專利名稱：電力供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向移動體的驅(qū)動裝置供給電力的電力供給系統(tǒng)。
技術(shù)背景近幾年，作為運(yùn)行效率以及環(huán)境性優(yōu)異的電源，燃料電池正引人注目。 雖然燃料電池控制燃料氣體的供給量而按照要求輸出電力，但是由于氣體 供給量的響應(yīng)延遲，亦存在輸出電力的響應(yīng)性降低的情況。因此，將燃料電池和蓄電池(蓄電裝置)并聯(lián)連接而構(gòu)成電源，通過由DC-DC轉(zhuǎn)換器 變換燃料電池的輸出電壓，以此實(shí)現(xiàn)蓄電池和燃料電池的并用。此時，在 移動體中設(shè)置不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器而由來自燃料電池的供給電力驅(qū)動的 第一驅(qū)動電動機(jī)，和不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器而由蓄電池的供給電力驅(qū)動的 第二驅(qū)動電動機(jī)，按照來自移動體的輸出要求控制向各驅(qū)動電動機(jī)的電力 供給的技術(shù)已被公開(例如參照專利文獻(xiàn)1 )。此外，在用于驅(qū)動移動體的驅(qū)動裝置的電力供給中，經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn) 換器使燃料電池和蓄電池連接而形成的電源系統(tǒng)已被公開(例如參照專利 文獻(xiàn)2)。在該電源系統(tǒng)中，驅(qū)動電動機(jī)以能夠不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器而接 受來自燃料電池的電力供給的方式連接于該電源系統(tǒng)，且通過將來自燃料 電池的電力的供給比例設(shè)定在預(yù)定范圍，由此可抑制由于DC-DC轉(zhuǎn)換器 而產(chǎn)生的電力損失。專利文獻(xiàn)1日本特開2006 - 141097號^^才艮專利文獻(xiàn)2日本特開2002 - 118979號z^才艮發(fā)明內(nèi)容當(dāng)從燃料電池向移動體的驅(qū)動裝置供給電力時，由于向燃料電池的燃料氣體(例如氫等)供給響應(yīng)慢等原因，向驅(qū)動裝置的電力供給存在不穩(wěn) 定的情況。因此，為使電力供給更加穩(wěn)定化，有時除該燃料電池之外還利 用蓄電池等蓄電裝置， 一般而言，此種輸出特性相異的電力供給源由DC-DC轉(zhuǎn)換器等電力變換裝置連接。在這樣通過多個電力供給裝置經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器等電力變換裝置連 接而形成的電力供給系統(tǒng)中，可以穩(wěn)定地進(jìn)行向驅(qū)動裝置電力供給。但是， 由于其電力供給的形式，由于從電力供給裝置向驅(qū)動裝置供給電力時經(jīng)由 DC-DC轉(zhuǎn)換器等，所以產(chǎn)生電力損失，可能導(dǎo)致電力供給系統(tǒng)的電力供給 效率降低。本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于在多個電力供給裝置經(jīng)由DC-DC 轉(zhuǎn)換器等電力變換裝置連接而形成的電力供給系統(tǒng)中，在向移動體的驅(qū)動 裝置供給電力時盡可能避免其供給效率的降低。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電力供給系統(tǒng)，其由燃料電池和 蓄電裝置兩種電力供給裝置經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器等電力變換裝置連接而形 成，在移動體上以可不經(jīng)由電力變換裝置接受來自各電力供給裝置的供給 電力的方式設(shè)置兩種驅(qū)動裝置，且對于直接接受來自可發(fā)電的燃料電池的 電力供給的驅(qū)動裝置，將經(jīng)由電力變換裝置供給電力的條件限制為一定的 條件。這樣，能夠盡可能避免電力變換裝置中的電力損失。更具體來說，本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)搭載在移動體上，向作為該移動 體的驅(qū)動源發(fā)揮作用的第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置供給電力，該電力供 給系統(tǒng)具備電力變換裝置，其進(jìn)行來自電力供給裝置的供給電力的輸出 特性的變換；作為電力供給裝置的燃料電池，其能夠?qū)⒗冒醯难趸?氣體和包含氫的燃料氣體的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電所產(chǎn)生的電力不經(jīng)由上述電力 變換裝置而向上述第一驅(qū)動裝置供給；作為電力供給裝置的蓄電裝置，其 經(jīng)由上述電力變換裝置與上述燃料電池連接，并且可進(jìn)行電力的蓄積、能 夠?qū)⒃撔罘e的電力不經(jīng)由上述電力變換裝置而向上述第二驅(qū)動裝置供給； 和電力控制部，其根據(jù)來自上述移動體的輸出要求，控制從上述燃料電池 和上述蓄電裝置向上述第一驅(qū)動裝置和上述第二驅(qū)動裝置供給的電力，上述電力控制部在來自上述移動體的輸出要求為通常輸出要求時，控制電力 供給，使得向上述第一驅(qū)動裝置和上述第二驅(qū)動裝置的電力供給分別由上 述燃料電池和上述蓄電裝置進(jìn)行，在來自上述移動體的輸出要求中應(yīng)該向 上述第 一驅(qū)動裝置供給的電力超過由上述燃料電池可發(fā)電產(chǎn)生的電力時， 允許從上述蓄電裝置經(jīng)由上述電力變換裝置向上述第一驅(qū)動裝置供給電 力。如上所述，本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)搭載在移動體上，向進(jìn)行該移動體 的移動的驅(qū)動裝置進(jìn)行電力供給。此外，移動體不僅包括汽車、火車、船 舶等輸送裝置，還包括進(jìn)行機(jī)器人等的移動的所有物體。此外，用于移動該移動體的驅(qū)動裝置設(shè)置有第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動 裝置兩臺裝置，各驅(qū)動裝置產(chǎn)生的驅(qū)動力按照該移動體的所處狀況，例如 移動時、停止時的負(fù)荷狀況等適當(dāng)確定。此外，對于這些驅(qū)動裝置，具備 燃料電池和蓄電裝置作為電力供給裝置，從本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)供給電 力。此處，在本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)中，燃料電池和蓄電裝置這兩種輸出 特性相異的電力供給裝置經(jīng)由電力變換裝置相互連接。由此，可分別穩(wěn)定 地進(jìn)行向第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置的電力供給。此處，第一驅(qū)動裝置 可不經(jīng)由電力變換裝置而從燃料電池直接接受電力供給，第二驅(qū)動裝置可 不通過電力變換裝置而直接接受由蓄電裝置供給的電力。換言之，如要從 蓄電裝置對笫一驅(qū)動裝置供給電力，或者要從燃料電池對第二驅(qū)動裝置供 給電力，則供給電力必須經(jīng)由電力變換裝置。該電力變換裝置是變換來自 各電力供給裝置的供給電力的輸出特性的裝置，由于在其變換處理中在內(nèi) 部消耗電力，或多或少原本也歸結(jié)為向驅(qū)動裝置供給的電力的損失。因此，本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)中，各電力供給裝置和各驅(qū)動裝置之間 的電力供給由電力控制部控制，可盡可能避免由電力變換裝置產(chǎn)生的電力 損失。即，必須與按照移動體的移動、停止等移動體所處的狀況而從移動 體要求的輸出相應(yīng)地驅(qū)動各驅(qū)動裝置時，電力控制部控制電力供給，使得 從各電力供給裝置經(jīng)由電力變換裝置向各驅(qū)動裝置供給電力在一定條件下以外不進(jìn)行。首先，來自移動體的輸出要求為通常輸出要求時，使向第一驅(qū)動裝置 的電力供給僅來自燃料電池，向第二驅(qū)動裝置的電力供給僅來自蓄電裝置。 此處的通常輸出要求是，根據(jù)來自移動體的輸出要求決定的第一驅(qū)動裝置 和第二驅(qū)動裝置應(yīng)發(fā)揮的輸出能夠分別僅由來自燃料電池以及蓄電裝置的 供給電力供應(yīng)的程度的、來自移動體的要求。此外，由于各驅(qū)動裝置的驅(qū) 動力使所要求的移動體的移動、停止成為可能，所以通過對來自移動體的 要求輸出進(jìn)行適當(dāng)分配，決定第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置應(yīng)發(fā)揮的輸出。 此通常輸出要求的范圍也可以考慮影響燃料電池、蓄電裝置的輸出特性的 參數(shù)，例如各裝置的溫度等而使其變動。在這樣來自移動體的輸出要求為通常輸出要求時，通過適當(dāng)決定由第 一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置應(yīng)發(fā)揮的驅(qū)動力，能夠從各電力供給裝置不經(jīng) 由電力變換裝置向各驅(qū)動裝置供應(yīng)電力，所以電力控制部為了進(jìn)行這樣的 電力供給而進(jìn)行控制。因此，只要來自移動體的輸出要求為通常輸出要求， 就能可靠地避免電力變換裝置上的電力損失。另一方面，當(dāng)來自移動體的輸出要求不是通常輸出要求，在來自移動 體的輸出要求中應(yīng)該向第一驅(qū)動裝置供給的電力超出由燃料電池可發(fā)電產(chǎn) 生的電力時，由電力控制部允許除來自燃料電池的供給電力之外還將來自 蓄電裝置的供給電力向第一驅(qū)動裝置供給。對于第一驅(qū)動裝置，由于可不 經(jīng)由電力變換裝置接受來自可適當(dāng)調(diào)整輸出(供給電力)的燃料電池的電 力，因此能使驅(qū)動力高效且適時地發(fā)揮。因而，與通過蓄電裝置的蓄電量 來限制驅(qū)動力的第二驅(qū)動裝置相比，可以認(rèn)為第一驅(qū)動裝置對移動體的驅(qū) 動的貢獻(xiàn)程度更高，所以應(yīng)該盡可能地維持向該第一驅(qū)動裝置的電力供給。 因此，當(dāng)來自移動體的輸出要求中應(yīng)該向第一驅(qū)動裝置供給的電力超出由 燃料電池可發(fā)電產(chǎn)生的電力時，例外地從蓄電裝置經(jīng)由電力變換裝置向第 一驅(qū)動裝置進(jìn)行電力供給。另外，在其它緊急情況等的判斷為應(yīng)向第一驅(qū) 動裝置供給電力的情況下，亦可允許經(jīng)由電力變換裝置供給電力。這樣，本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)中，在各驅(qū)動裝置必須根據(jù)來自移動體的輸出要求而發(fā)揮驅(qū)動力的情況下，既能以維持不經(jīng)由電力變換裝置的電 力供給通路為基本，又對第 一驅(qū)動裝置在需要燃料電池可輸出電力以上的 電力的情況下經(jīng)由電力變換裝置供給電力。由此，既能響應(yīng)來自移動體的 輸出要求，又能限定由電力變換裝置產(chǎn)生的電力損失的影響，因此能盡可 能地避免電力供給的效率降低。此外，為更加可靠地避免電力供給的效率降低，經(jīng)由電力變換裝置的 從上述蓄電裝置向上述第一驅(qū)動裝置的電力供給，也可以通過電力控制部 限定為僅在來自移動體的輸出要求中應(yīng)該向第 一驅(qū)動裝置供給的電力超出 燃料電池可發(fā)電產(chǎn)生的電力時。即，更限定性地產(chǎn)生經(jīng)由電力變換裝置的 供給電力的流動。在上述電力供給系統(tǒng)中，上述通常輸出要求是，在來自上述移動體的 輸出要求中應(yīng)該向上述第 一驅(qū)動裝置供給的電力在由上述燃料電池可發(fā)電 產(chǎn)生的電力以下的范圍的輸出要求。此時，上述電力控制部可以控制電力供給，使得當(dāng)應(yīng)該向上述第一驅(qū)動裝置供給的電力在由上述燃料電池的 可發(fā)電產(chǎn)生的電力以下時，向上述第一驅(qū)動裝置的電力供給僅由上述燃料 電池進(jìn)行，且向上述第二驅(qū)動裝置的電力供給僅由上述蓄電裝置進(jìn)行；當(dāng) 應(yīng)該向上述第一驅(qū)動裝置供給的電力超出由上述燃料電池的可發(fā)電產(chǎn)生的 電力時，向上述第一驅(qū)動裝置的電力供給由上述燃料電池、并也由上述蓄 電裝置經(jīng)由上述電力變換裝置進(jìn)行。即，上述電力供給系統(tǒng)中，來自移動體的輸出要求是否為通常輸出要 求的判斷基于應(yīng)該向第一驅(qū)動裝置供給的電力在由燃料電池可發(fā)電產(chǎn)生的 電力以下還是超出它的基準(zhǔn)進(jìn)行。根據(jù)此基準(zhǔn)，電力控制部對電力供給進(jìn) 行控制，由此能盡可能地避免電力供給的效率降低。此外，上述的電力供給系統(tǒng)中，上述電力控制部可以進(jìn)行控制，使得 當(dāng)應(yīng)該向上述第一驅(qū)動裝置供給的電力超出由上述燃料電池的可發(fā)電產(chǎn)生 的電力時，使從應(yīng)該向該第一驅(qū)動裝置供給的電力減去該燃料電池最大限 可發(fā)電產(chǎn)生的電力所得的不足部分電力從上述蓄電裝置向該第一驅(qū)動裝置 供給。這樣，在經(jīng)由電力變換裝置而從蓄電裝置供給電力時，由于其供給量盡可能地減少，所以能盡可能地避免電力供給的效率降低。此處，上述的電力供給系統(tǒng)中，上述蓄電裝置將由上述燃料電池發(fā)電 產(chǎn)生的發(fā)電電力、以及由上述第一驅(qū)動裝置與上述第二驅(qū)動裝置之中至少 任一個再生所產(chǎn)生的再生電力之中的至少任一種電力進(jìn)行蓄積，并供給該 蓄積的電力，上述電力控制部可以才艮據(jù)上述蓄電裝置的蓄電狀態(tài)決定向該 蓄電裝置供給的電力或從該蓄電裝置供給的電力，并在應(yīng)該向上述第 一驅(qū) 動裝置供給的電力的基礎(chǔ)上還考慮該決定的電力來控制由上述燃料電池發(fā) 電產(chǎn)生的電力的供給。該蓄電裝置蓄積由燃料電池發(fā)電產(chǎn)生的電力，特別是超出應(yīng)該向第一 驅(qū)動裝置供給的量而發(fā)電產(chǎn)生的剩余電力、或各驅(qū)動裝置減速時產(chǎn)生的再 生電力，以備其后的電力供給時，由此可抑制移動體的驅(qū)動所必要的能量。 此時，從蓄電裝置的電力供給能力的維持、裝置劣化的防止等觀點(diǎn)看，優(yōu) 選蓄電裝置的蓄電量屬于預(yù)定的適當(dāng)?shù)姆秶?以下，稱為"預(yù)定蓄電范圍")。 因此，本發(fā)明的電力控制部，除上述的應(yīng)該向第一驅(qū)動裝置供給的電量以 外，還考慮用于將蓄電裝置的蓄電量維持在預(yù)定范圍內(nèi)所必要的電力(即， 向蓄電裝置供給的電力或從蓄電裝置放電的電力)，控制燃料電池應(yīng)發(fā)電產(chǎn) 生的供給電力。由此，既能使第一驅(qū)動裝置的驅(qū)動力和蓄電裝置的蓄電量 處于適當(dāng)狀態(tài)，又能盡可能地避免電力供給的效率降低。此外，由上述的由電力供給系統(tǒng)進(jìn)行電力供給的移動體是車輛；上述 第一驅(qū)動裝置驅(qū)動上述車輛中的主驅(qū)動輪，上述第二驅(qū)動裝置驅(qū)動上述車 輛中的上述主驅(qū)動輪以外的驅(qū)動輪。主驅(qū)動輪是主要負(fù)責(zé)車輛移動的驅(qū)動 輪，即所謂FF車的前輪，F(xiàn)R車的后輪。通過這樣地第一驅(qū)動裝置負(fù)責(zé)驅(qū) 動主驅(qū)動輪，能適當(dāng)?shù)氐目刂栖囕v的移動。此外，在移動體是車輛以外的 移動體的情況下，第一驅(qū)動裝置也優(yōu)選進(jìn)行主要負(fù)責(zé)該移動體的移動的機(jī) 械要素的驅(qū)動。


圖l是表示搭栽有本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)(燃料電池系統(tǒng))的車輛的概略構(gòu)成的示意圖。圖2A是表示圖1所示的電力供給系統(tǒng)中與控制對車輛的驅(qū)動裝置進(jìn) 行電力供給相關(guān)的第一流程圖的前段的示意圖。圖2B是表示圖1所示的電力供給系統(tǒng)中與控制對車輛的驅(qū)動裝置進(jìn) 行電力供給相關(guān)的第一流程圖的后段的示意圖。圖3A是表示圖1所示的電力供給系統(tǒng)中與控制對車輛的驅(qū)動裝置進(jìn) 行電力供給相關(guān)的第二流程圖的前段的示意圖。圖3B是表示圖1所示的電力供給系統(tǒng)中與控制對車輛的驅(qū)動裝置進(jìn) 行電力供給相關(guān)的第二流程圖的后段的示意圖。圖4是表示設(shè)置于本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)中的蓄電池的蓄電狀態(tài) (SOC)和將應(yīng)該對該蓄電池進(jìn)行充放電的程度進(jìn)行數(shù)值化后所得的充放 電負(fù)荷Pbt3的相關(guān)關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，對本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。 本實(shí)施方式的電力供給系統(tǒng)是對本發(fā)明中作為移動體的汽車(車輛)100 的驅(qū)動裝置即驅(qū)動電動機(jī)供給電力的、由燃料電池300以及蓄電池400構(gòu) 成的燃料電池系統(tǒng)。[實(shí)施例II圖1是概略表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛100的構(gòu)成的說明 圖。該車輛100具備燃料電池300，其利用氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā) 電；作為可充放電的蓄電裝置的蓄電池400;和作為電力變換裝置的DC-DC 轉(zhuǎn)換器200。燃料電池300和蓄電池400經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200相互連接。 DC-DC轉(zhuǎn)換器200是將從燃料電池300或蓄電池400輸入的電壓變換為目 標(biāo)電壓并輸出的雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器。作為燃料電池300，例如可利用固體 高分子型燃料電池構(gòu)成，作為蓄電池400，例如可利用鉛蓄電池、鎳-氫蓄 電池。燃料電池300和DC-DC轉(zhuǎn)換器200之間的電源配線上經(jīng)由變換器(逆變器)310連接有作為車輛100的驅(qū)動裝置的第一電動機(jī)320。同樣，蓄電 池400和DC-DC轉(zhuǎn)換器200之間的電源配線上經(jīng)由變換器(逆變器)410 連接有作為車輛100的驅(qū)動裝置的第二電動機(jī)420。第一電動機(jī)320以及 第二電動機(jī)420都是具有再生功能的三相同步電動機(jī)。第一電動機(jī)320的 輸出軸經(jīng)由差動齒輪330與后輪驅(qū)動軸340連接，通過第 一電動機(jī)320的 輸出軸的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動后輪驅(qū)動軸340以及與其連接的后輪370。另一方面， 第二電動機(jī)420的輸出軸經(jīng)由差動齒輪430與前輪驅(qū)動軸440連接，通過 第二電動機(jī)420的輸出軸的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動前輪驅(qū)動軸440以及與其連接的前 輪470。變換器310、 410將從燃料電池300、蓄電池400輸出的直流電力 變換為三相交流電力，向第一電動機(jī)320以及第二電動機(jī)420供給。燃料電池300和DC-DC轉(zhuǎn)換器200之間的電源配線上還連接有包括 例如重整器、空氣壓縮機(jī)的燃料電池輔機(jī)類350。燃料電池輔機(jī)類350是 用于將燃料電池300發(fā)電所需要的含氫的燃料氣體和含氧的空氣向燃料電 池300供給的裝置，從連接的電源配線取得其運(yùn)行電力。另夕卜，蓄電池400 和DC-DC轉(zhuǎn)換器200之間的電源配線上還連接有包括例如照明設(shè)備、音 聲設(shè)備的車輛輔機(jī)類450，從該連接配線取得各設(shè)備的運(yùn)行電力。車輛100還具備ECU500。 ECU500具有CPU510、 ROM520、 RAM530 和輸入輸出端口 540。在ECU500上電連接有在車輛100的各部分配置的 傳感器，它們檢測出的各檢測信號經(jīng)由輸入輸出端口 540輸入。ECU500 基于這些檢測信號控制從燃料電池300和蓄電池400向各電動機(jī)的電力供 給。此外，作為在車輛100的各部分配置的與ECU500電連接的傳感器， 有例如如下傳感器檢測基于加速踏板610的踩下的加速踏板的開度的加 速踏板開度傳感器612、檢測方向盤630的操舵角的操舵角傳感器632、檢 測后輪驅(qū)動軸340以及前輪驅(qū)動軸440的轉(zhuǎn)速的驅(qū)動軸傳感器640、檢測 車速的速度傳感器650、檢測車輛的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器660、檢測燃料電池 300的運(yùn)行狀態(tài)的未圖示的溫度傳感器及電壓計、和檢測蓄電池400的蓄 電狀態(tài)的未圖示的充電容量傳感器及電壓計。此外，ECU500對從燃料電池300和蓄電池400向各電動才幾的電力供給的控制，例如通過由CPU510 將ROM520中存儲的動作控制程序在RAM530上讀出執(zhí)行而進(jìn)行。在這樣構(gòu)成的車輛100中，對作為驅(qū)動裝置的第一電動機(jī)320和第二 電動機(jī)420的電力供給由燃料電池300和蓄電池400進(jìn)行。由于燃料電池 300和蓄電池400經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200連接，所以能夠從燃料電池300 和蓄電池400分別向電動機(jī)320、 420供給電力。但是，要從燃料電池300 向第二電動機(jī)420或者從蓄電池400向第一電動機(jī)320供給電力時，由于 經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200進(jìn)行電力供給，所以在DC-DC轉(zhuǎn)換器200中產(chǎn)生 電力損失，電力的供給效率降低。因此，根據(jù)圖2A和圖2B，對向圖l所 示的車輛100的第一電動機(jī)320和第二電動機(jī)420供給電力時可盡可能避 免供給效率降低的電力供給控制進(jìn)行說明。由于紙面的關(guān)系，圖2A和圖 2B分兩圖表示一個電力供給控制的流程。首先，在SIOI中，根據(jù)來自加速踏板開度傳感器612的檢測信號，檢 測車輛100的移動狀態(tài)(包括停止?fàn)顟B(tài))下的加速踏板的開度。該加速踏 板開度是駕駛車輛100的用戶對該車輛IOO要求的行駛性能(速度等)的 關(guān)聯(lián)參數(shù)。S101的處理結(jié)束后，進(jìn)入S102。在S102中，檢測當(dāng)前時刻的 第一電動機(jī)320和第二電動機(jī)420的轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)。該各電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 基于來自各電動機(jī)具備的旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出、來自驅(qū)動軸傳感器640以及 速度傳感器650的檢測信號而被檢測或者被計算。此外，作為上述SlOl， S102以外的處理，進(jìn)行由操舵角傳感器632 對方向盤630的操舵角的檢測、由轉(zhuǎn)矩傳感器660對車輛100的轉(zhuǎn)矩的檢 測。這些動作為了掌握當(dāng)前時刻的車輛100的移動狀態(tài)而進(jìn)行。以上處理 結(jié)束后，進(jìn)行S103以及S104的處理?；谕ㄟ^上述S101、S102以及此外的處理檢測出的車輛100的移動狀 態(tài)，在S103中，為了實(shí)現(xiàn)從用戶對車輛IOO要求的行駛性能，計算在當(dāng) 前時刻第一電動機(jī)320以及第二電動機(jī)420應(yīng)發(fā)揮的輸出、即對第一電動 機(jī)320要求的輸出Pml，在S104中計算對第二電動機(jī)420要求的輸出Pm2。 此外，本實(shí)施例的車輛100是前輪由第二電動機(jī)420驅(qū)動，后輪由第一電動機(jī)320驅(qū)動，從而最大能夠進(jìn)行四輪驅(qū)動的車輛。此外，第一電動機(jī)320 和第二電動機(jī)420的最大瞬間輸出雖然是相同程度,但關(guān)于定額連續(xù)輸出， 第一電動機(jī)320較高，可長時間進(jìn)行高輸出驅(qū)動。因而，車輛100中后輪 作為主驅(qū)動輪，燃料電池300以使得能夠?qū)τ隍?qū)動該主驅(qū)動輪的第一電動 機(jī)320不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200而供給電力的方式配置。此處，第一電動機(jī)320以及第二電動機(jī)420的要求輸出Pml、 Pm2的 計算，除檢測出的加速踏板開度以及各電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以外，還考慮方向盤 630的操舵角、車輛100的轉(zhuǎn)矩等表示車輛100的移動狀態(tài)的參數(shù)，并基 于用戶要求的行駛性能、車輛100的行駛穩(wěn)定性等進(jìn)行計算。例如，用戶 有提高車速的要求時，通過加大各電動機(jī)的輸出使車輛100的速度加快。 另外，在方向盤630的操航角大于預(yù)定角的情況下，由于車輛100的4亍駛 穩(wěn)定性可能變低，所以確定各電動機(jī)的要求輸出，使得避免車輛IOO的后 輪和前輪的驅(qū)動力失衡。另外，在各電動機(jī)的要求輸出的計算中，考慮如 上所述的第一電動機(jī)320是驅(qū)動主驅(qū)動輪的電動機(jī)。S104的處理結(jié)束后進(jìn) 入S105。在S105中，計算當(dāng)前時刻燃料電池300的能輸出的最大輸出Pfc。該 最大可能輸出Pfc，在假定對燃料電池300供給最大量的氫，考慮了當(dāng)前 時刻的影響輸出的參數(shù)，例如考慮燃料電池300的電池溫度等的基礎(chǔ)上決 定。S105的處理結(jié)束后進(jìn)入S106。在S106中，判斷S105中算出的燃料電池300的最大可能輸出Pfc是 否大于等于第一電動機(jī)320的要求輸出Pml與作為燃料電池輔機(jī)類350 的驅(qū)動所需要的FC輔機(jī)損afc之和。如圖1所示，該輸出和是以DC-DC 轉(zhuǎn)換器200為基準(zhǔn)電配置在燃料電池300側(cè)的裝置等(換言之，未電配置 在蓄電池400側(cè)的裝置等)的驅(qū)動所需要的輸出和。因而，S106的判斷， 可以說是判斷是否能夠?qū)τ诘谝浑妱訖C(jī)320以及燃料電池輔機(jī)類350，不 經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200而從燃料電池300供給電力。S106判斷為肯定時 進(jìn)入S107，判斷為否定則進(jìn)入S108。S106判斷為肯定時，意味著能夠不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200而從燃料電池300向第一電動機(jī)320以及燃料電池輔機(jī)類350 (以下簡稱"第一電 動機(jī)等，，)供給電力，所以在S107中，燃料電池300的最大可能輸出Pfc 的一部分向第一電動機(jī)320等供給。此時，由于該供給電力不經(jīng)由DC-DC 轉(zhuǎn)換器200而向第一電動機(jī)320等供給，所以DC-DC轉(zhuǎn)換器200中不產(chǎn) 生電力損失。另外，在判斷為肯定的情況下，根據(jù)S107的處理，從蓄電 池400向第一電動機(jī)320等的電力供給，結(jié)果被禁止。由此，不進(jìn)行經(jīng)由 DC-DC轉(zhuǎn)換器200的電力供給。其次，S106判斷為否定，意味著不能不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200而從 燃料電池300向第一電動機(jī)320以及燃料電池輔機(jī)類350供給電力，因此 在S108以后(S108 ~ Slll)的處理中考慮從蓄電池400向第一電動機(jī)320 等進(jìn)行的電力供給。在S108中，算出當(dāng)前時刻的蓄電池400的最大可能 輸出Pbtl。最大可輸出Pbtl，在假定為蓄電池400將當(dāng)前時刻保有的蓄電 量全部放電，考慮了當(dāng)前時刻的影響輸出的參數(shù)，例如蓄電池400的溫度 等的基礎(chǔ)上算出。S108的處理結(jié)束后進(jìn)入S109。在S109中，判斷上述最大可能輸出Pfc與S108中算出的蓄電池400 的最大可能輸出Pbtl是否大于等于上述要求輸出Pml和FC輔機(jī)損afc 之和。換言之，S109的判斷是判斷對于第一電動機(jī)320等通過不經(jīng)由 DC-DC轉(zhuǎn)換器200而從燃料電池300供給電力、并經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200 而從蓄電池400供給電力，是否能夠滿足第一電動機(jī)320等的輸出要求。 S109判斷為肯定時進(jìn)入SllO，判斷為否定則進(jìn)入Slll。S109判斷為肯定意味著可滿足第一電動機(jī)320等的輸出要求，在S110 中，將燃料電池300在當(dāng)前時刻的最大可能輸出Pfc量的全部輸出供給至 第一電動機(jī)320等，并且其不足部分的輸出從蓄電池400的蓄電電力供應(yīng)。 因而，能夠盡可能地減少經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200供給的電力，所以能盡 可能避免DC-DC轉(zhuǎn)換器200中的電力損失。另一方面，S109判斷為否定意味著可滿足第一電動機(jī)320等的輸出要 求，在S111中，燃料電池300和蓄電池400的各自最大可能輸出全部供給 到第一電動機(jī)320等。此時，為了使由燃料電池300進(jìn)行的發(fā)電得到最大限發(fā)揮，優(yōu)選來自燃料電池300等的電力優(yōu)先供給到燃料電池輔機(jī)類350， 剩余電力供給到第一電動機(jī)320。此時，使第一電動機(jī)320能夠發(fā)揮的輸 出可能不充分。S107、 SllO、 Slll的任何一個處理結(jié)束后，進(jìn)入S112。在S112中， 計算當(dāng)前時刻的蓄電池400的可使用輸出Pbt2。該可使用輸出Pbt2，在假 定經(jīng)過S107、 SllO、 Slll處理后使蓄電池400保有的蓄電量全部放電，考 慮到該時刻的影響輸出的參數(shù)，例如蓄電池400的溫度等而算出。例如， 在S107的處理后的S112中，由于S107中從蓄電池400沒有放電，所以 本控制開始的時刻蓄電池400中蓄積的電力成為該可使用輸出Pbt2的計算 對象。另夕卜，在S110或者Slll處理后的S112中，由于S110中從蓄電池 400進(jìn)行過訪文電，所以該放電后蓄電池400中蓄積的電力成為該可使用輸 出Pbt2的計算對象，或者S111中，全部的電力從蓄電池400放電，所以 可使用輸出Pbt2為零。S112的處理結(jié)束后，進(jìn)入S113。在S113中，判斷S112中算出的蓄電池400的可使用輸出Pbt2，是否 大于等于第二電動機(jī)420的要求輸出Pm2和車輛輔機(jī)類450的驅(qū)動需要的 車輛輔機(jī)損abt的和。如圖1所示，該輸出和是以DC-DC轉(zhuǎn)換器200為 基準(zhǔn)電配置在蓄電池400側(cè)的裝置等(換言之，未電配置在燃料電池300 側(cè)的裝置等)的驅(qū)動所需要的輸出和。因而，S113中的判斷可以說是判斷 對于第二電動機(jī)420以及車輛輔機(jī)類450，是否能不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器 200而從蓄電池400供給電力。S113判斷為肯定時進(jìn)入S114,判斷為否定 時則進(jìn)入S115。S113判斷為肯定意味著能夠不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200而從蓄電池400 向第二電動機(jī)420以及車輛輔機(jī)類450 (以下簡稱為"第二電動機(jī)等")供 給電力，所以在S114中，蓄電池400的可使用輸出Pbt2的一部分向第二 電動機(jī)420等供給。此時，由于該供給電力不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200向 第二電動機(jī)420等供給，所以不產(chǎn)生DC-DC轉(zhuǎn)換器200中的電力損失。 另外，在該判斷為肯定的情況下，根據(jù)S114的處理，從燃料電池300向第 二電動機(jī)420等的電力供給結(jié)果被禁止。因此，不進(jìn)行經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200的電力供給。再次，S113判斷為否定意味著不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200不能從蓄電 池400向第二電動機(jī)420以及車輛輔機(jī)類450供給足夠的電力。此時，在 S115中，蓄電池400具有的可使用輸出Pbt2全部向第二電動機(jī)420等供 給。此時，為使第二電動機(jī)420的輸出得到最大限發(fā)揮，優(yōu)選來自蓄電池 400等的電力優(yōu)先供給到第二電動機(jī)200,剩余電力供給到車輛輔機(jī)類450 。 此時，車輛輔機(jī)類450可能不能充分被驅(qū)動。S114或者S115的處理結(jié)束 后，本控制結(jié)束。根據(jù)本控制，當(dāng)?shù)谝浑妱訖C(jī)320等和第二電動機(jī)420等分別由來自燃 料電池300和蓄電池400的電力而充分^皮驅(qū)動時，經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200 的電力供給被禁止。另一方面，對于驅(qū)動作為車輛10的主驅(qū)動輪的后輪的 第一電動機(jī)320，僅限于驅(qū)動該第一電動機(jī)320所需要的輸出不能由燃料 電池300供應(yīng)的情況下，允許從蓄電池400經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200向第 一電動機(jī)320的電力供給。由此，通過將經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200的電力 供給的執(zhí)行限定在預(yù)定條件下，能避免DC-DC轉(zhuǎn)換器200中的電力損失， 從而能盡可能避免向各電動機(jī)等的電力供給效率降低。[實(shí)施例2]基于圖3A、 3B以及圖4，對于在向圖1所示的車輛100的第一電動 機(jī)320和第二電動機(jī)420供給電力時能夠盡可能避免其供給效率的降低的 電力供給控制以外的其他實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3A、 3B是與圖2A、 2B同 樣表示電力供給控制的流程圖。由于紙面的關(guān)系，分兩圖表示一個電力供 給控制的流程。圖4是表示蓄電池400中的蓄電狀態(tài)(SOC)和將對該蓄意圖。" ^ 口' ^ '…對于圖3A、 3B所示的電力供給控制中與圖2A、 2B所示的電力供給 控制相同的處理，賦予相同的參照序號，省略該處理的詳細(xì)說明。在本實(shí) 施例的電力供給控制中，在S105的處理以后進(jìn)行S201的處理。在S201 中，蓄電池400的蓄電狀態(tài)通過SOC檢測。設(shè)定蓄電池400的完全充電狀態(tài)的輸出電壓為SOC100%，蓄電量為零時輸出電壓為soco%,當(dāng)前時刻的蓄電池400的輸出由該SOC算出。S201的處理結(jié)束后，進(jìn)入S202。 在S202中，基于在S201算出的蓄電池400的SOC，算出蓄電池400 的充放電負(fù)荷Pbt3。具體來說，圖4所示的表示SOC和充放電負(fù)荷Pbt3 的相關(guān)關(guān)系的圖(map)儲存在ECU500內(nèi)，通過訪問該圖而進(jìn)行S202 的處理。如圖4所示，SOC和充放電負(fù)荷Pbt3的相關(guān)關(guān)系，在SOC為 45%~55%范圍(以下稱為"適當(dāng)SOC范圍，，)時充放電負(fù)荷Pbt3為零。 此時，對蓄電池400來說，從蓄電池400的輸出特性的維持、蓄電池400 的劣化防止等的觀點(diǎn)來看，SOC在此范圍時蓄電池400的充電狀態(tài)為最優(yōu) 選的狀態(tài)，所以意味著不必要對蓄電池400充電或者從蓄電池400放電。 另一方面，當(dāng)SOC在45。/o以下時，意味著蓄電池400的蓄電量少，充放 電負(fù)荷Pbt3為正值，需要對蓄電池400充電，此后隨著充放電負(fù)荷Pbt3 的值變大，必要的充電量增加。另外，當(dāng)SOC在55%在以上時，意味著 蓄電池400的蓄電量多，充放電負(fù)荷Pbt3為負(fù)值，需要從蓄電池400放電， 而且隨著充放電負(fù)荷Pbt3值變小，必要的放電量增加。S202的處理結(jié)束 后進(jìn)入S203。在S203中，判斷S105中算出的燃料電池300的最大可能輸出Pfc是 否大于等于第一電動機(jī)320的要求輸出Pml、燃料電池輔機(jī)類350的驅(qū)動 所需要的FC輔機(jī)損afc、和在S202算出的充放電負(fù)荷Pbt3的和。如實(shí)施 方式1所述，該輸出和是以DC-DC轉(zhuǎn)換器200為基準(zhǔn)電配置在燃料電池 300側(cè)的裝置等的驅(qū)動所需要的輸出與將蓄電池400的SOC維持在適當(dāng) SOC范圍所需要的輸出的和。因而，S203中的判斷可以說是判斷是否能 夠?qū)τ诘谝浑妱訖C(jī)320以及燃料電池輔機(jī)類350,不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器 200而從燃料電池300供給電力，并由燃料電池300的發(fā)電而將蓄電池400 維持在適當(dāng)?shù)某潆姞顟B(tài)。在S203判斷為肯定時進(jìn)入S204，判斷為否定則 進(jìn)入S205。S203判斷為肯定意味著能夠不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200而從燃料電池 300向第一電動機(jī)320以及燃料電池輔機(jī)類350供給電力，并能夠使燃料電池400的充電狀態(tài)處于適當(dāng)狀態(tài)。因此，在S204中將由燃料電池300 發(fā)電產(chǎn)生的電力供給至第 一 電動機(jī)320等，并且使蓄電池400進(jìn)行充放電。 即，充放電負(fù)荷Pbt3為正值時，從燃料電池300向蓄電池400進(jìn)行電力供 給，相反，充放電負(fù)荷Pbt3為負(fù)值時，從蓄電池400進(jìn)行放電，其放電的 電力供給至第一電動機(jī)320。其結(jié)果，既能不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200對第 一電動機(jī)320進(jìn)行電力供給，又能將蓄電池400的充電狀態(tài)維持在適當(dāng)狀 態(tài)。另外，S203判斷為否定意味著不能同時達(dá)成既不經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器 200而從燃料電池300向第一電動機(jī)320以及燃料電池輔機(jī)類350供給電 力又使燃料電池400的充電狀態(tài)處于適當(dāng)狀態(tài)。因此，在S205中，由燃 料電池300發(fā)電產(chǎn)生的電力優(yōu)先供給至第一電動機(jī)320,充放電負(fù)荷Pbt3 為正值時將其剩余電力供給蓄電池400。此外，充放電負(fù)荷Pbt3為負(fù)值時， 從蓄電池400放出的電力亦可供給至第一電動機(jī)320等。S204或者S205的處理結(jié)束后，進(jìn)入S112。在S112中，如上所述，算 出蓄電池400的可4吏用輸出Pbt2， S204的處理后進(jìn)行的S112中，由于蓄 電池400的SOC必定屬于適當(dāng)SOC范圍，所以能夠由蓄電池400進(jìn)行穩(wěn) 定的電力供給。根據(jù)本控制，與實(shí)施例l相同，通過將經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器200的電 力供給的執(zhí)行限定在預(yù)定條件下，所以能避免DC-DC轉(zhuǎn)換器200中的電 力損失，從而能盡可能避免向各電動機(jī)等的電力供給的效率降低，而且能 將蓄電池400的充電狀態(tài)盡可能地維持在適當(dāng)狀態(tài)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性由以上所述，根據(jù)本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)，在多個電力供給裝置經(jīng)由 DC-DC轉(zhuǎn)換器等電力變換裝置連接而形成的電力供給系統(tǒng)中，在向移動體 的驅(qū)動裝置供給電力時，能夠盡可能地避免其供給效率的降低。
權(quán)利要求
1.一種電力供給系統(tǒng)，搭載在移動體上，向作為該移動體的驅(qū)動源發(fā)揮作用的第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置供給電力，具備電力變換裝置，其進(jìn)行來自電力供給裝置的供給電力的輸出特性的變換；作為電力供給裝置的燃料電池，其能夠?qū)⒗冒醯难趸瘹怏w和包含氫的燃料氣體的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電產(chǎn)生的電力不經(jīng)由所述電力變換裝置而向所述第一驅(qū)動裝置供給；作為電力供給裝置的蓄電裝置，其經(jīng)由所述電力變換裝置與所述燃料電池連接，并且能夠進(jìn)行電力的蓄積、能夠?qū)⒃撔罘e的電力不經(jīng)由所述電力變換裝置而向所述第二驅(qū)動裝置供給；和電力控制部，其根據(jù)來自所述移動體的輸出要求，控制從所述燃料電池和所述蓄電裝置向所述第一驅(qū)動裝置和所述第二驅(qū)動裝置供給的電力，所述電力控制部，在來自所述移動體的輸出要求為通常輸出要求時，控制電力供給，使得向所述第一驅(qū)動裝置和所述第二驅(qū)動裝置的電力供給分別由所述燃料電池和所述蓄電裝置進(jìn)行；在來自所述移動體的輸出要求中應(yīng)該向所述第一驅(qū)動裝置供給的電力超過由所述燃料電池能夠發(fā)電產(chǎn)生的電力時，允許從所述蓄電裝置經(jīng)由所述電力變換裝置向所述第一驅(qū)動裝置的電力供給。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力供給系統(tǒng)，其中，所述通常輸出要求是在來自所述移動體的輸出要求中應(yīng)該向所述第 一驅(qū)動裝置供給的電力成為由所述燃料電池能夠發(fā)電產(chǎn)生的電力以下的范 圍的輸出要求，所述電力控制部控制電力供給，使得當(dāng)應(yīng)該向所述第一驅(qū)動裝置供給的電力在由所述燃料電池能夠發(fā)電產(chǎn) 生的電力以下時，向所述第一驅(qū)動裝置的電力供給僅由所述燃料電池進(jìn)行， 且向所述第二驅(qū)動裝置的電力供給僅由所述蓄電裝置進(jìn)行；當(dāng)應(yīng)該向所述第一驅(qū)動裝置供給的電力超過由所述燃料電池能夠發(fā)電 產(chǎn)生的電力時，向所述第一驅(qū)動裝置的電力供給由所述燃料電池、并且也 由所述蓄電裝置經(jīng)由所述電力變換裝置進(jìn)^f亍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力供給系統(tǒng)，其中，所述電力控制部進(jìn)行控制，使得當(dāng)應(yīng)該向所述第 一驅(qū)動裝置供給的電 力超過由所述燃料電池能夠發(fā)電產(chǎn)生的電力時，使從應(yīng)該向該第一驅(qū)動裝 置供給的電力減去由該燃料電池最大限地能夠發(fā)電產(chǎn)生的電力所得的不足 部分電力從所述蓄電裝置向該第一驅(qū)動裝置供給。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的電力供給系統(tǒng)，其中 所述蓄電裝置，將由所述燃料電池發(fā)電產(chǎn)生的發(fā)電電力、以及由所述第一驅(qū)動裝置與所述第二驅(qū)動裝置中的至少任一個的再生所產(chǎn)生的再生電 力中的至少任一種電力進(jìn)行蓄積，并且供給該蓄積的電力，所述電力控制部，才艮據(jù)所述蓄電裝置的蓄電狀態(tài)決定向該蓄電裝置供 給的電力或從該蓄電裝置供給的電力，并且在應(yīng)該向所述第 一驅(qū)動裝置供電力的供給。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的電力供給系統(tǒng)，其中， 所述移動體為車輛，所述第 一驅(qū)動裝置驅(qū)動所述車輛中的主驅(qū)動輪，所述第二驅(qū)動裝置驅(qū)動所述車輛中的所述主驅(qū)動輪以外的驅(qū)動輪。
全文摘要
本發(fā)明的電力供給系統(tǒng)向作為移動體的驅(qū)動源發(fā)揮作用的第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置供給電力，燃料電池和蓄電裝置經(jīng)由電力變換裝置連接，分別可不經(jīng)由電力變換裝置而從燃料電池向第一驅(qū)動裝置供給電力，且可不經(jīng)由電力變換裝置而從蓄電裝置向第二驅(qū)動裝置供給電力，在來自移動體的輸出要求為通常輸出要求時，分別由燃料電池以及蓄電裝置向各驅(qū)動裝置供電，僅在移動體的輸出要求中應(yīng)該向第一驅(qū)動裝置供給的電力超過由燃料電池可發(fā)電產(chǎn)生的電力時，允許經(jīng)由電力變換裝置而從蓄電裝置向第一驅(qū)動裝置的電力供給。由此，在經(jīng)由電力變換裝置連接有多個電力供給裝置而形成的電力供給系統(tǒng)中，當(dāng)向移動體的驅(qū)動裝置供給電力時，能夠盡可能地避免其供給效率降低。
文檔編號H02J7/34GK101610931SQ200880004890
公開日2009年12月23日 申請日期2008年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者北村伸之, 濱田研一 申請人:豐田自動車株式會社