JP2004135371A - Electrically propelled vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源を搭載した電動車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
直流電源によって、電動機を駆動して走行する種々の電動車両が提案されている。例えば、特許文献1では、出力特性の異なる2基の電動機を駆動軸に結合し、高圧電源を利用して走行する車両が開示されている。直流電源として、近年では、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池が注目されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−252993号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術における電動車両では、直流電源からの電力の供給が遮断された場合、電動機が正常であっても、走行することができなくなるという課題があった。本発明は、かかる課題を解決し、電源に支障が生じても走行を継続可能な車両を提供す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】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では、電動車両において、駆動力を出力する駆動軸に動力を出力する2系統の動力源とを備えるものとした。また、この動力源は、系統ごとに直流電源と、直流電源によって駆動される電動機とを有するものとした。こうすることにより、各系統に直流電源が用意されているため、一方の系統に異常が生じても、他方の系統を利用して走行することができる。また、直流電源と電動機とを系統ごとに備えているため、各系統の制御が複雑になることを回避しつつ、上述の冗長性を確保することができる利点もある。
【0006】
本発明の電動車両において、系統ごとに直流電源によって駆動される所定の補機が接続されている場合には、直流電源の異常の有無を検出し、一方の電源に異常が検出された場合に、次の制御を適用してもよい。直流電源に異常が存在する一方の系統(以下、「異常系統」と称する)の電動機を、異常が存在しない他方の系統(以下、「正常系統」と称する)の電動機によって駆動し、異常系統の電動機で発電を行わせてもよい。こうすることにより、電源に異常が生じた場合でも、補機への電力を確保することができる。この発電を実現するため、各系統の電動機は、相互に直接的または間接的に動力の伝達が可能な状態で設けられていることが好ましい。
【0007】
異常系統の補機に電力供給を供給するためには、正常系統と異常系統を電気的に接続する接続機構を両系統の間に配置しておく方法を採ることも可能である。かかる接続機構としては、例えば、一方の電源に異常が生じた時に回路を閉じるリレー装置とすることができる。但し、このようなリレー装置を用いた場合、直流電源から供給される電流が非常に大きい場合には、回路を閉じる瞬間に、接点近傍でスパークが発生するなどの弊害を招く可能性がある。これに対し、異常系統の電動機に発電を行わせる方法では、かかる弊害を招くことなく、補機に電力を供給することができる利点がある。
【0008】
本発明において、異常系統の電動機での発電は、電源に異常が発生した時点で直ちに開始しても良い。また、系統ごとに直流電源を補助する蓄電装置を有する場合には、異常系統に設けられた蓄電装置の蓄電量が所定値以下となった時点で開始してもよい。後者の態様によれば、少なくとも異常系統の蓄電装置から補機の電力供給が行われている期間は、正常系統の電力を走行に有効活用することができる。
【0009】
上述の制御は、特に、異常系統の補機に、電動車両の操舵系、制動系、駆動系の少なくとも一つ、即ち電動車両の走行に不可欠の補機が含まれている場合に有用である。操舵系の補機としては、いわゆるパワーステアリング用のコンプレッサが含まれる。制動系の補機としては、いわゆるブレーキ用のオイル、エアコンプレッサやブレーキの踏み込み量をアシストするためのコンプレッサが含まれる。駆動系の補機としては、例えば、トランスミッション用のオイルポンプ、冷却用のポンプなどが含まれる。
【0010】
本発明では、異常系統に設けられた補機の一部の運転を抑制してもよい。電動車両の走行中に停止することが許容される停止可能補機は、予め設定しておけばよい。停止可能補機としては、例えば、空調系統、車内の照明系統、音響系統などが挙げられる。
【0011】
本発明においては、直流電源の出力低下の有無が検出された場合に、駆動軸から出力すべき要求動力の出力配分を2系統で異ならせる制御を適用してもよい。出力低下が検出された系統の出力が、他方の系統の出力よりも低くなるよう、出力の低下に応じて、出力配分を設定することが好ましい。こうすることにより、一方の系統での出力の低下分を他方の系統で出力低下分を補償して、要求動力を確保することができる。出力の低下には、直流電源からの電力供給が不可能となった場合のみならず、経年変化その他の要因により、正常な出力が得られない場合も含まれる。
【0012】
本発明において、直流電源としては、例えば、一次電池、二次電池、キャパシタなど種々の電源を用いることができるが、エネルギ効率の観点から、燃料電池とすることが好ましい。燃料電池を用いる場合には、要求される発電量に応じて、水素などの燃料ガス、酸素などの酸化ガスの供給量を制御する必要がある。本発明では、2つの系統ごとに燃料電池を備えるため、かかる制御が容易になり、燃料電池の運転の安定化を図ることができる利点もある。
【0013】
本発明は、上述した電動車両としての態様の他、駆動軸から動力を出力する動力出力装置として構成してもよいし、電動車両または動力出力装置の制御方法として構成してもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下の項目に分けて説明する。
A.装置構成:
B.運転制御:
C.目標値の設定:
D.変形例:
【0015】
A.装置構成:
図1は実施例としての電動車両の概略構成を示す説明図である。この電動車両は、動力を出力する駆動源を右側、左側で独立して2系統備えている。左側駆動源には、主電源として固体高分子型の燃料電池22、補助電源としてバッテリ21を有する。これらの電源から供給される電力は、駆動回路としてのインバータ24で交流化され、交流モータ25に供給される。
【0016】
右側駆動源も同様の構成である。右側駆動源としては、燃料電池32、バッテリ31、インバータ34、交流モータ35が備えられている。本実施例では、右側駆動源と左側駆動源の出力特性、容量は同一とした。また、燃料電池22、32への燃料ガスは、共通の水素タンクからそれぞれ供給する。
【0017】
モータ25の回転軸26、モータ35の回転軸36は、それぞれギヤボックス40内のギヤ42、43に接続されている。ギヤ42、43は駆動ギヤ41と噛合する平歯車である。駆動ギヤ41は、駆動軸12が結合されている。各モータ25、35の動力は、ギヤボックス40の各ギヤを介して駆動軸12に出力され、ディファレンシャルギヤ13を介して各車輪14L、14Rに伝達される。
【0018】
本実施例において、各駆動源には、電力の供給を受けて種々の補機を駆動するための補機駆動回路23、33が接続されている。補機駆動回路23、33は、燃料電池22、32に燃料ガスや冷却水を供給するポンプ、パワーステアリング用のオイルポンプ、車両の電装機器への電力供給用のアウトレット、バッテリ21の冷却用コンプレッサ、空調用のコンプレッサ、空調用の電熱ヒータ、ブレーキ用のエアコンプレッサなどをそれぞれ有している。
【0019】
このうち、燃料電池22、32に燃料ガスや冷却水を供給するポンプ、パワーステアリング用のオイルポンプ、ブレーキ用のエアコンプレッサは、左右双方に用意されているものの、車両を安定して走行させるためには、双方が動作していることが望まれる必須の補機として位置づけられている。空調用のコンプレッサ、空調用の電熱ヒータは、車両の走行に必ずしも必須ではないため、走行時に異常が生じた場合には、自動的に作動を停止することが許可される停止可能補機として位置づけられている。車両の電装機器への電力供給用のアウトレット、バッテリ21の冷却用コンプレッサについては、いずれに位置づけることもできるが、本実施例では、安全を考慮して、必須補機として位置づけるものとした。補機についてのこれらの分類は、制御ユニット10内に予め記憶されている。
【0020】
車両の各部分は、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、ROM、RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成されており、ROMに用意された制御プログラムに従って、車両の各部位の運転を制御する。
【0021】
図中に、この制御を実現するために制御ユニット10に接続されている各種信号線を破線で例示した。制御ユニット10に入力されるセンサ信号としては、アクセル開度センサ11;車速センサ12s;モータの回転数センサ25s、35s;燃料電池22、32の異常検出用センサ22s、32s;バッテリ21、31の残容量(SOC)を検出する残容量センサ21s、31sなどが含まれる。異常検出用センサ22s、32sは、燃料電池22、23の異常を知らせる種々のパラメータを検出するためのセンサである。かかるパラメータとしては、例えば、燃料ガスや酸化ガスを燃料電池22、32に供給するためのコンプレッサの回転数、燃料電池22、32の温度、燃料ガスや酸化ガスの供給圧力、燃料電池22、32に含まれる各セルの電圧などを用いることができる。
【0022】
制御ユニット10からの出力信号としては、燃料電池22、32の出力制御信号;補機駆動回路23、33の制御信号;インバータ24、34の制御信号などが含まれる。
【0023】
B.運転制御:
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が電動車両の走行中に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、まず制御に使用するパラメータとして、アクセル開度、車速などを入力する(ステップS10)。本制御処理で用いられる各種変数において、Rは右側系統についての値、Lは左側系統についての値であることを意味する。
【0024】
次に、これらのパラメータに基づき、以下に示す各種要求動力を設定する(ステップS12)。総要求動力Ptrは、車両を駆動させるための要求動力であり、アクセル開度、車速との関係で予め総要求動力Ptrを与えるマップを参照することで設定される。補機動力PRa、PLaは、補機を駆動するための要求動力であり、各補機の作動状態によって変動する。充電電力PRb、PLbは、バッテリ21、31を充電するための電力である。本実施例では、バッテリ21、31の残容量が予め設定された下限値を下回った時に、充電を開始するため、その時点での残容量に応じて充電電力PRb、PLbが決定される。バッテリ31の残容量が下限値以上である場合には、充電不要であるため、充電電力PRb、PLbは0となる。
【0025】
こうして各種動力を設定すると、制御ユニット10は、燃料電池22、32の動作状態が正常か否かの検出を行う(ステップS14)。本実施例では、燃料電池22、32のそれぞれについて、正常、出力低下、異常の3区分で動作状態を特定するものとした。正常とは、燃料電池22、32が本来出力可能な電力の90%以上を出力可能な状態である。出力低下とは、運転には支障がないものの、経年変化その他の原因により、燃料電池22、32の出力が80%以上で90%を下回っている状態である。異常とは、燃料電池22、32の運転を継続することができない状態、または出力が80%を下回っている状態である。動作状態の区分は、任意に設定可能であり、「出力低下」状態を設けることなく、正常/異常のみとしてもよい。また、各区分を規定する出力範囲も任意に設定可能である。
【0026】
制御ユニット10は、燃料電池22、32の双方共に異常であると判断された場合には(ステップS16)、車両の走行を継続することができないと判断し、システムを停止する(ステップS18)。これと併せて、燃料電池22、23が異常であることを運転者に報知するようにしてもよい。本実施例では、燃料電池22、32の双方共に出力低下であると判断された場合も、異常と同等の扱いをするものとした。
【0027】
その他の場合には、制御ユニット10は、燃料電池22、32の動作状態に応じて、目標値の設定を行う(ステップS20)。電力目標値ER、ELは燃料電池22、32から出力すべき電力の目標値である。モータ目標動力MR、MLはモータ25、35から出力すべき目標動力である。目標動力が正の場合には、モータ25、35の力行、負の場合には回生を意味する。これらの目標値の設定方法については、後述する。
【0028】
こうして各目標値が設定されると、制御ユニット10は、燃料電池22、32およびモータ25、35の動作を制御するためのパラメータとして、出力可能電力の上限値ERmax、ELmaxおよびモータの回転数NR、NLを検出する(ステップS22)。また、次式の演算により、モータ目標動力MR、MLの上限ガードをかける(ステップS24)。
MR=MIN(MR,ERmax);
ML=MIN(ML,ELmax);
ここで、MINは、2つの値の最小値を選択することを意味する演算子である。
【0029】
上限ガードにより、燃料電池22、32から供給可能な電力の範囲でモータ25、35は駆動されることになる。制御ユニット10は、こうして設定された目標動力MR、MLをモータ回転数NR、NLで除することで、モータの目標トルクTR、TLを設定し(ステップS26)。このトルクおよび電力目標値ER、ELを指令値として、電源およびモータの制御を行う(ステップS28)。
【0030】
C.目標値の設定:
図3は目標値の設定方法を示す説明図である。本実施例では、燃料電池22、23の動作状態は、5通りの組み合わせに分類される。制御ユニット10は、各分類に応じて、以下に示す式を用いて目標値を設定する。
【0031】
ケースA:双方の燃料電池が正常である場合
この場合は、総要求動力Ptrを各系統から均等に出力する。補機動力PRa、PLa、および充電電力PRb、PLbは、各系統固有の動力であるため、それぞれの系統で出力する。従って、各目標値は、次の通り設定される。
電力目標値;
ER=Ptr/2+PRa+PRb;
EL=Ptr/2+PLa+PLb;
モータ目標動力;
MR=Ptr/2;
ML=Ptr/2;
【0032】
ケースB:右側(R)の燃料電池が出力低下している場合
この場合は、総要求動力Ptrを各系統から異なる配分で出力する。右側系統の出力が低下しているため、右側の配分率を左側よりも低くする。補機動力PRa、PLa、および充電電力PRb、PLbは、各系統固有の動力であるため、それぞれの系統で出力する。従って、各目標値は、次の通り設定される。
電力目標値;
ER=Ptr/2×k+PRa+PRb;
EL=Ptr/2×(2−k)+PLa+PLb;
モータ目標動力;
MR=Ptr/2×k;
ML=Ptr/2×(2−k);
【0033】
kは配分率であり、本実施例における設定値を図3の下側に示した。出力可能電力p1,p2間が出力低下と判断される範囲であり、本実施例では「p1=80%、p2=90%」と設定されている。配分率kは、任意に設定可能であるが、本実施例では、図示する通り、上述の範囲で0.8〜1.0の範囲で線形に変化する設定とした。この設定によれば、右側の燃料電池の出力が80%に低下している場合、右側の系統から出力すべき動力は、正常時の0.8倍に緩和されることになる。一方、左側の系統から出力すべき動力は、正常時の1.2倍に増加されることになる。こうすることにより、右側系統の出力低下分を、左側系統で補償し、総要求動力PTrの出力を確保することができる。
【0034】
ケースC:左側(L)の燃料電池が出力低下している場合
この場合は、ケースBと同様の考え方により、各目標値を次の通り、設定することができる。
電力目標値;
ER=Ptr/2×(2−k)+PRa+PRb;
EL=Ptr/2×k+PLa+PLb;
モータ目標動力;
MR=Ptr/2×(2−k);
ML=Ptr/2×k;
配分率kは、ケースBと共通の設定を用いるものとした。
【0035】
ケースD:右側(R)の燃料電池が異常である場合
この場合は、右側の燃料電池からの出力は得られないため総要求動力は、全て左側の系統で出力する。車両が安定して走行するためには、右側系統に接続された必須補機に対して、電力を供給する必要があるため、ケースDでは、この補機動力PRaを2通りの方法で確保する。一つは、右側系統のバッテリ31からの電力である。もう一つは、正常に運転している左側系統のモータ25から出力される動力の一部を、右側系統のモータ35で回生して得られる電力である。
【0036】
本実施例では、バッテリ31は、要求された電力を燃料電池32が出力できない場合に、不足分を出力する燃料電池32の補助電源として位置づけられている。ケースDでは、燃料電池32は電力を出力することができないため、右側系統についての電力目標値ERは、そのままバッテリ31への出力目標とみなすことができる。
【0037】
以上の考え方に基づき、ケースDでは、各目標値を次の通り設定する。
電力目標値;
ER=PRa×FS;
EL=Ptr+PLa+PLb+PRa(1−FS);
モータ目標動力;
MR=−PRa×(1−FS);
ML=Ptr+PRa×(1−FS);
右側のモータ35の目標動力MRが負値に設定されるため、モータ35では電力が回生される。
【0038】
FSはバッテリ31から供給すべき電力の配分率であり、本実施例における設定値を図3の下側に示した。配分率FSは、バッテリ31の残容量SOCに応じて設定される。SOCがs2以上の範囲は、バッテリ31が満充電状態とみなせる範囲である。この状態にある場合、補機動力PRaは、全てバッテリ31から供給される。SOCがs1以下の範囲は、バッテリ31が残容量不足とみなせる範囲である。この状態にある場合、電力の消費を避けるため、バッテリ31は、補機動力PRaを供給しない。s1〜s2の範囲では、SOCの値に応じた配分率でバッテリ31は、補機動力PRaの一部を出力する。補機動力PRaのうち、バッテリ31からの出力で不足する分は、回生によって補償する。配分率FSの設定は、これに限らず、所定のSOCを境にして0または1のいずれかを採る不連続的な設定としてもよい。ケースDでは、恒常的に配分率FSを0に設定してもよい。
【0039】
補機動力PRaは、正常時と同等の値としてもよいし、停止可能補機を停止した状態での値としてもよい。本実施例では、右側系統における電力の消費を抑制するため、ケースDでは、停止可能補機を停止するものとした。当初は、全補機を運転し、バッテリ31の残容量が所定値を下回った時点で停止可能補機を停止するようにしてもよい。
【0040】
左側の燃料電池32で上述の目標電力ERを出力し得ない場合には、目標電力ERを出力可能な範囲に上限ガードかけるとともに、充電電力PLbおよび左側のモータ目標動力MLを低減する。右側のモータ目標動力MRは、補機を駆動するためには電力回生が必須であるため、上記設定値を保持する。こうすることにより、駆動軸12から出力される動力は、運転者が要求した動力よりも低くなるものの、車両の走行は継続することができる。
【0041】
ケースE:左側(L)の燃料電池が異常である場合
この場合は、ケースDと同様の考え方により、各目標値を次の通り、設定することができる。
電力目標値;
ER=Ptr+PRa+PRb+PLa×(1−FS);
EL=PLa×FS;
モータ目標動力;
MR=Ptr+PLa×(1−FS);
ML=−PLa×(1−FS);
左側のモータ25の目標動力MLが負値に設定されるため、モータ25では電力が回生される。
【0042】
図4はケースEにおける電力の伝達状態を示す説明図である。左側の燃料電池22に異常が存在し、バッテリ21の残容量がs1以下、即ち配分率FSは0である場合の状態を示した。
【0043】
上述のケースEの目標値設定によれば、右側の燃料電池32から出力される電力の一部は、充電電力PRbとしてバッテリ31に供給される(図中の矢印A)。一部は、補機動力PLaとして、左側の補機駆動回路33に供給される(矢印B)。残りは、インバータ34を介して、一旦、モータ35の動力として出力される(矢印C)。この動力は、ギヤボックス40で分配され、総要求動力Ptrに相当する分が、駆動軸12に供給される(矢印D)。残りは、補機動力PRaとしてモータ25で回生され、右側系統の補機駆動回路23に供給される(矢印F)。
【0044】
以上で説明した実施例の電動車両によれば、燃料電池22、32の一方の系統に出力低下、異常が生じた場合でも、その不足分を、他方の系統からの電力で補償して走行することができる。また、電源系統は、左右に独立して設けられているが、異常が生じた系統のモータで電力を回生することにより、異常時でも補機への電力供給を確保することができ、走行を継続することができる。
【0045】
D.変形例:
図5は変形例としての電動車両の概略構成を示す説明図である。右側と左側の系統を接続する接続器15を設けた点で実施例と相違する。接続器15は、一方の電源に異常が生じた場合に、制御ユニット10Aの制御によって、接続される。接続器15は、通常のリレーとしてもよいし、スイッチング素子によって通電を制御する回路としてもよい。
【0046】
変形例によれば、実施例での制御に加えて、インバータ24、34またはモータ25,35の故障にも対処することができる。制御ユニット10Aは、これらの系統について異常を検出した場合には、異常系統のインバータ、モータを停止し、接続器15を接続する。こうすることにより、正常系統のインバータ、モータに、左右双方の電源が並列接続された状態となる。従って、正常系統の燃料電池にのみ過大な負荷がかかることを回避しつつ、走行を継続することができる。
【0047】
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例としての電動車両の概略構成を示す説明図である。
【図2】運転制御処理のフローチャートである。
【図3】目標値の設定方法を示す説明図である。
【図4】ケースEにおける電力の伝達状態を示す説明図である。
【図5】変形例としての電動車両の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10、10A…制御ユニット
12…駆動軸
13…ディファレンシャルギヤ
14R,14L…車輪
15…接続器
21、31…バッテリ
21s、31s…残容量センサ
22、32…燃料電池
22s、32s…異常検出用センサ
23、33…補機駆動回路
24、34…インバータ
25、35…交流モータ
25s、35s…回転数センサ
26、36…回転軸
40…ギヤボックス
41…駆動ギヤ
42…ギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric vehicle equipped with a DC power supply.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Various electric vehicles that run by driving a motor by a DC power supply have been proposed. For example,
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-252993
[Problems to be solved by the invention]
However, the electric vehicle according to the related art has a problem that when the supply of power from the DC power supply is cut off, the vehicle cannot run even if the motor is normal. An object of the present invention is to solve the above-described problem and to provide a vehicle that can continue running even if a failure occurs in a power supply.
[0005]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve at least a part of the problems described above, according to the present invention, an electric vehicle includes two power sources that output power to a drive shaft that outputs driving force. The power source has a DC power supply for each system and an electric motor driven by the DC power supply. By doing so, since a DC power supply is provided for each system, even if an abnormality occurs in one system, it is possible to travel using the other system. In addition, since a DC power supply and a motor are provided for each system, there is an advantage that the above-described redundancy can be secured while avoiding complicated control of each system.
[0006]
In the electric vehicle of the present invention, when a predetermined accessory driven by a DC power supply is connected to each system, the presence or absence of an abnormality in the DC power supply is detected, and when an abnormality is detected in one of the power supplies, The following control may be applied. The motor of one system (hereinafter, referred to as “abnormal system”) having an abnormality in the DC power supply is driven by the motor of the other system (hereinafter, referred to as “normal system”) having no abnormality, and Electric power generation may be performed by an electric motor. By doing so, even when an abnormality occurs in the power supply, it is possible to secure power to the auxiliary equipment. In order to realize this power generation, it is preferable that the electric motors of the respective systems are provided in a state where power can be transmitted directly or indirectly to each other.
[0007]
In order to supply power to the auxiliary equipment of the abnormal system, it is also possible to adopt a method in which a connection mechanism for electrically connecting the normal system and the abnormal system is arranged between the two systems. Such a connection mechanism may be, for example, a relay device that closes a circuit when an abnormality occurs in one power supply. However, when such a relay device is used, when the current supplied from the DC power supply is very large, there is a possibility that a spark may be generated near the contact at the moment when the circuit is closed, which may cause adverse effects. On the other hand, the method of causing the electric motor of the abnormal system to generate electric power has the advantage that electric power can be supplied to the auxiliary equipment without causing such adverse effects.
[0008]
In the present invention, power generation by the motor of the abnormal system may be started immediately when an abnormality occurs in the power supply. When a power storage device that assists the DC power supply is provided for each system, the operation may be started when the amount of power stored in the power storage device provided in the abnormal system becomes equal to or less than a predetermined value. According to the latter aspect, the power of the normal system can be effectively used for traveling at least during a period when the power supply of the auxiliary device is performed from the power storage device of the abnormal system.
[0009]
The control described above is particularly useful when the auxiliary equipment of the abnormal system includes at least one of the steering system, the braking system, and the drive system of the electric vehicle, that is, the auxiliary equipment that is indispensable for traveling of the electric vehicle. . As a steering system auxiliary device, a so-called power steering compressor is included. The auxiliary equipment of the braking system includes so-called brake oil, an air compressor, and a compressor for assisting the amount of depression of the brake. The drive system accessories include, for example, a transmission oil pump and a cooling pump.
[0010]
In the present invention, the operation of some of the auxiliary machines provided in the abnormal system may be suppressed. Stoppable auxiliary devices that are allowed to stop during running of the electric vehicle may be set in advance. The stoppable auxiliary machine includes, for example, an air-conditioning system, a lighting system in a vehicle, and a sound system.
[0011]
In the present invention, control may be applied in which, when the presence or absence of a decrease in the output of the DC power supply is detected, the output distribution of the required power to be output from the drive shaft differs between the two systems. It is preferable to set the output distribution according to the output decrease so that the output of the system in which the output decrease is detected is lower than the output of the other system. By doing so, the required power can be ensured by compensating for the decrease in output in one system and the decrease in output in the other system. The decrease in output includes not only a case where power supply from the DC power supply becomes impossible, but also a case where normal output cannot be obtained due to aging or other factors.
[0012]
In the present invention, as the DC power supply, for example, various power supplies such as a primary battery, a secondary battery, and a capacitor can be used, but from the viewpoint of energy efficiency, a fuel cell is preferable. When a fuel cell is used, it is necessary to control the supply amount of a fuel gas such as hydrogen and the supply amount of an oxidizing gas such as oxygen according to a required power generation amount. In the present invention, since a fuel cell is provided for each of the two systems, such control is facilitated, and there is an advantage that the operation of the fuel cell can be stabilized.
[0013]
The present invention may be configured as a power output device that outputs power from a drive shaft, or may be configured as a control method for an electric vehicle or a power output device, in addition to the above-described embodiment as an electric vehicle.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in the following sections.
A. Device configuration:
B. Operation control:
C. Set target value:
D. Modification:
[0015]
A. Device configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle as an embodiment. This electric vehicle has two independent drive sources for outputting power on the right and left sides. The left drive source has a polymer
[0016]
The right driving source has the same configuration. As the right driving source, a
[0017]
The rotating
[0018]
In this embodiment,
[0019]
Among them, pumps for supplying fuel gas and cooling water to the
[0020]
Each part of the vehicle is controlled by the
[0021]
In the drawing, various signal lines connected to the
[0022]
The output signals from the
[0023]
B. Operation control:
FIG. 2 is a flowchart of the operation control process. This is a process that the
[0024]
Next, various required powers described below are set based on these parameters (step S12). The total required power Ptr is required power for driving the vehicle, and is set by referring to a map that gives the total required power Ptr in advance in relation to the accelerator opening and the vehicle speed. The auxiliary machine powers PRa and PLa are required powers for driving the auxiliary machines, and fluctuate depending on the operating state of each auxiliary machine. Charging power PRb, PLb is power for charging
[0025]
When the various powers are set in this way, the
[0026]
When it is determined that both the
[0027]
In other cases, the
[0028]
When the target values are set in this manner, the
MR = MIN (MR, ERmax);
ML = MIN (ML, ELmax);
Here, MIN is an operator meaning that the minimum value of two values is selected.
[0029]
By the upper limit guard, the
[0030]
C. Set target value:
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of setting a target value. In this embodiment, the operating states of the
[0031]
Case A: When both fuel cells are normal In this case, the total required power Ptr is output equally from each system. Since the auxiliary powers PRa and PLa and the charging powers PRb and PLb are powers unique to each system, they are output in the respective systems. Therefore, each target value is set as follows.
Power target value;
ER = Ptr / 2 + PRa + PRb;
EL = Ptr / 2 + PLa + PLb;
Motor target power;
MR = Ptr / 2;
ML = Ptr / 2;
[0032]
Case B: When the output of the fuel cell on the right (R) is reduced. In this case, the total required power Ptr is output from each system in a different distribution. Since the output of the right system is reduced, the distribution ratio on the right is set lower than that on the left. Since the auxiliary powers PRa and PLa and the charging powers PRb and PLb are powers unique to each system, they are output in the respective systems. Therefore, each target value is set as follows.
Power target value;
ER = Ptr / 2 × k + PRa + PRb;
EL = Ptr / 2 × (2-k) + PLa + PLb;
Motor target power;
MR = Ptr / 2 × k;
ML = Ptr / 2 × (2-k);
[0033]
k is a distribution ratio, and set values in the present embodiment are shown on the lower side of FIG. The range between the available output powers p1 and p2 is the range in which the output is determined to be reduced. In this embodiment, “p1 = 80%, p2 = 90%” is set. Although the distribution ratio k can be set arbitrarily, in the present embodiment, as shown in the figure, the distribution ratio k is set to change linearly in the range of 0.8 to 1.0 in the above range. According to this setting, when the output of the right fuel cell is reduced to 80%, the power to be output from the right system is reduced to 0.8 times the normal time. On the other hand, the power to be output from the left system is increased to 1.2 times that in the normal state. In this way, the output decrease of the right system can be compensated for by the left system, and the output of the total required power PTr can be secured.
[0034]
Case C: When the output of the left (L) fuel cell is reduced. In this case, the target values can be set as follows in the same way as in Case B.
Power target value;
ER = Ptr / 2 × (2-k) + PRa + PRb;
EL = Ptr / 2 × k + PLa + PLb;
Motor target power;
MR = Ptr / 2 × (2-k);
ML = Ptr / 2 × k;
The distribution ratio k uses the same setting as in the case B.
[0035]
Case D: When the right (R) fuel cell is abnormal In this case, since the output from the right fuel cell cannot be obtained, all the required power is output from the left system. In order for the vehicle to run stably, it is necessary to supply power to the essential auxiliary equipment connected to the right-hand system, and in case D, this auxiliary equipment power PRa is secured in two ways. . One is power from the
[0036]
In the present embodiment, the
[0037]
Based on the above concept, in case D, each target value is set as follows.
Power target value;
ER = PRa × FS;
EL = Ptr + PLa + PLb + PRa (1-FS);
Motor target power;
MR = -PRa * (1-FS);
ML = Ptr + PRa × (1-FS);
Since the target power MR of the
[0038]
FS is the distribution ratio of the power to be supplied from the
[0039]
The auxiliary machine power PRa may be a value equivalent to that in a normal state, or may be a value when the stoppable auxiliary machine is stopped. In the present embodiment, in order to suppress power consumption in the right system, in case D, the stoppable auxiliary machines are stopped. At first, all the auxiliary machines may be operated, and the stoppable auxiliary machines may be stopped when the remaining capacity of the
[0040]
When the above-described target power ER cannot be output from the
[0041]
Case E: When the fuel cell on the left (L) is abnormal In this case, the respective target values can be set as follows in the same way as in Case D.
Power target value;
ER = Ptr + PRa + PRb + PLa × (1-FS);
EL = PLa × FS;
Motor target power;
MR = Ptr + PLa × (1-FS);
ML = -PLa × (1-FS);
Since the target power ML of the
[0042]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a power transmission state in case E. The state where the abnormality is present in the
[0043]
According to the target value setting in case E described above, part of the power output from the
[0044]
According to the electric vehicle of the embodiment described above, even if the output of one of the
[0045]
D. Modification:
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an electric vehicle as a modification. It differs from the embodiment in that a connector 15 for connecting the right and left systems is provided. The connector 15 is connected under the control of the
[0046]
According to the modification, in addition to the control in the embodiment, a failure of the
[0047]
Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention. For example, the above-described control processing may be realized by software or hardware.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle as an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of an operation control process.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for setting a target value.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a power transmission state in case E.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle as a modified example.
[Explanation of symbols]
10, 10A ... control
Claims (8)
駆動力を出力する駆動軸と、
該駆動軸に動力を出力する2系統の動力源とを備え、
該動力源は、前記系統ごとに直流電源と、該直流電源によって駆動される電動機とを有する電動車両。An electric vehicle,
A driving shaft for outputting driving force,
Two power sources that output power to the drive shaft,
An electric vehicle including a DC power source for each system and an electric motor driven by the DC power source.
前記系統ごとに前記直流電源によって駆動される所定の補機と、
前記直流電源の異常の有無を検出する検出部と、
一方の系統は直流電源に異常が存在する異常系統であり、他方の系統は該異常が存在しない正常系統であることが検出された場合に、該異常系統の電動機を該正常系統の電動機によって駆動し、該異常系統の電動機で発電を行わせることにより前記異常系統の補機に電力を供給する発電制御部とを備える電動車両。The electric vehicle according to claim 1,
A predetermined accessory driven by the DC power supply for each system,
A detection unit that detects whether or not the DC power supply is abnormal;
When it is detected that one of the systems is an abnormal system having an abnormality in the DC power supply and the other system is a normal system having no abnormality, the motor of the abnormal system is driven by the motor of the normal system. And a power generation control unit that supplies power to the auxiliary equipment of the abnormal system by causing the electric motor of the abnormal system to generate electric power.
前記系統ごとに、前記直流電源を補助する蓄電装置を有し、
前記発電制御部は、前記異常系統に設けられた蓄電装置の蓄電量が所定値以下となった場合に稼働する電動車両。The electric vehicle according to claim 2,
For each system, having a power storage device to assist the DC power supply,
An electric vehicle that operates when the amount of power stored in a power storage device provided in the abnormal system becomes equal to or less than a predetermined value.
前記異常系統の補機は、該電動車両の操舵系、制動系、駆動系の少なくとも一つを含む電動車両。The electric vehicle according to claim 2 or 3, wherein
An electric vehicle, wherein the auxiliary device of the abnormal system includes at least one of a steering system, a braking system, and a drive system of the electric vehicle.
前記異常系統の補機の一部を、該電動車両の走行中に停止することが許容される停止可能補機とする設定内容を予め記憶する設定記憶部と、
前記異常が検出された時に、該異常系統について、前記停止可能補機の運転を抑制する補機制御部とを備える電動車両。The electric vehicle according to any one of claims 2 to 4,
A setting storage unit that stores in advance setting contents of a part of the auxiliary equipment of the abnormal system as a stoppable auxiliary equipment that is allowed to stop during traveling of the electric vehicle;
An electric vehicle comprising: an accessory control unit that suppresses the operation of the stoppable auxiliary machine with respect to the abnormal system when the abnormality is detected.
前記駆動軸から出力すべき要求動力を入力する入力部と、
前記直流電源の出力低下の有無を検出する検出部と、
一方の系統の直流電源に出力低下が検出された場合に、該系統の電動機の出力が、該出力低下に応じて、他方の系統の電動機の出力よりも低くなるよう、各電動機の運転を制御する電動機制御部を備える電動車両。The electric vehicle according to any one of claims 1 to 5,
An input unit for inputting required power to be output from the drive shaft,
A detection unit that detects whether or not the output of the DC power supply has decreased;
When a decrease in output is detected in the DC power supply of one system, the operation of each motor is controlled so that the output of the motor of the system becomes lower than the output of the motor of the other system in accordance with the decrease in output. The electric vehicle provided with the electric motor control part which performs.
該電動車両は、
駆動力を出力する駆動軸と、
該駆動軸に動力を出力する2系統の動力源とを備え、
該動力源は、前記系統ごとに直流電源と、該直流電源によって駆動される電動機と、該直流電源によって駆動される所定の補機と
を有しており、
前記直流電源の異常の有無を検出する工程と、
一方の系統は直流電源に異常が存在する異常系統であり、他方の系統は該異常が存在しない正常系統であることが検出された場合に、該異常系統の電動機を該正常系統の電動機によって駆動し、該異常系統の電動機で発電を行わせることにより前記異常系統の補機に電力を供給する工程とを備える制御方法。A method for controlling an electric vehicle, comprising:
The electric vehicle is
A driving shaft for outputting driving force,
Two power sources that output power to the drive shaft,
The power source includes a DC power supply for each system, a motor driven by the DC power supply, and a predetermined auxiliary machine driven by the DC power supply,
Detecting the presence or absence of an abnormality in the DC power supply;
When it is detected that one of the systems is an abnormal system having an abnormality in the DC power supply and the other system is a normal system having no abnormality, the motor of the abnormal system is driven by the motor of the normal system. Supplying electric power to the auxiliary equipment of the abnormal system by causing the electric motor of the abnormal system to generate electric power.
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