JP4343114B2 - 電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車 - Google Patents
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Description
−リフォーマの温度が閾値温度よりも高いか等しいときには、上記リフォーマから燃料を供給される燃料電池からなる第1の電気エネルギ源から、
−上記リフォーマの温度が上記閾値温度よりも低いときには、補助バッテリからなる第2の電気エネルギ源から、
電気エネルギを供給される推進用の電気モータを有し、
また、静止位置と操作限度位置との間を可動なアクセルペダルを有し、上記操作限度位置は、供給される電気エネルギに基づいて利用可能な電気出力に応じて電気モータによって供給される最大機械出力に対応する自動車に関する。
燃料電池は、電解質によって分離された、アノードとカソードとの2つの電極から主としてなる。この種の燃料電池は、下記の酸化−還元反応:
−アノードへ連続して供給する燃料の酸化反応;及び
−カソードへ連続して供給する助燃剤の還元反応;
によって作られるエネルギを、電気エネルギに直接変換することを可能にする。
電気エネルギを供給するために自動車で用いられる燃料電池は、固体電解質、特にポリマ電解質のタイプのものである。このような燃料電池は、それぞれ燃料と助燃剤として、水素(H2)と酸素(O2)を使用する。
この種の燃料電池は、自動車の推進のための電気モータへ電気を供給するために全般的に満足な、効率と、反応時間と、動作温度を同時に得ることを可能にする。
燃料電池は、無視できない量の汚染物質を排出する熱エンジンとは反対に、カソードにおける還元反応によって作られる水しか排出しないという利点を呈する。さらに、上記のタイプの燃料電池の助燃剤として、その酸素(O2)が還元される大気の空気を用いることができる。
カソードは、一般に酸素(O2)または空気を連続して供給することを可能にする入口と、余分な空気または酸素(O2)の排出と、酸素(O2)の還元の際に生じた水の排出を可能にする出口を有する。一般に、アノードは、水素(H2)が導入される入口を有する。
この問題を解決するために、炭化水素、特にガソリンや天然ガスのような従来の燃料から、車上で直接水素(H2)を作ることが知られている。水素(H2)は、リフォーマと呼ばれる装置を必要とする改質といわれる操作の際にガソリンから抽出される。
ガソリンは、水及び空気と共にリフォーマの中へ噴射される。改質によって作られる生産物は、主に、水素(H2)と、一酸化炭素(CO)と、二酸化炭素(CO2)と、酸素(O2)と、窒素(N2)から構成される、改質燃料と呼ばれるガスである。燃料電池のアノードは、リフォーマから改質燃料を直接供給される。
このような改質燃料を作るためには、リフォーマは加熱を必要とし、閾値温度よりも高い温度に維持される必要がある。このため、リフォーマは加熱装置を有する。この閾値温度以下では、リフォーマは燃料電池へ水素(H2)を供給することはできず、従って燃料電池は電気エネルギを作ることができない。
しかしながら、閾値温度は、自動車の周囲の大気温度よりも高い。従って、リフォーマが冷えているときには、加熱装置によって温度を上昇させるのに、数分間持続する無視できない時間を要する。この時間の間、電気モータは燃料電池から給電されることはできず、運転者は、自動車を使用することができるようにリフォーマが動作するまで辛抱強く待たなければならない。
−利用可能な電気出力を表す上記パラメータは、上記リフォーマの温度であり;
−上記リフォーマの温度が上記閾値温度よりも高いときには、上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段は、上記アクセルペダルの操作限度位置を、上記補助バッテリから開放可能な電気出力に対応する閾値位置と、上記燃料電池から供給可能な電気出力に対応する最大位置との間へ自動的に変更させ;
−上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段は、運転者の操作によって制御され;
−上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段は、上記リフォーマの温度が上記閾値温度よりも低い限りは無効にされる手動制御装置を介して、運転者の操作によって制御され;
−上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段は、上記アクセルペダルが、上記静止位置と、上記静止位置と上記閾値位置の間に位置する中間位置との間に位置しているときに、操作限度位置を変更させ;
−上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段は、遅延時間後に操作限度位置を自動的に変更させ;
−上記自動車は、上記閾値位置から上記最大位置へ向けての上記アクセルペダルの移動の抵抗を増加させるための、自動的かつ一時的に作動される手段を有し;
−上記自動車は、上記リフォーマの温度が上記閾値温度よりも高くなったときに、運転者に注意するための警報信号を発生する装置を有し;
−上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段は、上記アクセルペダルの移動が上記静止位置と上記閾値位置との間に制限される活性状態と、上記アクセルペダルが上記最大位置へ達することが可能な非活性状態との間を可動の、引き込みストッパーを有する。
−リフォーマの温度が閾値温度よりも高いか等しいときには、上記リフォーマから燃料を供給される燃料電池からなる第1の電気エネルギ源から、
−上記リフォーマの温度が上記閾値温度よりも低いときには、補助バッテリからなる第2の電気エネルギ源から、電気エネルギを供給される推進用の電気モータと、
静止位置と操作限度位置との間を可動なアクセルペダルとを有し、
供給される電気エネルギに基づいて利用可能な電気出力に応じて、上記電気モータによって供給される最大機械出力に対応し、かつ、
上記電気モータへ供給するために利用可能な電気出力を表すパラメータに応じて、
上記アクセルペダルの操作限度位置を変更させる手段が設けられたことを特徴とする。
図1は、本発明の教示に従って実現される車両の略図を表し;
図2は、本発明の教示に従ってアクセルペダルの操作限度位置を変更させる装置が装備された、図1に示された自動車のアクセルペダルを示す図であり;
図3は、図2の3−3断面で切断した、アクセルペダルとアクセルペダルの操作限度位置を変更させる装置との断面図であり、
図4は、図1に示された自動車の操作の流れを示す図であり;
図5は、アクセルペダルの操作限度位置を変更させる装置の変形が装備された、図2のアクセルペダルを表し;
図6aは、活性状態におけるアクセルペダルの操作限度位置を変更させる装置を表す、図5の6−6断面で切断した断面図であり;
図6bは、半活性状態におけるアクセルペダルの操作限度位置を変更させる装置を表す、図6aに類似の図であり;
図6cは、閾値位置を超えて操作されたアクセルペダルを表す、図6bに類似の図であり;
図6dは、非活性状態におけるアクセルペダルの操作限度位置を変更させる装置を表す、図6aに類似の図である。
燃料電池16は、空気コンプレッサ21から助燃剤を供給される。
また、燃料電池16は、例えばガソリンのような炭化水素から水素H2を抽出するリフォーマ22から、燃料を供給される。リフォーマ22に供給する炭化水素は、リザーバ24に蓄えられる。
リフォーマ22は加熱され、動作可能にするための閾値温度Ts以上の温度に維持される必要がある。このため、リフォーマ22は、加熱装置(図示しない)を有する。
従って、リフォーマ22は、リフォーマ22の温度Tmを表す信号を電子制御装置28へ送信する温度センサ26を有する。電子制御装置28を介して信号を送受信する信号交換配線は、図1に鎖線で示されている。
電子制御装置28は、リフォーマ22の測定された温度Tmを受け、リフォーマ22の温度Tmを閾値温度Tsと比較する。その結果:
−リフォーマ22の温度Tmが閾値温度Tsよりも低ければ、電子制御装置28は、選択スイッチ18の副位置18bを選択し;
−リフォーマ22の温度Tmが閾値温度Tsよりも高いか等しいときには、電子制御装置28は、選択スイッチ18の主位置18aを選択する。
アクセルペダル30の位置センサ32は、アクセルペダル30の位置を表す信号を電子制御装置28へ送る。電子制御装置28は、インバータ20へ信号を送る。この信号は、選択された電気エネルギの供給源、すなわち補助バッテリ14または燃料電池16が、要求された機械的出力を供給するために電気モータ12が必要とする電気エネルギを供給するように、インバータ20が「指令」するためのものである。
さて、この装置34が装備されたアクセルペダル30について、図2、3を参照して説明する。
アクセルペダル30は、主として、運転者の足によって作用される力を受けるための足載せ38が下側の先端に設けられた、全体として縦方向のクランク36から構成される。クランク36の上側の先端は、横方向の軸Aの周りに、自動車の構造に対して回動可能に装着される。
引き込みストッパー46は、自動車10の構造に連結され、アクセルペダル30の頭部40に近接して配置されたボックス48の中に、横方向に滑動可能に装着される。
引き込みストッパー46は、ボックス48の中に配置された電磁石50によって制御される。電子制御装置28は、電磁石50を介して、引き込みストッパー46を、特に次の2つの状態:
−アクセルペダル30の移動を、静止位置P0と閾値位置P1との間に制限するように、引き込みストッパー46が溝42の前面44と協同することが可能な活性状態(図3に表わされている。)であって、閾値位置P1がアクセルペダル30の操作限度位置である活性状態;と
−アクセルペダル30の移動を、静止位置P0と最大位置P2との間で可能にするように、引き込みストッパー46が図3の右の方向への横方向の滑動によって引き込められる非活性状態であって、最大位置P2がアクセルペダル30の操作限度位置である非活性状態;
の間に制御する。
段階E1において、運転者は自動車10を始動する。次いで、段階E2において、温度センサ26が、電子制御装置28へリフォーマ22の温度Tmを供給する。このとき、電子制御装置28は、リフォーマ22の閾値温度Tsとともに温度Tmを有する。
制限段階E3、及びその後、選択スイッチ18が副位置18bにあるときには、アクセルペダル30の操作限度位置が、閾値位置P1に対応するように、電子制御装置28は引き込みストッパー46を活性状態にする。
このようにして、運転者がアクセルペダル30を操作したときには、アクセルペダル30は、溝42が引き込みストッパー46によって移動を制限されない限りは、静止位置P0と閾値位置P1との間を自由に移動する。
運転者が、アクセルペダル30を閾値位置P1まで操作したときには、溝42の前面44は引き込みストッパー46によって止められ、そのときアクセルペダル30は、操作限度位置にある。
警告段階E4に引き続く、開放段階E5においては、電子制御装置28は、燃料電池16から電気モータ12へ給電されるように、選択スイッチ18を主位置18aに位置するように制御する。
次いで、選択スイッチ18が主位置18aに位置するときに、電子制御装置28は、アクセルペダル30の操作限度位置が最大位置P2に対応するように、引き込みストッパー46の非活性状態を選択する。そこで、アクセルペダル30は、静止位置P0と最大位置P2との間を自由に移動可能になる。
−リフォーマ22の温度Tmが閾値温度Tsよりも高いか等しい;
−アクセルペダル30は、静止位置P0と、閾値位置P1よりも内側に位置する中間位置P1’との間に位置している;
においてのみしか、非活性状態へ移行されない。
従って、電気モータ12は補助バッテリ14から給電されており、運転者はアクセルペダル30が操作限度位置(すなわち閾値位置P1)で止められているように、アクセルペダル30に対する力を維持しているときには、選択スイッチ18の副位置18bから主位置18aへの移行の際に、運転者は、アクセルペダル30が新に閾値位置P1と最大位置P2の間で移動可能になる前に、アクセルペダル30が中間位置P1’に位置するように、アクセルペダル30に対する力を緩めなければならない。
このようにして、たとえ運転者が表示ランプに対して不注意であったとしても、閾値位置P1を越えて不注意にアクセルペダル30踏み込むことはない。
リフォーマ22の温度Tmが閾値温度Tsよりも低い限りは、手動制御装置は、電子制御装置28によって制止または無効化されているので、運転者は手動制御装置を操作することはできない。
リフォーマ22の温度Tmが閾値温度Tsよりも高いか等しいときには、電子制御装置28は、手動制御装置を活性化する。そこで、表示ランプの点灯によって警告されている運転者は、引き込みストッパー46の非活性化への移行を開始する手動制御装置を、自身で手動によって始動する。
手動制御装置は、例えば、電気的に電子制御装置28と接続された押しボタンである。
この実施の形態は、図2、3に示された、アクセルペダルの操作限度位置を変更させるための装置34の変形52を必要とする。この変形は、図5、図6a〜dに示されている。
さて、変形52と先に説明された装置34の間の構造上の相違を説明する。
ボックス48には、概ね縦方向の開口部56が設けられている。開口部56は、引き込みストッパー46が、引き込みストッパー46がボックス48に対して可動で、アクセルペダル30が閾値位置P1と最大位置P2との間を移動される、半活性状態にあるときに、縦方向に滑動する引き込みストッパー46を案内するためのものである。
また、ボックス48は、図2に示された方向に関して全体的に縦方向の向きの、その上に引き込みストッパー46が支持される、圧縮ばね58を有する。圧縮ばね58は、引き込みストッパー46が半活性状態にあるときに、運転者がアクセルペダル30へ加える力に抗して抵抗を増加させる、特に付加的な力を作用させるためのものである。更に、圧縮ばね58は、引き込みストッパー46が活性状態または非活性状態において占める位置へ、弾性的に引き戻すことを可能にする。
ボックス48は、引き込みストッパー46の横方向の移動を可能にするために、引き込みストッパー46に支持された縦方向の突起64を受けるための溝62を有する横方向の軸60を制御する電磁石50を有する。
図6aに、活性状態における変形52を示す。
引き込みストッパー46は、溝42の中に差し込まれ、突起54を不動にする支持部55によって、ボックス48に対して不動化されている。従って、アクセルペダル30の移動は、静止位置P0と閾値位置P1の間に限定される。
このようにして、図6bに示すように、運転者が閾値位置P1を越えてアクセルペダルを操作したときには、アクセルペダル30の溝42の前面44は、アクセルペダル30の力を、引き込みストッパー46へ伝達する。引き込みストッパー46は、もはや支持部55によって止められないので、ボックス48の開口部56の中を自由に移動する。引き込みストッパー46の縦方向の移動は、圧縮バネ58の圧縮をもたらし、圧縮バネ58は引き込みストッパー46、従ってアクセルペダル30に反力を作用させる。
アクセルペダル30が閾値位置P1へ戻されたときには、突起64は、軸60の溝62の中へ新に係合される。そこで、図6dに示すように、アクセルペダルの操作限度位置を変更させるための装置34の変形52を非活性状態にすることができる。電磁石50は、軸60が右方向への第2の横方向移動を実行するように、軸60に対して作用する。従って、軸60は、引き込みストッパー46を、引き込みストッパー46が全体的に溝42の外へ開放されるように、図6dの矢印の方向に沿って横方向に駆動する。そこで、アクセルペダル30は、静止位置P0と最大位置P2との間を移動可能になる。
この実施の形態によれば、リフォーマ22の温度Tmが閾値温度Tsよりも高いか等しいときに、電子制御装置28は、一時的に、引き込みストッパー46の半活性状態を選択する。このようにして、運転者はアクセルペダル30閾値位置P1を越えて操作可能であるという感覚を持つが、運転者は圧縮バネ58の抵抗に打ち勝つために、意識的な力を作用させる必要がある。
ストッパー46の半活性状態への移行の数秒後に、電子制御装置28は、ストッパー46の非活性状態への移行を指令し、運転者は、電気モータ12が供給可能な出力の増加を意識することができる。
Claims (10)
- −リフォーマ(22)の温度(Tm)が閾値温度(Ts)よりも高いか等しいときには、上記リフォーマ(22)から燃料を供給される燃料電池(16)からなる第1の電気エネルギ源から、
−上記リフォーマ(22)の温度(Tm)が上記閾値温度(Ts)よりも低いときには、補助バッテリ(14)からなる第2の電気エネルギ源から、電気エネルギを供給される推進用の電気モータ(12)と、
静止位置(P0)と操作限度位置(P1、P2)との間を可動なアクセルペダル(30)とを有し、
供給される電気エネルギに基づいて利用可能な電気出力に応じて、上記電気モータ(12)によって供給される最大機械出力に対応し、かつ、
上記電気モータ(12)へ供給するために利用可能な電気出力を表すパラメータ(Tm)に応じて、
上記アクセルペダル(30)の操作限度位置(P1、P2)を変更させる手段(34、52)が設けられたことを特徴とする、電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。 - 利用可能な電気出力を表す上記パラメータは、上記リフォーマ(22)の温度(Tm)であることを特徴とする、請求項1に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記リフォーマ(22)の温度(Tm)が上記閾値温度(Ts)よりも高いときには、上記アクセルペダル(30)の操作限度位置(P1、P2)を変更させる手段(34、52)は、上記アクセルペダル(30)の操作限度位置を、上記補助バッテリ(14)から開放可能な電気出力に対応する閾値位置(P1)と、上記燃料電池(16)から供給可能な電気出力に対応する最大位置(P2)とを切り換えることを特徴とする請求項2に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記アクセルペダル(30)の操作限度位置を変更させる手段(34、52)は、運転者の操作によって制御されることを特徴とする、請求項3に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記アクセルペダル(30)の操作限度位置を変更させる手段(34、52)は、上記リフォーマ(22)の温度(Tm)が上記閾値温度(Ts)よりも低い限りは無効にされる手動制御装置を介して、運転者の操作によって制御されることを特徴とする、請求項4に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記アクセルペダル(30)の操作限度位置を変更させる手段(34)は、上記アクセルペダル(30)が、上記静止位置(P0)と、上記静止位置(P0)と上記閾値位置(P1)の間に位置する中間位置(P1’)との間に位置しているときに、操作限度位置を変更させることを特徴とする、請求項4に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記アクセルペダル(30)の操作限度位置を変更させる手段(34)は、遅延時間後に操作限度位置を自動的に変更させることを特徴とする、請求項3に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記閾値位置(P1)から上記最大位置(P2)へ向けての上記アクセルペダル(30)の移動の抵抗を増加させるための、自動的かつ一時的に作動される手段(52)を有することを特徴とする、請求項3に記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記リフォーマ(22)の温度(Tm)が上記閾値温度(Ts)よりも高くなったときに、運転者に注意するための警報信号を発生する装置を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
- 上記アクセルペダル(30)の操作限度位置を変更させる手段(34)は、上記アクセルペダル(30)の移動が上記静止位置(P0)と上記閾値位置(P1)との間に制限される活性状態と、上記アクセルペダル(30)が上記最大位置(P2)へ達することが可能な非活性状態との間を可動の、引き込みストッパー(46)を有することを特徴とする、請求項3〜9のいずれか1つに記載の電気エネルギを供給されることが可能な推進用の電気モータを有する自動車。
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