wird durch die vorstehend beschriebene Gleichung (4) erhalten. Wenn demgegenüber der absolute Wert der Ladekapazität Win gleich wie oder größer als der Schwellwert α ist, wird die Verarbeitung zur Berechnung der Überschussreduktionsgröße ΔPSfc (Schritt S163) nicht ausgeführt. In diesem Fall wird die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc auf 0 eingestellt.
Schließlich wird die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße berechnet (Schritt S164). Diese Berechnung wird durch die vorstehend beschriebene Gleichung (5) wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Folglich wird in dem Fall, dass die Ladekapazität Win kleiner als der Schwellwert α ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Ladekapazität Win gleich wie oder größer als der Schwellwert α ist, der absolute Wert der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße um den absoluten Wert der Überschussreduktionsgröße ΔPSfc höher eingestellt. Die dem Schritt S160 nachfolgende Verarbeitung (der Schritt S170 und der Schritt S180) ist dieselbe wie diejenige gemäß den vorstehend beschriebenen anderen Ausführungsbeispielen.
Das Fahrzeug 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt dieselbe Wirkung wie diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich wird die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 nicht stark erhöht, da die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc lediglich dann berechnet wird, wenn die Ladekapazität Win kleiner als der Schwellwert α ist, wenn die Batterie 35 ausreichend Ladekapazität aufweist. Somit wird bei einer drastischen Beschleunigung des Fahrzeugs 10 nach Beenden des Schlupfs die Leistungserzeugungsgröße der Brennstoffzelle 20 schnell erhöht. Folglich wird das Ansprechen der Brennstoffzelle 20 in einer derartigen Situation ausreichend gewährleistet.
Leistungserzeugungssteuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel:
Nachstehend ist die Leistungserzeugungssteuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Fahrzeug 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weist die in 1 gezeigt Hardware-Konfiguration auf, und ein Teil der Verarbeitungsroutine der Leistungserzeugungsgrößensteuerung unterscheidet sich von derjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße, die in Schritt S160 in 2 berechnet wird, durch die in 6 gezeigte Verarbeitung berechnet. Die andere Verarbeitung außer Schritt S160 ist dieselbe wie diejenige gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird zum Erhalten der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße durch ein gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschriebenes Verfahren bestimmt, ob die berechnete Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße unter Verwendung der Übertragungsfunktion, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ausgeführt werden sollte.
Genauer wird gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nach Erhalten der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor (Schritt S150) die Verarbeitung zum Erhalten der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße (Schritt S160) durchgeführt, wie es nachstehend beschrieben ist. Zunächst wird bestimmt, ob der absolute Wert der Ladekapazität Win, die die verfügbare Größe in der Batterie 35 angibt, kleiner als der Schwellwert α ist (Schritt S162). Wenn der absolute Wert der Ladekapazität Win kleiner als der Schwellwert α ist, wird die Verarbeitung zur Berechnung der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße einschließlich der Überschussreduktionsgröße ausgeführt (Schritt S166). Eine den Überschuss beinhaltende Berechnung der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße ist die Verarbeitung zum Erhalten der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße durch die Gleichung (8) unter Verwendung der Übertragungsfunktionen, wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wenn demgegenüber der absolute Wert der Ladekapazität Win gleich wie oder größer als der Schwellwert α ist, wird die Verarbeitung zum Erhalten der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße durch eine Grundberechnung ausgeführt (Schritt S168). Die Grundberechnung ist die Verarbeitung zum Erhalten der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße anhand der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor, wie sie ist.
Folglich wird in dem Fall, in dem der absolute Wert der Ladekapazität Win kleiner als der Schwellwert α ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem der absolute Wert der Ladekapazität Win gleich wie oder größer als der Schwellwert α ist, der absolute Wert der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße um die Größe, die der Gesamtübertragungsfunktion (τfcs+1)/(τmgs+1) entspricht, höher eingestellt. Die Verarbeitung, die dem Schritt S160 nachfolgt (der Schritt S170 und der Schritt S180) ist dieselbe wie diejenige der vorstehend beschriebenen anderen Ausführungsbeispiele.
Das Fahrzeug 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt dieselbe Wirkung wie diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich wird der absolute Wert der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus der Brennstoffzelle 20 nicht stark erhöht, da der absolute Wert der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße lediglich dann erhöht wird, wenn der absolute Wert der Ladekapazität Win kleiner als der Schwellwert α ist. Somit kann die Leistungserzeugungsgröße der Brennstoffzelle 20 bei einer drastischen Beschleunigung des Fahrzeugs 10 nach Beenden des Schlupfs schnell erhöht werden. Folglich wird das Ansprechen der Brennstoffzelle 20 in einer derartigen Situation ausreichend gewährleistet.
Andere Ausführungsbeispiele und Modifikationen:
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc, die die erforderliche Leistungserzeugungsgröße zusätzlich zu der Reduktionsgröße ΔPfc der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße entsprechend der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor weiter reduziert, beispielsweise durch die Gleichung (4) erhalten, jedoch ist es nicht stets notwendig, diese auf der Grundlage der Reduktionsgröße ΔPmg der elektrischen Leistung für den Motor zu berechnen. Die Überschussreduktionsgröße ΔPSfc kann als eine vorbestimmte Leistungserzeugungsgröße oder als eine Größe entsprechend der Leistungserzeugungsgröße der Brennstoffzelle 20 zu dieser Zeit erhalten werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Auftreten des Schlupfs auf der Grundlage davon bestimmt, ob das Schlupfverhältnis größer als der Schwellwert ist. Jedoch kann dies unter Verwendung der Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten des angetriebenen Rads 51 und des Antriebsrads 53 anstelle des Schlupfverhältnisses bestimmt werden. Zusätzlich kann die Steuerung zum Reduzieren der Leistungserzeugungsgröße durchgeführt werden, wenn der Schlupf auftritt oder während der Schlupf anhält. Jedoch kann dies durchgeführt werden, wenn das Auftreten des Schlupfs vorhergesagt wird. Das Auftreten des Schlupfs kann durch das Verhalten des Schlupfverhältnisses oder auf der Grundlage eines Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche, der durch einen Bodensensor oder dergleichen bestimmt wird, vorhergesagt werden. Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Schlupfverhältnis durch Definieren eines Teils der Räder als die Antriebswelle 53 und des anderen Teils der Räder als die angetriebenen Räder 51 erhalten. Jedoch kann in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Bodengeschwindigkeit oder dergleichen erfasst wird, das Fahrzeug ohne die angetriebenen Räder konfiguriert sein, wie beispielsweise ein Vierradantriebsfahrzeug. Zusätzlich kann es als ein zweirädriges Fahrzeug implementiert werden.
In Bezug auf den Leistungsgenerator kann dieser eine Brennstoffzelle oder ein Generator sein, der durch Kraftstoffverbrennung angetrieben wird. In Bezug auf die Speichervorrichtung, die elektrische Leistung speichern kann, kann sowohl ein Kondensator als auch eine Batterie angewendet werden. Alternativ dazu ist es möglich, eine Speichervorrichtung durch Kombinieren eines Schwungrads und eines Motorgenerators zu konfigurieren. Die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung ist konfiguriert, ebenfalls den Betrieb der Brennstoffzelle 20 zu steuern. Jedoch kann die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung 14 konfiguriert sein, lediglich den Brennstoffzellenwandler 31 oder dergleichen zu steuern, wohingegen eine andere ECU, die die Brennstoffzellenbetriebseinheit 14 steuert, die Steuerung des Betriebs der Brennstoffzelle 20 übernehmen kann. Im Gegensatz dazu kann die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung 14 als die ECU konfiguriert sein, die andere Funktionen wie eine Steuerung einer in den Zeichnungen nicht gezeigten Klimaanlage oder eine Durchführung einer Antischleudersteuerung aufweist. Das Fahrzeug 10 ist derart konfiguriert, dass es lediglich einen Antriebsmotor 40 aufweist. Jedoch kann der Antriebsmotor 40 für jedes Rad vorgesehen sein oder als ein Radmotor konfiguriert sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, und kann in verschiedenerlei Weise ohne Abweichung von der Idee der vorliegenden Offenbarung implementiert werden. Beispielsweise können die technischen Merkmale von irgendeinem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechend den technischen Merkmalen von jeder der in der Zusammenfassung beschriebenen Ausgestaltungen in geeigneter Weise ersetzt oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder alle der vorstehend beschriebenen vorsteilhaften Wirkungen zu erzielen. Beliebige der technischen Merkmale können in geeigneter Weise entfallen, solange das technische Merkmal nicht als essenziell in der Beschreibung davon beschrieben ist. Die Konfigurationen, die gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Hardware implementiert sind, können teilweise mit Software implementiert werden. Die Konfigurationen, die mit Software implementiert sind, können zumindest teilweise mit einer diskreten Schaltung implementiert werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird eine Leistungserzeugungsgröße eines Leistungsgenerators, der an einem Fahrzeug angeordnet ist, in geeigneter Weise gesteuert, indem dem Leistungsgenerator eine erforderliche Leistungserzeugungsgröße zur Steuerung des Leistungsgenerators angewiesen wird, ein Antriebsmotor angetrieben wird, der konfiguriert ist, ein Antriebsrad des Fahrzeugs unter Verwendung zumindest eines Teils der elektrischen Leistung anzutreiben, die durch den Leistungsgenerator entsprechend der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße erzeugt wird, zumindest ein Teil der Überschussleistung, die in der elektrischen Leistung, die durch den Leistungsgenerator erzeugt wird, verbleibt, in eine Speichervorrichtung gespeichert wird, ein Schlupf des Antriebsrads erfasst wird, und eine Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße ausgeführt wird, um eine erforderliche Leistungserzeugungsgröße weiter zu reduzieren, die eine Reduktionsgröße der elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors aufgrund des Schlupfs des Antriebsrads reflektiert, wenn das erfasste Ausmaß des Schlupfs größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
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 201847451 [0001]
JP 2009044817 A [0004, 0005]

Claims

Fahrzeug mit: einem Leistungsgenerator, der konfiguriert ist, elektrische Leistung unter Verwendung von Kraftstoff zu erzeugen, einer Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung, die konfiguriert ist, dem Leistungsgenerator eine erforderliche Leistungserzeugungsgröße anzuweisen, um den Leistungsgenerator zu steuern, einem Antriebsmotor, der zumindest durch einen Teil der elektrischen Leistung angetrieben wird, die durch den Leistungsgenerator erzeugt wird, und konfiguriert ist, ein Antriebsrad des Fahrzeugs anzutreiben, einer Speichervorrichtung, die konfiguriert ist, überschüssige Leistung, die in der durch den Leistungsgenerator erzeugten elektrischen Leistung verbleibt, zu speichern, und einer Schlupferfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, ein Ausmaß eines Schlupfs des Antriebsrads zu erfassen, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung eine Reduktionsverarbeitung einer Leistungserzeugungsgröße zum weiteren Reduzieren einer erforderlichen Leistungserzeugungsgröße ausführt, die eine Reduktionsgröße der elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors aufgrund des Schlupfs des Antriebsrads reflektiert, wenn das erfasste Ausmaß des Schlupfs größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung als die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung, die zum Antrieb des Antriebsmotors erforderlich ist, entsprechend dem erfassten Ausmaß des Schlupfs berechnet, und eine elektrische Leistungsgröße, die die berechnete Reduktionsgröße überschreitet, von der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße subtrahiert.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung eine Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße aus dem Leistungsgenerator auf der Grundlage der Reduktionsgröße der elektrischen Leistung, die zum Antrieb des Antriebsmotors erforderlich ist, unter Verwendung einer Gesamtübertragungsfunktion berechnet, die durch eine Übertragungsfunktion für ein Erscheinen als tatsächliches Drehmoment des Antriebsmotors auf die Reduktionsgröße der elektrischen Leistung für den Antriebsmotor und eine Übertragungsfunktion für ein Erscheinen als eine Ist-Leistungserzeugungsgröße des Leistungsgenerators auf die Reduktionsgröße der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße von dem Leistungsgenerator bestimmt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einer Ladekapazitätserfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, eine Ladekapazität zu erhalten, die in der Speichervorrichtung verfügbar ist, und die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgröße ausführt, wenn die Ladekapazität kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leistungserzeugungssteuerungseinrichtung die Reduktionsverarbeitung der Leistungserzeugungsgrößen für zumindest eine der nachfolgenden Zeitdauern ausführt: [1] für eine Zeitdauer, während der die Schlupferfassungseinrichtung den Schlupf des Fahrzeugs erfasst, [2] für eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem die Schlupferfassungseinrichtung den Schlupf des Rads erfasst hat, und [3] für eine Zeitdauer, wenn vorhergesagt wird, dass die Schlupferfassungseinrichtung den Schlupf des Rades erfassen werden wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schlupferfassungseinrichtung aufweist: eine Fahrzeugkörpergeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, die Fahrzeugkörpergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen, und eine Drehgeschwindigkeitserfassungseinrichtung, die konfiguriert ist, die Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads zu erfassen, und wobei das Ausmaß des Schlupfs anhand einer Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads, die konsistent mit der erfassten Fahrzeugkörpergeschwindigkeit ist, und der erfassten Drehgeschwindigkeit des Antriebsrads erhalten wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Leistungsgenerator eine Brennstoffzelle oder ein Generator ist, der durch Kraftstoffverbrennung angetrieben wird.
Verfahren zur Steuerung einer Leistungserzeugungsgröße eines Leistungsgenerators, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Verfahren aufweist: Anweisen, dem Leistungsgenerator, einer erforderlichen Leistungserzeugungsgröße, um den Leistungsgenerator zu steuern, Antreiben eines Antriebsmotors, der konfiguriert ist, ein Antriebsrad des Fahrzeugs zumindest unter Verwendung eines Teils elektrischer Leistung anzutreiben, die durch den Leistungsgenerator entsprechend der erforderlichen Leistungserzeugungsgröße erzeugt wird, Speichern überschüssiger Leistung, die in der durch den Leistungsgenerator erzeugten elektrischen Leistung verbleibt, in eine Speichervorrichtung, Erfassen, ob ein Schlupf, der größer als vorbestimmt ist, in dem Antriebsrad auftritt, und Ausführen einer Reduktionsverarbeitung einer Leistungserzeugungsgröße zum weiteren Reduzieren einer erforderlichen Leistungserzeugungsgröße ausführt, die eine Reduktionsgröße der elektrischen Leistung zum Antrieb des Antriebsmotors aufgrund des Schlupfs des Antriebsrads reflektiert, wenn das erfasste Ausmaß des Schlupfs größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.