[發(fā)明專利]用于燃料電池車輛的電壓控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711008459.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107972504B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 松尾潤一;神谷明宏;小川朋也;麻生真司;深見竜也;渡辺隆男
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L50/40;B60L1/00;F04B35/04;F04B49/06;H01M8/04089;H01M8/04746;H01M8/04858
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

本申請涉及用于燃料電池車輛的電壓控制裝置。提供了一種燃料電池車輛的電壓控制裝置，該電壓控制裝置能夠即使在電池的輸出受到限制的情形中做出車輛加速請求時也確保良好的加速響應性，同時抑制電池劣化。當確定出能夠從二次電池供應到空氣壓縮機的電力小于空氣壓縮機的加速維持電力的下限時，燃料電池車輛的電壓控制裝置維持由燃料電池產生的電力被電力驅動裝置消耗的狀態(tài)，并且當做出車輛加速請求時，將被電力驅動裝置消耗的電力供應到空氣壓縮機。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于燃料電池車輛的電壓控制裝置。

背景技術

已經提出了結合有作為電力單元的燃料電池(下文中適當處被稱為FC)的燃料電池汽車(下文中適當處被稱為燃料電池車輛)，燃料電池被構造成引起在作為燃料氣體的氫氣與作為氧化氣體的空氣中的氧氣之間的化學反應以產生電力。燃料電池車輛通常結合有作為可充電且可放電的蓄電裝置的電池(二次電池)。電池被用于如下目的，諸如當來自燃料電池的電力供應不可用時(在諸如系統(tǒng)啟動的情況下)將電力供應到驅動馬達，以及儲存燃料電池產生的電力中多余的電力。

供應到燃料電池的空氣從外部空氣吸入，并且由車載空氣壓縮機(下文中適當處被稱為ACP)泵送。空氣壓縮機被構造成在根據(jù)燃料電池的運行狀態(tài)來控制作為驅動源結合在空氣壓縮機中的馬達時調節(jié)供應到燃料電池的空氣量。例如在控制電動開關閥的開啟量時調節(jié)供應到燃料電池的氫氣，該開關閥被設置在連接車載氫氣罐與燃料電池之間的氫氣通道的中間。

已知的是，結合有通過燃料氣體和氧化氣體之間的化學反應產生電力的燃料電池的燃料電池車輛進行怠速發(fā)電抑制，該怠速發(fā)電抑制根據(jù)例如車速值來抑制燃料電池的發(fā)電以提高燃料效率(例如，參見日本專利申請公開No.2012-244714)。在JP 2012-244714A中，將反應氣體供應裝置的操作量調節(jié)成比在正常操作中的操作量小的怠速發(fā)電抑制分兩個階段進行。根據(jù)車速的大小來執(zhí)行怠速發(fā)電抑制，從而能夠提高燃料效率，同時能夠防止供應電力的不足。

發(fā)明內容

順便提及，在車輛加速的早期階段中，通常使用來自電池的電力來驅動空氣壓縮機。然而，當電池的輸出在諸如溫度低或者電池的狀態(tài)(SOC)處于低水平的情況下受到限制時，使空氣壓縮機加速所必需的電力沒有被充足地提供。這可能延遲增加燃料電池的發(fā)電的開始(啟動)，并且導致驅動馬達的加速時刻的延遲。作為該問題的解決方案，考慮通過將燃料電池設定在發(fā)電待機狀態(tài)下來確保在車輛加速的早期階段的驅動馬達的驅動力。然而，在該情形中，存在電池可能過度充電并且因此電池可能劣化的可能性。

本發(fā)明提供一種用于燃料電池車輛的電壓控制裝置，即使在電池的輸出受到限制的情況下做出車輛加速請求時，該電壓控制裝置也能夠在抑制電池劣化的同時確保良好的加速響應性。

本發(fā)明的第一方面涉及一種用于燃料電池車輛的電壓控制裝置，該電壓控制裝置包括作為用于驅動馬達的電力供應源的燃料電池和二次電池，所述驅動馬達驅動所述車輛。該電壓控制裝置包括：空氣壓縮機，該空氣壓縮機被構造成將空氣供應到燃料電池；以及控制單元，該控制單元被構造成控制由燃料電池產生的電力。當控制單元確定出能夠從二次電池供應到空氣壓縮機的電力小于空氣壓縮機的加速維持電力的下限時，控制單元維持由燃料電池產生的電力被設置在車輛中的電力驅動裝置消耗的狀態(tài)，并且當做出車輛加速請求時，將要被電力驅動裝置消耗的電力供應到空氣壓縮機。

根據(jù)該構造，當做出車輛加速請求時，在電力驅動裝置中消耗的電力被供應到空氣壓縮機。因此，即使在二次電池的輸出受到限制的情況下，燃料電池的發(fā)電電力(由燃料電池產生的電力的量)的增加的啟動被加速。因此，驅動馬達的加速時刻能夠提前。由于在電力驅動裝置中消耗所產生的電力，所以即使當維持燃料電池的發(fā)電狀態(tài)時，二次電池的過度充電也能夠得到抑制。這能夠抑制二次電池的劣化。

電力驅動裝置可以是輔助機器，并且當做出車輛加速請求時，控制單元可以減少輔助機器的電力消耗量，并且將與電力消耗的減少量相對應的電力供應到空氣壓縮機，以便使空氣壓縮機加速。