包括二次電池的車輛和用于包括二次電池的車輛的控制方法
【專利摘要】一種包括二次電池(30)的車輛包括：發(fā)電裝置；蓄電量檢測部；逆變器(60)，該逆變器將從二次電池(30)輸出的電力變換成交流電力；外部負(fù)荷連接部，該外部負(fù)荷連接部將外部負(fù)荷經(jīng)由逆變器(60)連接到二次電池(30)；和控制部(10)，該控制部控制二次電池(30)的充電/放電?？刂撇?10)使發(fā)電裝置基于由蓄電量檢測部檢測出的值來對二次電池(30)充電以使得二次電池(30)中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)，并且控制部(10)執(zhí)行控制以使得：當(dāng)在車輛停止期間電力供給到外部負(fù)荷時，蓄電量的上限值不同于車輛行駛期間的上限值。
【專利說明】包括二次電池的車輛和用于包括二次電池的車輛的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種包括二次電池并使用來自所述二次電池的電力作為驅(qū)動力的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，燃料電池車輛包括燃料電池和二次電池作為電力源(日本專利申請公報N0.2010-279124 (JP2010-279124A)和日本專利申請公報N0.2002-008694(JP2002-008694A))。燃料電池車輛通常使用燃料電池作為主電力源，并利用燃料電池的輸出來行駛。例如，當(dāng)燃料電池的輸出無法根據(jù)負(fù)荷的變化而被改變時，電力不足由二次電池進行補償。使用燃料電池的輸出電力的一部分、再生電力等對二次電池充電。
[0003]通過將二次電池與外部負(fù)荷連接，能使燃料電池車輛用作電源裝置。然而，由于燃料電池的發(fā)電量和二次電池的容量有限，故希望在使燃料電池車輛用作移動式電源裝置時來自二次電池的電力能被更有效地供給到外部負(fù)荷。該要求并不限于燃料電池車輛，而且是對包括二次電池作為副電源并且能夠用作用于外部負(fù)荷的電源裝置的其它類型的車輛如混合動力車輛等也存在這樣的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種允許包括二次電池的車輛向連接到二次電池的外部負(fù)荷有效地供給電力的技術(shù)。
[0005]本發(fā)明的第一方面涉及一種車輛，所述車輛包括二次電池并且使用來自所述二次電池的電力作為驅(qū)動力。所述車輛包括:發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置對所述二次電池充電；蓄電量檢測部，所述蓄電量檢測部檢測指示所述二次電池中的蓄電量的值；逆變器，所述逆變器將從所述二次電池輸出的電力變換成交流電力；外部負(fù)荷連接部，所述外部負(fù)荷連接部將外部負(fù)荷經(jīng)由所述逆變器連接到所述二次電池，所述外部負(fù)荷使用交流電力；以及控制部，所述控制部控制所述二次電池的充電/放電。所述控制部使所述發(fā)電裝置以使得所述二次電池中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于由所述蓄電量檢測部檢測出的值來對所述二次電池充電。所述控制部以這樣的方式控制所述二次電池中的蓄電量:當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷時，所述二次電池中的蓄電量的上限值不同于所述車輛行駛期間的所述上限值。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，隨著逆變器的輸入電壓變得越接近從逆變器輸出的交流電壓，逆變器效率變得越高。根據(jù)該方面的車輛，當(dāng)在車輛停止期間電力從二次電池供給到外部負(fù)荷時，通過改變二次電池中的蓄電量的上限值，可以使從二次電池輸入逆變器的電壓更接近從逆變器輸出的交流電壓。因此，電力能在逆變器的電力變換效率提高的狀態(tài)下從二次電池供給到外部負(fù)荷。
[0006]在根據(jù)上述方面的車輛中，所述發(fā)電裝置可為燃料電池，并且所述控制部可執(zhí)行:(i)通常行駛控制，其中使用所述燃料電池作為主電源，使用所述二次電池作為副電源，并且使用所述燃料電池的輸出和所述二次電池的輸出來驅(qū)動所述車輛；和(ii)電力供給控制，其中在所述車輛停止期間，使所述燃料電池的發(fā)電量比所述通常行駛控制的執(zhí)行期間小并且使所述二次電池中的蓄電量的上限值比所述通常行駛控制的執(zhí)行期間低，并且電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷。在該車輛中，當(dāng)通常車輛行駛控制被執(zhí)行時，能確保二次電池中充分的蓄電量，而當(dāng)電力供給控制被執(zhí)行時，能向外部負(fù)荷有效地供給電力。
[0007]在根據(jù)上述方面的車輛中，當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷時，所述控制部可減小所述二次電池中的蓄電量的上限值，以使得所述二次電池的電壓接近連接到所述逆變器的所述外部負(fù)荷的電壓。在該車輛中，由于二次電池的輸出電壓接近從逆變器輸出的交流電壓，故來自二次電池的電力能被有效地供給到外部負(fù)荷。
[0008]在根據(jù)上述方面的車輛中，當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷時，所述控制部可基于所述外部負(fù)荷所使用的電力來確定所述二次電池中的蓄電量的上限值的減小量。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)逆變器的輸入電壓降低時獲得的逆變器效率的上升量根據(jù)逆變器的輸出電力而改變。因而，根據(jù)該方面的車輛，二次電池中的蓄電量(逆變器的輸入電壓)能根據(jù)外部負(fù)荷所使用的電力而適度減小。因此，來自二次電池的電力能被更有效地供給到外部負(fù)荷。
[0009]本發(fā)明的第二方面涉及一種用于車輛的控制方法，所述車輛包括二次電池和對所述二次電池充電的發(fā)電裝置。所述車輛使用來自所述二次電池的電力作為驅(qū)動力。所述控制方法包括:檢測指示所述二次電池中的蓄電量的值；以及使所述發(fā)電裝置以使得所述二次電池中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于所檢測出的值來對所述二次電池充電，其中，在使所述發(fā)電裝置對所述二次電池充電時，以這樣的方式控制所述二次電池中的蓄電量:當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到外部負(fù)荷時，所述二次電池中的蓄電量的上限值不同于所述車輛行駛期間的所述上限值。根據(jù)該控制方法，在車輛停止期間二次電池的輸出能被有效地供給到外部負(fù)荷。
[0010]本發(fā)明能采用各種形式來實現(xiàn)。例如，本發(fā)明能采用利用來自二次電池的電力來行駛的車輛如包括二次電池的燃料電池車輛、用于車輛的控制方法、用于執(zhí)行該控制方法的程序、存儲該程序的存儲介質(zhì)等形式來實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面將參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0012]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池車輛的構(gòu)造的示意圖；
[0013]圖2是用于說明由本發(fā)明的實施例中的控制部執(zhí)行的用于燃料電池車輛的控制程序的流程圖；
[0014]圖3是用于說明本發(fā)明的實施例中執(zhí)行的SOC反饋控制的說明圖；
[0015]圖4是用于說明逆變器輸出與逆變器效率之間的關(guān)系的說明圖；
[0016]圖5是用于說明二次電池的SOC與電池電壓之間的關(guān)系的說明圖；
[0017]圖6是用于說明二次電池的SOC與逆變器效率之間的關(guān)系的說明圖；[0018]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的燃料電池車輛的構(gòu)造的示意圖；
[0019]圖8是用于說明逆變器輸出與逆變器效率的變化量之間的關(guān)系的說明圖。
【具體實施方式】
[0020]A.第一實施例:圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池車輛100的構(gòu)造的示意圖。燃料電池車輛100包括燃料電池20和二次電池30，并通過利用來自燃料電池20和二次電池30的電力作為驅(qū)動力來行駛。根據(jù)該實施例的燃料電池車輛100能夠用作當(dāng)燃料電池車輛100處于停止?fàn)顟B(tài)時向外部負(fù)荷200供給電力的移動式電源裝置。具體地，燃料電池車輛100具有如下構(gòu)造。
[0021]燃料電池20是接收氫和空氣作為反應(yīng)氣體的固態(tài)聚合物燃料電池，并且產(chǎn)生電力。二次電池30可由例如鋰離子電池構(gòu)成。燃料電池20和二次電池30并不分別限于固態(tài)聚合物燃料電池和鋰離子電池，并且可采用各種其它類型的燃料電池和各種其它類型的可充電電池。
[0022]燃料電池車輛100還包括控制部10、運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15、SOC檢測部31、DC/DC變換器41、行駛用逆變器42、電動機50、外部連接逆變器60、外部負(fù)荷連接部61和車輪WL。盡管燃料電池車輛100包括用于燃料電池20的發(fā)電的反應(yīng)氣體供給部和排出部、冷卻介質(zhì)供給部等，但在此略去了它們的圖示和說明。盡管在燃料電池車輛100中來自燃料電池20和二次電池30的電力的一部分被用于驅(qū)動燃料電池車輛100的附件，但略去了附件和用于附件的配線的圖示和說明。
[0023]控制部10是使用包括中央處理單元和主存儲裝置的微計算機構(gòu)成的?？刂撇?0通過運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15接收由車輛100的駕駛者進行的切換操作，并切換燃料電池車輛100的運轉(zhuǎn)模式。在此應(yīng)該指出的是，本實施例的燃料電池車輛100具有“通常行駛模式”和“電力供給模式”作為上述運轉(zhuǎn)模式。
[0024]通常行駛模式是用于使燃料電池車輛100基于駕駛者的操作而行駛的模式。在行駛模式是被選擇的模式的情況下，控制部10接收由駕駛者進行的操作，例如加速器操作等，并且控制部10根據(jù)駕駛者的操作而控制燃料電池20的發(fā)電和二次電池30的充放電。另一方面，電力供給模式是使燃料電池車輛100用作向外部負(fù)荷供給電力的電源裝置的模式。稍后將說明在這些運轉(zhuǎn)模式期間執(zhí)行的具體控制。
[0025]SOC檢測部31檢測二次電池30的充電狀態(tài)(SOC)，并且將其發(fā)送到控制部10。在本說明書中，“充電狀態(tài)(SOC) ”指殘留電量(蓄電量)與二次電池30的當(dāng)前充電容量的比率。SOC檢測部31檢測二次電池30的溫度及其輸出電壓和輸出電流，并基于二次電池30的溫度、輸出電壓和輸出電流的檢測值而檢測二次電池30的S0C。
[0026]控制部10獲取SOC檢測部31檢測出的S0C，并以使得二次電池30的SOC處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于獲取到的SOC而控制二次電池30的充電/放電。在本說明書的下文中，由控制部10基于SOC的檢測值而執(zhí)行的用于二次電池30的充電/放電控制將被稱為“S0C反饋控制”。當(dāng)開始SOC反饋控制時，控制部10預(yù)先設(shè)定用作用于限定二次電池30的SOC的變化范圍的基準(zhǔn)的目標(biāo)SOC值。稍后將說明該目標(biāo)SOC值。
[0027]在此應(yīng)該指出的是，燃料電池20經(jīng)由直流配線DCL連接到行駛用逆變器42，并且二次電池30經(jīng)由DC/DC變換器41連接到直流配線DCL。盡管在直流配線DCL上設(shè)置有用于防止電流從二次電池30逆流到燃料電池20的二極管，但從圖中略去了二極管的圖示。
[0028]行駛用逆變器42連接到經(jīng)由齒輪等驅(qū)動車輪WL的電動機50。電動機50由包括三相線圈的同步電動機構(gòu)成。行駛用逆變器42將燃料電池20和二次電池30的輸出電力變換成三相交流電力，并且將三相交流電力供給到電動機50。
[0029]在通常行駛模式期間，控制部10產(chǎn)生與加速器操作量對應(yīng)的驅(qū)動信號，并且將所述驅(qū)動信號發(fā)送到行駛用逆變器42和DC/DC變換器41。行駛用逆變器42根據(jù)來自控制部10的驅(qū)動信號例如通過調(diào)節(jié)交流電壓的脈沖寬度來使電動機50按加速器操作量運轉(zhuǎn)。
[0030]DC/DC變換器41根據(jù)來自控制部10的驅(qū)動信號而可變地調(diào)節(jié)直流配線DCL的電壓水平并切換二次電池30的充電/放電狀態(tài)。當(dāng)電動機50產(chǎn)生再生電力時，再生電力由行駛用逆變器42變換成直流電力，并且然后經(jīng)由DC/DC變換器41充入二次電池30中。
[0031]在本實施例的燃料電池車輛100中，外部連接逆變器60連接到二次電池30。外部連接逆變器60連接到能與外部負(fù)荷200連接的外部負(fù)荷連接部61。外部負(fù)荷200依靠交流電力運轉(zhuǎn)。此構(gòu)造使燃料電池車輛100可以向連接到外部負(fù)荷連接部61的外部負(fù)荷200供給儲存在二次電池30中的電力。本實施例中的外部連接逆變器60由具有AC100V的輸出電壓的逆變器構(gòu)成。外部負(fù)荷連接部61經(jīng)由商用電源插座連接到外部負(fù)荷200。
[0032]圖2是用于說明由控制部10執(zhí)行的燃料電池車輛100的控制程序的流程圖。在步驟SlO中，控制部10基于運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15而檢測駕駛者所選擇的運轉(zhuǎn)模式。當(dāng)通常行駛模式為被選擇的模式時，控制部10將用作用于二次電池30中的蓄電量的控制基準(zhǔn)的目標(biāo)SOC值設(shè)定為作為預(yù)定的第一值的Shigh。
[0033]在步驟S30中，控制部10通過使用燃料電池20作為主電源和使用二次電池30作為副電源來開始通常運轉(zhuǎn)控制。具體地，控制部10使燃料電池20根據(jù)加速器操作量而發(fā)電，并使用燃料電池20的輸出來驅(qū)動電動機50或驅(qū)動其它附件等，或者對二次電池30充電。
[0034]當(dāng)燃料電池20的輸出電力不足時，例如，當(dāng)燃料電池20的輸出無法按輸出要求(加速器操作量)改變時等，控制部10使二次電池30放電以補償該不足。二次電池30的SOC通過上述SOC反饋控制而被維持在基于第一值Shigh限定出的預(yù)定范圍內(nèi)。稍后將詳細(xì)說明這一點。
[0035]另一方面，如果電力供給模式已被運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15選擇(步驟S10)，則控制部10將用作二次電池30的SOC的控制基準(zhǔn)的目標(biāo)SOC值設(shè)定為作為預(yù)定的第二值的Slmt(步驟S40)。在步驟S50中，控制部10使用被設(shè)定為第二值S1ot的目標(biāo)SOC值來控制與二次電池30有關(guān)的SOC反饋控制，并使二次電池30開始經(jīng)由外部連接逆變器60向外部負(fù)荷200供給電力。
[0036]在電力供給模式期間，控制部10弓丨起燃料電池20的間歇運轉(zhuǎn)。燃料電池20的間歇運轉(zhuǎn)指這樣的運轉(zhuǎn)方式:燃料電池20的發(fā)電基本停止或者燃料電池20的輸出大致為零，并且僅在二次電池30需要充電時才使燃料電池20運轉(zhuǎn)以對二次電池30充電。
[0037]控制部10繼續(xù)通常行駛模式下的控制或電力供給模式下的控制，直至駕駛者完成對燃料電池車輛100的運轉(zhuǎn)(步驟S60)。僅在燃料電池車輛100處于停止?fàn)顟B(tài)時才可實現(xiàn)經(jīng)由運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15對運轉(zhuǎn)模式的切換。此外，在電力供給模式下的控制期間燃料電池20和二次電池30與電動機50的電連接可被中斷。另一方面，在通常行駛模式下的控制期間，外部負(fù)荷200與二次電池30之間的電連接可被中斷。
[0038]圖3是用于說明通常行駛模式下的SOC反饋控制與電力供給模式下的SOC反饋控制之間的差別的說明圖。圖3的上部和下部示出柱狀圖，以兩個柱狀圖彼此對應(yīng)的標(biāo)定方式分別示出了通常行駛模式和電力供給模式下二次電池30的S0C。在圖3的這些柱狀圖中，左側(cè)被規(guī)定為SOC = 0%，而右側(cè)被規(guī)定為SOC = 100%，并且陰影線區(qū)域均顯示二次電池30的SOC。
[0039]具體地，以如下方式執(zhí)行在步驟S30和S50中執(zhí)行的SOC反饋控制。控制部10通過使用分別在步驟S20和步驟S40中設(shè)定的目標(biāo)SOC值Shigh和S1ot作為中心值來設(shè)定上限值Smax和下限值Slim。優(yōu)選將通常行駛模式期間SOC的上限值Smax和下限值Slim確定為抑制二次電池30由于二次電池30中的蓄電量過大或過小而劣化的值。此外，優(yōu)選將電力供給模式期間SOC的下限值Slim設(shè)定為等于通常行駛模式期間SOC的下限值Slim。
[0040]控制部10適當(dāng)?shù)亻_始二次電池30的充電以使得二次電池30的SOC不會變得低于下限值siim，并且適當(dāng)?shù)赝Ｖ钩潆娨允沟枚坞姵?0的SOC不會超過上限值Shigh。由于該SOC反饋控制，電力供給模式期間二次電池30的SOC的變化范圍與通常行駛模式相比朝向下限值側(cè)縮小，并且使二次電池30的SOC的上限值在電力供給模式期間比在通常行駛模式期間低。將說明在電力供給模式期間減小二次電池30的SOC的上限值的原因。
[0041 ] 圖4是從本發(fā)明的發(fā)明人執(zhí)行的實驗獲得的曲線圖，示出了從逆變器輸出的電力(下文稱為“逆變器輸出”)與逆變器效率之間的關(guān)系的一個示例。在此應(yīng)該指出的是，“逆變器效率”指從逆變器輸出的電力與輸入逆變器的電力的比率，并且指逆變器進行的電力變換的效率。
[0042]本發(fā)明的發(fā)明人將二次電池連接到輸出電壓為AC100V的逆變器，并在二次電池的輸出電壓的每個不同值分別對從逆變器輸出的電力測量逆變器效率。在以下說明中，從二次電池輸出的電壓、也就是從二次電池輸入逆變器的電壓將稱為“逆變器輸入電壓”。
[0043]在逆變器輸入電壓的任意值，逆變器效率在逆變器輸出較小的初始階段顯著提高，并且然后大致保持在恒定值。此外，隨著逆變器輸入電壓越接近逆變器的AC輸出電壓(100V)，逆變器效率在逆變器輸出的大致全部范圍內(nèi)易于升高，直至逆變器輸出變得極高。
[0044]圖5是從本發(fā)明的發(fā)明人執(zhí)行的實驗獲得的曲線圖，示出了二次電池的SOC與二次電池的輸出電壓(下文還稱為“電池電壓”)之間的關(guān)系的一個示例。本發(fā)明的發(fā)明人改變了二次電池的S0C，并測量在SOC的各個值的電池電壓。如該曲線圖所示，二次電池的SOC與二次電池的輸出電壓之間存在單調(diào)的關(guān)系。隨著SOC變得越高，輸出電壓變得越高。
[0045]圖6是示出了二次電池的SOC與逆變器效率之間的關(guān)系的一個示例的曲線圖。由于電池電壓相當(dāng)于逆變器輸入電壓，故能利用圖4中的逆變器輸入電壓與圖5中的電池電壓之間的對應(yīng)性在逆變器輸出的各個值分別確定對SOC的逆變器效率。從圖6的曲線圖可以理解的是，連接到二次電池的逆變器的逆變器效率趨于隨著二次電池的SOC減小而上升，并且該趨勢隨著逆變器輸出變得越小而越顯著。
[0046]如上文結(jié)合圖3所述，在本實施例的燃料電池車輛100中，使二次電池30的SOC的上限在電力供給模式期間比在通常行駛模式期間低。因此，在電力供給模式期間，與通常行駛模式相比，在二次電池30的SOC低的情況下，電力繼續(xù)供給到外部連接逆變器60。
[0047]如上文結(jié)合圖4至6所述，隨著二次電池30的SOC變得越低，能獲得外部連接逆變器60的越高的逆變器效率。亦即，在本實施例的燃料電池車輛100中，在電力供給模式期間，二次電池30的SOC的上限降低，從而能獲得外部連接逆變器60的高逆變器效率。因此，來自二次電池30的電力能更有效地供給到外部負(fù)荷200，并且能延長可以供給電力的時間。
[0048]此外，如上文結(jié)合圖4所述，隨著逆變器輸入電壓變得越接近(接近)從逆變器輸出的交流電壓，逆變器效率變得越高。因此，電力供給模式期間的目標(biāo)SOC值可被設(shè)定成使得二次電池30的輸出電壓變得更接近外部連接逆變器的輸出電壓(本實施例中為100V)。
[0049]因而，在本實施例的燃料電池車輛100中，在存在可需要二次電池30的高輸出的可能性的通常行駛模式期間，目標(biāo)SOC值被設(shè)定為高值以確保二次電池30中的充足蓄電量。然后，在需要電力從二次電池30有效供給到外部負(fù)荷200的電力供給模式期間，目標(biāo)SOC值被設(shè)定為低值以提高外部連接逆變器60的逆變器效率，從而提高向外部負(fù)荷200供給電力的效率。
[0050]在本實施例的燃料電池車輛100中，燃料電池20在電力供給模式間歇地運轉(zhuǎn)。然而，如上所述，由于燃料電池20反復(fù)起動和停止的頻度能由于向外部負(fù)荷200供給電力的效率的提高而降低，故能抑制燃料電池20的劣化。
[0051]B.第二實施例:圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的燃料電池車輛100A的構(gòu)造的示意圖。圖7與圖1基本相同，設(shè)置了逆變器輸出檢測部63除外。逆變器輸出檢測部63通過檢測外部連接逆變器60與外部負(fù)荷連接部61之間的電流值和電壓值來獲取或檢測外部連接逆變器60的逆變器輸出(即，供給到外部負(fù)荷200的電力)。
[0052]在第二實施例的燃料電池車輛100A中，類似于第一實施例中的燃料電池車輛100，控制部10通過使電力供給模式期間的目標(biāo)SOC值不同于通常行駛模式期間的目標(biāo)SOC值來執(zhí)行用于二次電池30的SOC反饋控制。然而，在第二實施例的燃料電池車輛100A中，在電力供給模式期間設(shè)定的目標(biāo)SOC值由控制部10如下所述確定。
[0053]圖8是示出了當(dāng)二次電池的SOC降低預(yù)定值時獲得的逆變器輸出與逆變器效率的變化量之間的關(guān)系的一個示例的曲線圖。圖8的曲線圖能通過在圖6的曲線圖中在逆變器輸出的各個值分別確定當(dāng)SOC從第一值S1降低到第二值S2時發(fā)生的逆變器效率的變化量(增加量)Ae來獲得。從圖8的曲線圖可以理解，隨著逆變器輸出變得越低，逆變器效率的變化量Ae增大。
[0054]因而，在逆變器中，在逆變器輸出比較高的情況下，通過降低逆變器輸入電壓而實現(xiàn)的逆變器效率的提高程度相對較小。因此，即使在使二次電池30的目標(biāo)SOC值在電力供給模式期間比在通常行駛模式期間低的情況下，也存在根據(jù)外部負(fù)荷200所使用的電力來增大二次電池30的充電頻度的可能性。如果二次電池30的充電頻度增大，則存在二次電池30的劣化可被促進的可能性。此外,如果二次電池30的充電頻度增大，則燃料電池200的發(fā)電反復(fù)開始和停止的頻度增大。這可導(dǎo)致燃料電池20的劣化或燃料電池車輛100A的燃料經(jīng)濟性的下降。
[0055]因此，在第二實施例的燃料電池車輛100A中，控制部10從逆變器輸出檢測部63接收檢測值，并且基于該檢測值來確定電力供給模式期間二次電池30的目標(biāo)SOC值的減小量，即在電力供給模式期間二次電池30的目標(biāo)SOC值減小的量。因此，根據(jù)外部負(fù)荷200所使用的電力，確定電力供給模式期間二次電池30的SOC的上限值的減小量(換言之，確定電力供給模式期間二次電池30中的蓄電量的上限值的減小量)。具體地，控制部10可將目標(biāo)SOC值確定成使得當(dāng)外部連接逆變器60的逆變器輸出大時，使目標(biāo)SOC值的減小量小于逆變器輸出小時。換言之，當(dāng)外部負(fù)荷200所使用的電力大時，控制部10可使二次電池30的SOC的上限值的減小量(或二次電池30中的蓄電量的上限值的減小量)小于外部負(fù)荷200所使用的電力小時。或者，控制部10可隨著外部連接逆變器60的逆變器輸出增大而減小目標(biāo)SOC值的減小量。換言之,控制部10可隨著外部負(fù)荷200所使用的電力增大而減小二次電池30的SOC的上限值的減小量(或二次電池30中的蓄電量的上限值的減小量)O
[0056]以此方式，在第二實施例的燃料電池100A中，根據(jù)外部負(fù)荷200所使用的電力來確定電力供給模式期間二次電池30的目標(biāo)SOC值的減小量。因此，可以降低這種可能性:在電力供給模式期間，二次電池30中的蓄電量相對于外部負(fù)荷200所使用的電力變得極小而導(dǎo)致二次電池30的充電頻度增大。相應(yīng)地，可以抑制燃料電池20的劣化和燃料電池車輛100的燃料經(jīng)濟性的下降。
[0057]C.變型:本發(fā)明并不限于上述實施例或示例，而是還可以采用各種其它方式實施而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，在上述實施例中，本發(fā)明適用于包括二次電池的燃料電池。然而，本發(fā)明也可適用于包括二次電池的其它類型的車輛。具體地，本發(fā)明能適用于諸如混合動力車輛、插電式混合動力車輛等車輛，其中執(zhí)行控制以使得在使用來自二次電池的電力作為驅(qū)動力的情況下通過使內(nèi)燃發(fā)動機用作發(fā)電裝置來使二次電池中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)。此外，通過將本發(fā)明特別地應(yīng)用于包括燃料電池的大型車輛如燃料電池公共汽車、燃料電池卡車等，可以構(gòu)成電力供給效率優(yōu)良的電源車輛。因而，本發(fā)明是實用的。此夕卜，本發(fā)明的實施例也能進行如下修改。
[0058]Cl.第一變型:在上述實施例中，通過將通常行駛模式期間在用于二次電池30的SOC反饋控制中使用的目標(biāo)SOC值和電力供給模式期間的目標(biāo)SOC值設(shè)定為不同的值，來使在電力供給模式期間二次電池30中的蓄電量的上限值與在通常行駛模式期間不同。通常行駛模式和電力供給模式是預(yù)先設(shè)定的運轉(zhuǎn)模式。然而，在燃料電池車輛100和100A不一定需要預(yù)先設(shè)定運轉(zhuǎn)模式，并且二次電池30中的蓄電量的上限值的變化不一定基于運轉(zhuǎn)模式，只要在燃料電池車輛100和100A中，二次電池30中的蓄電量被控制成使得當(dāng)在車輛停止期間電力供給到外部負(fù)荷200時，二次電池30中的蓄電量的上限值不同于車輛行駛期間的上限值。
[0059]用語“在燃料電池車輛停止期間(也就是，燃料電池車輛的停止?fàn)顟B(tài)”)指用于驅(qū)動電動機50的電力不從燃料電池20或二次電池30供給的狀態(tài)。用語“在燃料電池車輛停止期間(燃料電池車輛的停止?fàn)顟B(tài))”不包括所謂的怠速狀態(tài)，也就是車輛的加速即將基于加速器操作或換檔而發(fā)生的狀態(tài)。該狀態(tài)包括燃料電池車輛100的移動由制動機構(gòu)如駐車制動器(所謂的手剎)等以固定方式限制的狀態(tài)。用語“在燃料電池車輛100的行駛期間”指利用來自燃料電池20和二次電池30中的至少一者的電力來驅(qū)動電動機50的狀態(tài)。該狀態(tài)包括上述怠速狀態(tài)(車輛的移動由制動機構(gòu)如駐車制動器等以固定方式限制的狀態(tài)除外)。
[0060]C2.第二變型:在上述實施例中，控制部10基于二次電池30的SOC來執(zhí)行控制以使得二次電池30的SOC處在預(yù)定范圍內(nèi)(S0C反饋控制)。然而，控制部10不一定基于二次電池30的SOC來執(zhí)行SOC反饋控制?？刂撇?0能以使得二次電池30中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于指示二次電池30中的蓄電量的值來控制二次電池30的充電/放電。這種情況下，控制部10可設(shè)定蓄電量的目標(biāo)值代替目標(biāo)SOC值。
[0061]在此應(yīng)該指出的是，二次電池30的SOC是指示二次電池30中的蓄電量的值。因此，上述實施例的燃料電池車輛100中的SOC反饋控制能理解為控制部10執(zhí)行的以使得二次電池30中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于指示二次電池30中的蓄電量的獲取值來控制二次電池30的充電/放電的控制。盡管在上述實施例中二次電池30的SOC的上限值Smax在電力供給模式期間減小，但可以理解這減小了二次電池30中的蓄電量的上限值。
[0062]C3.第三變型:在上述實施例中，在燃料電池車輛100和100A中，燃料電池20在電力供給模式期間間歇地運轉(zhuǎn)。然而，在燃料電池車輛100和100A中，燃料電池20在電力供給模式期間不一定間歇地運轉(zhuǎn)。在燃料電池車輛100和100A中，可使燃料電池20的輸出在電力供給模式期間比在通常行駛模式期間低，以使得在電力供給模式期間，燃料電池20的發(fā)電量減小。為了提高燃料電池車輛100和100A的燃料經(jīng)濟性，還優(yōu)選在電力供給模式期間、也就是在燃料電池車輛100處于停止?fàn)顟B(tài)時減小燃料電池20的發(fā)電量。
[0063]C4.第四變型:在上述實施例中，外部連接逆變器60由輸出電壓為AC100V的逆變器構(gòu)成，并且外部負(fù)荷連接部61被構(gòu)造為經(jīng)由商用電源插座連接到外部負(fù)荷200的連接器。然而，外部連接逆變器60不一定是輸出電壓為AC100V的逆變器，并且外部負(fù)荷連接部61不一定經(jīng)由商用電源插座連接到外部負(fù)荷200。僅有必要的是，外部連接逆變器60應(yīng)該是將來自二次電池30的直流電力變換成交流電力的裝置。另外，僅有必要的是，外部負(fù)荷連接部61應(yīng)該是能夠?qū)⑼獠窟B接逆變器60和外部負(fù)荷200電連接的裝置，并且可采用各種連接器構(gòu)造和各種連接方式。
[0064]C5.第五變型:在上述實施例中，控制部10以目標(biāo)SOC值為中心值來設(shè)定SOC的上限值Smax和下限值Slim,并且控制二次電池30的充電/放電以使得SOC處在從上限值Smax到下限值Slim的范圍內(nèi)。然而，控制部10可在不設(shè)定目標(biāo)SOC值的情況下直接設(shè)定SOC的上限值Smax和下限值Slim。此外，盡管在上述實施例中，用于通常行駛模式的SOC的下限值Slim和用于電力供給模式的下限值Slim被設(shè)定為相同值，但用于通常行駛模式的下限值Slim和用于電力供給模式的下限值Slim可被設(shè)定為不同值。然而，希望在電力供給模式期間SOC的下限值Slim被設(shè)定成使得二次電池30的劣化被抑制并使得二次電池30的充電頻度不顯著增大。
[0065]C6.第六變型:在上述實施例中，在燃料電池車輛100和100A中，利用運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15在通常行駛模式與電力供給模式之間切換運轉(zhuǎn)模式。然而，可省略運轉(zhuǎn)模式切換開關(guān)15。這種情況下，控制部10可基于燃料電池車輛100和100A的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或外部負(fù)荷200的連接狀態(tài)而在通常行駛模式與電力供給模式之間切換運轉(zhuǎn)模式。例如，當(dāng)外部負(fù)荷200在燃料電池車輛100怠速運轉(zhuǎn)期間連接時或者當(dāng)外部負(fù)荷200利用電力起動時或者當(dāng)駐車制動器被施用時，控制部10可自動地將運轉(zhuǎn)模式切換到電力供給模式。此外，如果在電力供給模式期間駐車制動器被釋放或加速器踏板被踏下，則控制部10可通過中斷與外部負(fù)荷200的電連接來將運轉(zhuǎn)模式強制切換到通常行駛模式。
[0066]C7.第七變型:在上述實施例中，當(dāng)在燃料電池車輛100和100A停止期間電力被供給到外部負(fù)荷200時，控制部10使二次電池30中的蓄電量的上限值低于在燃料電池車輛100和100A行駛期間。然而，在外部連接逆變器60的輸出電壓比在燃料電池車輛100或100A行駛期間使用的二次電池30的輸出電壓的上限值高的情況下，控制部10可使二次電池30中的蓄電量的上限值在燃料電池車輛100或100A停止期間電力被供給到外部負(fù)荷200時比在燃料電池100或100A正在行駛時高。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛，所述車輛包括二次電池并且使用來自所述二次電池的電力作為驅(qū)動力，所述車輛包括: 發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置對所述二次電池充電； 蓄電量檢測部，所述蓄電量檢測部檢測指示所述二次電池中的蓄電量的值； 逆變器，所述逆變器將從所述二次電池輸出的電力變換成交流電力； 外部負(fù)荷連接部，所述外部負(fù)荷連接部將外部負(fù)荷經(jīng)由所述逆變器連接到所述二次電池，所述外部負(fù)荷使用交流電力；以及 控制部，所述控制部控制所述二次電池的充電/放電，其中，所述控制部使所述發(fā)電裝置以使得所述二次電池中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于由所述蓄電量檢測部檢測出的值來對所述二次電池充電，并且所述控制部以這樣的方式控制所述二次電池中的蓄電量:當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷時，所述二次電池中的蓄電量的上限值不同于所述車輛行駛期間的所述上限值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述發(fā)電裝置為燃料電池，并且所述控制部執(zhí)行:(i)通常行駛控制，其中使用所述燃料電池作為主電源，使用所述二次電池作為副電源，并且使用所述燃料電池的輸出和所述二次電池的輸出來驅(qū)動所述車輛；和(ii)電力供給控制，其中在所述車輛停止期間，使所述燃料電池的發(fā)電量比所述通常行駛控制的執(zhí)行期間小并且使所述二次電池中的蓄電量的上限值比所述通常行駛控制的執(zhí)行期間低，并且電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛，其中，當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷時，所述控制部減小所述二次電池中的蓄電量的上限值，以使得所述二次電池的電壓接近連接到所述逆變器的所述外部負(fù)荷的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的車輛，其中，當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到所述外部負(fù)荷時，所述控制部基于所述外部負(fù)荷所使用的電力來確定所述二次電池中的蓄電量的上限值的減小量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛，其中，所述控制部隨著所述外部負(fù)荷所使用的電力增加而減小所述二次電池中的蓄電量的上限值的所述減小量。
6.一種用于車輛的控制方法，所述車輛包括二次電池和對所述二次電池充電的發(fā)電裝置，其中所述車輛使用來自所述二次電池的電力作為驅(qū)動力，所述控制方法包括: 檢測指示所述二次電池中的蓄電量的值；以及 使所述發(fā)電裝置以使得所述二次電池中的蓄電量處在預(yù)定范圍內(nèi)的方式基于所檢測出的值來對所述二次電池充電，其中，在使所述發(fā)電裝置對所述二次電池充電時，以這樣的方式控制所述二次電池中的蓄電量:當(dāng)在所述車輛停止期間電力從所述二次電池供給到外部負(fù)荷時，所述二次電池中的蓄電量的上限值不同于所述車輛行駛期間的所述上限值。
【文檔編號】H02J7/00GK103889777SQ201280051968
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月25日
【發(fā)明者】小田宏平 申請人:豐田自動車株式會社