JP4790781B2 - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池と、前記燃料電池からの電力等を蓄電するとともに前記燃料電池を起動するための電力供給源等として利用される蓄電装置とを備え、冬季時における前記蓄電装置の蓄電量を増加させるようにした燃料電池車両に関する。 The present invention includes a fuel cell and a power storage device that stores power, etc. from the fuel cell, and is used as a power supply source for starting the fuel cell, and the amount of power stored in the power storage device in winter The present invention relates to a fuel cell vehicle that increases the fuel consumption.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質(電解質膜)の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対向して配設した電解質・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, a polymer electrolyte fuel cell is an electrolyte / electrode in which an anode side electrode and a cathode side electrode are arranged opposite to each other on both sides of an electrolyte (electrolyte membrane) made of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). A power generation cell in which the structure is sandwiched between separators is provided. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of power generation cells.
この発電セルにおいて、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう。)は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう。)が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。 In this power generation cell, a fuel gas supplied to the anode electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) is ionized with hydrogen on an electrode catalyst, and is cathoded through an electrolyte. Move to the side electrode side. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. The cathode side electrode is supplied with an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas). Electrons and oxygen react to produce water.
発電セルにおいて、セパレータの面内には、各電極に対向して反応ガスを流すための反応ガス流路が設けられるとともに、隣接する発電セルを構成するセパレータ間には、前記発電セルを冷却する冷却媒体を流すための冷却媒体流路が設けられている。反応ガスは、酸化剤ガスおよび燃料ガスであり、反応ガス流路は、カソード側電極に対向して前記酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路と、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路とからなる。 In the power generation cell, a reaction gas channel for flowing a reaction gas is provided in the plane of the separator so as to face each electrode, and the power generation cell is cooled between separators constituting adjacent power generation cells. A cooling medium flow path for flowing the cooling medium is provided. The reactive gas is an oxidant gas and a fuel gas, and the reactive gas flow path is an oxidant gas flow path for flowing the oxidant gas facing the cathode side electrode, and a fuel gas facing the anode side electrode. And a fuel gas flow path for flowing gas.
ところで、電源として燃料電池と高電圧のバッテリを併用した燃料電池システムにより、車両走行用の電動機を駆動する燃料電池車両(ハイブリッド電源車両)が提案されている。この燃料電池車両では、バッテリの電力を利用して車両(燃料電池)を起動するとともに車両走行や補機電力のアシストを行い、あるいはバッテリ電力のみでいわゆるEV(Electric Vehicle)走行が行われる。 By the way, there has been proposed a fuel cell vehicle (hybrid power vehicle) that drives a motor for driving a vehicle using a fuel cell system that uses both a fuel cell and a high voltage battery as a power source. In this fuel cell vehicle, the vehicle (fuel cell) is activated using the electric power of the battery and the vehicle travel and auxiliary power are assisted, or so-called EV (Electric Vehicle) travel is performed only with the battery power.
このような燃料電池車両では、車両の再始動を確実に行うために、車両の停止時にバッテリに必要電力を蓄電するように構成されている(特許文献1、2)。
Such a fuel cell vehicle is configured to store necessary power in a battery when the vehicle is stopped in order to reliably restart the vehicle (
特許文献1では、GPS電波による車両位置の測位データと日付データとから最低外気温を予測し、この予測結果に基づいてバッテリの必要電力を予測するようにしている。
In
特許文献2では、外気温に基づいて、再始動時のバッテリ温度を予測し、この予測バッテリ温度に基づきバッテリの必要電力を予測するようにしている。
In
しかしながら、上記特許文献1、2に係る技術では、再始動時のバッテリ温度を予測により求めており、精度よく停止時のバッテリ充電量を決定することができない。
However, in the technologies according to
また、特許文献1に係る技術では、GPS等の測位データ受信機を必須の構成要件とするため、ガレージ内等、電波を受信できない環境下では外気温を予測することができない。
In addition, in the technique according to
さらに、特許文献2に係る技術では、車両起動時に温度センサにより外気温を検出するようにしているが、車両起動時には、温度センサにより検出される外気温が急激に変化するために、温度センサにより検出される検出温度(外気温)の精度が低くなる。
Furthermore, in the technology according to
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、外気温の予測を行うことなく、停止時の蓄電装置の必要電力を確保する充電量を決定するための外気温を精度よく検出でき、正確な冬季判定を可能とする燃料電池車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and it is possible to accurately determine the outside air temperature for determining the amount of charge that secures the required power of the power storage device at the time of stopping without predicting the outside air temperature. An object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle that can be detected well and enables accurate winter season determination.
この発明に係る燃料電池車両は、水素ガスと酸化剤ガスの反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池からの電力を蓄電する蓄電装置と、車両に搭載された温度センサと、車両起動のための必要電力を冬季に増加させる起動時必要電力増加部と、前記必要電力を確保するように車両停止時の前記蓄電装置の充電量を決定する停止時充電量決定部と、を備える燃料電池車両において、車両停止後に前記温度センサによる検出温度が所定温度以下であるかどうかを判別し、前記所定温度以下であるとき前記冬季と決定する冬季判定部と、前記車両停止後に前記温度センサによる前記検出温度が外気温に追従すると推定するまでの間、前記冬季判定部による前記判別を禁止し、前記外気温に追従すると推定したとき、前記冬季判定部による前記判別の禁止を解除する冬季判定禁止・解除部と、を有することを特徴とする。 A fuel cell vehicle according to the present invention includes a fuel cell that generates electricity by a reaction between hydrogen gas and oxidant gas, a power storage device that stores electric power from the fuel cell, a temperature sensor mounted on the vehicle, and a vehicle start-up. A fuel cell vehicle comprising: a startup required power increase unit that increases the required power of the vehicle in winter; and a stop charge amount determination unit that determines a charge amount of the power storage device when the vehicle is stopped so as to ensure the required power And determining whether the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature after the vehicle stops, and determining the winter season when the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature; and the detection by the temperature sensor after the vehicle stops The determination by the winter determination unit is prohibited until the temperature is estimated to follow the outside air temperature, and when it is estimated that the temperature follows the outside air temperature, the determination by the winter determination unit is performed. And having a winter determination prohibition and canceling unit for canceling the prohibition of the.
この発明によれば、冬季判定禁止・解除部は、車両停止後に温度センサによる検出温度が外気温に追従すると推定するまでの間、冬季判定部による判別(車両停止後に前記温度センサによる検出温度が所定温度以下であるかどうかの判別)を禁止し、前記温度センサによる検出温度が前記外気温に追従すると推定したとき、前記冬季判定部による前記判別の禁止を解除するようにしている。 According to the present invention, the winter determination prohibition / cancellation unit determines whether the temperature detected by the temperature sensor follows the outside air temperature after the vehicle stops, until the winter determination unit determines (the temperature detected by the temperature sensor after the vehicle stops). When the temperature detected by the temperature sensor is estimated to follow the outside air temperature, the determination by the winter determination unit is canceled.
この発明では、外気温の予測を行わずに、温度センサの実測値で外気温を求めているので、停止時の蓄電装置の必要電力を確保する充電量を決定するための外気温を精度よく検出することができる。 In the present invention, since the outside air temperature is obtained from the measured value of the temperature sensor without predicting the outside air temperature, the outside air temperature for determining the amount of charge for securing the required power of the power storage device at the time of stopping is accurately determined. Can be detected.
なお、前記冬季判定禁止・解除部において、前記車両停止後に前記温度センサによる前記検出温度が前記外気温に追従すると推定する条件は、前記車両停止から所定時間経過後、一定時間毎に前記温度センサにより温度を検出した際、前記一定時間での温度変化量が所定値より小さくなった場合、又は前記一定時間経過時の検出温度が前記一定時間前の検出温度より高くなっていた場合に前記温度センサによる前記検出温度が前記外気温に追従すると推定する。 In the winter determination prohibition / cancellation unit, the condition that the temperature detected by the temperature sensor follows the outside air temperature after the vehicle stops is that the temperature sensor is set at regular intervals after a predetermined time has elapsed since the vehicle stopped. When the temperature is detected by the above, when the temperature change amount in the predetermined time becomes smaller than a predetermined value, or when the detected temperature after the predetermined time elapses is higher than the detected temperature before the predetermined time, the temperature It is estimated that the temperature detected by the sensor follows the outside air temperature.
この発明によれば、外気温の予測を行うことなく、停止時の蓄電装置の必要電力を確保する充電量を決定するための外気温を精度よく検出でき、正確な冬季判定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the outside air temperature for determining the amount of charge for securing the necessary power of the power storage device at the time of stopping without predicting the outside air temperature, and to perform accurate winter judgment. .
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施形態が適用された燃料電池車両12の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
この燃料電池車両12は、基本的には、燃料電池14と、この燃料電池14の発電出力を補助するエネルギストレージである蓄電装置(バッテリという。)16とから構成されるハイブリッド電源と、このハイブリッド電源からの電流(電力)が図示しないインバータを通じて供給される走行駆動用のモータ18とから構成される。バッテリ16は、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池、又はキャパシタを利用することができる。
This
燃料電池14の電流出力は、配線101を通じて、VCU(Voltage Control Unit:電圧制御装置)20の一端側とモータ18とに接続される。VCU20の他端側の配線102には、バッテリ16、空気調和装置(エアコンという。)22、空気圧縮機(エア圧縮機という。)24、冷却水ポンプ26、DT系冷却水ポンプ28等が接続されている。
The current output of the
VCU20は、例えば、双方向DC/DCコンバータであり、バッテリ16の電力を電圧変換してモータ18に供給するとともに、燃料電池14の電力及び(又は)モータ18の回生電力を電圧変換してバッテリ16に充電用として供給しかつエア圧縮機24等に供給する。
The
すなわち、VCU20は、配線101上に現れる高電圧(燃料電池14の電圧)と、配線102上に現れる低電圧(バッテリ16の電圧)との間で電圧変換を行い、VCU20の両端間に接続される電気負荷間での電力の出し入れを制御する。
That is, the
燃料電池14及びバッテリ16の電力は、駆動系デバイス{DT(Drive Train)系デバイスという。}30に供給されるとともに、DT系冷却水ポンプ28及び燃料電池14を冷却する冷却水ポンプ26に供給される。
The electric power of the
この実施形態においてDT系デバイス30は、モータ18と、VCU20と、エアコン22と、エア圧縮機24とから構成される。
In this embodiment, the
これらDT系デバイス30は、冷却水流路32に連通するDT系ラジエータ34及びDT系冷却水ポンプ28により冷却液体を通じて冷却される。
These
燃料電池14は、冷却水流路36に連通するFC(Fuel Cell:燃料電池)系ラジエータ38及び冷却水ポンプ26により冷却液体を通じて冷却される。
The
DT系ラジエータ34とFC系ラジエータ38とは、車速に応じた風速を有する外気による風(車速風という。)39を介して熱交換を行う。
The
燃料電池14は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んで保持して構成される燃料電池セルを、複数積層させて一体化させたスタック構造である。各燃料電池セルは、電解質膜(固体高分子電解質膜)・電極構造体を挟んで保持する金属のセパレータとを備える。一方のセパレータの電解質膜・電極構造体のカソード電極に対向する面には、酸化剤ガス流路(反応ガス流路ともいう。)が設けられる。他方のセパレータの電解質膜・電極構造体のアノード電極に対向する面には、燃料ガス流路(反応ガス流路ともいう。)が形成される。
The
燃料電池14の燃料ガス流路には、燃料ガス供給流路44を通じて燃料供給システム46から燃料ガス、例えば水素(H2)が供給される。燃料供給システム46は、制御部100により遮断弁のオンオフ等が制御される。
A fuel gas, for example, hydrogen (H 2 ) is supplied to the fuel gas passage of the
燃料電池14の燃料ガス流路から排出される未使用の水素ガスを含むガスは、燃料ガス循環流路48を通じて燃料ガス供給流路44に戻される。燃料ガス供給流路44には図示しないエゼクタが設けられ、そのエゼクタによって発生される負圧により燃料ガス循環流路48からのガスが燃料電池14の燃料ガス流路にもどされる。
The gas containing unused hydrogen gas discharged from the fuel gas passage of the
燃料電池14の酸化剤ガス流路には、酸化剤ガス供給流路50を通じてエア圧縮機24から圧縮空気が供給され、圧縮空気は燃料電池14の酸化剤ガス流路を通過し、これに連通する酸化剤ガス排出流路52を通じて外気に排出される。
Compressed air is supplied to the oxidant gas flow path of the
燃料電池車両12には、モータ18、エア圧縮機24を含むDT系デバイス30等の電気負荷、及びDT系冷却水ポンプ28や冷却水ポンプ26等の電気負荷を制御するための各種温度センサが設けられている。
The
エア圧縮機24に外気である空気を導入する酸化剤ガス導入流路56には、吸気温度Tsを検出する吸気温度センサ201が設けられている。
An intake
モータ18には、モータ温度Tmを監視するモータ温度センサ202が設けられている。
The
冷却水流路32には、DT系水温Trを検出するDT系水温センサ203が設けられている。
The cooling
バッテリ16には、バッテリ温度Tbを検出するバッテリ温度センサ204が設けられている。
The
燃料電池14の冷却水流路36には、FC系水温Twを検出するFC系水温センサ205が設けられている。
An FC
また、燃料電池14の燃料ガス循環流路48には、燃料電池14の燃料ガス温度Taを検出するアノード温度センサ206が設けられ、燃料電池14の酸化剤ガス温度Tcを検出するカソード出口温度センサ207が、酸化剤ガス排出流路52に設けられている。
The fuel
さらに、車速風39の温度をエアコン22を制御するためのエアコン用気温Tvとして検出するエアコン用気温センサ208が設けられている。
Further, an air conditioner temperature sensor 208 is provided for detecting the temperature of the
モータ温度センサ202により監視されるモータ温度Tm、DT系水温センサ203により検出されるDT系水温Tr、バッテリ温度センサ204により検出されるバッテリ温度Tb、FC系水温センサ205により検出されるFC系水温Tw、アノード温度センサ206により検出される燃料ガス温度Ta、カソード出口温度センサ207により検出される酸化剤ガス温度Tc、及びエアコン用気温センサ208により検出されるエアコン用気温Tvが、制御部100により検出される。
Motor temperature Tm monitored by the
この図1例の燃料電池車両12では、外気温を検出する専用の高精度温度センサを設けていないが、外気温を検出する専用の高精度な温度センサを設けてもこの発明を実施することができる。
Although the
制御部100には、燃料電池車両12(燃料電池14)を起動する起動信号を出力するとともに、燃料電池車両12(燃料電池14)を停止する停止信号を出力するイグニッションスイッチ(IGSW)60(起動スイッチ)が接続されている。
The
制御部100は、燃料電池車両12の各種弁の開閉、DT系デバイス30の制御、バッテリ16の充放電制御等を含め、燃料電池車両12全般の動作を制御する。
The
制御部100は、CPU、メモリ(ROM、RAM)、タイマ、A/D変換器、D/A変換器等を含むコンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)により構成され、各種入力に基づきメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能手段(機能部)として動作する。
The
この実施形態において、制御部100は、起動時必要電力増加部110、停止時充電量決定部112、冬季判定部114、冬季判定禁止・解除部116等として機能する他、掃気制御部、RTC(Real Time Clock)制御部、バッテリ残量(充電量又はSOC:State Of Chargeという。)監視部、SOC閾値持ち替え部(SOC閾値変更部)等として機能する。
In this embodiment, the
実際上、SOCは、バッテリ16に組み込まれたバッテリ制御部(不図示)により当該バッテリ16の入出力電流、出力電圧、温度等が参照されて検出され、制御部100に通知される。また、制御線を図示していないが、制御部100は、後述するようにVCU20の通過電流{モータ18からの回生電流、燃料電池14からの発電電流、バッテリ16からのモータ18へのバッテリ電流(駆動電流)}を制御する信号をVCU20に送出する。制御部100は、バッテリ16のエネルギ管理を含め、燃料電池車両12全体のエネルギ管理制御部としても機能している。
In practice, the SOC is detected by a battery control unit (not shown) incorporated in the
基本的には以上のように構成される燃料電池車両12の動作について次に説明する。
The operation of the
この燃料電池車両12は、燃料電池車両12の停止中であるソーク中に車載の温度センサ201〜208中、特に外気温Teaに対する追従性が最も良好な温度センサである吸気温度センサ201とモータ温度センサ202とDT系水温センサ203の検出温度Txである吸気温度Tsとモータ温度TmとDT系水温Trを監視し、検出温度Tx(Tx=Ts、Tm又はTr)から冬季(例えば、0[゜C]以下の外気温になる可能性が高い季節)であるか否かを判別し、冬季と決定した場合には、燃料電池車両12の運転中にバッテリ16の充電量を増加し、SOC常用域を高めに推移させるように構成される。
The
温度センサ201〜208は、運転中に電気負荷を制御するために車両に設けられたセンサであり、いずれも高精度である(第4の創作)。
The
そこで、動作の詳細について説明する前に、第1に、車載の温度センサ201〜208の外気温追従性について検討(実験・確認)したのでその検討結果について図2を参照して説明する。
Therefore, before the details of the operation are described, first, the external air temperature followability of the in-
第2に、冬季判定部114により冬季と決定された場合の停止時充電量決定部112による車両起動のためのSOC及び必要電力の決定について図3、図4、図5を参照して説明する。
Secondly, the determination of the SOC and required power for starting the vehicle by the stop-time
まず、外気温追従性の良好な温度センサについての検討結果を説明する。 First, the examination result about the temperature sensor with favorable outside air temperature followability will be described.
図2は、一点鎖線で示す外気温Tea下で、時点t1〜時点t8、時点t11〜時点t16(時点t9、t10は描いていない。)まで3昼夜半に渡り、燃料電池車両12(燃料電池14)の運転状態を起動と停止を適当に繰り返したときの車載の温度センサ201〜208の検出温度の変化を示している。
FIG. 2 shows the fuel cell vehicle 12 (fuel cell) for three days and a half from the time point t1 to the time point t8 and from the time point t11 to the time point t16 (time points t9 and t10 are not drawn) under the outside air temperature Tea indicated by a one-dot chain line. 14 shows changes in the detected temperatures of the in-
この図2から温度センサ201〜208は、基本的に3つのグループに分類されることが分かる。
It can be seen from FIG. 2 that the
第1のグループは、外気温Teaに最も追従し難く起動時(t1、t3、t5、t11、t13、t15)には温度が起動に即応して上がるが、ソーク時(時点t6〜t11、時点t16以降)には冷めにくい燃料電池14の(パワープラント)内部温度(P/P内部温度)特性(ソーク時外気温追従性が非良好な温度特性)を呈する検出温度Tppを出力する、燃料ガス温度Taを検出するアノード温度センサ206と、酸化剤ガス温度Tcを検出するカソード出口温度センサ207とを含む温度センサグループである。
In the first group, the temperature hardly rises following the outside air temperature Tea, and the temperature rises immediately upon start-up (t1, t3, t5, t11, t13, t15), but at the time of soak (time t6 to t11, time Fuel gas that outputs a detected temperature Tpp exhibiting (power plant) internal temperature (P / P internal temperature) characteristics (temperature characteristics in which the follow-up temperature at the time of soak is not good) of the
第2のグループは、ソーク時に外気温Teaに対して追従性が良好な(時点t8以降と時点t18以降で外気温Teaに追従する)温度特性を呈する検出温度Tyを出力する、バッテリ温度Tbを検出するバッテリ温度センサ204と、FC系水温Twを検出するFC系水温センサ205とを含む温度センサグループである。
The second group outputs a detected temperature Ty that exhibits a temperature characteristic with good followability with respect to the outside air temperature Tea at the time of soaking (following the outside air temperature Tea after time t8 and after time t18). This is a temperature sensor group including a
第3のグループは、燃料電池車両12(燃料電池14)の起動時に温度が起動に即応して上がり、ソーク時(時点t6〜t11、時点t16〜)に外気温Teaに対して追従性が最も良好な(時点t7以降と時点t17以降で外気温Teaに追従する)温度特性を呈する検出温度Txを出力する、吸気温Tsを検出する吸気温度センサ201と、モータ温度Tmを検出するモータ温度センサ202と、DT系水温Trを検出するDT系水温センサ203とを含む温度センサグループである。
In the third group, when the fuel cell vehicle 12 (fuel cell 14) is started, the temperature rises immediately in response to the start, and the followability with respect to the outside air temperature Tea is the highest at the time of soak (time t6 to t11, time t16 to). An intake
図2の測定結果から、燃料電池車両12の停止中であるソーク中に、冬季であるか否かを的確に判定する温度センサ(外気温追従性の良好な温度センサ)は、ソーク時に外気温Teaに対して追従性が最も良好な温度特性を呈する検出温度Txを出力する第3のグループに属する吸気温Tsを検出する吸気温度センサ201と、モータ温度Tmを検出するモータ温度センサ202と、DT系水温Trを検出するDT系水温センサ203であることが分かる(第5の創作、第6の創作)。
Based on the measurement results of FIG. 2, a temperature sensor (a temperature sensor with good external temperature tracking) that accurately determines whether or not it is the winter season during the soak when the
以上が、外気温追従性の良好な温度センサについての検討結果の説明である。 The above is description of the examination result about the temperature sensor with favorable external temperature followability.
次に、冬季判定部114により冬季と判定された場合の起動時必要電力増加部110による車両起動のための必要電力について図3、図4、図5を参照して説明する。
Next, the required power for starting the vehicle by the startup required
図3は、冬季判定部114が冬季と決定した場合の停止時充電量決定部112によるSOCの閾値の持ち替えの一般的な概念を示している。冬季判定部114が冬季と決定した場合、停止時充電量決定部112は、SOCを夏季(冬季以外の春季、秋季も含む。)時のSOCからより大きな値の冬季時のSOCに持ち替える。
FIG. 3 shows a general concept of changing the SOC threshold by the stop-time charge
具体的には、アイドルストップを禁止するSOC閾値を閾値SOC1からより大きな閾値SOC3に持ち替える。同様に、目標SOC(又は停止時の充電量の閾値)をSOC2からSOC4に持ち替える。 Specifically, the SOC threshold value for prohibiting idle stop is changed from the threshold value SOC1 to a larger threshold value SOC3. Similarly, the target SOC (or threshold value of the charge amount at the time of stoppage) is changed from SOC2 to SOC4.
起動時必要電力増加部110は、冬季判定部114が冬季と決定した場合には、このSOC3、SOC4となるように燃料電池車両12(燃料電池14)の運転中におけるバッテリ16の充電量を増加する。この場合、制御部100は、バッテリ16の電圧や充放電量を監視し、バッテリ16を充電するための燃料電池車両12(燃料電池14)の運転中における燃料電池14の出力電流が大きくなるように制御する。
When the
なお、運転中の充電量の増量が不足する場合には、イグニッションスイッチ60のオフ時に、バッテリ16のSOCを検出し、検出したSOCが、SOC4となるまで燃料電池14を発電させた後、停止させる。
If the increase in the amount of charge during operation is insufficient, the SOC of the
図4は、冬季判定部114が冬季と決定した場合の停止時充電量決定部112による放電禁止のSOCの閾値の持ち替えの一般的な概念を示している。縦軸は、バッテリ上限出力[kW]である。冬季判定部114が冬季と判定した場合、停止時充電量決定部112は、放電禁止のSOC閾値を閾値SOC5からより大きい閾値SOC6に持ち替える。つまり、より大きな閾値SOC6以上でバッテリ上限出力[kW]を出力できるように制御する。
FIG. 4 shows a general concept of changing the SOC threshold value for prohibiting discharge by the stop-time charge
起動時必要電力増加部110は、この大きい閾値SOC6となるように、上記したように燃料電池14の運転中及び(又は)燃料電池14の停止時におけるバッテリ16の充電量を増加する。
The startup required
なお、図3及び図4において、SOCの下限側(SOC0[%]から所定値[%]まで)及び上限側(所定値[%]からSOC100[%]まで)において使用禁止領域を設けているのは、バッテリ16の劣化を防止するためである。
3 and 4, use prohibition areas are provided on the lower limit side of SOC (from SOC 0 [%] to a predetermined value [%]) and the upper limit side (from predetermined value [%] to SOC 100 [%]). This is to prevent deterioration of the
また、図3において、冬季判定部114により冬季決定がなされて、停止時充電量決定部112が目標SOC、すなわち車両停止時(イグニッションスイッチ60のオフ時)のバッテリ16の充電量であるSOCをSOC2からSOC4に増加させたとき、停止時充電量決定部112は、好ましくは、バッテリ充電量上限値を通常(春、夏、秋季)充電量上限値(夏季用充電量上限値という。)SOCs(例えば、65[%])から充電量がより高い冬季用充電量上限値SOCw(例えば、70[%])に同時に増加させる(第8の創作)。冬季決定時に、SOCを冬季用充電量上限値SOCwに増加させても冬季にはバッテリ温度Tbatが低くなるのでバッテリ16の劣化が促進されることはない。これにより冬季走行時におけるドライバビリティを高くすることができる。
In FIG. 3, winter determination is performed by the
なお、一般にバッテリ16、例えばリチウムイオン電池等は、高温、例えば40[゜C]以上でかつ、高SOC、例えば70[%]以上の状態で放置されると劣化(結果として満充電容量、すなわち定格容量の低下等)が促進されることが知られている。バッテリ16の劣化を招く高温及び高SOCの具体的な値は、使用バッテリ毎、あるいは使用バッテリの種類毎に予め個別に決定しておくことができる。
In general, the
図5は、冬季判定部114が冬季と決定した場合の停止時充電量決定部112による燃料電池14に対する電力要求出力[kW](以下、単に要求出力ともいう。)の一般的な概念を示している。
FIG. 5 shows a general concept of the required power output [kW] (hereinafter also simply referred to as required output) to the
冬季判定部114が冬季と決定した場合、停止時充電量決定部112は、夏季の車両停止時の燃料電池14に対する電力要求出力P1を冬季の電力要求出力P2に持ち替え、夏季の車両走行時の燃料電池14に対する電力要求出力P2を冬季の電力要求出力P4に持ち替える。
When the
起動時必要電力増加部110は、この大きい要求出力P2、P4となるように、上記したようにバッテリ16の充電量を増加する。
The startup required
以上の説明が、冬季判定部114により冬季と決定された場合の停止時充電量決定部112による車両起動のためのSOC、必要電力についての説明である。
The above description is about the SOC and required power for starting the vehicle by the stop-time charge
次に、燃料電池車両12の冬季判定に係わる動作の詳細について、図6のフローチャート及び図7のタイムチャートを参照しながら説明する。なお、図7のタイムチャートにおいて、運転状態及び温度推移は、理解の便宜のため、図2を再掲載している。
Next, details of the operation of the
ステップS1において、制御部100は、イグニッションスイッチ60がオンにされたかどうかを監視し、オンにされたと判定したとき、ステップS2において、冬季判定部114は、冬季決定フラグFwがセット(Fw=1で冬季を表す。)されているかどうかを判定する。
In step S1, the
ステップS2において、冬季決定フラグFwがセットされていなかった場合(Fw=0)、ステップS3において、冬季判定部114は、ソーク時外気温追従性最良好温度特性を呈する温度センサである吸気温度センサ201とモータ温度センサ202とDT系水温センサ203から、それぞれ吸気温Tsとモータ温度TmとDT系水温Trを検出し、検出した吸気温Tsとモータ温度TmとDT系水温Trのいずれかの検出温度Txが0[℃]以下になっているかどうかを判定する(Tx≦0[℃])。
When the winter season determination flag Fw is not set in step S2 (Fw = 0), in step S3, the winter
なお、検出余裕やセンサ誤差を考慮して実際には、0[℃]に+α[℃]した、温度以下(Tx≦0+α[℃])になっているかどうかを判定する。 In consideration of the detection margin and sensor error, it is actually determined whether or not the temperature is equal to or lower than the temperature (Tx ≦ 0 + α [° C.]) which is + α [° C.] to 0 [° C.].
いずれの温度も0[℃]を上回っていた場合、冬季と決定しないで、換言すれば、冬季以外の夏季(春季、秋季を含む。冬季との対比で通常季ともいう。)と決定し、停止時充電量決定部112は、図3〜図5に示した夏季の状態での上記したSOC及び要求出力に決定する。
If any temperature exceeds 0 [° C.], it is not determined as winter, in other words, it is determined as summer other than winter (including spring and autumn, also referred to as normal season in comparison with winter). The stop-time charge
起動時必要電力増加部110は、ステップS4において、このSOC及び要求出力になるよう燃料電池14を通常の制御で運転し、バッテリ16を充電する。
In step S <b> 4, the startup required
もし、ステップS3の判定において、吸気温Ts、モータ温度Tm又はDT系水温Trのいずれかの温度が0[℃]以下であった場合(ステップS3:YES)、ステップS5において、冬季判定部114は冬季と決定し冬季決定フラグFwをセットする(Fw←1)。このステップS5の処理は、図7に示す時点t1での挙動に対応する。
If the intake air temperature Ts, the motor temperature Tm, or the DT water temperature Tr is 0 [° C.] or less in the determination in step S3 (step S3: YES), the winter
この場合、ステップS5において、停止時充電量決定部112は、図3から図5を参照して説明したように、夏季の状態から冬季の状態でのSOC及び要求出力に決定する。
In this case, in step S5, the stop-time charge
次いで、ステップS6において、起動時必要電力増加部110は、前記S0C、要求出力を確保するように燃料電池14のシステムを冬季用制御に切り替えて運転させる。
Next, in step S6, the startup required
ステップS7において、制御部100は、イグニッションスイッチ60がオフにされたかどうかを判定する。
In step S7, the
イグニッションスイッチ60がオンであった場合には、ステップS2:NO→S3:NO→S4の処理、又はステップS2:YES→S6の処理を繰り返す。この場合、一度でもステップS3の冬季判定が成立した場合には、ステップS5において冬季決定フラグFwがセットされるので(Fw←1)、以降、ステップS2が必ず成立し、ステップS3の判定処理が迂回され、ステップS6の冬季用制御に切り替えての運転を継続する。
If the
ステップS7において、制御部100は、イグニッションスイッチ60がオフとされたことを検出したとき、ステップS8において、冬季判定結果(冬季判定フラグFw)をメモリにバックアップする。
In step S7, when it is detected that the
次いで、ステップS9のソーク中(主には、図7の時点t6以降、又は時点t16以降)において、ステップS10では、制御部100は、起動停止後からのソーク時間が所定時間Tthを経過したかどうかを判定する。
Next, during the soak of step S9 (mainly, after time t6 in FIG. 7 or after time t16), in step S10, the
この所定時間Tthは、ソーク時外気温追従性最良好温度特性を呈する温度センサである吸気温度センサ201、モータ温度センサ202、DT系水温センサ203からの吸気温Tsと、モータ温度Tmと、DT系水温Twの検出温度Txは、運転停止時点t6(t16)後、4時間程度(時点t6〜t7又は時点t16〜t17)で外気温Teaに追従することが分かっているので、所定時間Tthは、この時間より若干長いTth=5[h:時間]に設定される。
This predetermined time Tth includes the intake
ステップS10において、所定時間Tthが経過した時点trtc1、及びtrtc2で、冬季判定部114は、ステップS11において、ソーク時外気温追従性最良好温度特性を呈する温度センサである吸気温度センサ201、モータ温度センサ202、DT系水温センサ203により検出した吸気温Ts、モータ温度Tm、DT系水温Trのいずれかの検出温度Txが0[゜C]より低い温度となっているかどうかを判定する(Tx≦0[℃])。
In step S10, at the time points trtc1 and trtc2 at which the predetermined time Tth has elapsed, the winter
ステップS11の判定において、0[゜C]以下の温度となっていた場合には(時点trtc1参照)、ステップS12で冬季と決定し、冬季決定フラグFwをセットする(Fw←1)。図7のタイムチャートに示す例のように、冬季決定フラグFwが既にセットされていた場合には、冬季決定を継続する。 If it is determined in step S11 that the temperature is equal to or lower than 0 [° C.] (see time point trtc1), the winter season is determined in step S12, and the winter season determination flag Fw is set (Fw ← 1). As in the example shown in the time chart of FIG. 7, when the winter season determination flag Fw has already been set, the winter season determination is continued.
ステップS11の判定において、0[゜C]を上回る温度となっていた場合には、例えば、図7のタイムチャートに示す例の時点trtc2では、ステップS13において冬季決定を解除すると決定し、冬季判定フラグFwをリセットする(Fw←0)。すなわち、冬季判定禁止・解除部116は、冬季決定を解除する。
If it is determined in step S11 that the temperature is higher than 0 [° C], for example, at time trtc2 in the example shown in the time chart of FIG. The flag Fw is reset (Fw ← 0). That is, the winter season determination prohibition /
制御部100は、ステップS14において、判定結果をメモリにバックアップする。
In step S14, the
ステップS12において、一度、冬季と決定された場合、次にイグニッションスイッチ60をオンに切り替えた時点(ステップS1:YES)で、ステップS2の冬季判定フラグFwの確認は必ず成立するので、結果、ステップS6において、燃料電池14の運転中にSOC及び要求出力が冬季用制御に切り替えられて運転されるので、バッテリ16に必要な充電量を充電することができる。
If it is determined in step S12 that the winter season is once determined, the confirmation of the winter season determination flag Fw in step S2 is always established at the time when the
これにより、冬季における運転停止後所定時間後、例えば5時間後(図7中、時点trtc1、時点trtc2)に、充電量が増量されているバッテリ16の電力によりエア圧縮機24を作動させて燃料電池14の燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路に乾燥圧縮空気を流すことで、いわゆる掃気処理を行い、燃料電池14内の水分を排出し、燃料電池14の凍結防止・起動性向上を図ることができる。
As a result, after a predetermined time after the operation stop in winter, for example, after 5 hours (in FIG. 7, time trtc1 and time trtc2), the
以上説明したように上述した実施形態に係る燃料電池車両12は、水素ガスと酸化剤ガスの反応による発電する燃料電池14と、燃料電池14からの発電電力を蓄電するとともにモータ18からの回生電力を蓄電する蓄電装置としてのバッテリ16と、車両に搭載された温度センサ201〜203と、車両起動のための必要電力{停止時における燃料電池14内の反応ガス(酸化剤ガスと水素)流路に対するエア圧縮機24による水分排出のための掃気用電力、ソーク後所定時間経過後の一定時間の前記掃気用電力、次回起動時の起動用電力等を含む。}を冬季に増加させる起動時必要電力増加部110と、前記必要電力を確保するように車両停止時(イグニッションスイッチ60のオフ時)のバッテリ16の充電量であるSOCを決定する停止時充電量決定部112と、を備える。
As described above, the
燃料電池車両12は、さらに、車両停止後に温度センサ201〜203による検出温度Txが所定温度である0[℃]以下であるかどうかを判別し、前記所定温度以下であるとき前記冬季と決定する冬季判定部114と、前記車両停止後に温度センサ201〜203による検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定するまでの間(例えば、5[h])、冬季判定部114による前記判別を禁止し、外気温Teaに追従すると推定したとき、冬季判定部114による前記判別の禁止を解除する冬季判定禁止・解除部116と、を有する(第1の創作)。
The
この実施形態によれば、従来技術のように、外気温の予測を行わずに、外気温Teaを、外気温Teaに追従し易い特定の温度センサ(吸気温度センサ201、モータ温度センサ202又はDT系水温センサ203)の実測値(検出温度Tx)で求めているので(同定しているので)、外気温の予測を行うことなく、停止時のバッテリ16のSOC及び要求出力を確保する充電量を決定するための外気温Teaを精度よく検出でき、正確な冬季判定を行うことができる。
According to this embodiment, as in the prior art, the outside air temperature Tea is not predicted, and the specific temperature sensor (intake
この場合、GPS等の電波を利用した通信手段での外気温予測を用いていないため、ガレージ内や地下駐車場など、気象情報とは異なる気温となっている環境下であっても精度よく停止時のバッテリ16の充電量を決定することができる。
In this case, since the outside air temperature prediction using communication means using radio waves such as GPS is not used, it is accurately stopped even in an environment where the temperature is different from the weather information, such as in a garage or underground parking lot. The amount of charge of the
上記のように制御することで、図8Aの従来技術に比較して図8Bのこの実施形態では、燃料電池車両12の1回の運転中におけるSOCの高い状態での頻度が夏季に比べて冬季の方が高くなる。すなわち、バッテリ16の充電量が増加する。
By controlling as described above, in this embodiment of FIG. 8B compared to the prior art of FIG. 8A, the frequency of the SOC in a single operation of the
なお、これらの温度センサである吸気温度センサ201、モータ温度センサ202又はDT系水温センサ203は、それぞれ車両内の電気負荷であるエア圧縮機24、モータ18、又はエアコン22を制御するために用いられる温度センサであり、前記車両停止時以降のソーク時に外気温Teaに対して追従性が高い。
Note that the intake
そして、上述した実施形態では、これらの温度センサ201〜203を外気温Teaを検出する温度センサとして兼用しているが、この発明は、これに限らず、外気温Teaを専用に検出する温度センサを用いても実施することができる。専用の外気温センサは、外気温に追従し易い、例えば、車両のフロントフード(ボンネット)下に搭載配置する。 And in embodiment mentioned above, although these temperature sensors 201-203 are combined as a temperature sensor which detects outside temperature Tea, this invention is not restricted to this, The temperature sensor which detects outside temperature Tea exclusively It can also be implemented using. The dedicated outside air temperature sensor is easy to follow the outside air temperature, for example, is mounted and arranged under the front hood (bonnet) of the vehicle.
なお、冬季判定部114が、一旦、冬季と決定した(ステップS5、S12)後、この判定結果を解除するのは、冬季判定禁止・解除部116が、車両停止(ステップS7)後に温度センサ201〜203による検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定したとき以降から再起動時までの間とすることで(第2の創作)、車両運転中(走行中)の温度センサ201〜203の検出温度Txの上昇に伴い冬季決定が解除されてしまうことを防止できる。
Note that after the winter
具体的に冬季決定を解除するのは、検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定したとき(時点trtc1、trtc2)以降から再起動時(時点t11等)までの間に、冬季判定部114が、温度センサ201〜203による検出温度Txが所定温度である0[℃]以下であるかどうかを判別し、0[℃]以上であるとき、前記冬季と決定した前記判定結果を解除する(第3の創作)。
Specifically, the determination of the winter season is canceled by the winter
また、冬季判定禁止・解除部116は、車両停止後に温度センサ201〜203による検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定する条件は、車両停止から所定のソーク時間、例えば5[h]経過後、一定時間、例えば、0.5[h]毎に温度センサ201〜203により温度を検出した際、前回検出時と今回検出時の温度変化量[今回の検出温度Txcと0.5[h]前(前回)の検出温度Txbとの差を経過時間0.5[h]で割り算した値{(Txb−Txc)/0.5}が所定値より小さくなった場合、又は前回検出時の温度より今回検出時の温度が高かった場合に温度センサ201〜203による検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定する(第7の創作)。
Further, the condition that the winter determination prohibition /
上述したように、冬季判定用の温度センサとしては、吸気温度センサ201、モータ温度センサ202、DT系水温センサ203を用いる。これらの温度センサは、外気温Teaへの追従性がよいため(早いため)、停止後迅速に冬季判定を行うことができる(第6の創作)。
As described above, the intake
冬季判定部114は、複数の前記温度センサ中、いずれか1つでも所定温度、例えば0[゜C]以下となったときに、冬季と判定することにすれば、より早く冬季判定を行うことができる。いずれか2つが0[゜C]以下になったときに、冬季と判定することにすれば、より確実に冬季判定を行うことができる。
If any one of the plurality of temperature sensors falls below a predetermined temperature, for example, 0 [° C] or less, the
このように上記した実施形態によれば、運転中に電気負荷を制御するために車両内に設けられた温度センサを用いているので(第4の創作)、実際の外気温にて冬季判定(充電量増加の要否判定)が行え、停止時のバッテリ16のSOC及び要求出力を確保する充電量を決定することができる。
As described above, according to the above-described embodiment, the temperature sensor provided in the vehicle is used to control the electric load during driving (fourth creation). It is possible to determine whether or not it is necessary to increase the amount of charge), and to determine the amount of charge that ensures the SOC and the required output of the
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.
例えば、図9に示すような他の実施形態に係る燃料電池車両12Aは、制御部100Aに定期起動部118を備えるように構成する。定期起動部118は、イグニッションスイッチ60がオフにされた起動停止時から所定時間毎、例えば5分毎に起動され、その5分毎に、温度センサ201〜203による検出温度Txが、掃気処理を必要とする氷結温度に近い温度、例えば閾値温度5[℃]を下回る温度になったかどうかを判定する。
For example, a
閾値温度5[℃]を下回る温度になっていた場合、燃料電池14内の酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路に残存している液滴(水)が氷結する恐れがあると推定し、該液滴(水)を燃料電池14内から排出するために、制御部100Aは、エア圧縮機24を所定時間駆動し、エア圧縮機24から圧縮空気を酸化剤流路に供給するともに燃料ガス流路に供給し、該圧縮空気により前記酸化剤ガス流路と前記燃料ガス流路から水分を排出する、いわゆる掃気処理を行う。
When the temperature is lower than the threshold temperature 5 [° C.], it is estimated that the oxidant gas channel in the
このような掃気処理を行う燃料電池車両12Aの冬季判定処理との連係動作について、さらに、図10のタイムチャートを参照して説明する。この連係動作において、定期起動部118は、冬季判定処理のタイマとしても利用される。
The linkage operation with the winter season determination process of the
時点t21においてイグニッションスイッチ60がオフにされて起動停止された後、温度センサ201〜203による検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定する時点t22までは、冬季判定部114による冬季判定処理及び冬季判定禁止・解除部116による処理(両方の処理を併せて冬季判定処理等という。)の実行が禁止される。
After the
また、時点t22以降、検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定している期間では、掃気処理が開始される時点t23までの間、定期起動部118により前記所定時間毎に冬季判定部114又は冬季判定禁止・解除部116が起動され冬季判定処理等が実行される。
In addition, after the time point t22, during the period in which the detected temperature Tx is estimated to follow the outside air temperature Tea, until the time point t23 at which the scavenging process is started, the
さらに、時点t21〜時点t23まで定期起動部118が定期起動される。時点t23の定期起動時に閾値温度5[℃]を下回る温度になったと判定されたので時点t23〜t24の間で上記の掃気処理が行われるが、この間には、温度センサ201〜203による検出温度Txが上昇するので、検出温度Txが外気温Teaに追従すると推定される時点t25までは冬季判定処理を禁止する。
Further, the
時点t25以降では、再び定期起動部118により冬季判定部114又は冬季判定禁止・解除部116が定期起動され冬季判定処理等が実行される。時点t26において、イグニッションスイッチ60がオンにされる。
After the time point t25, the
時点t23〜t25の間で、掃気処理が実行されたので、その時点t23〜t25の間では、定期起動部118は定期起動されない。
Since the scavenging process is executed between the time points t23 and t25, the
起動停止時から前記5分毎に、温度を測定する温度センサは、冬季判定用の温度センサ201〜203と同一であってもよく、異なっていてもよい。
The temperature sensor that measures the temperature every 5 minutes after the start and stop may be the same as or different from the
また、定期起動部118の起動を契機とする5分毎の温度監視を制御部100AのRTC制御部を利用したRTC監視と定義するとき、時点t21〜t23までの間及び時点t25〜t26の間ではRTC監視が実行されるが、時点t23〜t25までの間ではRTC監視を実行する必要がない(非実行)。
Further, when the temperature monitoring every 5 minutes triggered by the activation of the
図11は、さらに他の実施形態に係る燃料電池車両12Bを示し、この燃料電池車両12Bでは、さらに回生制限電力管理部120を備える制御部100Bとして構成される。
FIG. 11 shows a
図12は、図11に示した回生制限電力管理部120の詳細な構成例を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the regeneration limited
図11例の燃料電池車両12Bでは、冬季判定部114により冬季と決定された状態(例えば、図7中、時点trtc1で冬季と決定され、冬季判定フラグFw=1とされた状態)での走行中(例えば、時点t13〜t14等)に、バッテリ16のバッテリ温度Tbを検出するバッテリ温度センサ204による検出温度が所定温度、例えば、40[℃]等の高温以上に上昇したときには、冬季判定部114による前記の冬季の決定を一時的に反故にする冬季決定一時的反故部126を、さらに備える(第9の創作)。
In the
その理由について説明すると、バッテリ16は、高温状態且つ高SOC状態では、劣化が促進される。たとえ、冬季であっても、走行中にモータ18からの回生電力が増加し充電に伴いSOCが増加すると、劣化が促進される高温状態且つ高SOC状態となり得る可能性がある。そこで、バッテリ16の耐久保証を満足させて、寿命を確保するために、高温状態且つ高SOC状態が継続しないように、継続の可能性があるときには冬季決定一時的反故部126により一時的に冬季判定を反故にし、冬季判定フラグFwを一時的にリセットする(Fw←0)。
The reason will be described. The
これにより、高温状態且つ高SOC状態の発生を回避するために、冬季用充電量上限値SOCw(例えば、70[%])を通常充電量上限値SOCs(例えば、65[%])に引き戻す必要がある(図3参照)。 Accordingly, in order to avoid the occurrence of a high temperature state and a high SOC state, it is necessary to return the winter charge amount upper limit SOCw (for example, 70 [%]) to the normal charge amount upper limit SOCs (for example, 65 [%]). (See FIG. 3).
しかし、引き戻す場合に、以下の注意を要する。すなわち、図13の回生制限電力Prl[W]対SOC[%]マップ(特性)に示すように、一点鎖線で示す冬季用充電量上限値SOCwを有する冬季用回生制限電力マップ124の冬季用回生制限電力Prlw(SOC)は、実線で示す通常用充電量上限値SOCsを有する通常用回生制限電力マップ122の通常回生制限電力Prls(SOC)に比較して、SOCの値が0値からSOCn値までは、同一の回生制限電力上限値Prlmaxまで回生電力を充電電力としてバッテリ16に回生することができるが、SOCの値がSOCn値から大きな値になると、通常回生制限電力Prls(SOC)の値が冬季用回生制限電力Prlw(SOC)の値より小さくなる{Prls(SOC)<Prlw(SOC)}関係になる。
However, when pulling back, the following attention is required. That is, as shown in the regeneration limit power Prl [W] vs. SOC [%] map (characteristics) in FIG. 13, winter regeneration of the winter regeneration
したがって、冬季判定フラグFwがリセットされたときに、直ちに、冬季用回生制限電力SOCwを通常用回生制限電力SOCsに引き戻すと、引き戻したときに実際のSOCの値が、SOCs<SOC<SOCwの間に存在していたときに、モータ18からの回生電力をバッテリ16に充電することができなくなり、いわゆる回生抜け(モータ18が発電機とする作用して発生する制動力がかからなくなる事態)が発生する。
Therefore, when the winter season determination flag Fw is reset, immediately when the winter regeneration limit power SOCw is pulled back to the normal regeneration limit power SOCs, the actual SOC value when SOC is pulled back is between SOCs <SOC <SOCw. , The regenerative electric power from the
そこで、この回生抜けを防止するために、走行時に、バッテリ温度Tbが所定温度より上昇したときには、冬季決定一時的反故部126により前記冬季の決定を一時的に反故にし冬季決定フラグFwを一時的にリセット(Fw←0)して、←0)、当該燃料電池車両12Bの走行駆動用のモータ18からの回生電力Prlが急激に回生不能になることをドライバビリティを考慮しながら回避するために、バッテリ16の冬季用充電量上限値SOCwを、例えばレートリミット処理により徐々に引き下げた一時的充電量上限値SOCm(図13参照)から通常充電量上限値SOCsにもどす回生制限電力管理部120を、さらに備える(第10の創作)。
Therefore, in order to prevent this regeneration failure, when the battery temperature Tb rises above a predetermined temperature during traveling, the winter determination flag Fw is temporarily set by the winter determination
このように制御し、図13中、一時的充電量上限値SOCmを有する点線で示す一時的回生制限電力マップ123を複数暫定的に用い、図13の一点鎖線の特性である冬季用回生制限電力マップ124から実線の特性である通常用回生制限電力マップ122まで徐々に漸近させるようにすれば、一時的回生制限電力Prlm(SOC)は、ゼロ値とはならなくなり、回生がかかる。
In this way, a plurality of temporary regenerative limiting
実際上、通常用回生制限電力マップ122、一時的回生制限電力マップ123及び冬季用回生制限電力マップ124は、バッテリ温度Tbをパラメータとして異なるマップ(特性)を備えているが、繁雑となるので省略する。
In practice, the normal regenerative
以上のように制御される回生制限電力管理部120の動作について、図12を参照してより具体的に説明する。なお、この動作は、走行中に限られるが、その走行中に、冬季判定フラグFwがセットされている(Fw=1)とき、スイッチ128の共通接点cは接点yに接続され、かつバッテリ温度Tbが所定温度Tbmax以下であるときには、Tbmax≧Tbが成立していないのでAND回路138の一方の入力は0値となって、冬季決定一時的反故部126のAND回路138の論理積は非成立となり、スイッチ130の共通接点cは接点n側に接続され、冬季用回生制限電力マップ124が参照されて回生制限電力Prl{=Prlw(SOC)}が算出され、VCU20に通知される。VCU20は、モータ18からの回生電力をこの回生制限電力Prl{=Prlw(SOC)}に制限してバッテリ16を充電する。
The operation of the regeneration limited
なお、冬季判定フラグFwがリセットされている(Fw=0)ときには、スイッチ128の共通接点cは接点n側に接続され、且つAND回路138の論理積は常に非成立であるので、スイッチ130の共通接点cも接点n側に接続され通常用回生制限電力マップ122が参照されて回生制限電力Prl{=Prls(SOC)}が算出される。
When the winter season determination flag Fw is reset (Fw = 0), the common contact c of the
一方、走行中に、冬季判定フラグFwがセットされている(Fw=1)とき、スイッチ128の共通接点cは接点yに接続され、かつバッテリ温度Tbが所定温度Tbmax以上となったときにはAND回路138の一方の入力は1値となり、当該冬季決定一時的反故部126のAND回路138の論理積が成立し、スイッチ130の共通接点cが接点y側に接続される。このとき、比較部134の一方の入力には、冬季用回生制限電力Prlw(SOC)が1サンプリング遅延部(Z-1)139で遅延された冬季用回生制限電力前回値Prlw-1が供給されるが、この値は、通常用回生制限電力Prlsよりはるかに大きいので比較部134による比較結果{Prlw(SOS)−Prls(SOC)>ΔPrl:ΔPrlは、いわゆる回生抜けを回避するための所定値}が成立し、スイッチ132の共通接点cが接点yに接続される結果、漸減部136により冬季用回生制限電力Prlw(SOC)が1サンプリング処理毎に漸減され(レートリミットされ)る。
On the other hand, when the winter season determination flag Fw is set during driving (Fw = 1), the common contact c of the
このようにして、図13に一点鎖線で示す冬季用回生制限電力Prlw(SOC)に係る冬季用回生制限電力マップ124から、最終的に比較部134の比較結果が成立したときにスイッチ132の共通接点cが接点n側に切り替えられるまで、点線で示す一時的回生制限電力Prlm(SOC)に係る一時的回生制限電力マップ123で漸減する。スイッチ132の共通接点cが接点n側に切り替えられたとき、実線で示す通常回生制限電力Prls(SOC)係る通常用回生制限電力マップ122への切り替えが完了する。
As described above, when the comparison result of the
なお、一旦、AND回路138の論理積が成立したときには、スイッチ130にチャタリングを発生しないように、所定温度Tbmaxにヒステリシスを持たせることが好ましい。
It should be noted that once the logical product of AND
12、12A、12B…燃料電池車両 14…燃料電池
16…バッテリ 18…モータ
100、100A、100B…制御部 110…起動時必要電力増加部
112…停止時充電量決定部 114…冬季判定部
116…冬季判定禁止・解除部 118…定期起動部
120…回生制限電力管理部 126…冬季決定一時的反故部
201…吸気温度センサ 202…モータ温度センサ
203…DT系水温センサ 204…バッテリ温度センサ
205…FC系水温センサ 206…アノード温度センサ
207…カソード出口温度センサ 208…エアコン用気温センサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記燃料電池からの電力を蓄電する蓄電装置と、
車両に搭載された温度センサと、
車両起動のための必要電力を冬季に増加させる起動時必要電力増加部と、
前記必要電力を確保するように車両停止時の前記蓄電装置の充電量を決定する停止時充電量決定部と、
を備える燃料電池車両において、
車両停止後に前記温度センサによる検出温度が所定温度以下であるかどうかを判別し、前記所定温度以下であるとき前記冬季と決定する冬季判定部と、
前記車両停止後に前記温度センサによる前記検出温度が外気温に追従すると推定するまでの間、前記冬季判定部による前記判別を禁止し、前記外気温に追従すると推定したとき、前記冬季判定部による前記判別の禁止を解除する冬季判定禁止・解除部と、
を有することを特徴とする燃料電池車両。 A fuel cell that generates electricity by the reaction of hydrogen gas and oxidant gas;
A power storage device for storing power from the fuel cell;
A temperature sensor mounted on the vehicle;
A required power increase unit at start-up that increases the required power for vehicle start-up in winter,
A stop-time charge amount determining unit that determines a charge amount of the power storage device when the vehicle is stopped so as to secure the necessary power;
In a fuel cell vehicle comprising:
Determining whether or not the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature after the vehicle stops, and determining the winter when the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature;
Until it is estimated that the temperature detected by the temperature sensor follows the outside air temperature after the vehicle stops, the determination by the winter season determination unit is prohibited, and when it is estimated to follow the outside air temperature, the winter season determination unit The winter judgment prohibition / cancellation part that cancels the prohibition of discrimination,
A fuel cell vehicle comprising:
前記冬季判定部が、一旦、前記冬季と決定した後、この判定結果を解除するのは、前記冬季判定禁止・解除部が、前記車両停止後に前記温度センサによる前記検出温度が前記外気温に追従すると推定したとき以降から再起動時までの間とする
ことを特徴とする燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein
The winter determination unit once determines that the winter season and then cancels the determination result because the winter determination prohibition / cancellation unit detects that the temperature detected by the temperature sensor follows the outside air temperature after the vehicle stops. Then, the fuel cell vehicle is characterized in that it is between the time after estimation and the time of restart.
前記検出温度が前記外気温に追従すると推定したとき以降から前記再起動時までの間に、前記冬季判定部が、前記温度センサによる検出温度が所定温度以下であるかどうかを判別し、前記所定温度以上であるとき前記冬季と決定した前記判定結果を解除する
ことを特徴とする燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 2, wherein
Between when the detected temperature is estimated to follow the outside air temperature and after the restart, the winter determination unit determines whether the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature, and The fuel cell vehicle, wherein the determination result determined as the winter season is canceled when the temperature is equal to or higher than a temperature.
前記冬季判定禁止・解除部は、
前記車両停止後に前記温度センサによる前記検出温度が前記外気温に追従すると推定する条件は、
前記車両停止から所定のソーク時間経過後、一定時間毎に前記温度センサにより温度を検出した際、
前記一定時間での温度変化量が所定値より小さくなった場合、又は前記一定時間経過時の検出温度が前記一定時間前の検出温度より高くなっていた場合に前記温度センサによる前記検出温度が前記外気温に追従すると推定する
ことを特徴とする燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 3 ,
The winter judgment prohibition / cancellation part is
The condition for estimating that the temperature detected by the temperature sensor follows the outside air temperature after the vehicle stops is:
When a temperature is detected by the temperature sensor at regular intervals after a predetermined soak time has elapsed since the vehicle stopped,
When the temperature change amount in the certain time is smaller than a predetermined value, or when the detected temperature when the certain time has elapsed is higher than the detected temperature before the certain time, the detected temperature by the temperature sensor is A fuel cell vehicle characterized by being estimated to follow the outside air temperature.
前記停止時充電量決定部は、
前記冬季判定部が前記冬季と決定した際に、さらに、前記蓄電装置の充電量上限値を通常充電量上限値より高い冬季用充電量上限値に設定する
ことを特徴とする燃料電池車両。 In the fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 4 ,
The stopping charge amount determining unit
When the winter season determination unit determines that the winter season, the fuel cell vehicle further sets the upper limit charge amount of the power storage device to a winter charge upper limit value higher than the normal charge amount upper limit value.
前記冬季判定部により冬季と決定された状態での走行中に、前記蓄電装置の温度を検出する温度センサによる検出温度が所定温度以上に上昇したときには、前記冬季の決定を一時的に反故にする冬季決定一時的反故部を、さらに備える
ことを特徴とする燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 5 , wherein
When the temperature detected by the temperature sensor for detecting the temperature of the power storage device rises above a predetermined temperature during traveling in the state determined as winter by the winter determination unit, the determination of winter is temporarily countered. A fuel cell vehicle, further comprising a temporary decision part for winter determination.
前記冬季決定一時的反故部により前記冬季の決定が一時的に反故にされたとき、当該燃料電池車両の走行駆動用モータからの回生電力が急激に回生不能になることを防止するために、前記蓄電装置の前記冬季用充電量上限値を徐々に前記通常充電量上限値にもどす回生制限電力管理部を、さらに備える
ことを特徴とする燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to claim 6 , wherein
In order to prevent the regenerative power from the travel drive motor of the fuel cell vehicle from suddenly becoming unrecoverable when the winter determination is temporarily countered by the winter determination temporary counterfeit portion, A fuel cell vehicle, further comprising a regeneration limited power management unit that gradually returns the winter charge amount upper limit value of the power storage device to the normal charge amount upper limit value.
車両に搭載された前記温度センサによる検出温度は、
外気を圧縮して前記酸化剤ガスとして前記燃料電池に供給する空気圧縮機の入口における吸気温度センサによる検出温度、当該燃料電池車両の走行駆動用モータの温度を測定するモータ温度センサによる検出温度、又は前記走行駆動用モータを冷却するラジエータの冷却水の温度を測定する冷却水温度センサによる検出温度である
ことを特徴とする燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 7 ,
The temperature detected by the temperature sensor mounted on the vehicle is
A temperature detected by an intake air temperature sensor at an inlet of an air compressor that compresses outside air and supplies the fuel cell as the oxidant gas, a temperature detected by a motor temperature sensor that measures a temperature of a driving motor for the fuel cell vehicle, Or a temperature detected by a cooling water temperature sensor for measuring a temperature of cooling water of a radiator that cools the driving motor.
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