JP4714170B2 - Fuel cell vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、高圧電源及び低圧電源を備える燃料電池車両に関する。 The present invention relates to a fuel cell vehicle including a high voltage power source and a low voltage power source.
近年、環境保護の観点から、電気自動車や燃料電池自動車等の電気移動体が着目されている。このような電気自動車は、充電容量が大きい高圧電源と、これから供給される電力によって電気自動車を走行させる駆動力を発生する走行モータ(負荷)とを備えている。なお、高圧電源と走行モータとの間には、イグニッションがONされるとONされるスイッチが設けられている。 In recent years, attention has been focused on electric vehicles such as electric vehicles and fuel cell vehicles from the viewpoint of environmental protection. Such an electric vehicle includes a high-voltage power supply having a large charging capacity and a travel motor (load) that generates a driving force for traveling the electric vehicle with electric power supplied from the high-voltage power supply. A switch that is turned on when the ignition is turned on is provided between the high-voltage power source and the traveling motor.
この他、電気自動車は、高圧電源から走行モータへの電力供給を制御するECU(Electronic Control Unit、電子制御装置)、ECUを含むアクセサリの電源となる例えば12Vのバッテリ(低圧電源)を備えている(特許文献1参照)。そして、バッテリは、DC/DCコンバータを介して、イグニッションのONに連動してONされるスイッチと走行モータとの間に接続されている。
しかしながら、特許文献1に記載の電気自動車において、運転者が、イグニッションのON状態でなく、走行モータ(負荷)への電力供給なしに、手軽に各種アクセサリを作動することができるアクセサリモードを選択すると、高圧電源から低圧電源に電力が供給されない状態で、ECUを含むアクセサリが低圧電源を電源として作動する。したがって、アクセサリモードにおけるECUを含むアクセサリの作動可能時間は、バッテリの充電容量に依存していた。 However, in the electric vehicle described in Patent Document 1, when the driver selects an accessory mode that can easily operate various accessories without supplying power to the traveling motor (load), not in the ignition ON state. The accessory including the ECU operates using the low-voltage power source as a power source in a state where power is not supplied from the high-voltage power source to the low-voltage power source. Therefore, the operable time of the accessory including the ECU in the accessory mode depends on the charge capacity of the battery.
そこで、本発明は、12Vのバッテリ等の低圧電源の充電容量に関わらず、アクセサリモードを長時間継続可能な燃料電池車両を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle capable of continuing the accessory mode for a long time regardless of the charging capacity of a low voltage power source such as a 12V battery.
前記課題を解決するための手段として、本発明は、電気エネルギを充放電する高圧電源と、前記高圧電源から供給された電力によって駆動力を発生する負荷と、前記負荷と並列に配置され、前記高圧電源からの電力で充電される低圧電源と、前記高圧電源から前記低圧電源への電力を降圧する降圧手段と、前記高圧電源と前記負荷との間に設けられた第1スイッチ部と、前記第1スイッチ部と前記負荷との間に設けられた第2スイッチ部と、を有し、前記高圧電源から前記負荷への電力、及び、前記高圧電源から前記低圧電源への電力を遮断又は接続するスイッチ部と、前記負荷と前記第2スイッチ部との間に接続された燃料電池と、前記燃料電池に向かう水素が充填された水素タンクと、前記負荷と前記第2スイッチ部との間に接続されたコンプレッサと、前記降圧手段及び前記スイッチ部を制御する制御手段と、を備え、前記低圧電源は、前記降圧手段を介して、前記第1スイッチ部と前記第2スイッチ部との間に接続されており、水素が前記水素タンクから前記燃料電池に供給され、空気が前記コンプレッサから前記燃料電池に供給され、前記燃料電池が発電するONモードと、水素が前記水素タンクから前記燃料電池に供給されず、前記燃料電池が発電せず、前記高圧電源から前記負荷への電力供給を行わないで、アクセサリが作動するアクセサリモードと、水素が前記水素タンクから前記燃料電池に供給されず、前記燃料電池が発電せず、前記負荷及びアクセサリが停止するOFFモードと、を有し、前記負荷で発生した駆動力によって移動する燃料電池車両であって、前記燃料電池は、ONモードの場合に閉じられアクセサリモード又はOFFモードの場合に開かれる燃料電池スイッチを介して、前記負荷と前記第2スイッチ部との間に接続されており、ONモードからOFFモード又はアクセサリモードに切り換わると、前記コンプレッサは、前記制御手段が閉じた前記第1スイッチ部及び前記第2スイッチ部を介して前記高圧電源を電源として作動し、前記燃料電池に掃気ガスを供給することで、前記燃料電池を掃気し、OFFモードからアクセサリモードに切り換わると、前記制御手段は、前記高圧電源からの電力が、前記低圧電源及び前記アクセサリの少なくとも一方に供給されるように、前記第1スイッチ部を閉じ、前記第2スイッチ部を開き、前記降圧手段を制御することを特徴とする燃料電池車両である。 As means for solving the above-mentioned problems, the present invention is arranged in parallel with the high-voltage power source for charging and discharging electric energy, a load for generating a driving force by the electric power supplied from the high-voltage power source, A low-voltage power source charged with power from a high-voltage power source, step-down means for stepping down power from the high-voltage power source to the low-voltage power source, a first switch unit provided between the high-voltage power source and the load, And a second switch unit provided between the first switch unit and the load , and cuts off or connects power from the high-voltage power source to the load and power from the high-voltage power source to the low-voltage power source. A switch unit, a fuel cell connected between the load and the second switch unit, a hydrogen tank filled with hydrogen toward the fuel cell, and between the load and the second switch unit Connected Comprising a compressors, and a control means for controlling the step-down unit and the switch unit, the low-voltage power supply via a step-down means, connected between said first switching unit and the second switching unit cage, hydrogen is supplied to the fuel cell from the hydrogen tank, air is supplied to the fuel cell from said compressor, an oN mode in which the fuel cell generates electric power, hydrogen is not supplied to the fuel cell from the hydrogen tank The fuel cell does not generate electricity, does not supply power from the high-voltage power source to the load, and the accessory mode operates, and hydrogen is not supplied from the hydrogen tank to the fuel cell, and the fuel cell without power, anda OFF mode the load and the accessory stops, a fuel cell vehicle that travels by a driving force generated by the load, Serial fuel cell through the fuel cell switch to be opened when the accessory mode or OFF mode closed when the ON mode is connected between the load and the second switch, OFF from ON mode When the mode or the accessory mode is switched, the compressor operates using the high-voltage power supply as a power source through the first switch unit and the second switch unit closed by the control means , and supplies scavenging gas to the fuel cell. Thus, when scavenging the fuel cell and switching from the OFF mode to the accessory mode, the control means is configured so that the power from the high voltage power source is supplied to at least one of the low voltage power source and the accessory. closing said first switch unit, open the second switch unit, the fuel cell and controls the step-down hand stage It is both.
このような燃料電池車両によれば、高圧電源から低圧電源及び前記アクセサリの少なくとも一方への電力供給と、負荷への電力供給が行われず、アクセサリが作動するアクセサリモードとが連動することになる。すなわち、アクセサリモードの場合、制御手段が、高圧電源からの電力を、低圧電源及びアクセサリの少なくとも一方(低圧電源側)に供給するので、アクセサリは、低圧電源の充電量に関わらず、作動することができる。その結果、アクセサリモードを長時間継続することができる。また、低圧電源の充電量を大きくする必要がないので、低圧電源の体積、質量が増加することはなく、その取り扱いが低下することはない。 According to such a fuel cell vehicle , the power supply from the high-voltage power source to at least one of the low-voltage power source and the accessory and the accessory mode in which the accessory operates without interlocking the power supply to the load. That is, in the accessory mode, the control means supplies power from the high-voltage power supply to at least one of the low-voltage power supply and the accessory (low-voltage power supply side), so that the accessory operates regardless of the charge amount of the low-voltage power supply. Can do. As a result, the accessory mode can be continued for a long time. In addition, since it is not necessary to increase the amount of charge of the low-voltage power supply, the volume and mass of the low-voltage power supply do not increase, and the handling thereof does not decrease.
このような燃料電池車両によれば、アクセサリモードの場合、制御手段が第2スイッチ部を開くので、高圧電源と負荷とが電気的に遮断される。これにより、高圧電源から負荷に電力が供給されることはない。また、アクセサリモードの場合、制御手段が第1スイッチ部を閉じるので、高圧電源と降圧手段を介しての低圧電源とが電気的に接続される。これにより、高圧電源からの電力が、低圧電源及びアクセサリの少なくとも一方に供給され、この供給される電力で低圧電源を充電したり、この電力によってアクセサリが作動できる。すなわち、アクセサリモードにおいて、負荷に電力を供給せずに、低圧電源及びアクセサリの少なくとも一方に電力を供給することができ、これにより、高圧電源に蓄えられた電力を有効に使用することができる。 According to such a fuel cell vehicle , in the accessory mode, the control means opens the second switch unit, so that the high-voltage power source and the load are electrically disconnected. As a result, power is not supplied from the high-voltage power supply to the load. Further, in the accessory mode, the control means closes the first switch unit, so that the high voltage power supply and the low voltage power supply via the voltage lowering means are electrically connected. As a result, power from the high-voltage power supply is supplied to at least one of the low-voltage power supply and the accessory, and the low-voltage power supply can be charged with the supplied power, and the accessory can be operated by this power. That is, in the accessory mode, it is possible to supply power to at least one of the low-voltage power supply and the accessory without supplying power to the load, so that the power stored in the high-voltage power supply can be used effectively.
また、前記燃料電池車両において、前記低圧電源の充電量を検出する充電量検出手段を備え、前記制御手段は、前記アクセサリモードの場合、前記充電量検出手段によって検出された充電量が所定充電量以下か否かを判定し、所定充電量以下であるとき、前記降圧手段を作動し、前記高圧電源から前記低圧電源及び前記アクセサリの少なくとも一方に電力を供給することが好ましい。 The fuel cell vehicle further includes charge amount detection means for detecting a charge amount of the low-voltage power supply, and the control means is configured such that, in the accessory mode, the charge amount detected by the charge amount detection means is a predetermined charge amount. determines whether or less, when it is less than a predetermined charge amount, and operates the step-down transforming means, and this supplies power to at least one of said low-voltage power supply and the accessory from the high voltage power supply is preferred.
このような燃料電池車両によれば、アクセサリモードの場合、制御手段が、低圧電源の充電量が所定充電量以下か否かを判定する。そして、低圧電源の充電量が所定充電量以下である場合のみ、制御手段が降圧手段を作動し、高圧電源から低圧電源及びアクセサリの少なくとも一方に電力を供給する。すなわち、低圧電源の充電量が所定充電量以下でない場合、制御手段は降圧手段を作動させない。これにより、不要な降圧手段の作動を防止でき、その結果、降圧手段による電力消費を抑えることができる。 According to such a fuel cell vehicle , in the accessory mode, the control means determines whether or not the charge amount of the low-voltage power source is equal to or less than the predetermined charge amount. Then, only when the charge amount of the low-voltage power supply is equal to or less than the predetermined charge amount, the control means operates the step-down means and supplies power from the high-voltage power supply to at least one of the low-voltage power supply and the accessory. That is, when the charge amount of the low-voltage power source is not less than the predetermined charge amount, the control means does not operate the step-down means. Thereby, unnecessary operation of the step-down means can be prevented, and as a result, power consumption by the step-down means can be suppressed.
また、前記燃料電池車両において、前記負荷への直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータと並列に設けられた平滑用のコンデンサと、を備え、前記制御手段は、前記アクセサリモードの場合、前記平滑用のコンデンサへの充電を行わないことが好ましい。
このような燃料電池車両によれば、アクセサリモードの場合、制御手段は平滑用のコンデンサへの充電を行わないので、平滑用のコンデンサの寿命を延ばすことができる。
The fuel cell vehicle may further include an inverter that converts direct current power to the load into alternating current power, and a smoothing capacitor that is provided in parallel with the inverter, and the control means is in the accessory mode. , that you do not perform the charging of the capacitor for the smoothing is preferable.
According to such a fuel cell vehicle , in the accessory mode, since the control means does not charge the smoothing capacitor, the life of the smoothing capacitor can be extended.
また、前記燃料電池車両において、前記負荷と前記第2スイッチ部との間に昇降圧コンバータを備えることが好ましい。 In the fuel cell vehicle, a step-up / down converter is preferably provided between the load and the second switch unit .
本発明によれば、12Vのバッテリ等の低圧電源の充電容量に関わらず、アクセサリモードを長時間継続可能な燃料電池車両を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell vehicle capable of continuing the accessory mode for a long time regardless of the charging capacity of a low voltage power source such as a 12V battery.
以下、本発明の一実施形態について、図1、図2を適宜参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate.
≪電気自動車の構成≫
図1に示すように、本実施形態に係る電気自動車1(電気移動体)は、高圧二次電池11(高圧電源)と、第1スイッチ部12と、第2スイッチ部20と、PDU31(Power Drive Unit、インバータ)と、平滑コンデンサ32と、走行モータ35(負荷)と、DC/DCコンバータ41(降圧手段)と、12Vのバッテリ42(低圧電源)と、ECU51(制御手段)を含むアクセサリ50と、を備えている。
なお、アクセサリ50とは、ECU51の他、ユーザーの趣向や使い勝手に対応するため、電気自動車1の購入時又は購入後、ユーザーが好みに合わせて、追加又は交換可能とされた内外装の電気装備品や、車両情報を検出する検出装置、検出値を表示するメータ(例えば、後記する残量検出器52、スピードメータ、各種温度計)を含む。
≪Configuration of electric vehicle≫
As shown in FIG. 1, an electric vehicle 1 (electric mobile body) according to the present embodiment includes a high-voltage secondary battery 11 (high-voltage power source), a
In addition to the
そして、電気自動車1は、OFFモード、アクセサリモード、ONモードを有している。OFFモードとは、走行モータ35及びアクセサリ50を停止するモードであり、アクセサリモードとは走行モータ35が停止したまま、アクセサリ50が作動するモードであり、ONモードとは走行モータ35及びアクセサリ50が作動するモードである。つまり、アクセサリモードとは、ユーザーのニーズに対応して、走行モータ35(負荷)への電力供給なしに、手軽に各種アクセサリ50を作動可能なモードである。
The electric vehicle 1 has an OFF mode, an accessory mode, and an ON mode. The OFF mode is a mode in which the traveling
高圧二次電池11は、電気エネルギを充放電可能であると共に、充電容量が大きい高圧電源である(例えば200〜350V)。そして、高圧二次電池11の出力端子(図示しない)は、第1スイッチ部12、第2スイッチ部20、PDU31を介して、走行モータ35に接続されている。つまり、高圧二次電池11から見て、走行モータ35を下流方向とした場合、第2スイッチ部20は第1スイッチ部12の下流に配置されている。
第1スイッチ部12、第2スイッチ部20は、高圧二次電池11と走行モータ35との電気的接続をON(接続)/OFF(遮断)するスイッチであり、ECU51によって独立して制御されるようになっている。
The high-voltage
The
第1スイッチ部12は、アクセサリモード及びONモードの場合にONされるスイッチである。
第2スイッチ部20は、ONモードの場合にONされるスイッチである。詳細には、第2スイッチ部20は、アクセサリモードからONモードに入り、平滑コンデンサ32を事前に充電(プリチャージ)する際にONされるプリチャージコンタクタ21と、プリチャージ後にONされるメインコンタクタ23とを備えている。なお、プリチャージコンタクタ21と直列にプリチャージ抵抗22が配置されている。
The
The
すなわち、電気自動車1は、第1スイッチ部12と第2スイッチ部20とを備えて構成されるスイッチ部(切換手段)を有しており、高圧二次電池11の電力供給が、バッテリ42側と、バッテリ42側及び走行モータ35側とに、適宜に切り換えられるようになっている。つまり、このスイッチ部によって、高圧二次電池11から走行モータ35への電力、及び、高圧二次電池11からバッテリ42への電力が、遮断又は接続(供給)されるようになっている。
That is, the electric vehicle 1 has a switch unit (switching means) configured to include the
PDU31は、高圧二次電池11からの直流電力を三相交流電流に変換するインバータであり、三相交流電流発生回路を備えている。そして、三相交流電流は走行モータ35に出力されるようになっている。
The
平滑コンデンサ32は、高圧二次電池11に対してPDU31と並列に配置されており、高圧二次電池11から高圧電流がPDU31に突入することを防止する機能と、PDU31に供給される電力に同伴するノイズを除去する機能とを備えている。
走行モータ35は、電気自動車1の動力源となる電動モータであって、PDU31からの三相交流電流よって回転力(駆動力)を発生するようになっている。
The
The
バッテリ42は、電気エネルギを充放電可能な低圧電源であり、その充電容量は高圧二次電池11よりも小さいものとなっている。そして、バッテリ42は、DC/DCコンバータ41を介して、第1スイッチ部12と第2スイッチ部20との間に接続されている。つまり、バッテリ42は、DC/DCコンバータ41を介して第1スイッチ部12の下流位置に接続されており、高圧二次電池11に対して、バッテリ42と走行モータ35とは、並列に配置されている。
The
DC/DCコンバータ41は、高圧二次電池11からバッテリ42に供給される電力を降圧する装置である。また、DC/DCコンバータ41は、常OFF型のものであって、その非作動時には、高圧二次電池11とバッテリ42とは電気的に遮断される設定となっている。そして、DC/DCコンバータ41は、ECU51の指令に従って作動すれば、高圧二次電池11からの電力を降圧して、バッテリ42及び/又はアクセサリ50に供給するようなっている。
The DC /
アクセサリ50は、本実施形態では、ECU51、残量検出器52(充電量検出手段)、IG53(イグニッション)、車載ステレオ、室内ランプ等を備えて構成されている。そして、ECU51、残量検出器52、IG53、車載ステレオ等は、バッテリ42(DC/DCコンバータ41)に対して並列で接続されており、DC/DCコンバータ41によって降圧された電力及び/又はバッテリ42の充電電力、つまり、降圧された電力及び充電電力の少なくとも一方によって作動するようになっている。
In the present embodiment, the
残量検出器52は、バッテリ42のSOC(State Of Charge、充電量)を検出するものであり、バッテリ42の適所に設けられている。そして、残量検出器52は、検出したSOCをECU51に出力するようになっている。
The remaining
IG53は、OFFモード、アクセサリモード、及び、ONモードから運転者が選択するモードで電気自動車1を動作させるべく、運転者が操作するスイッチであって、これら3つのモードにそれぞれ対応した3つのポジション(OFF、アクセサリ(ACC)、ON)を備えている。そして、IG53は、これら3つのポジションに対応した信号を、ECU51に出力するようになっている。
The
ECU51は、電気自動車を電子制御するコントローラであって、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に予め記憶されたプログラムに従って動作するようになっている。
このようなECU51は、IG53からのポジションに対応した信号に基づいて、運転者がOFFモード、アクセサリモード、ONモードのいずれを選択しているか判定する機能を備えている。
The
Such an
そして、ECU51は、運転者が選択しているモードに対応して、第1スイッチ部12、第2スイッチ部20、及び、DC/DCコンバータ41を制御する機能を備えている。
The
<OFFモード>
OFFモードが選択されている場合、ECU51は、第1スイッチ部12、第2スイッチ部20(プリチャージコンタクタ21、メインコンタクタ23)をOFFし(開き)、高圧二次電池11と走行モータ35及びバッテリ42とを電気的に遮断すると共に、DC/DCコンバータ41をOFF(停止)する設定となっている。これにより、OFFモードの場合、高圧二次電池11から走行モータ35及びバッテリ42に、電力が供給されないようになっている。
<OFF mode>
When the OFF mode is selected, the
<アクセサリモード>
アクセサリモードが選択されている場合、ECU51は、第1スイッチ部12をONし(閉じ)、第2スイッチ部20をOFFする(開く)設定となっている。これにより、高圧二次電池11と走行モータ35とが電気的に遮断され、高圧二次電池11から走行モータ35に電力が供給されないようになっている。したがって、アクセサリモードの場合、平滑コンデンサ32への充電は行われず、その結果、平滑コンデンサ32への充電回数が減り、平滑コンデンサ32の寿命の延命化が図られている。
<Accessory mode>
When the accessory mode is selected, the
これに並行して、アクセサリモードが選択されている場合、ECU51は、DC/DCコンバータ41を作動する設定となっている。これにより、高圧二次電池11からの電力が、DC/DCコンバータ41で降圧された後、バッテリ42側に供給、つまり、降圧された電力がバッテリ42及び/又はアクセサリ50に供給されるようになっている。したがって、アクセサリモードが選択されている場合において、アクセサリ50は、バッテリ42のSOC(充電量)に関わらず作動することができ、その結果、アクセサリモードを長時間継続可能となっている。すなわち、バッテリ42の充電容量を大きくせずに、アクセサリモードの継続時間を長くできるので、バッテリ42の体積及び質量が増加することもなく、電気自動車1に自由にレイアウトできる。
In parallel with this, when the accessory mode is selected, the
これに加えて、アクセサリモードが選択されている場合、ECU51は、残量検出器52から入力されるバッテリ42の現在のSOCに対応して、DC/DCコンバータ41を作動させる構成としてもよい。
すなわち、DC/DCコンバータ41の作動を開始するべきバッテリ42のSOC(これを開始SOCとする、所定充電量)と、DC/DCコンバータ41の作動を停止するべきバッテリ42のSOC(これを停止SOCとする)とをECU51に予め記憶しておき、ECU51が現在のSOCが開始SOC以下か否かを判定し、現在のSOCが開始SOC以下であると判定された場合、ECU51がDC/DCコンバータ41の作動を開始させ、高圧二次電池11からの電力を降圧し、バッテリ42及び/又はアクセサリ50に供給する構成としてもよい。
そして、このような電力の供給後、ECU51が現在のSOCが停止SOC以上であるか否かを判定し、現在のSOCが停止SOC以上であると判定された場合に、バッテリ42が充電されたので、DC/DCコンバータ41の作動を停止させる構成としてもよい。
In addition to this, when the accessory mode is selected, the
That is, the SOC of the
Then, after supplying such electric power, the
このような構成にすれば、現在のバッテリ42のSOCに対応して、DC/DCコンバータ41を作動することができるので、DC/DCコンバータ41の作動回数を減らすことができると共に、DC/DCコンバータ41による電力消費、つまり、DC/DCコンバータ41自体による電力消費、ECU51からDC/DCコンバータ41への制御信号等を含む電力の消費を抑えることができる。
なお、開始SOC及び停止SOCは事前試験等によって求められる。開始SOCは、例えば、高圧二次電池11からの電力供給がなくても、アクセサリ50が起動可能なSOCに設定される。一方、停止SOCは、バッテリ42の充電容量(満タンSOC)に設定される。
With such a configuration, the DC /
The start SOC and the stop SOC are obtained by a preliminary test or the like. For example, the start SOC is set to an SOC that allows the accessory 50 to be activated even when no power is supplied from the high-voltage
<ONモード>
ONモードが選択されている場合、ECU51は、第1スイッチ部12及び第2スイッチ部20をONする(閉じる)ように設定されている。これにより、高圧二次電池11と走行モータ35とは電気的に接続され、高圧二次電池11からの電力がPDU31で三相交流電流に変換され、その結果、走行モータ35が回転するようになっている。
<ON mode>
When the ON mode is selected, the
これに並行して、ECU51は、DC/DCコンバータ41を作動させ、高圧二次電池11からの電力を降圧し、バッテリ42及び/又はアクセサリ50に供給するように設定されている。この場合において、ECU51がバッテリ42のSOCに応じて、DC/DCコンバータ41を作動させる構成としてもよい。
In parallel with this, the
特に、アクセサリモードからONモードに切り換わった場合、ECU51は、第1スイッチ部12を継続してONしたまま、第2スイッチ部20のプリチャージコンタクタ21をONし、これにより、平滑コンデンサ32がプリチャージされるように構成されている。そして、平滑コンデンサ32のプリチャージが完了すると、ECU51は、プリチャージコンタクタ21をOFFし、メインコンタクタ23をONするように構成されている。
なお、プリチャージコンタクタ21及びメインコンタクタ23のON/OFFのタイミング、つまり、平滑コンデンサ32のプリチャージが完了するタイミングは、平滑コンデンサ32の容量に関係し、事前試験等によって求められ、ECU51に記憶されている。
In particular, when the accessory mode is switched to the ON mode, the
Note that the ON / OFF timing of the
≪電気自動車の効果≫
このような電気自動車1によれば、主に以下の効果を得ることができる。
アクセサリモードが選択されている場合、第1スイッチ部12がONされ、高圧二次電池11からバッテリ42及び/又はアクセサリ50に電力が供給されるので、アクセサリ50はバッテリ42のSOCに関わらず作動でき、これにより、アクセサリモードを長時間継続することができる。
≪Effect of electric car≫
According to such an electric vehicle 1, the following effects can be mainly obtained.
When the accessory mode is selected, the
また、バッテリ42のSOCに対応して、DC/DCコンバータ41を作動させる構成とした場合、DC/DCコンバータ41における電力消費を抑えることができる。
さらに、アクセサリモードでは、第2スイッチ部20がOFFされるので、平滑コンデンサ32に充電されず、これにより、平滑コンデンサ32の寿命を延ばすことができる。
Further, when the DC /
Further, in the accessory mode, the
≪電気自動車の一動作例≫
次に、図2を参照して、電気自動車の一動作例を説明する。なお、ここでは、バッテリ42のSOCに対応して、ECU51がDC/DCコンバータ41を作動させる場合を例示する。
≪Example of operation of electric car≫
Next, an operation example of the electric vehicle will be described with reference to FIG. Here, a case where the
運転者が、IG53のポジションをOFFからアクセサリに切り換えると、ECU51は、OFFモードに代えてアクセサリモードが選択されたことを検知し、ECU51は第1スイッチ部12をONする。その後、アクセサリモードにおいて、例えば、バッテリ42を電源として作動する車載用ステレオ(アクセサリ50)が使用された場合、バッテリ42のSOCが下がる。
When the driver switches the position of the
そして、バッテリ42のSOCが開始SOCに低下した場合、ECU51はDC/DCコンバータ41をONし、高圧二次電池11からの電力を降圧して、バッテリ42及び/又はアクセサリ50に供給する。これにより、車載ステレオ(アクセサリ50)は継続して動作可能となると共に、バッテリ42が充電され、そのSOCが上昇し始める。次いで、バッテリ42のSOCが停止SOCに到達すると、ECU51はDC/DCコンバータ41をOFFする。
When the SOC of the
その後、運転者が、IG53のポジションをアクセサリからONに切り換えると、ECU51は、第2スイッチ部20のプリチャージコンタクタ21をONする。これにより、平滑コンデンサ32のプリチャージが開始される。
Thereafter, when the driver switches the position of the
次いで、平滑コンデンサ32の容量に対応した所定時間が経過し、平滑コンデンサ32のプリチャージが完了した場合、ECU51はプリチャージコンタクタ21をOFFし、メインコンタクタ23をONする。これにより、高圧二次電池11からPDU31に高圧電流が供給され、PDU31において三相交流電流が発生し、走行モータ35が回転する。
Next, when a predetermined time corresponding to the capacity of the smoothing
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。 As mentioned above, although one suitable embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be changed as follows, for example, in the range which does not deviate from the meaning of the present invention.
前記した実施形態では、電気移動体が電気自動車である場合を例示したが、これに限定されず、その他に例えば、燃料電池、高圧電源及び低圧電源を搭載した自動車や自動二輪車、船舶、列車、航空機であってもよい。また、高圧電源及び低圧電源を搭載するハイブリッド車に本発明を適用してもよい。 In the above-described embodiment, the case where the electric mobile body is an electric vehicle has been exemplified, but the present invention is not limited to this. It may be an aircraft. Further, the present invention may be applied to a hybrid vehicle equipped with a high voltage power source and a low voltage power source.
ここで、燃料電池自動車(電気移動体)への一適用例について、図3を参照して説明する。
図3に示すように、燃料電池自動車2は、電気自動車1が備える構成の他、燃料電池スタック61、水素タンク63、コンプレッサ65、昇降圧コンバータ66を備えている。そして、IG53がONされONモードに入ると、ECU51が遮断弁64を開き、水素が水素タンク63から燃料電池スタック61に供給されると共に、コンプレッサ65を作動し、酸素を含む空気が燃料電池スタック61に供給されるようになっている。
Here, an example of application to a fuel cell vehicle (electric vehicle) will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the fuel cell vehicle 2 includes a
昇降圧コンバータ66は、直流電力を適宜に昇降圧する変換機であって、第2スイッチ部20とPDU31との間に配置されている。燃料電池スタック61の出力端子(図示しない)は、スイッチ62を介して、昇降圧コンバータ66とPDU31との間に接続されている。
The step-up / down converter 66 is a converter that appropriately boosts / lowers DC power, and is disposed between the
そして、前記したようにONモードに入ると、燃料電池スタック61に水素及び空気が供給されている状態で、ECU51はスイッチ62をONするように設定されており、燃料電池スタック61が発電するようになっている。次いで、燃料電池スタック61の発電電力は、PDU31及び/又は昇降圧コンバータ66に供給されるようになっている。また、コンプレッサ65は、昇降圧コンバータ66とPDU31との間に電気的に接続されており、燃料電池スタック61の発電電力及び/又は高圧二次電池11からの電力によって、作動するようになっている。
As described above, when the ON mode is entered, the
さらに、燃料電池自動車2では、IG53のポジションが、ONからOFF(又はONからアクセサリ)に切り換わると、ECU51は、スイッチ62をOFFし、燃料電池スタック61の発電を停止させた後、燃料電池スタック61を掃気するように構成されている。掃気とは、燃料電池スタック61内の水分を掃気ガスによって外部に排出することである。ここでは、燃料電池スタック61の発電停止後(スイッチ62のOFF後)も、第1スイッチ部12及び第2スイッチ部20は継続してONされ、コンプレッサ65は高圧二次電池11を電源として作動し、空気を掃気ガスとして、燃料電池スタック61に送るように設定されている。
Further, in the fuel cell vehicle 2, when the position of the
したがって、現在、IG53がOFFのポジションである場合において、バッテリ42のSOCが少なく、バッテリ42を充電したいとき、IG53のポジションをOFFからアクセサリに切り換えることにより、第1スイッチ部12がONされ、DC/DCコンバータ41がONされ、バッテリ42が充電される。つまり、第2スイッチ部20をONせず、かつ、燃料電池スタック61を発電させずに、バッテリ42を充電できる。
Therefore, when the
そして、バッテリ42の充電後、IG53のポジションをアクセサリからOFFに戻した場合、燃料電池スタック61の発電が停止したわけでなく、そもそも、燃料電池スタック61は発電していないので、燃料電池スタック61の発電停止時の掃気を実施する必要がない。また、第2スイッチ部20はOFFされたままであるので、コンプレッサ65が作動することもない。このようにして、本発明が適用された燃料電池自動車2によれば、燃料電池スタック61の発電停止時において、掃気実施のためコンプレッサ65で消費される発電電力を省略しつつ、バッテリ42を充電することができる。
Then, after the
1 電気自動車(電気移動体)
11 高圧二次電池(高圧電源)
12 第1スイッチ部
20 第2スイッチ部
21 プリチャージコンタクタ
23 メインコンタクタ
31 PDU(インバータ)
32 平滑コンデンサ
35 走行モータ(負荷)
41 DCコンバータ(降圧手段)
42 バッテリ(低圧電源)
50 アクセサリ
51 ECU(制御手段)
52 残量検出器(充電量検出手段)
53 IG
1 Electric vehicle (electric vehicle)
11 High-voltage secondary battery (high-voltage power supply)
12
32
41 DC converter (step-down means)
42 battery (low voltage power supply)
50
52 Remaining amount detector (charge amount detection means)
53 IG
Claims (4)
前記高圧電源から供給された電力によって駆動力を発生する負荷と、
前記負荷と並列に配置され、前記高圧電源からの電力で充電される低圧電源と、
前記高圧電源から前記低圧電源への電力を降圧する降圧手段と、
前記高圧電源と前記負荷との間に設けられた第1スイッチ部と、前記第1スイッチ部と前記負荷との間に設けられた第2スイッチ部と、を有し、前記高圧電源から前記負荷への電力、及び、前記高圧電源から前記低圧電源への電力を遮断又は接続するスイッチ部と、
前記負荷と前記第2スイッチ部との間に接続された燃料電池と、
前記燃料電池に向かう水素が充填された水素タンクと、
前記負荷と前記第2スイッチ部との間に接続されたコンプレッサと、
前記降圧手段及び前記スイッチ部を制御する制御手段と、
を備え、
前記低圧電源は、前記降圧手段を介して、前記第1スイッチ部と前記第2スイッチ部との間に接続されており、
水素が前記水素タンクから前記燃料電池に供給され、空気が前記コンプレッサから前記燃料電池に供給され、前記燃料電池が発電するONモードと、
水素が前記水素タンクから前記燃料電池に供給されず、前記燃料電池が発電せず、前記高圧電源から前記負荷への電力供給を行わないで、アクセサリが作動するアクセサリモードと、
水素が前記水素タンクから前記燃料電池に供給されず、前記燃料電池が発電せず、前記負荷及びアクセサリが停止するOFFモードと、
を有し、
前記負荷で発生した駆動力によって移動する燃料電池車両であって、
前記燃料電池は、ONモードの場合に閉じられアクセサリモード又はOFFモードの場合に開かれる燃料電池スイッチを介して、前記負荷と前記第2スイッチ部との間に接続されており、
ONモードからOFFモード又はアクセサリモードに切り換わると、前記コンプレッサは、前記制御手段が閉じた前記第1スイッチ部及び前記第2スイッチ部を介して前記高圧電源を電源として作動し、前記燃料電池に掃気ガスを供給することで、前記燃料電池を掃気し、
OFFモードからアクセサリモードに切り換わると、前記制御手段は、前記高圧電源からの電力が、前記低圧電源及び前記アクセサリの少なくとも一方に供給されるように、前記第1スイッチ部を閉じ、前記第2スイッチ部を開き、前記降圧手段を制御する
ことを特徴とする燃料電池車両。 A high-voltage power supply that charges and discharges electrical energy;
A load that generates a driving force by the electric power supplied from the high-voltage power source;
A low voltage power source arranged in parallel with the load and charged with power from the high voltage power source;
Step-down means for stepping down power from the high-voltage power source to the low-voltage power source;
A first switch part provided between the high-voltage power supply and the load; and a second switch part provided between the first switch part and the load. And a switch unit that cuts off or connects power from the high-voltage power source to the low-voltage power source,
A fuel cell connected between the load and the second switch unit;
A hydrogen tank filled with hydrogen toward the fuel cell;
A compressor connected between the load and the second switch unit;
Control means for controlling the step-down means and the switch unit;
With
The low-voltage power source is connected between the first switch unit and the second switch unit via the step-down means,
ON mode in which hydrogen is supplied from the hydrogen tank to the fuel cell, air is supplied from the compressor to the fuel cell, and the fuel cell generates power;
An accessory mode in which the accessory operates without hydrogen being supplied from the hydrogen tank to the fuel cell, the fuel cell does not generate electricity, and power is not supplied from the high-voltage power source to the load;
OFF mode in which hydrogen is not supplied from the hydrogen tank to the fuel cell, the fuel cell does not generate electricity, and the load and accessories stop;
Have
A fuel cell vehicle that moves by a driving force generated by the load,
The fuel cell is connected between the load and the second switch part via a fuel cell switch that is closed in the ON mode and opened in the accessory mode or the OFF mode,
When the ON mode is switched to the OFF mode or the accessory mode, the compressor operates using the high-voltage power source as a power source via the first switch unit and the second switch unit closed by the control unit, and supplies the fuel cell. By supplying a scavenging gas, the fuel cell is scavenged;
When switching from the OFF mode to the accessory mode, the control means closes the first switch unit so that power from the high-voltage power supply is supplied to at least one of the low-voltage power supply and the accessory, and the second switch open switch unit, for controlling the step-down hand stage
Fuel cell vehicle, wherein a call.
前記制御手段は、前記アクセサリモードの場合、前記充電量検出手段によって検出された充電量が所定充電量以下か否かを判定し、所定充電量以下であるとき、前記降圧手段を作動し、前記高圧電源から前記低圧電源及び前記アクセサリの少なくとも一方に電力を供給する
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池車両。 A charge amount detection means for detecting a charge amount of the low-voltage power supply;
In the accessory mode, the control means determines whether or not the charge amount detected by the charge amount detection means is less than or equal to a predetermined charge amount, and when the charge amount is less than or equal to a predetermined charge amount, operates the step-down means, The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein electric power is supplied from a high voltage power source to at least one of the low voltage power source and the accessory.
前記インバータと並列に設けられた平滑用のコンデンサと、
を備え、
前記制御手段は、前記アクセサリモードの場合、前記平滑用のコンデンサへの充電を行わない
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池車両。 An inverter that converts DC power to the load into AC power;
A smoothing capacitor provided in parallel with the inverter;
With
Wherein if the accessory mode, the fuel cell vehicle according to claim 1 or claim 2, characterized in that does not charge the capacitor for the smoothing.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池車両。 The fuel cell vehicle according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a step-up / down converter between the load and the second switch unit.
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