JP2890098B2 - 燃料電池付き走行車における動的な出力調整方法とその装置 - Google Patents
燃料電池付き走行車における動的な出力調整方法とその装置Info
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Description
料電池から電気エネルギが供給される電気式駆動ユニッ
トの出力を動的に調整する方法とその装置に関する。
ns On Power Apparatus And
Systems」第88巻、(1969年)第2号に
おける第86〜93頁に掲載のP.Agarwal氏著
の論文において、 燃料電池によって電気エネルギが供
給される電動機によって駆動される走行車が知られてい
る。その電動機の出力従って走行車の出力を調整するた
めに、燃料電池から供給される一定電圧を電圧変換器に
よって出力需要に関係して変換することが提案されてい
る。しかしこの方式の場合、部分負荷範囲において効率
が悪いという欠点がある。
電池付き走行車の出力を、発生した電気エネルギを最良
に利用した状態において動的に調整する方法とその装置
を提供することにある。
は冒頭に述べた形式の方法において、電気式駆動ユニッ
トにそれぞれ燃料電池から有用な最大電気出力が導か
れ、燃料電池で発生される出力が酸化体・流量の調整に
よって調整されることによって達成される。本発明の有
利な実施態様は特許請求の範囲の各請求項および発明の
詳細な説明の項に記載されている。
整することによって、あらゆる運転状態のもとで燃料電
池で用意された全電気エネルギが駆動ユニットに導か
れ、従って発電されたエネルギが最良に利用されること
が保証される。この目的のために、所定の出力・目標値
が運転パラメータに関係して制限されることも提案す
る。これによって、燃料電池が駆動ユニットがその時点
で例えば過負荷のために吸収できるより大きな電気エネ
ルギを発生することが防止される。他方では、駆動ユニ
ットにより燃料電池がその時点で供給できるより大きな
電気出力が要求されることを阻止するために、運転者か
ら駆動ユニットに伝達される目標値も勿論補正ないしは
制限されねばならない。酸化体・供給配管に回転数が調
整できる圧縮機を配置することは、酸化体・質量流量に
対する単純な調整方式となる。
池は、弁3および圧力調整器4が配置されている第1の
供給配管2を介して燃料媒体例えば水素ガスが導入され
る。燃料電池1は更に空気フィルタ6、空気質量流量計
7および圧縮機8が配置されている第2の供給配管5を
介して酸化体好適には酸素あるいは大気が導入される。
燃料電池1において燃料は陽極において酸化され、酸化
体は陰極において還元される。この電気化学反応におい
て両電極間に電圧が生ずる。このような沢山の電池をい
わゆるスタック(積層体)の形に並列接続あるいは直列
接続することによって、走行車を駆動するために十分で
ある電圧および電流強さが得られる。
よび電動機10が設けられている。燃料電池1を始動す
るために始動モータ9に図示してない12V・始動用バ
ッテリから電流が供給される。通常運転中において電動
機10を駆動するために必要な電気エネルギは燃料電池
1自体から供給される。電動機10の従って圧縮機8の
回転数nは、制御装置12で制御される電流調整器11
によって調整される。酸化体・質量流量mistおよび
これによる燃料電池1の出力pBZは、圧縮機8の回転
数nに関係して影響される。
配管15を介して行われる。この第1の排出配管15に
は圧力調整弁16が配置され、この圧力調整弁16によ
って燃料電池1において一定した運転圧力pが維持され
る。万一の水素ガスの堆積あるいは汚れを燃料電池1か
ら除去できるようにするために、いわゆるパージ弁14
が配置されている第2の排出配管13が設けられてい
る。走行車を駆動するために、第2の電流調整器18お
よび電動機19から成る駆動ユニット17が設けられて
いる。
量のその時点の実際値mist、駆動ユニット17の運
転状態、燃料電池1で発生された電圧Uおよび相応した
電流Iについての情報を受ける。これらの情報は制御装
置12において処理され、それにより電流調整器11,
18、弁3,14および始動モータ9に対する調整信号
が発生され、これらの信号は更に対応した配線を介して
個々の構成要素に伝達される。
池に対する動的な出力調整方法を説明する。この場合、
運転者はアクセルペダル位置FPを介して所望出力を要
求する。そのアクセルペダル位置FPから、一方では燃
料電池1の出力が空気質量流量mistの調整により制
御され、他方では駆動ユニット17に対して燃料電池1
から引き出される最大電気出力pmaxが計算される。
その出力pmaxは燃料電池1でその時点で発生される
出力pBZと補助装置にとって必要な出力pZAとの差
から生ずる。
FPから特性曲線を介して、運転者が要求する出力ps
ollが求められる。燃料電池1が駆動ユニット17が
その時点で吸収できるより大きな電気出力pBZを発生
することを防止するために、駆動ユニット17に相応し
た欠陥信号が存在するとき、ブロック21において出力
・目標値psollが制限される。続いてブロック22
において他の特性曲線を参照して出力・目標値psol
lから、必要な空気質量流量に対する目標値msoll
が求められる。比較器23において空気質量流量に対す
る目標値msollが、熱線型空気質量流量計7によっ
て測定された実際値mistと比較される。その比較結
果はPI・調整器24に導かれ、このPI・調整器24
によって、空気質量流量に対する目標値msollと実
際値mistとの差Δmが0となるように調整される。
空気質量流量に対する新しい値からブロック25におい
て他の特性曲線を参照して、圧縮機8がその空気質量流
量を供給するときの回転数nが求められる。そしてこの
回転数nは電流調整器11によって圧縮機8に形成され
る。
で供給できるよりも大きな出力を要求することを防止す
るために、駆動ユニット17にはブロック20において
アクセルペダル位置FPから求められた出力需要pso
llは導かれず、補正出力値pkorrか導かれる。こ
の補正出力・目標値pkorrはブロック28およびブ
ロック29において求められる。詳しくはブロック28
において実際に測定された空気質量流量mistから特
性曲線を参照して、この空気質量流量mistにおいて
燃料電池1が発生する実際の出力pmaxが求められ
る。その特性曲線は、実際の出力pmaxが燃料電池の
最大出力pBZよりも燃料電池1の破壊が確実に避けら
れるように低く選択されている。同様にブロック29に
おいて特性曲線によって燃料電池1の温度Tから実際に
供給できる電気出力pTが求められる。ブロック28,
29で求められた実際に供給できる出力pmaxとpT
は互いに比較され、低い方の値が駆動ユニット17に補
正出力・目標値pkorrとして導かれる。
おいて常に運転者が要求した出力需要psollを用意
するために必要な電気出力が丁度発生されるように作動
する。この場合燃料電池1の出力pBZは圧縮機・回転
数nの調整従って空気質量流量mistの調整によって
達成される。しかし補助的に二つの安全策がこの方法に
組み入れられている。一つにはブロック21において要
求された出力psollを制限することによって、燃料
電池1が駆動ユニット17がその時点で吸収できるより
も大きな電気出力を発生することか防止される。例えば
駆動ユニット17は、過熱の際、過速度の際あるいは他
の機能障害が発生した際に相応した欠陥信号をブロック
21に送る。
要求された出力の補正は、駆動ユニット17が燃料電池
1がその時点で供給出来るよりも大きな出力を受けよう
とすることを防止する。燃料電池1の破壊を防止するた
めに、場合によっては駆動ユニット17には減少された
出力需要pkorrが模擬される。このことは特にアク
セルペダルが衝撃的に押し下げられたときに生ずる。こ
の場合燃料電池1は直ちには、駆動ユニット17が要求
された駆動出力psollを与えるために必要とする程
大きな電気出力を供給しない。燃料電池1が必要な出力
psollを供給するまでに存在する時間において、駆
動ユニット17には、その時点で供給できる最大出力p
maxに相応する出力需要pkorrが模擬される。こ
れによって駆動ユニット17は常に供給できる最大電気
出力pmaxに従って運転者が実際に望む出力psol
lに近づけられる。
トがその時点で吸収できるより大きな電気出力を発生す
ることが防止され、燃料電池がその時点で発生する出力
より大きな出力が駆動ユニットによって決して要求され
ないようにされ、これによって燃料電池の破損が避けら
れる。
系統図。
ための本発明に基づく方法のブロック線図。
Claims (2)
- 【請求項1】 走行車に配置された燃料電池(1)から
のみ電気エネルギが供給される走行車の電気式駆動ユニ
ット(17)の出力を動的に調整する方法において、燃
料電池(1)の出力目標値(psoll)をアクセルペ
ダル位置(FP)から求めそしてこの出力目標値(ps
oll)に向けた酸化体質量流量の調整によって燃料電
池(1)から発電される出力(pBZ)が調整され、さ
らに走行車の運転パラメータに依存する酸化体質量流量
の実際値(mist)から補正出力目標値(pkor
r)を求め、そしてその補正出力目標値(pkorr)
と補助装置に必要な出力(pZA)との差をその都度電
気式駆動ユニット(17)に供給することを特徴とする
走行車の電気式駆動ユニットの出力を動的に調整する方
法。 - 【請求項2】 アクセルペダル位置(FP)から求めら
れる出力目標値(psoll)が走行車の運転パラメー
タに依存して制限されることを特徴とする請求項1に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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