JP2006033934A - ハイブリッド燃料電池システム及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料電池(22)と蓄電装置(21)とを電圧変換器(20)を介して接続するハイブリッド燃料電池システム(1)において、電圧変換器(20)は複数相を備えるものであって、当該システム(1)の負荷量の変化を予測して、電圧変換器(20)において稼働させる相数を変更可能に構成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態は、電気自動車等の移動体に搭載するハイブリッド燃料電池システムに本発明を適用したものである。
(システム構成)
図1に、本ハイブリッド燃料電池システム1のシステム全体図を示す。当該ハイブリッド燃料電池システム1は、本発明の電圧変換器に係るDC−DCコンバータ20、本発明の蓄電装置に係る高圧バッテリ21、燃料電池22、逆流防止用ダイオード23、インバータ24、トラクションモータ25、ディファレンシャル26、シャフト27、車輪29、電源制御部10を備えている。
すなわち、当該電源制御部10は、本発明に係る燃料電池制御を実行させるためのプログラムによって、図2に示すような機能ブロックを実現可能になっている。
次に本実施形態のハイブリッド燃料電池システム1の動作を説明する。まず、DC−DCコンバータ20において発生する損失について説明する。
一般に、複数相を備える電圧変換器では、入出力変換エネルギー量や作動仕事量に対応する通過電力の値によって変換器中で失われる電力、すなわち損失が変動するが、複数相駆動の場合の効率とそれより少ない相で駆動した場合の効率とでは、効率のより良い相数が変動する場合がある。従って、DC−DCコンバータ20の通過電力の大きさに応じて稼働する相数を変化させることが好ましい。これは、三相ブリッジ形コンバータにおける損失が、リアクトル成分によって失われるリアクトル銅損、IGBT等のスイッチング素子の動作に纏わり発生するモジュール損失、リアクトル成分により失われるリアクトル鉄損等が存在することに起因する。リアクトル銅損はコイルに起因するもので、通過する電力が増大するに連れて増加し、三相運転時よりも単相運転時の方が大きい。モジュール損失も、通過電力が増大するに連れて増大し、三相運転時よりも単相運転時の方が大きい。これに対し、リアクトルLの磁性体に起因するリアクトル鉄損は、通過する電力が増減しても殆ど変化が無く、三相運転時の方が単相運転時よりも大きいのである。
まず、アクセル開度変化率計算部119は、アクセル位置信号Saを参照し(S1)、アクセル開度の単位時間当たりの変化率(dSa/dt)を求める(S2)。さらにアクセル開度変化率計算部119は、車輪速信号Srを参照し(S3)、アクセル開度の変化率と車輪速に基づいて、直近で生じる出力増加量ΔPを推定する(S4)。
本発明は上記実施形態以外にも種々に変更して適用することが可能である。例えば、上記実施形態では三相運転と単相運転とを切り換えたが、異なる組合せ、例えば三相運転と二相運転とを切り換えたり、二相運転と単相運転とを切り換えたりする制御であってもよい。
Claims (10)
- 燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記電圧変換器は複数相を備えるものであって、
当該システムの負荷量の変化を予測して、前記電圧変換器において稼働させる相数を変更可能に構成されていることを特徴とするハイブリッド燃料電池システム。 - 前記負荷量が大きくなると予測された場合に、稼働させる相数を増加する、請求項1に記載のハイブリッド燃料電池システム。
- 前記負荷量の変化の予測は、当該ハイブリッド燃料電池システムへの出力要求に基づいて行われる、請求項1に記載のハイブリッド燃料電池システム。
- 燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記電圧変換器は複数相を備えるものであって、稼働させる相数を変更可能に構成されており、
前記相数を変更する場合に、前記電圧変換器の電圧変換のために生成された交流信号のデューティー比を変更可能に構成されていることを特徴とするハイブリッド燃料電池システム。 - 前記相数が、より少ない相数に変更される場合に、当該相数を変更した後の交流信号によって供給される電力の不足分を補うように、前記デューティー比が変更される、請求項4に記載のハイブリッド燃料電池システム。
- 前記電圧変換器は、三相ブリッジタイプの電圧変換器である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のハイブリッド燃料電池システム・
- 燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記電圧変換器は複数相を備えるものであって、
当該ハイブリッド燃料電池システムへの出力要求に基づいて当該システムの負荷量の変化を予測し、前記電圧変換器において稼働させる相数を変更可能に構成されており、
前記相数を変更する場合に、前記電圧変換器の電圧変換のために生成された交流信号のデューティー比を変更可能に構成されており、
前記相数が、より少ない相数に変更される場合に、当該相数を変更した後の交流信号によって供給される電力の不足分を補うように前記デューティー比が変更されることを特徴とするハイブリッド燃料電池システム。 - 請求項1乃至請求項7に記載のハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記複数の相は、互いに所定の位相差で稼働されるものである、ハイブリッド燃料電池システム。 - 燃料電池と蓄電装置とを電圧変換器を介して接続するハイブリッド燃料電池システムにおいて、
前記電圧変換器は互いに並列に接続された複数の電圧変換回路を備えるものであって、
当該システムの負荷量の変化を予測して、前記電圧変換器において稼働させる前記電圧変換回路数を変更可能に構成されていることを特徴とするハイブリッド燃料電池システム。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のハイブリッド燃料電池システムを動力源として備えたことを特徴とする移動体。
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