JP2003153461A - ハイブリッド電源を搭載した移動体 - Google Patents
ハイブリッド電源を搭載した移動体Info
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハイブリッド電源を搭載した移動体におい
て、主電源の出力低下時に補助電源による走行距離の延
伸を図る。 【解決手段】 車両に燃料電池３０を主電源、バッテリ
２０を補助電源として搭載する。燃料電池３０の異常な
出力低下が検出された場合には、次の方法により、バッ
テリ２０の電力消費を抑制する。第１にバッテリ２０か
ら補機への電力を抑制する。第２にバッテリ２０からの
電力の出力効率の低下を回避するよう、電流の最大値を
制限する。第３にモータ４１の運転効率が低下しないよ
う、運転可能な回転数、トルクを制限する。こうするこ
とにより、バッテリ２０での走行距離の延伸を図ること
ができる。
て、主電源の出力低下時に補助電源による走行距離の延
伸を図る。 【解決手段】 車両に燃料電池３０を主電源、バッテリ
２０を補助電源として搭載する。燃料電池３０の異常な
出力低下が検出された場合には、次の方法により、バッ
テリ２０の電力消費を抑制する。第１にバッテリ２０か
ら補機への電力を抑制する。第２にバッテリ２０からの
電力の出力効率の低下を回避するよう、電流の最大値を
制限する。第３にモータ４１の運転効率が低下しないよ
う、運転可能な回転数、トルクを制限する。こうするこ
とにより、バッテリ２０での走行距離の延伸を図ること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源として、主
電源および補助電源からなるハイブリッド電源を搭載し
た移動体に関する。
電源および補助電源からなるハイブリッド電源を搭載し
た移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両の駆動源として燃料電池が注
目されている。燃料電池は、高効率であるものの、要求
される電力の変動に対する応答性が低いという短所が存
在する。応答性を高めるため、燃料電池以外に補助電源
を搭載し、補助電源からの電力で燃料電池の応答遅れを
補償するハイブリッド電源の搭載も提案されている。こ
のようなハイブリッド電源を搭載した車両では、故障な
どにより、主電源である燃料電池の出力が低下した場合
でも、補助電源によってある程度は走行することができ
る。
目されている。燃料電池は、高効率であるものの、要求
される電力の変動に対する応答性が低いという短所が存
在する。応答性を高めるため、燃料電池以外に補助電源
を搭載し、補助電源からの電力で燃料電池の応答遅れを
補償するハイブリッド電源の搭載も提案されている。こ
のようなハイブリッド電源を搭載した車両では、故障な
どにより、主電源である燃料電池の出力が低下した場合
でも、補助電源によってある程度は走行することができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、補助
電源による走行距離は十分とは言えなかった。主電源の
出力低下時には、修理可能な場所まで車両を退避させる
ために、補助電源による走行距離が十分に確保されてい
ることが好ましい。かかる課題は、燃料電池を主電源と
する場合に限らず、主電源と補助電源とを併用するハイ
ブリッド電源に共通の課題であった。また、車両に限ら
ず、種々の移動体で共通の課題であった。
電源による走行距離は十分とは言えなかった。主電源の
出力低下時には、修理可能な場所まで車両を退避させる
ために、補助電源による走行距離が十分に確保されてい
ることが好ましい。かかる課題は、燃料電池を主電源と
する場合に限らず、主電源と補助電源とを併用するハイ
ブリッド電源に共通の課題であった。また、車両に限ら
ず、種々の移動体で共通の課題であった。
【０００４】本発明は、かかる課題に鑑みてなされたも
のであり、ハイブリッド電源を搭載した移動体におい
て、主電源の出力低下時に補助電源による走行距離の延
伸を図ることを目的とする。
のであり、ハイブリッド電源を搭載した移動体におい
て、主電源の出力低下時に補助電源による走行距離の延
伸を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明では、移動体において、駆動力を出力するための電
動機と、電動機に電力を供給するための主電源および補
助電源とを備え、主電源の異常な出力低下が検出された
場合には、補助電源の電力消費を抑制する。電力消費の
抑制は、補助電源自体の制御または補助電源に接続され
た回路系の少なくとも一部を制御することにより実現さ
れる。このように主電源の異常時に補助電源の電力消費
を抑制することにより、補助電源での走行距離の延伸を
図ることができる。
発明では、移動体において、駆動力を出力するための電
動機と、電動機に電力を供給するための主電源および補
助電源とを備え、主電源の異常な出力低下が検出された
場合には、補助電源の電力消費を抑制する。電力消費の
抑制は、補助電源自体の制御または補助電源に接続され
た回路系の少なくとも一部を制御することにより実現さ
れる。このように主電源の異常時に補助電源の電力消費
を抑制することにより、補助電源での走行距離の延伸を
図ることができる。
【０００６】本発明において、移動体には、車両、船
舶、航空機などが含まれる。主電源の異常は、出力また
は温度を監視することで検出可能である。例えば、出力
値が出力要求値に満たない場合、出力値が予め設定され
た所定値を下回る場合、温度が予め設定された適正範囲
を超える場合などに異常と判断することができる。主電
源とは、複数の電源のうち、最も出力が大きい電源を意
味する。主電源および補助電源は、複数存在してもよ
い。
舶、航空機などが含まれる。主電源の異常は、出力また
は温度を監視することで検出可能である。例えば、出力
値が出力要求値に満たない場合、出力値が予め設定され
た所定値を下回る場合、温度が予め設定された適正範囲
を超える場合などに異常と判断することができる。主電
源とは、複数の電源のうち、最も出力が大きい電源を意
味する。主電源および補助電源は、複数存在してもよ
い。
【０００７】補助電源の電力消費の抑制は、種々の態様
を採ることができる。例えば、以下に示す３つの態様の
一つを選択してもよいし、複数を組み合わせて用いても
良い。
を採ることができる。例えば、以下に示す３つの態様の
一つを選択してもよいし、複数を組み合わせて用いても
良い。
【０００８】第１の態様として、予め設定された回転数
およびトルクの範囲内で運転されるよう電動機を制御す
るものとしてもよい。このように電動機の運転範囲を制
限することにより、無条件で電動機を運転する場合に比
較して、電力消費を抑制することができる。
およびトルクの範囲内で運転されるよう電動機を制御す
るものとしてもよい。このように電動機の運転範囲を制
限することにより、無条件で電動機を運転する場合に比
較して、電力消費を抑制することができる。
【０００９】このように電動機の運転範囲を制御する場
合、その範囲は、補助電源が出力可能な電力の残量に応
じて設定することが好ましい。こうすることで、電力の
消費を抑制しつつ、残量に応じた広い運転範囲を確保す
ることができる。
合、その範囲は、補助電源が出力可能な電力の残量に応
じて設定することが好ましい。こうすることで、電力の
消費を抑制しつつ、残量に応じた広い運転範囲を確保す
ることができる。
【００１０】電動機の運転範囲は、電動機の運転効率に
基づいて設定してもよい。こうすることにより、運転効
率の高い領域で電動機を運転することが可能となり、電
力の消費を抑制することができる。
基づいて設定してもよい。こうすることにより、運転効
率の高い領域で電動機を運転することが可能となり、電
力の消費を抑制することができる。
【００１１】電動機の運転範囲は、電動機における発熱
量に基づいて設定してもよい。一般に電動機は、温度の
上昇に伴い運転効率が低下する。従って、電動機におけ
る発熱量を抑制することにより、運転効率の悪化を抑制
し、消費電力を抑制することができる。なお、発熱量に
基づいて運転範囲を設定する場合には、併せて電動機の
冷却効率を考慮することが好ましい。例えば、冷却可能
な熱量を発熱量が下回る場合には、電動機の温度上昇を
抑制することができ、運転効率の低下を抑制することが
できるからである。
量に基づいて設定してもよい。一般に電動機は、温度の
上昇に伴い運転効率が低下する。従って、電動機におけ
る発熱量を抑制することにより、運転効率の悪化を抑制
し、消費電力を抑制することができる。なお、発熱量に
基づいて運転範囲を設定する場合には、併せて電動機の
冷却効率を考慮することが好ましい。例えば、冷却可能
な熱量を発熱量が下回る場合には、電動機の温度上昇を
抑制することができ、運転効率の低下を抑制することが
できるからである。
【００１２】第２の態様として、補助電源が二次電池で
ある場合には、補助電源から出力される電流を所定値以
下に抑制するものとしてもよい。一般に二次電池では、
出力電流が高くなると、電力の出力効率が低下する。従
って、出力される電流に上限値を設けることにより、二
次電池に残された電力を効率的に利用することが可能と
なる。
ある場合には、補助電源から出力される電流を所定値以
下に抑制するものとしてもよい。一般に二次電池では、
出力電流が高くなると、電力の出力効率が低下する。従
って、出力される電流に上限値を設けることにより、二
次電池に残された電力を効率的に利用することが可能と
なる。
【００１３】第３の態様として、補助電源が補機にも電
力を供給可能である場合には、補助電源から補機の一部
への電力供給を低減するものとしてもよい。こうするこ
とにより補助電源による電力消費を抑制することができ
る。電力供給の低減には、補機への電力供給の停止も含
まれる。電力の供給を抑制または停止する補機は、移動
体の運転への重要性を考慮して優先順位を設けることが
できる。例えば、操舵系、制動系に関連する補機につい
ては、可能な限り電力の供給を維持することが好まし
い。一方、空調系、照明系、音響系などの補機について
は、優先的に電力を抑制等することができる。
力を供給可能である場合には、補助電源から補機の一部
への電力供給を低減するものとしてもよい。こうするこ
とにより補助電源による電力消費を抑制することができ
る。電力供給の低減には、補機への電力供給の停止も含
まれる。電力の供給を抑制または停止する補機は、移動
体の運転への重要性を考慮して優先順位を設けることが
できる。例えば、操舵系、制動系に関連する補機につい
ては、可能な限り電力の供給を維持することが好まし
い。一方、空調系、照明系、音響系などの補機について
は、優先的に電力を抑制等することができる。
【００１４】本発明における主電源は、例えば、燃料電
池を用いることができる。また、本発明は、移動体の
他、移動体の電源システム、移動体または電源システム
の制御方法など種々の態様で構成することができる。本
発明について上述した特徴点は、適宜、組み合わせた
り、その一部を省略したりすることも可能である。
池を用いることができる。また、本発明は、移動体の
他、移動体の電源システム、移動体または電源システム
の制御方法など種々の態様で構成することができる。本
発明について上述した特徴点は、適宜、組み合わせた
り、その一部を省略したりすることも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下の順序で説明する。 Ａ．システム構成： Ｂ．運転制御処理： Ｂ１．モータの発熱に基づく制限： Ｂ２．バッテリの最大電流に基づく制限： Ｂ３．モータの運転効率に基づく制限： Ｃ．効果： Ｄ．変形例：
下の順序で説明する。 Ａ．システム構成： Ｂ．運転制御処理： Ｂ１．モータの発熱に基づく制限： Ｂ２．バッテリの最大電流に基づく制限： Ｂ３．モータの運転効率に基づく制限： Ｃ．効果： Ｄ．変形例：
【００１６】Ａ．システム構成：図１は実施例としての
車両の概略構成を示す説明図である。車両は、燃料電池
３０を主電源、バッテリ２０を補助電源とするハイブリ
ッド電源を搭載している。電源から供給される電力は、
インバータ４０によって三層交流に変換され、モータ４
１に供給される。モータ４１には、種々のタイプを適用
可能であるが、本実施例では三層同期モータを適用し
た。モータ４１の動力は、回転軸４２を介して車輪４３
Ｌ、４３Ｒに伝達され、車両を駆動する。
車両の概略構成を示す説明図である。車両は、燃料電池
３０を主電源、バッテリ２０を補助電源とするハイブリ
ッド電源を搭載している。電源から供給される電力は、
インバータ４０によって三層交流に変換され、モータ４
１に供給される。モータ４１には、種々のタイプを適用
可能であるが、本実施例では三層同期モータを適用し
た。モータ４１の動力は、回転軸４２を介して車輪４３
Ｌ、４３Ｒに伝達され、車両を駆動する。
【００１７】燃料電池３０は、種々のタイプを適用可能
であるが、本実施例では、固体高分子膜型を用いた。燃
料電池３０の水素極には、水素が水素タンク３３から供
給され、酸素極には空気が供給される。水素および空気
を供給するためのポンプは、補機３１に含まれている。
補機３１は、燃料電池３０およびバッテリ２０の電力に
よって駆動される。これらの電源から出力される電力
は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２によって電圧を下げられ
た上で、補機３１に供給される。なお、補機３１には、
上述のポンプの他、いわゆるパワーステアリング、ブレ
ーキを動作させるためのオイルポンプ、空調機器などが
含まれる。
であるが、本実施例では、固体高分子膜型を用いた。燃
料電池３０の水素極には、水素が水素タンク３３から供
給され、酸素極には空気が供給される。水素および空気
を供給するためのポンプは、補機３１に含まれている。
補機３１は、燃料電池３０およびバッテリ２０の電力に
よって駆動される。これらの電源から出力される電力
は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２によって電圧を下げられ
た上で、補機３１に供給される。なお、補機３１には、
上述のポンプの他、いわゆるパワーステアリング、ブレ
ーキを動作させるためのオイルポンプ、空調機器などが
含まれる。
【００１８】車両における各機器の運転は、制御ユニッ
ト１０によって制御される。制御ユニット１０は、内部
にＣＰＵ、メモリなどを備えたマイクロコンピュータと
して構成されている。運転制御を実行するために、制御
ユニット１０には、種々の信号が入力されている。入力
信号としては、例えば、バッテリ２０の残容量ＳＯＣを
検出するセンサ２１の信号、車速を検出するセンサ１３
の信号、燃料電池３０の温度を検出するセンサ３４の信
号などが含まれる。出力信号としては、例えば、インバ
ータ４０およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作状態を
制御するための制御信号が含まれる。
ト１０によって制御される。制御ユニット１０は、内部
にＣＰＵ、メモリなどを備えたマイクロコンピュータと
して構成されている。運転制御を実行するために、制御
ユニット１０には、種々の信号が入力されている。入力
信号としては、例えば、バッテリ２０の残容量ＳＯＣを
検出するセンサ２１の信号、車速を検出するセンサ１３
の信号、燃料電池３０の温度を検出するセンサ３４の信
号などが含まれる。出力信号としては、例えば、インバ
ータ４０およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作状態を
制御するための制御信号が含まれる。
【００１９】Ｂ．運転制御処理：図２は運転制御処理の
フローチャートである。制御ユニット１０が所定のタイ
ミングで繰り返し実行する処理である。この処理が開始
されると、制御ユニット１０は、トルク指令値、車速、
およびＳＯＣを入力する（ステップＳ１０）。トルク指
令値は、アクセルの踏み込み量などに対応づけて設定さ
れる。
フローチャートである。制御ユニット１０が所定のタイ
ミングで繰り返し実行する処理である。この処理が開始
されると、制御ユニット１０は、トルク指令値、車速、
およびＳＯＣを入力する（ステップＳ１０）。トルク指
令値は、アクセルの踏み込み量などに対応づけて設定さ
れる。
【００２０】次に制御ユニット１０は、燃料電池３０に
異常の有無を判断する（ステップＳ１１）。異常は、例
えば、燃料電池３０の温度、出力の急激な低下などに基
づいて判断することができる。
異常の有無を判断する（ステップＳ１１）。異常は、例
えば、燃料電池３０の温度、出力の急激な低下などに基
づいて判断することができる。
【００２１】燃料電池３０に異常がない場合には、制御
ユニット１０は、指定されたトルク指令値、車速でモー
タ４１を駆動する（ステップＳ１６）。モータ４１は、
例えば、周知のベクトル制御により制御することができ
る。
ユニット１０は、指定されたトルク指令値、車速でモー
タ４１を駆動する（ステップＳ１６）。モータ４１は、
例えば、周知のベクトル制御により制御することができ
る。
【００２２】燃料電池３０に異常がある場合には、制御
ユニット１０は、燃料電池３０の出力を制限する（ステ
ップＳ１２）。出力の制限には、燃料電池３０の運転も
含まれる。制御ユニット１０は、また、以下に示す２つ
の方法で、バッテリ２０の消費電力を抑制するための処
理を行う。バッテリ２０による走行距離の延長を図り、
車両の待避、修理場所への移動を可能とするためであ
る。
ユニット１０は、燃料電池３０の出力を制限する（ステ
ップＳ１２）。出力の制限には、燃料電池３０の運転も
含まれる。制御ユニット１０は、また、以下に示す２つ
の方法で、バッテリ２０の消費電力を抑制するための処
理を行う。バッテリ２０による走行距離の延長を図り、
車両の待避、修理場所への移動を可能とするためであ
る。
【００２３】消費電力抑制のための第１の方法として、
制御ユニット１０は、補機の運転を抑制する（ステップ
Ｓ１３）。運転抑制とは、不要な補機の停止または出力
低下を意味する。対象となる補機としては、空調機器、
照明系統、音響系統など、車両の走行に直接影響を与え
ない補機が含まれる。また、燃料電池３０の運転が停止
されている場合には、燃料電池３０に水素および空気を
供給するための補機の運転を停止してもよい。
制御ユニット１０は、補機の運転を抑制する（ステップ
Ｓ１３）。運転抑制とは、不要な補機の停止または出力
低下を意味する。対象となる補機としては、空調機器、
照明系統、音響系統など、車両の走行に直接影響を与え
ない補機が含まれる。また、燃料電池３０の運転が停止
されている場合には、燃料電池３０に水素および空気を
供給するための補機の運転を停止してもよい。
【００２４】消費電力抑制のための第２の方法として、
制御ユニット１０は、モータ４１の運転制限範囲を設定
し（ステップＳ１４）、入力されたトルク指令値がこの
範囲に収まるよう、トルク指令値に制限を施す（ステッ
プＳ１５）。こうして制限されたトルク指令値、車速に
基づいて、制御ユニット１０はモータ４１の駆動を制御
する（ステップＳ１６）。
制御ユニット１０は、モータ４１の運転制限範囲を設定
し（ステップＳ１４）、入力されたトルク指令値がこの
範囲に収まるよう、トルク指令値に制限を施す（ステッ
プＳ１５）。こうして制限されたトルク指令値、車速に
基づいて、制御ユニット１０はモータ４１の駆動を制御
する（ステップＳ１６）。
【００２５】運転制限範囲は、モータ４１の発熱、バッ
テリ２０の最大電流、モータ４１の運転効率をそれぞれ
考慮して設定される。ステップＳ１４では、これらの３
つに基づいて設定された制限を全て満足する範囲が、運
転制限範囲として設定される。
テリ２０の最大電流、モータ４１の運転効率をそれぞれ
考慮して設定される。ステップＳ１４では、これらの３
つに基づいて設定された制限を全て満足する範囲が、運
転制限範囲として設定される。
【００２６】Ｂ１．モータの発熱に基づく制限：図３は
モータの発熱を考慮した運転制限範囲の設定方法を示す
説明図である。図の上方に示す通り、モータ４１の運転
効率は、その温度に依存する。一般に温度が高くなるに
つれて運転効率は低下し、特に高温状態では運転効率が
急激に低下する（図中の領域Ａ）。従って、バッテリ２
０の電力消費を抑制するためには、モータ４１の温度上
昇を抑えることが好ましい。
モータの発熱を考慮した運転制限範囲の設定方法を示す
説明図である。図の上方に示す通り、モータ４１の運転
効率は、その温度に依存する。一般に温度が高くなるに
つれて運転効率は低下し、特に高温状態では運転効率が
急激に低下する（図中の領域Ａ）。従って、バッテリ２
０の電力消費を抑制するためには、モータ４１の温度上
昇を抑えることが好ましい。
【００２７】図示する通り、１００％から運転効率を引
いた差分は、モータ４１で発生する熱量に相当する。こ
の熱量がモータ４１の冷却量以下である場合には、モー
タ４１の温度は上昇しない。モータ４１の冷却機構によ
る冷却量を、モータ４１に供給される電力で正規化した
冷却効率を図中に示した。この値は、冷却機構に応じて
異なる。冷却効率と運転効率とが交差する点における温
度Ｔｌｉｍが、温度上昇を招くことなくモータ４１を運
転できる上限温度となる。
いた差分は、モータ４１で発生する熱量に相当する。こ
の熱量がモータ４１の冷却量以下である場合には、モー
タ４１の温度は上昇しない。モータ４１の冷却機構によ
る冷却量を、モータ４１に供給される電力で正規化した
冷却効率を図中に示した。この値は、冷却機構に応じて
異なる。冷却効率と運転効率とが交差する点における温
度Ｔｌｉｍが、温度上昇を招くことなくモータ４１を運
転できる上限温度となる。
【００２８】モータ４１の運転効率は、回転数Ｎおよび
トルクＴｒに応じて変動するから、上述の上限温度は、
回転数とトルクに応じて求めることができる。こうして
得られた上限温度を横軸に回転数、縦軸にトルクをとっ
た平面にプロットし、等温度線を求めることにより、モ
ータ４１の温度に応じた運転制限範囲を求めることがで
きる。
トルクＴｒに応じて変動するから、上述の上限温度は、
回転数とトルクに応じて求めることができる。こうして
得られた上限温度を横軸に回転数、縦軸にトルクをとっ
た平面にプロットし、等温度線を求めることにより、モ
ータ４１の温度に応じた運転制限範囲を求めることがで
きる。
【００２９】図の下方に、この運転制限範囲を示した。
曲線Ｃｌｉｍは、モータ４１の運転可能な限界を示して
いる。曲線Ｃｔ１〜Ｃｔ３は、等温度線を示している。
この順序で温度が低くなる。モータ４１の温度が比較的
低い場合には、曲線Ｃｔ３内の広範囲で運転をすること
ができ、比較的高い場合には、曲線Ｃｔ１のように運転
範囲が制限される。かかるマップを予め用意しておくこ
とにより、制御ユニット１０は、モータ４１の温度に基
づき、運転範囲を制限することができる。
曲線Ｃｌｉｍは、モータ４１の運転可能な限界を示して
いる。曲線Ｃｔ１〜Ｃｔ３は、等温度線を示している。
この順序で温度が低くなる。モータ４１の温度が比較的
低い場合には、曲線Ｃｔ３内の広範囲で運転をすること
ができ、比較的高い場合には、曲線Ｃｔ１のように運転
範囲が制限される。かかるマップを予め用意しておくこ
とにより、制御ユニット１０は、モータ４１の温度に基
づき、運転範囲を制限することができる。
【００３０】Ｂ２．バッテリの最大電流に基づく制限：
図４はバッテリ２０の最大電流を考慮した運転制限範囲
の設定方法を示す説明図である。一般にバッテリ２０
は、電流が大きくなる程、電圧が降下する特性を有して
いる。大電流出力時の電圧の降下は、バッテリ２０から
の電力の出力効率の低下を意味する。従って、出力され
る最大電流を制限することにより、バッテリ２０の消費
電力を抑制することができる。
図４はバッテリ２０の最大電流を考慮した運転制限範囲
の設定方法を示す説明図である。一般にバッテリ２０
は、電流が大きくなる程、電圧が降下する特性を有して
いる。大電流出力時の電圧の降下は、バッテリ２０から
の電力の出力効率の低下を意味する。従って、出力され
る最大電流を制限することにより、バッテリ２０の消費
電力を抑制することができる。
【００３１】最大電流の制限値は、一定値とすることも
可能ではあるが、本実施例では、バッテリ２０の残容量
ＳＯＣに基づいて設定した。図示する通り、ＳＯＣが比
較的高く余裕がある状態では、電流の制限値Ｉ１は大き
い値となる。ＳＯＣが比較的小さく余裕が少ない状態で
は、電流の制限値Ｉ２は小さい値となる。
可能ではあるが、本実施例では、バッテリ２０の残容量
ＳＯＣに基づいて設定した。図示する通り、ＳＯＣが比
較的高く余裕がある状態では、電流の制限値Ｉ１は大き
い値となる。ＳＯＣが比較的小さく余裕が少ない状態で
は、電流の制限値Ｉ２は小さい値となる。
【００３２】図の下方に、回転数ＮとトルクＴｒの平面
での制限を示した。最大電流の制限は、バッテリ２０か
ら出力される電力の制限に相当し、モータ４１の動力の
制限に相当する。曲線Ｃｗ１、Ｃｗ２は、それぞれ最大
電流Ｉ２,Ｉ２に基づく制限に対応する。車両は、これ
らの曲線Ｃｗ１、Ｃｗ２よりも低トルク側に運転領域が
制限される。
での制限を示した。最大電流の制限は、バッテリ２０か
ら出力される電力の制限に相当し、モータ４１の動力の
制限に相当する。曲線Ｃｗ１、Ｃｗ２は、それぞれ最大
電流Ｉ２,Ｉ２に基づく制限に対応する。車両は、これ
らの曲線Ｃｗ１、Ｃｗ２よりも低トルク側に運転領域が
制限される。
【００３３】Ｂ３．モータの運転効率に基づく制限：図
５はモータの運転効率に基づく運転制限範囲の設定方法
を示す説明図である。曲線Ｃｌｉｍは、モータ４１が運
転可能な限界を示している。破線で示した曲線Ｃｅ１〜
Ｃｅ３は、それぞれモータ４１の運転効率が一定の回転
数ＮおよびトルクＴｒを与えている。運転効率は、曲線
Ｃｅ３、Ｃｅ２、Ｃｅ１の順に高くなる。
５はモータの運転効率に基づく運転制限範囲の設定方法
を示す説明図である。曲線Ｃｌｉｍは、モータ４１が運
転可能な限界を示している。破線で示した曲線Ｃｅ１〜
Ｃｅ３は、それぞれモータ４１の運転効率が一定の回転
数ＮおよびトルクＴｒを与えている。運転効率は、曲線
Ｃｅ３、Ｃｅ２、Ｃｅ１の順に高くなる。
【００３４】各回転数Ｎにおいて、最も運転効率が高い
トルクを選択すると、曲線Ａｅ１が得られる。モータ４
１の運転効率を最優先する場合には、曲線Ａｅ１上のト
ルクで運転することが好ましい。
トルクを選択すると、曲線Ａｅ１が得られる。モータ４
１の運転効率を最優先する場合には、曲線Ａｅ１上のト
ルクで運転することが好ましい。
【００３５】この曲線Ａｅ１に対し、所定の割合で運転
効率の低下を許容することにより、曲線Ａｅ２、Ａｅ３
を設定することができる。曲線Ａｅ２で挟まれた領域内
で運転する場合には、曲線Ａｅ１よりもトルクの設定値
に自由度がある反面、運転効率が低くなることがある。
曲線Ａｅ３で挟まれた領域内で運転する場合には、トル
クの設定値に自由度がある反面、更に運転効率が低くな
ることがある。
効率の低下を許容することにより、曲線Ａｅ２、Ａｅ３
を設定することができる。曲線Ａｅ２で挟まれた領域内
で運転する場合には、曲線Ａｅ１よりもトルクの設定値
に自由度がある反面、運転効率が低くなることがある。
曲線Ａｅ３で挟まれた領域内で運転する場合には、トル
クの設定値に自由度がある反面、更に運転効率が低くな
ることがある。
【００３６】本実施例では、このように運転効率の許容
範囲に応じて運転制限範囲を設定し、これをバッテリ２
０のＳＯＣに応じて使い分けるものとした。ＳＯＣが比
較的低い場合には、曲線Ａｅ１上など運転効率が高い領
域が運転制限範囲となる。ＳＯＣが比較的高い場合に
は、曲線Ａｅ３など運転効率が低い領域が運転制限範囲
となる。
範囲に応じて運転制限範囲を設定し、これをバッテリ２
０のＳＯＣに応じて使い分けるものとした。ＳＯＣが比
較的低い場合には、曲線Ａｅ１上など運転効率が高い領
域が運転制限範囲となる。ＳＯＣが比較的高い場合に
は、曲線Ａｅ３など運転効率が低い領域が運転制限範囲
となる。
【００３７】Ｃ．効果：以上で説明した本実施例の車両
によれば、燃料電池３０の出力が低下した場合に、バッ
テリ２０の消費電力を抑制することができる。従って、
バッテリ２０の残容量を有効活用することができ、車両
の運搬または待避を行うことができる。
によれば、燃料電池３０の出力が低下した場合に、バッ
テリ２０の消費電力を抑制することができる。従って、
バッテリ２０の残容量を有効活用することができ、車両
の運搬または待避を行うことができる。
【００３８】Ｄ．変形例：実施例では、モータ４１の発
熱、バッテリ２０の最大電流、モータ４１の運転効率を
考慮して運転制限範囲を設定しているが、これら３つの
要素の一部を省略しても差し支えない。
熱、バッテリ２０の最大電流、モータ４１の運転効率を
考慮して運転制限範囲を設定しているが、これら３つの
要素の一部を省略しても差し支えない。
【００３９】実施例では、バッテリ２０のＳＯＣに応じ
て運転制限範囲を変更しているが、ＳＯＣに依存しない
設定としてもよい。
て運転制限範囲を変更しているが、ＳＯＣに依存しない
設定としてもよい。
【００４０】実施例では、燃料電池３０が主電源、バッ
テリ２０が補助電源の場合を例示したが、本発明は、か
かる場合に限らず、２種類以上の電源を有するハイブリ
ッド電源を搭載した移動体において、主電源に異常が生
じた場合の制御処理に適用可能である。
テリ２０が補助電源の場合を例示したが、本発明は、か
かる場合に限らず、２種類以上の電源を有するハイブリ
ッド電源を搭載した移動体において、主電源に異常が生
じた場合の制御処理に適用可能である。
【００４１】以上、本発明の種々の実施例について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフト
ウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものと
してもよい。
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフト
ウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものと
してもよい。
【図１】実施例としての車両の概略構成を示す説明図で
ある。
ある。
【図２】運転制御処理のフローチャートである。
【図３】モータの発熱を考慮した運転制限範囲の設定方
法を示す説明図である。
法を示す説明図である。
【図４】バッテリ２０の最大電流を考慮した運転制限範
囲の設定方法を示す説明図である。
囲の設定方法を示す説明図である。
【図５】モータの運転効率に基づく運転制限範囲の設定
方法を示す説明図である。
方法を示す説明図である。
１０…制御ユニット
１３…センサ
２０…バッテリ
２１…センサ
３０…燃料電池
３１…補機
３３…水素タンク
３４…センサ
４０…インバータ
４１…モータ
４２…回転軸
４３Ｌ、４３Ｒ…車輪
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ
３０２ ３０２Ｃ
(72)発明者 古藤 隆志
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 水野 秀昭
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
Ｆターム(参考） 5G003 AA05 BA04 CC02 DA03 DA17
DA18 FA06 GB03 GB06 GC05
5H026 AA02 AA06 HH06
5H115 PA08 PA12 PC06 PG04 PI16
PI18 PV09 QN02 QN03 SE06
TI02 TI10 TO12 TO13 TR19
TU03 TU06 TU20 TZ08 TZ09
TZ14
Claims (9)
- 【請求項１】 移動体であって、 駆動力を出力するための電動機と、 該電動機に電力を供給するための主電源および補助電源
と、 前記主電源の異常な出力低下を検出する異常検出部と、 該異常が検出された場合に、前記補助電源の電力消費を
抑制する抑制部とを備える移動体。 - 【請求項２】 請求項１記載の移動体であって、 前記抑制部は、予め設定された回転数およびトルクの範
囲内で運転されるよう前記電動機を制御する移動体。 - 【請求項３】 請求項２記載の移動体であって、 前記範囲は、前記補助電源が出力可能な電力の残量に応
じて設定されている移動体。 - 【請求項４】 請求項２記載の移動体であって、 前記範囲は、前記電動機の運転効率に基づいて設定され
ている移動体。 - 【請求項５】 請求項２記載の移動体であって、 前記範囲は、前記電動機における発熱量に基づいて設定
されている移動体。 - 【請求項６】 請求項１記載の移動体であって、 前記補助電源は、二次電池であり、 前記抑制部は、該補助電源から出力される電流を所定値
以下に抑制する移動体。 - 【請求項７】 請求項１記載の移動体であって、 前記補助電源は、補機にも電力を供給可能であり、 前記抑制部は、該補助電源から該補機の一部への電力供
給を低減する移動体。 - 【請求項８】 請求項１〜７いずれか記載の移動体であ
って、 前記主電源は、燃料電池である移動体。 - 【請求項９】 駆動力を出力するための電動機と、該電
動機に電力を供給するための主電源および補助電源とを
備える移動体の運転を制御する制御方法であって、 前記主電源の異常な出力低下を検出する工程と、 該異常が検出された場合に、前記補助電源の電力消費を
抑制する工程とを備える制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343324A JP3876691B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | ハイブリッド電源を搭載した移動体 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343324A JP3876691B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | ハイブリッド電源を搭載した移動体 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003153461A true JP2003153461A (ja) | 2003-05-23 |
| JP3876691B2 JP3876691B2 (ja) | 2007-02-07 |
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|---|---|---|---|
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Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006280108A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機システム及び電動機システムの制御方法 |
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| US7438984B2 (en) | 2005-03-31 | 2008-10-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric system for fuel cell, fuel cell vehicle, and method of supplying electric power |
| US7527112B2 (en) | 2005-03-31 | 2009-05-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric system for fuel cell, fuel cell vehicle, and method of supplying electric power |
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| WO2010113574A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ブレーキ制御装置 |
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| KR20180033641A (ko) * | 2016-09-26 | 2018-04-04 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 제어 방법 |
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-
2001
- 2001-11-08 JP JP2001343324A patent/JP3876691B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US9278676B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-03-08 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Brake control device |
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| KR20180033641A (ko) * | 2016-09-26 | 2018-04-04 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차의 제어 방법 |
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