KR100992164B1

KR100992164B1 - 이동체

Info

Publication number: KR100992164B1
Application number: KR1020097005055A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 사이토
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2010-11-04
Also published as: CN101489825A; US20100228411A1; JP4380676B2; DE112007002001B8; DE112007002001B4; WO2008032497A1; US8224515B2; KR20090052348A; JP2008072795A; CN101489825B; DE112007002001T5

Abstract

본 발명은, 시동시에 있어서의 내리막길에서의 급가속을 제어할 수 있는 이동체를 과제로 한다. 이동체는, 그 구동력을 발생하는 구동력 발생장치와, 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능한 축전장치와, 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능한 연료전지와, 구동력 발생장치의 구동을 제어하는 제어장치를 구비한다. 제어장치는, 이동체의 시동시에 이동체가 내리막길에 위치할 경우에는, 축전장치의 전력 공급에 의하여 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지한다.

Description

이동체 {MOBILE BODY}

본 발명은, 예를 들면 연료전지 자동차 등의 이동체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 트랙션모터로 대표되는 구동력 발생장치에 대한 전력의 공급기기로서, 축전장치 및 연료전지를 구비한 이동체에 관한 것이다.

종래, 연료전지 시스템을 탑재한 차량으로서, 2차 전지 및 연료전지로부터의 전력 공급에 의하여 트랙션모터를 구동하는 것이 알려져 있다(일본국 특개평9-231991호 공보). 이 차량은, 시동시에 있어서는, 연료전지의 발전이 안정될 때까지, 2차 전지만의 전력 공급에 의하여 트랙션모터를 구동한다. 그리고, 연료전지의 발전이 안정된 후에, 연료전지를 사용하여 트랙션모터를 구동하도록 하고 있다.

차량은 비탈길에 정차하고 있는 경우도 있다. 그러나, 일본국 특개평9-231991호 공보는, 비탈길에서의 차량의 시동 제어를 전혀 고려하고 있지 않다. 이 때문에, 차량이 내리막길에 있는 경우에도, 차량은, 2차 전지만으로 트랙션모터를 구동하기 시작하여 발진하고, 그 후, 연료전지로부터의 전력이 트랙션모터에 공급된다. 그런데, 예를 들면 시동시에 트랙션모터의 요구 토오크가 크면, 연료전지의 발전전력이 트랙션모터에 공급된 순간에, 트랙션모터의 토오크가 급격하게 증가한다. 그렇게 되면, 차량이 튀어나가는 것처럼 내리막길에서 급격하게 가속될 우려가 있다.

본 발명은, 시동시에 있어서의 내리막길에서의 급가속을 억제할 수 있는 이동체를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이동체는, 이동체의 구동력을 발생하는 구동력 발생장치와, 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능한 축전장치 및 연료전지와, 구동력 발생장치의 구동을 제어하는 제어장치를 구비한다. 제어장치는, 이동체가 그 시동시에 내리막길에 위치하는 상황일 때, 축전장치의 전력 공급에 의하여 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지한다.

이렇게 함으로써, 예를 들면, 연료전지 및 축전장치의 양쪽으로부터 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능한 상태가 되고 나서, 구동력 발생장치를 구동하기 시작할 수 있다. 이것에 의하여, 시동시에 있어서의 구동력 발생장치의 출력의 급상승을 억제할 수 있고, 이동체가 시동시에 내리막길에서 급가속하는 것을 억제할 수 있다.

여기서, 축전장치는, 예를 들면 충방전 가능한 2차 전지나 커패시터이나, 이것에 한정되지 않는다. 구동력 발생장치는, 예를 들면 트랙션모터이나, 이것에 한정되지 않는다. 이동체는, 예를 들면, 이륜 또는 사륜 자동차, 전차, 항공기, 선박, 로봇과 같은 자주(自走) 가능한 것이지만, 하나의 형태로는 차량이 바람직하다.

바람직하게는, 제어장치는, 상기 상황일 때, 연료전지의 기동 완료 후에 또는 기동 완료와 동시에 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 허가한다.

이렇게 함으로써, 시동시에 있어서의 이동체의 내리막길에서의 급가속을 억제하면서, 단시간에 이동체를 발진시키는 것이 가능해진다. 이 경우, 동력발생장치를 구동하기 시작하는 전력 공급원은, 축전장치 및 연료전지의 어느 쪽이어도 된다.

바람직하게는, 이동체는, 노면(路面)에 대한 이동체의 경사를 검출하는 제 1 검출장치를 구비한다. 그리고, 제어장치는, 제 1 검출장치의 검출 결과에 의거하여, 축전장치의 전력 공급에 의하여 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지할지 또는 허가할지를 결정하면 된다.

이렇게 함으로써, 이동체의 경사가 비교적 큰 경우에는, 축전장치의 전력 공급에 의하여 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지할 수 있다. 이것에 의하여, 시동시에 있어서의 이동체의 내리막길에서의 급가속을 억제할 수 있다. 한편, 이동체가 비탈길 이외의 통상의 도로에 있는 등, 이동체의 경사가 비교적 작은 경우에는, 축전장치의 전력 공급에 의하여 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 허가할 수 있다. 이것에 의하여, 이동체의 시동시간을 단축할 수 있다. 여기서, 제 1 검출장치는, 예를 들면 G 센서(전후 G 센서 또는 가로 G 센서), 또는 요센서이다.

바람직하게는, 이동체는, 이동체가 내리막길을 오르는 방향으로 발진하는 것인지, 또는 내려가는 방향으로 발진하는 것인지를 검출하는 제 2 검출장치를 구비한다. 그리고, 제어장치는, 이동체가 비탈길을 내려가는 방향으로 발진하는 것이 제 2 검출장치에 의하여 검출된 경우에, 축전장치의 전력 공급에 의하여 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지하면 된다.

이렇게 함으로써, 내리막길에서의 이동체의 발진방향을 고려한, 이동체의 시동 제어를 행할 수 있다. 이것에 의하여, 차량이 비탈길을 오르는 방향으로 발진하는 경우에, 구동력 발생장치를 구동하는 것을 일률적으로 금지하지 않는 시동 제어도 가능하게 된다.

도 1은, 차량에 탑재된 연료전지 시스템을 모식적으로 나타내는 구성도,

도 2는, 내리막길에 있는 차량의 측면도,

도 3A는, 차량의 시동시의 제어를 나타내는 타임 차트,

도 3B는, 도 3A에 대응하는 도면으로, 시간과 파워와의 관계에 대하여, 본 발명 및 비교예의 차량의 시동시의 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시형태에 관한 연료전지 시스템에 대하여 설명한다. 여기서는, 연료전지 시스템을, 자주식(自走式) 이동체의 대표예인 차량에 탑재한 예에 대하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 차량(100)은, 차륜(101L, 101R)에 연결된 트랙션모터(7)(동력발생장치)를 구동력원으로 하여 주행한다. 트랙션모터(7)의 전원은, 연료전지(2) 및 축전장치(3)를 구비한 연료전지 시스템(1)이다. 연료전지 시스템(1)으로부터 출력되는 직류는, 인버터(8)에서 3상 교류로 변환되어 트랙션모 터(7)에 공급된다. 차량(100)의 제동시에는, 차륜(101L, 101R)에 의하여 트랙션모터(7)가 구동되고, 트랙션모터(7)가 발전기로서 기능하여 3상 교류 발전한다. 이 3상 교류는, 인버터(8)에 의하여 직류로 변환되어, 축전장치(3)에 충전된다.

트랙션모터(7)는, 차량 주행의 추진력을 얻기 위한 전동모터이고, 예를 들면 3상 동기 모터로 구성되어 있다. 트랙션모터(7)의 최대 출력은, 예를 들면 80kW이다. 트랙션모터(7)를 인휠모터로서 사용하여, 이륜 구동 또는 사륜 구동의 구성을 채용할 수도 있다. 그 경우에는, 연료전지(2)의 출력단자에 대하여 인버터(8)를 두개 또는 네개 병렬로 접속하고, 각각의 인버터(8)에 트랙션모터(7)를 접속하면 된다. 또한, 트랙션모터(7)로서 직류모터를 이용하는 경우에는 인버터(8)는 불필요하다.

연료전지 시스템(1)은, 연료전지(2), 축전장치(3), 고압 DC/DC 컨버터(4) 및 제어장치(13) 등을 구비한다. 축전장치(3)는, 고압 DC/DC 컨버터(4)를 거쳐 연료전지(2)에 병렬 접속되어 있다. 축전장치(3)와 인버터(8)의 사이에는, 고압 DC/DC 컨버터(4)가 접속되어 있다.

연료전지(2)는, 다수의 단셀을 적층한 스택구조를 구비한다. 연료전지(2)에는, 인산형, 고체 산화물형 등 각종의 것이 존재한다. 본 실시형태의 연료전지(2)는, 상온(常溫)에서 기동할 수 있고, 아울러 기동 시간이 비교적 짧은 고체 고분자 전해질형으로 구성되어 있다. 연료전지(2)의 최대 출력은, 예를 들면 90kW이다.

연료전지(2)의 공기극(캐소드)에는, 공기압축기(air compressor)(5)에 의하여 압송된 산화가스가 공급로(15)를 흘러 공급된다. 연료전지(2)의 전지 반응에 공 급된 후의 산화오프가스는, 오프가스 유로(16)를 흘러 외부로 방출된다. 오프가스 유로(16)에는, 연료전지(2)에 공급되는 산화가스의 압력을 조압(調壓)하는 압력조정밸브(17)와, 산화가스를 산화오프가스로 가습하기 위한 가습기(18)가 설치되어 있다.

연료전지(2)의 수소극(애노드)에는, 연료가스로서의 수소가스가 공급로(21) 를 흘러 공급된다. 수소가스는, 예를 들면, 공급로(21)의 상류측에 설치된 고압 수소 탱크 등의 수소 저장원(22)으로부터, 레귤레이터(23)를 거쳐 연료전지(2)에 공급된다. 공급로(21)에는, 수소 저장원(22)의 수소가스를 공급로(21)에 공급하거나 또는 공급을 정지하는 차단밸브(24)가 설치되어 있다. 또한, 알콜이나 압축 천연가스 등의 원료를 개질하여 생성한 수소가스를 연료전지(2)에 공급하여도 된다.

연료전지(2)의 전지 반응에 공급된 후의 수소오프가스는, 오프가스로(25)로 배출되고, 수소 펌프(26)에 의하여 공급로(21)로 되돌아가 다시 연료전지(2)에 공급된다. 오프가스로(25)에는, 배출로(27)가 분기 접속되어 있다. 배출로(27) 상의 퍼지밸브(28)가 연료전지 시스템(1)의 가동시에 적절하게 밸브 개방함으로써, 수소오프가스 중의 불순물이 수소오프가스와 함께 배출로(27)의 하류로 배출된다. 이것에 의하여, 수소 순환라인에서의 수소오프가스 중의 불순물의 농도가 내려가, 순환 공급되는 수소오프가스 중의 수소 농도를 올릴 수 있다.

축전장치(3)는, 고압의 축전장치로서 기능하는 충방전 가능한 2차 전지이다. 축전장치(3)는, 예를 들면 니켈 수소전지나 리튬 이온전지이나, 2차 전지 이외의 커패시터를 사용하여도 된다. 축전장치(3)의 충전량은, SOC 센서(41)에 의하여 검 출된다.

축전장치(3)는, 차량(100)의 가속 과도시나 고부하 운전시 등, 연료전지(2)의 출력 파워만으로는 부족한 상태일 때에 파워 어시스트를 행한다. 또, 차량(100)의 정차시나 저부하 주행시 등, 연료전지(2)의 운전을 정지하거나 또는 정지하는 편이 효율상 바람직할 때에는, 차량(100)은 축전장치(3)의 전력만에 의하여 주행한다. 축전장치(3)의 전력용량은, 차량(100)의 주행조건, 최고속도 등의 주행성능, 차량 무게 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 축전장치(3)의 최대 출력은, 연료전지(2)의 그것보다도 작고, 예를 들면 20kW이다.

고압 DC/DC 컨버터(4)는, 직류의 전압변환기이다. 고압 DC/DC 컨버터(4)는, 축전장치(3)로부터 입력된 직류 전압을 조정하여 인버터(8) 측으로 출력하는 기능과, 연료전지(2) 또는 트랙션모터(7)로부터 입력된 직류 전압을 조정하여 축전장치(3)로 출력하는 기능을 가진다. 고압 DC/DC 컨버터(4)의 이들 기능에 의하여, 축전장치(3)의 충방전이 실현된다. 또, 고압 DC/DC 컨버터(4)에 의하여, 연료전지(2)의 출력전압이 제어된다.

고압 DC/DC 컨버터(4)와 축전장치(3)의 사이에는, 축전장치(3)로부터 인버터(8)로의 전력 공급을 차단 가능한 릴레이(51)(제 1 차단수단)가 설치되어 있다. 또, 고압 DC/DC 컨버터(4)와 연료전지(2)와의 사이에는, 연료전지(2)로부터 인버터(8)로의 전력 공급을 차단 가능한 릴레이(52)(제 2 차단수단)가 설치되어 있다.

도시 생략하였으나, 고압 DC/DC 컨버터(4)와 연료전지(2)의 사이에는, 연료전지(2)의 운전에 제공되는 각종 보조기계가 인버터를 거쳐 접속되어 있다. 본 실 시형태에서의 보조기계로서는, 공기압축기(5) 및 수소 펌프(26) 등이 해당한다. 연료전지(2)의 통상 운전시에 있어서는, 연료전지(2)의 전력이 고압 DC/DC 컨버터(4)를 거치지 않고 보조기계(5, 26)에 공급된다. 한편, 연료전지(2)의 운전 정지시나 기동 초기에 있어서는, 축전장치(3)의 전력이 고압 DC/DC 컨버터(4)를 거쳐 보조기계(5, 26)에 공급된다.

제어장치(13)는, 내부에 CPU, ROM, RAM을 구비한 마이크로 컴퓨터로서 구성된다. CPU는, 제어 프로그램에 따라 원하는 연산을 실행하여, 뒤에서 설명하는 차량(100)의 시동 제어 등, 여러가지 처리나 제어를 행한다. ROM은, CPU에서 처리하는 제어 프로그램이나 제어 데이터를 기억한다. RAM은, 주로 제어 처리를 위한 각종 작업영역으로서 사용된다.

제어장치(13)에는, SOC 센서(41)나, 산화가스 및 수소가스의 가스계통이나 냉각계통에 사용되는 각종 압력센서나 온도센서가 접속된다. 또, 제어장치(13)에는, 조타각센서나 차속센서 외에, 차량(100)의 액셀러레이터 개방도를 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션센서(61)나, 차량(100)에 탑재된 전후 G 센서(62) 및 가로 G 센서(63)가 접속된다.

전후 G 센서(62)는, 노면에 대한 차량(100)의 전후방향(진행방향)의 경사를 검출한다. 가로 G 센서(63)는, 노면에 대한 차량(100)의 좌우방향(차폭방향)의 경사를 검출한다. 차량(100)의 경사를 정밀도 좋게 검출할 수 있도록, 전후 G 센서(62)는 차량(100)의 앞부분 또는 뒷부분에 탑재되는 것이 바람직하고, 가로 G 센서(63)는 차량(100)의 측부에 탑재되는 것이 바람직하다. 또한, 노면에 대한 차 량(100)의 경사각을 검출하는 제 1 검출장치로서는, 전후 G 센서(62), 가로 G 센서(63), 가속도센서(이른바 G 센서), 경사각센서(구배센서) 및 요센서가 널리 알려져 있고, 이들 중 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

제어장치(13)는, 상기 각종 센서의 출력신호를 받아, 시스템 요구전력(예를 들면, 차량 주행 파워와 보조기계 파워의 총합)을 산출하여, 시스템(1) 내의 각종 기기의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 제어장치(13)는, 액셀러레이터 개방도나 차속 등에 의거하여 시스템 요구전력을 구하여, 연료전지(2)의 출력전력이 목표전력에 일치하도록 제어한다.

여기서, 차량 주행 파워란, 트랙션모터(7)의 요구 파워를 의미하고, 보조기계 파워란, 연료전지 시스템(1)의 각종 보조기계의 동작에 필요한 전력을 합계한 전력을 의미한다. 트랙션모터(7)의 요구 파워는, 액셀러레이터 개방도나 차속 등에 의거하여 제어장치(13)에 의하여 산출된다. 상기 요구 파워는, 트랙션모터(7)의 목표 회전수와 목표 토오크와의 곱에 의하여 트랙션모터(7)로부터 출력해야 할 동력을 구하고, 이 동력을, 트랙션모터(7)의 운전 효율, 소비전력당 출력되는 동력의 비로 나눔으로써 산출된다. 또한, 트랙션모터(7)를 발전기로서 기능시켜, 회생 제동할 때에는, 목표 토오크가 음의 값이 되기 때문에, 요구 파워는 음의 값이 된다.

제어장치(13)는, 트랙션모터(7)의 요구 파워의 산출 후, 트랙션모터(7)의 요구 파워에 따른 보조기계 파워를 산출한다. 그리고, 제어장치(13)는, 시스템 요구전력이 공급되도록, 고압 DC/DC 컨버터(4)의 운전을 제어하여, 연료전지(2)의 동작점(출력전압, 출력전류)을 조정한다. 이때, 제어장치(13)는, 인버터(8)의 스위칭 을 제어하여, 차량 주행 파워에 따른 3상 교류를 트랙션모터(7)에 출력한다. 또, 제어장치(13)는, 공기압축기(5) 및 수소 펌프(26)의 각 모터(도시생략)의 회전수를 조정하여, 연료전지(2)가 목표전력에 따른 산화가스와 수소가스의 공급 제어를 행함과 동시에, 도시 생략한 냉각계에 의한 연료전지(2)의 온도 제어를 행한다.

여기서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 연료전지 시스템(1)의 제어계는, 연료전지(2)를 포함하는 FC 시스템과, 축전장치(3)를 포함하는 EV 시스템으로 기능 분할할 수 있다. FC 시스템은, 주로 주행전력의 전력원으로서 기능한다. EV 시스템은, 주로 연료전지(2)의 출력전력을 고효율 이용하기 위한 전력원으로서 기능한다. FC 시스템에서는, 릴레이(52)를 폐쇄함으로써, 연료전지(2)의 전력이 트랙션모터(7)에 공급 가능하게 되고, EV 시스템에서는, 릴레이(51)를 폐쇄함으로써 축전장치(3)의 전력이 트랙션모터(7)에 공급 가능하게 된다.

이상의 구성을 기초로, 제어장치(13)는, 차량(100)의 시동시에, 차량(100)이 통상의 노면(경사가 없거나 또는 작은 노면)에 위치하는 경우와, 도 2에 나타내는 바와 같이 차량(100)이 내리막길(200)에 위치하는 경우에, 트랙션모터(7)의 구동을 개시하는 타이밍을 변경하도록 하고 있다. 이 차량(100)의 시동 제어에 대하여, 도 3A 및 3B를 참조하여 상세하게 설명한다.

또한, 도 2에서는, 연료전지 시스템(1)의 구성 중, 제어장치(13) 및 검출장치[액셀러레이터 페달 포지션 센서(61), 전후 G 센서(62), 가로 G 센서(63)] 등의 일부가 표시되어 있다.

도 3A는, 차량(100)의 시동시의 제어를 나타내는 타이밍 차트이고, 도 3B는, 「Ready on」을 실행하였을 때에 차량 주행에 사용 가능한 파워와 시간과의 관계에 대하여 나타내는 그래프이다. 여기서, 「Ready on」이란, 트랙션모터(7)의 구동을 허가하는 것, 즉 차량(100)의 주행개시(발진)를 허가하는 것을 의미한다.

도 3A에 나타내는 STon 될 때까지(타이밍 t0까지)는, 연료전지 시스템(1)은 정지한 상태에 있다. 즉, 릴레이(51, 52)는 각각 열려 있고, EV 시스템 및 FC 시스템은 트랙션모터(7)로의 전력 공급이 차단되어 있다.

STon이란, 「START ON」의 약자로, 연료전지 시스템(1)의 기동을 개시하는 것을 의미한다. 즉, STon의 타이밍이 되면, 연료전지 시스템(1)의 전력이 차량(100)에 이용되도록, 연료전지 시스템(1)이 기동을 개시한다. STon의 조작은, 연료전지 시스템(1)을 기동하여 차량(100)을 발진시키는 데 필요한 조작에 의하여 이루어지고, 예를 들면 차량(100)의 운전자에 의한 스타터 스위치의 조작에 의하여 이루어진다.

STon 되어, 사전설정(所定)된 타이밍 t1이 되면, 「EV 시스템 기동 완료」가 된다. 「EV 시스템 기동 완료」란, EV 시스템의 릴레이(51)가 폐쇄되고, 축전장치(3)의 전력에 의하여 트랙션모터(7)를 구동할 수 있는 상태가 되는 것을 의미한다.

타이밍 t1에서 사전설정된 시간 경과 후의 타이밍 t2가 되면, 「FC 시스템 기동 완료」가 된다. 「FC 시스템 기동 완료」란, FC 시스템의 릴레이(52)가 폐쇄되어, 연료전지(2)의 전력에 의하여 트랙션모터(7)를 구동할 수 있는 상태가 되는 것을 의미한다. 더 상세하게는, 「FC 시스템 기동 완료」란, 연료전지 시스템(1)의 시스템 체크가 완료하여, 연료전지(2)가 기동 완료의 상태, 바꾸어 말하면, 안정되게 발전할 수 있는 상태가 되고, 그 발전되는 전력에 의하여 트랙션모터(7)를 구동할 수 있는 상태를 말한다. 또한, 시스템 체크란, 연료전지 시스템(1)의 구성요소(각종 센서나, 밸브나, 펌프 등)에 고장이 없는지의 여부를 체크하는 것이다.

따라서, STon 되었을 때, 축전장치(3)는 연료전지(2)보다도 먼저 트랙션모터(7)에 전력을 공급할 수 있는 상태가 된다.

도 3B에 나타내는 바와 같이, 「A : 비교예」는, 「EV 시스템 기동 완료」의 타이밍 t1에서 「Ready on」한 경우에, 차량(100)이 내리막길(200)에서의 주행에 사용하는 파워의 일례를 나타낸다. 「B : 본 발명」은, 「FC 시스템 기동 완료」의 타이밍 t2에서 「Ready on」한 경우에, 차량(100)이 내리막길(200)에서의 주행에 사용하는 파워의 일례를 나타낸다. 또, 「C : 주행 사용의 상한」은, 타이밍 t1에서 「Ready on」한 경우에, 차량(100)이 주행에 사용할 수 있는 파워의 상한을 나타낸다.

도 3B의 「C : 주행 사용의 상한」에 나타내는 바와 같이, 타이밍 t1에서 타이밍 t2까지의 파워 상한은, 축전장치(3)의 최대 출력에 상당하고, 상기한 예에 의하면 25kW가 된다. 타이밍 t2 이후의 파워 상한은, 축전장치(3)의 최대 출력에 연료전지(2)의 출력을 가산한 값에 상당하고, 시간과 함께 서서히 증가한다.

「Ready on」을 어느 타이밍에 설정할지는, 차량(100)의 경사상태에 따라 결정된다. 구체적으로는, 가속도센서나 경사각센서에 의한, 노면에 대한 차량(100)의 경사 검출 결과에 의거하여, 「Ready on」의 타이밍을 설정한다.

본 실시형태에서는, 전후 G 센서(62)에 의하여, 차량(100)이 내리막길(200) 이외의 통상의 노면에 위치한다는 취지가 검출된 경우에는, 제어장치(13)는, 「Ready on」을 타이밍 t1에 설정한다. 예를 들면, 차량(100)이 구배가 작거나 또는 거의 없는 통상의 노면에 있다고 검출된 경우에는, 「Ready on」은 타이밍 t1에 설정된다.

이 설정하에서는, 축전장치(3)만으로부터의 전력 공급에 의하여 트랙션모터(7)를 구동하기 시작하는 것이 허가되고, 그것이 실행됨으로써, 차량(100)이 발진한다. 그 후(타이밍 t2 이후)는, 트랙션모터(7)로의 전력 공급이 축전장치(3)의 출력으로부터 연료전지(2)의 출력으로 변환되게 된다. 또한, 정상상태로부터 추월 가속이 개시되면, 다시 축전장치(3)의 파워를 트랙션모터(7)에 공급하여, 연료전지(2)의 어시스트가 행하여진다.

한편, 전후 G 센서(62)에 의하여, 차량(100)이 내리막길(200)에 위치한다는 취지가 검출된 경우에는, 제어장치(13)는, 「Ready on」을 타이밍 t2에 설정한다. 예를 들면, 차량(100)의 앞쪽이 앞으로 치우치게 경사져 있는 등, 차량(100)의 앞 경사 각도가 사전설정된 문턱값보다도 큰 것이 검출된 경우에는, 「Ready on」은 타이밍 t2에 설정된다.

이 설정하에서는, 타이밍 t2가 되어 비로소, 연료전지(2) 또는 축전장치(3)의 전력 공급에 의하여 트랙션모터(7)의 구동이 개시되어, 차량(100)이 발진한다. 즉, 차량(100)이 내리막길(200)에 있는 경우의 시동시에는, 축전장치(3)의 전력 공급에 의하여 트랙션모터(7)를 구동하기 시작하는 것이 금지된다.

가령, 「A : 비교예」와 같이, 차량(100)을 내리막길(200)에서 시동할 때에, 「EV 시스템 기동 완료」와 동시에 「Ready on」하면, 타이밍 t2일 때에, 트랙션모터(7)의 토오크가 급격하게 증가한다. 이 토오크의 급증에 의하여, 차량(100)이 내리막길(200)에서 급격하게 가속될 우려가 있다.

이것에 대하여, 「B : 본 발명」과 같이, 차량(100)을 내리막길(200)에서 시동할 때에는 「FC 시스템 기동 완료」와 동시에 「Ready on」함으로써, 트랙션모터(7)의 토오크가 급격하게 증가하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 내리막길(200)에서의 차량(100)의 급가속을 억제할 수 있어, 차량(100)을 매끄럽게 발진시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태의 차량(100)에 의하면, 그 시동시에, 차량(100)의 경사 상태에 따라, 트랙션모터(7)를 구동하기 시작하는 타이밍이 변경된다. 따라서, 차량(100)이 내리막길(200)에 위치하는 경우에는, 시동시에서의 차량(100)의 급가속을 억제할 수 있다. 또, 상기한 바와 같이, 차량(100)이 내리막길(200)에 위치하는지의 여부를, 전후 G 센서(62)에 의하여 검출할 수 있기 때문에, 시동 전의 차량(100)의 앞 경사 상태를 적절하게 확인할 수 있다.

또한, 「FC 시스템 기동 완료」와 동시에, 즉 연료전지(2)를 안정되게 발전할 수 있는 상태가 됨과 동시에, 트랙션모터(7)를 구동하기 시작할 수 있다. 이것에 의하여, 시동시에 있어서의 차량(100)의 내리막길(200)에서의 급가속을 억제하면서, 단시간에 차량(100)을 발진시키는 것이 가능해진다. 또, 차량(100)이 내리막길(200) 이외의 통상의 노면에 위치하는 경우에는, 축전장치(3)의 전력 공급에 의 하여 트랙션모터(7)의 구동을 개시할 수 있기 때문에, 이러한 통상시에서는, 차량(100)의 시동시간을 단축할 수 있다.

다른 실시형태에서는, 트랙션모터(7)를 구동하기 시작하는 타이밍은, 「FC 시스템 기동 완료」와 동시가 아니어도 되나, 「FC 시스템 기동 완료」후일 필요가 있다.

다음에, 차량(100)의 시동 제어의 변형예에 대하여 설명한다.

차량(100)이 내리막길(200)에 있는 경우이어도, 차량(100)이 내리막길(200)을 오르는 방향으로 발진하는 것인지, 또는 내려가는 방향으로 발진하는 것인지를 고려하여, 「Ready on」의 타이밍을 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 차량(100)의 시프트 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(71)의 검출 결과를 가미하여, 「Ready on」하는 타이밍을 설정하는 것이 바람직하다. 시프트 포지션 센서(71)는, 예를 들면, 파킹(P), 리버스(R), 뉴트럴(N) 및 드라이브(D)의 각 시프트 포지션을 검출하여, 제어장치(13)에 출력한다.

구체적인 일례로서, 내리막길(200)에 있는 차량(100)의 앞 경사 각도가 문턱값을 넘는다는 취지가 전후 G 센서(62)에 의하여 검출되고, 또, 차량(100)의 시프트 위치가 드라이브(D)에 있다는 취지가 시프트 포지션 센서(71)에 의하여 검출되었을 때를 생각한다. 이 경우, 차량(100)은 내리막길(200)을 내려가는 방향으로 발진하기 때문에, 제어장치(13)는, 「Ready on」을 타이밍 t2 또는 그것보다도 뒤의 타이밍에 설정하면 된다.

한편, 차량(100)의 시동시에, 시프트 위치가 리버스(R)에 있다는 취지가 시 프트 포지션 센서(71)에 의하여 검출되었을 때를 생각한다. 이 경우, 차량(100)은 내리막길(200)을 후진으로 오르는 방향으로 발진하기 때문에, 제어장치(13)는, 차량(100)의 앞 경사 각도의 값에 의거하여 「Ready on」의 타이밍을 가변하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 차량(100)의 앞 경사 각도의 값이 문턱값을 넘는 경우에는, 제어장치(13)는, 「Ready on」을 타이밍 t2에 설정하면 된다. 이렇게 함으로써, 트랙션모터(7)의 구동력을 확보할 수 있고, 실질적으로 오르막길을 오르는 차량(100)의 미끄러져내림을 억제할 수 있다. 한편, 차량(100)의 앞 경사 각도의 값이 문턱값 이하인 경우에는, 차량(100)의 미끄러져내림의 영향은 작다고 생각된다. 따라서, 이 경우에는, 제어장치(13)는, 「Ready on」을 타이밍 t1에 설정하면 된다.

상기한 연료전지 시스템(1)은, 이륜 또는 사륜 자동차 이외의 전차, 항공기, 선박, 로봇 기타 이동체에 탑재할 수 있다.

Claims

이동체에 있어서,

상기 이동체의 구동력을 발생하는 구동력 발생장치와,

상기 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능한 축전장치와,

상기 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능한 연료전지와,

상기 구동력 발생장치의 구동을 제어하는 제어장치를 구비하고,

상기 제어장치는, 상기 이동체의 시동시에 상기 이동체가 내리막길에 위치하는 경우에는, 상기 축전장치의 전력 공급에 의하여 상기 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항에 있어서,

상기 제어장치는, 상기 이동체의 시동시에 상기 이동체가 내리막길에 위치하는 경우에는, 상기 연료전지의 기동 완료 후에 상기 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 허가하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항에 있어서,

상기 제어장치는, 상기 이동체의 시동시에 상기 이동체가 내리막길에 위치하는 경우에는, 상기 연료전지의 기동 완료와 동시에 상기 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 허가하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어장치는, 상기 이동체의 시동시에 상기 이동체가 구배가 작거나 또는 거의 없는 통상의 노면에 위치하는 경우에는, 상기 축전장치의 전력 공급에 의하여 상기 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 4항에 있어서,

상기 제어장치는, 상기 구동력 발생장치에 대한 전력 공급을, 상기 축전장치로부터 상기 연료전지로 변환하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 축전장치는, 상기 연료전지보다도 먼저 상기 구동력 발생장치에 전력을 공급 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항에 있어서,

노면에 대한 상기 이동체의 경사를 검출하는 제 1 검출장치를 구비하고,

상기 제어장치는, 상기 제 1 검출장치의 검출 결과에 의거하여, 상기 축전장치의 전력 공급에 의하여 상기 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지할지 또는 허가할지를 결정하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 7항에 있어서,

상기 제 1 검출장치는, 노면에 대한 상기 이동체의 진행방향의 경사를 검출하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항에 있어서,

상기 이동체가 상기 내리막길을 오르는 방향으로 발진하는 것인지, 또는 내려가는 방향으로 발진하는 것인지를 검출하는 제 2 검출장치를 구비하고,

상기 제어장치는, 상기 제 2 검출장치에 의하여 상기 이동체가 상기 비탈길을 내려가는 방향으로 발진하는 것이 검출된 경우에, 상기 축전장치의 전력 공급에 의하여 상기 구동력 발생장치를 구동하기 시작하는 것을 금지하는 것을 특징으로 하는 이동체.
제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 7항, 제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이동체는 차량인 것을 특징으로 하는 이동체.