JP4316501B2 - 少なくとも1つの電気モータと、燃料電池システム及び動的エネルギーシステムを含むハイブリッドエネルギーシステムとを備える車両のエネルギー供給を制御する方法及び装置 - Google Patents
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Description
駆動トルクは、常に一定に保持されず、その結果、駆動の快適さが低減する。電気的駆動装置は、その電流要求を極めて動的に増加しなければならない。これは、電流の生成を調整するプロセスに有害な影響を及ぼす。
1.上記の場合、車両制御ユニットは、例えば、「ABS動作中」という1ビットを電力制御ユニット19に送給する。この情報によって、「増加」という目標電流要求が同時に転送されるが、この目標電流要求は、燃料電池システム7には伝達されず、代わりに、「承知」という情報が伝達される。これは、その要求が車両制御ユニット18による持続性のない動的な、時間的に制限された要求であり、バッテリ10がその要求を最も有利に引き受けることを承知する、という意味である。この方法による結果として、非動的な燃料電池システム7の電力は、この種の負荷の場合、不必要に増減されない。
2.車両制御ユニット18は、リミッタであるPTn2要素の時定数を、動的電力システム53が対応/追従し得る最も小さい値に、切り換える。その結果は、以下の通りである。
−燃料電池システム7の効率レベルが改良され、消費が低減される。
−燃料電池システム7の寿命が延長される。
−記憶要素PTn2の「燃料電池システムに適合する」ように固定された時定数と比較して、動的挙動が改良される。
−排ガスが改良される。
−効率レベルが改良され、消費が低減される。
−排ガスが改良される。
Claims (17)
- 少なくとも1つの電気モータと、燃料電池システム及び動的電力システムを有するハイブリッド電力供給システムとを有する車両の電力供給を制御するための方法であって、前記燃料電池システムの電気的出力端は、電力コンバータの片側に接続され、該電力コンバータの他の側は、モータ制御ユニットによって制御される前記駆動モータを給電し、前記動的電力システムは、DC/DCコンバータの片側に接続されるバッテリを有し、該DC/DCコンバータの他の側は、前記燃料電池システムの電気的出力端と前記電力コンバータの片側とに接続される方法において、
前記駆動モータの目標電力を要求するために信号トランスミッタによって生成される信号と、前記車両の異なる種類の動的挙動にそれぞれ割り当てられる複数の選択可能な設定によって作動モード選択スイッチによって出力される信号と、出力電流のための電力センサの放出値と、前記燃料電池の出力電圧のための電圧センサの放出値と、前記車両の速度のためのセンサの放出値とが、前記要求された目標電力における前記燃料電池システムと前記動的電力システムとによって得られるべき電力成分を決定するために、前記目標電力の変化が生じたとき、化学作用による遅れを伴う前記燃料電池システムによって生成され得る部分電力と前記目標電力との差が、前記作動モード選択スイッチによって選択された種類の動的挙動と、前記燃料電池システム及び前記動的電力システムの異なる遷移作用とを考慮して、すでに出力された前記駆動モータの電力と、すでに生成された前記燃料電池システムの電力と、前記車両の速度とを参照して、対応する目標値を前記DC/DCコンバータに与えることによって、前記動的電力システムの前記バッテリによって生成される、ように処理されることを特徴とする方法。 - 前記目標電力の急激な増減が生じた場合、前記DC/DCコンバータを介して前記バッテリに対して流入又は流出する電流の増減であって、付加的な電力の増減のために必要な前記増減は、規定された最大充電電流又は規定された最大放電電流に制限されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記車両の車両制御ユニットから、前記車両内のさらに他の負荷の負荷電流値が、前記駆動モータのための前記電力要求値に重畳され、必要に応じてバッテリ管理システムによって生成される充電電流値と共に、電力制御ユニットの燃料電池の最大電力値を制限値として、前記電力制御ユニットに送給され、前記電力制御ユニットに、前記車両の速度値と、目標値信号トランスミッタからのトルク目標値と、バッテリ充電状態値と、種々の種類の動的挙動を設定するための作動モード選択スイッチの値が送給され、前記電力制御ユニットは、前記電力要求の全体の値と前記燃料電池システムによってなされるべき前記電力要求の値とを、前記燃料電池システムの慣性挙動と前記選択された動的挙動を考慮して、前記送給された値の関数として計算し、対応する目標値を前記燃料電池システムの作動要素に出力し、
いずれの場合も、前記燃料電池によって出力される電流値が決定され、前記駆動モータによって必要とされる電流値から減算され、前記バッテリの所定の最大の放電電流又は充電電流を制限値として、前記DC/DCコンバータに、電流目標値として送給されることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の方法。 - 前記電力コンバータを介して前記駆動モータから引き出される電流値と、前記車両の前記他の負荷からそれぞれ引き出される電流値との合計は、前記燃料電池によって出力される電流値から減算され、前記バッテリの放電電流が、所定の最大値に達しているとき、前記バッテリの放電電流は、その放電電流に制限され、
前記バッテリの特定された最大放電電流とさらに他の負荷から引き出される電流間の差の結果が、前記利用可能な燃料電池の電流値に加えられ、前記車両の前記制御ユニットに、利用可能な電流値として伝達されることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の方法。 - 前記燃料電池システムの遷移作用は、設定された時定数を有する遅延要素を用いてシミュレートされ、
前記車両の前記車両制御ユニットによって出力されるトルク目標値が、前記遅延要素と前記動的電力システムのための制御ユニットとに与えられ、
前記シミュレートされた遷移作用に従って生成された値が、前記制御ユニットに付加的に送給され、
前記動的電力システムによって印加される電流は、電流目標値として、前記DC/DCコンバータに、少なくとも2つの異なる勾配を有する傾斜に設定されたリミッタ要素を介して、前記制御ユニットによって送給され得ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記車両の加速プロセスの継続期間中であって、前記目標トルクが、パイロット方式によって前記車両制御ユニットによって決定され、前記目標トルクを生成させるための最大電流が、トルクを前記最大電流と回転速度の関数とする特性図から決定される継続期間中に、前記加速プロセス中に前記燃料電池システムによって生成される電流と、高加速度を達成するために前記特性図に従って決定される電流の全体との間の差が、前記動的電力システムによって生成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記駆動モータによって出力されるべき前記目標トルクの減少が生じたとき、低トルクを必要する電流が、前記特性図から決定され、
予め設定されたトルク目標値と前記バッテリの現在の蓄電容量を前提として、前記燃料電池システムのそれぞれの負荷状態を参照し、前記バッテリは、前記駆動モータのブレーキモードにおける前記電力コンバータにおける電流の流れが逆向きになったあと、前記DC/DCコンバータによって、規定された最大充電電流に充電され、前記燃料電池システムは、前記低目標トルクに必要な電流に設定されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記燃料電池への燃焼ガスと空気の供給の方向が、周期的に逆転され、
ガスの供給の逆転中に、切換の直前において、前記燃料電池システム及び/又は前記動的電力システムの電流の瞬間的な出力に適合する電流パルスが、前記DC/DCコンバータを介して、前記動的電力システムによって、前記電力コンバータに送給されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記燃料電池システムの出力電圧が、良好な作動を許容する電圧制限値に達したか又は達していないかを決定するために監視され、
前記電圧制限値に達したとき、前記燃料電池の出力端に接続されている前記電力システム内の電圧は、前記DC/DCコンバータを介して電流を供給することによって、少なくとも前記許容される制限値に調整されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記調整プロセスの介入中の前記電力供給システムの負荷状況と、前記電力供給システムの作動中の前記電圧調整プロセスの介入の頻度とが記録され、
所定数の介入を越えた後、前記燃料電池システム及び/又は前記動的電力システムの電流の増加率と、出力される電力の大きさとを低減させることによって、動的挙動が低下されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記トルク目標値が増大したとき、前記バッテリが十分である場合、前記燃料電池システムの出力電力の増加率は制限され、
前記トルク目標値を生成するために必要な電流は、前記増大中に、前記動的電力システムによって生成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記駆動モータのための少なくとも3つの作動モードが、前記作動モード選択スイッチによって設定可能であり、その1つの作動モードは、前記車両の高レベルの動的挙動に対応し、その2つ目の作動モードは、前記車両の低レベルの動的挙動に対応し、その3つ目の作動モードは、停止及び始動作動モードに対応し、
前記停止及び始動作動モードにおいて、加速が生じたとき、電流が、前記動的電力システムによって生成され、ブレーキ中は、前記動的電力システムに蓄積されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。 - 要求される駆動電力を生成するのに必要な電流の一部をなす前記動的電力システムによって印加されるべき電流は、前記車両によって消費される現在の実際の電流値と前記燃料電池システムからの利用可能な電流によって、決定されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電力供給システムの緊急作動モードは、前記DC/DCコンバータを介して、前記電力コンバータの入力端の前記電力システムにおける電圧調整プロセスによって、かつ電流を前記バッテリから送給することによって、確実になされることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの電気モータと、燃料電池システム及び動的電力システムを有するハイブリッド電力供給システムとを有する車両の電力供給を制御する装置であって、前記燃料電池システムの電気的出力端は、電力コンバータの片側に接続され、該電力コンバータの他の側は、モータ制御ユニットによって制御される駆動モータを給電し、前記動的電力システムは、DC/DCコンバータの片側に接続されるバッテリを有し、該DC/DCコンバータの他の側は、前記燃料電池システムの電気的出力端と前記電力コンバータの片側とに接続される装置において、
車両(1)の速度センサと前記駆動モータによって生成されるべき目標トルクのための信号トランスミッタ(31)とに接続される車両制御ユニット(18)が、モータ制御ユニット(4)の目標トルクを設定するために、かつ、トルク目標値と回転速度値のための特性図に記憶されている前記車両(1)の電流目標値を決定するために設けられ、
前記車両制御ユニット(18)は、電力制御ユニット(19)に接続され、該電力制御ユニット(19)は、前記燃料電池システム(7)と、前記バッテリ(10)のためのバッテリ管理システム(12)と、DC/DCコンバータ(9)とに接続され、
前記燃料電池システム(7)の前記燃料電池によって出力される電流は、燃料電池電流値として測定され、かつ前記電力制御ユニット(19)に送給され、
前記駆動モータの電流は、前記電力コンバータ(3)の上流で測定され、駆動電流値として、前記電力制御ユニット(19)に送給され、
他の負荷の電流が、測定又は計測され、複合電流値として、前記電力制御ユニット(19)に送給され、
前記車両の異なる種類の動的挙動に選択的に割り当てられる前記電力供給システムの種々の作動モードを設定するための作動モード選択スイッチ(50、51、52)が、前記電力制御ユニット(19)に接続され、
前記バッテリ(10)の充電状態に関連する前記バッテリ管理システム(12)からの値と、規定された最大の充電電流及び放電電流に関する値とが、電力束制御装置(38)に送給され、
前記電力目標値と、前記燃料電池電流値と、前記駆動電流値と、前記複合電流値と、前記設定された作動モードについて前記作動モード選択スイッチによって出力される信号と、前記充電状態値と、前記規定された最大の充電電流及び放電電流とが、前記電流制御ユニット(19)及びその関連する前記電力束制御装置(38)内において、1つ以上のプログラムによって、前記目標値の変化が生じたとき、遷移作用による遅れを伴う前記燃料電池システムによって生成され得る部分電力と前記目標電力との間の差が、選択された種類の動的挙動と前記燃料電池システム及び前記動的電力システムとの異なる遷移作用とを考慮して、すでに出力された前記駆動モータの電力と、すでに生成された前記燃料電池システムの電力と、前記車両の速度とを参照して、対応する目標値を前記DC/DCコンバータに与えることによって、前記動的電力システムの前記バッテリによって生成されるように処理されることを特徴とする装置。 - 前記車両は、人及び/又は物品を運搬する自動車であることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記車両(1)は、フォークリフトトラックであることを特徴とする請求項15に記載の装置。
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